Типы крановых колес: цилиндрические, конические и с короной

Крановые колеса воспринимают вертикальные нагрузки от веса крана и груза, горизонтальные — от инерционных и ветровых воздействий. Форма бандажа определяет характер контакта с рельсом, износ реборд, сопротивление движению и ресурс ходовой части.

По профилю рабочей поверхности крановые колеса делятся на три типа: цилиндрические, конические и с короной (бочкообразные).

Цилиндрические колеса — базовый тип. Просты в изготовлении, универсальны. Применяются при пролетах до 25 м. Основной недостаток — износ реборд.

Конические колеса — обеспечивают самоцентрирование, износ реборд в 3–5 раз ниже. Требуют точного изготовления и монтажа. Применяются при пролетах более 25 м.

Колеса с короной — компромиссный вариант. Самоцентрирование сочетается с меньшей чувствительностью к перекосам. Применяются при нагрузке до 30 т, на подвесных путях и криволинейных участках.

Бандаж: прямая цилиндрическая поверхность одинакового диаметра по всей ширине. Исполнение: одноребордное (К1Р) или двухребордное (К2Р) по ГОСТ 28648-90.

Цилиндрическое колесо движется по плоской поверхности головки рельса. Направление движения обеспечивается ребордами, которые контактируют с боковой поверхностью рельса при отклонении крана.

• цилиндрическая форма не требует сложной обработки;
• высокая несущая способность. При идеальной соосности обеспечивается равномерное распределение нагрузки по всей ширине бандажа;
• подходит для большинства типов кранов и тележек.

• отсутствие самоцентрирования. При перекосе крана реборды постоянно трутся о рельс, что вызывает интенсивный износ и реборд, и боковой поверхности головки рельса;
• интенсивный износ реборд и боковой поверхности рельса при перекосах;
• повышенное сопротивление движению. Трение реборд о рельс увеличивает энергопотребление;
• склонность к перекосу крана при неточностях рельсового пути.

Цилиндрические колеса применяются преимущественно для мостовых кранов с прямыми рельсовыми путями, для грузовых тележек, а также в качестве ведомых колес в комбинации с коническими ведущими.

Пример. На мостовом кране пролетом 22,5 м износ реборд цилиндрических колес составляет 0,4–0,8 мм/год. Ресурс колес составляет от 6 до 8 лет.

Поверхность катания выполнена с уклоном — диаметр уменьшается от одной стороны к другой. Угол конусности — 1:10, 1:20 или 1:30. Колеса — одноребордные или двухребордные. При установке конических колес вершины конусов направляют вне пролета рельсового пути . В некоторых конструкциях на одной оси устанавливают два конических колеса с конусами, обращенными в разные стороны.

Принцип самоцентрирования. При смещении крана участок с большим диаметром контактирует с одной стороной рельса, с меньшим — с другой. Разница окружных скоростей создает момент, возвращающий кран к центру пути. Реборды при этом не касаются рельса.

Условие качения без скольжения. Вершины конусов колес на одной оси должны пересекаться в одной точке — центре поворота крана. При нарушении этого условия возникает продольное скольжение.

• износ реборд в 3–5 раз ниже, чем у цилиндрических;
• сопротивление движению на 10–15% ниже;
• плавный ход;
• увеличение срока службы рельсов.

• сложность изготовления (допуск на угол ±0,5°);
• чувствительность к ширине колеи (отклонение > 5 мм нарушает центрирование);
• требуется расчет угла под конкретные условия.

Расчет угла. tg α ≈ (2B)/L, где L — пролет крана, B — база. При L=30 м, B=6 м угол ≈ 1:20.

Конические колеса применяют для кранов с большими пролетами, для подвесных путей, а также в качестве ведущих колес в четырехколесных мостовых кранах с центральным приводом, при этом ведомые колеса остаются цилиндрическими.

Поверхность катания выпуклая — диаметр максимален в центре, уменьшается к краям. Исполнение — преимущественно одноребордное.

При смещении крана точка контакта смещается к краю, где диаметр меньше. Разница диаметров создает корректирующий момент. Эффект аналогичен коническим, но более плавный.

Радиус кривизны. Составляет 0,5–2,0 ширины бандажа. При меньшем радиусе контактные напряжения возрастают, при большем — снижается самоцентрирование.

• меньшая чувствительность к перекосам, чем у конических;
• качение без скольжения при небольших отклонениях;
• плавное самоцентрирование.

• контактные напряжения на 20–30% выше, чем у цилиндрических;
• несущая способность ограничена — не рекомендуется при нагрузке > 30 т;
• сложность изготовления.

• подвесные однорельсовые тележки;
• криволинейные участки;
• краны с малой базой.

Также используются для криволинейных участков рельсового пути.

Да, при условии пересчета угла конусности по формуле tg α ≈ (2B)/L и проверки посадочных размеров. Без пересчета самоцентрирование будет нарушено.

Самоцентрирование исключает контакт реборд с рельсом при нормальной работе. Регулировка происходит за счет геометрии бандажа, не трения. Износ реборд снижается в 3–5 раз.

Расчет по формуле tg α ≈ (2B)/L. Стандартные углы: 1:10, 1:20, 1:30. Выбор — по максимальной базе крана.

Подвесные однорельсовые тележки, криволинейные участки, краны с малой колесной базой.

Конические, угол конусности около 1:20 (при базе 6 м). Обеспечат самоцентрирование и минимальный износ реборд.

Да. Конические и бочкообразные снижают сопротивление движению на 10–15% за счет устранения трения реборд. Экономия — до 15–20 тыс. кВт·ч в год для крана средней мощности.

Да, с восстановлением угла конусности (допуск ±0,5°). После наплавки — обточка на станке с копировальным устройством.

Конические — для самоцентрирования на длинных путях и при ветровых нагрузках. При нагрузке > 30 т — цилиндрические с твердостью 370–390 НВ.

Эффект основан на разности диаметров по ширине бандажа. При отклонении колеи > 5 мм точка контакта смещается, расчетное соотношение диаметров нарушается, возникает проскальзывание.

Нет. Контактные напряжения превышают 950 МПа, вызывает выкрашивание поверхности. Для тяжелых режимов — цилиндрические или конические.

• ГОСТ 28648-90. Колеса крановые. Технические условия.
• ГОСТ 25835-83. Краны грузоподъемные. Классификация механизмов.
• СП 16.13330.2017. Стальные конструкции.
• РД 10-112-2-87. Правила устройства грузоподъемных кранов.