Зарубежная техника 

Применение синтетических и пластических материалов в краностроении 

В современном краностроении используются компоненты, изготовленные из  синтетических и пластических материалов.  К числу таких материалов относятся: полиэфир, нейлон, пластики  высокой плотности, стекловолокно,  арамиды и т.д.

Рис.1 Полиамидные канатные блоки фирмы Schwartz

        

Так, например, из полиамида фирма Schwartz (Германия) изготавливает канатные блоки методом центробежного литья, используя специальные формы. Такие блоки  по сравнению со стальными блоками, позволяют увеличить срок службы стального каната в 2-3 раза, а также уменьшают колебания и поглощают вибрацию от каната, что увеличивает срок эксплуатации самого крана. Стандартно канатные блоки изготавливаются из материала LAMIGAMID® 310.  Это исключительно твердый литейный полиамид, который гораздо лучше подходит для применения в грузоподъемной технике, чем стандартный PA 6G. Изготавливаются канатные блоки диаметром от 160 до 3500 мм (рис.1). Блоки могут поставляться в сборе с подшипниками качения, а также с подшипниками скольжения при тихоходном применении. 

                      

Кроме того, фирма выпускает опорные пластины и подпятники ( рис2). 

Рис.2 Полиамидная опорная плита и подпятник аутригера

Области применения полиамидных подпятников аутригеров: автокраны, мобильные краны, бетономешалки, подъемные лифты, буровые установки и другие.

      По сравнению со стальными подпятниками, они обеспечивают высокую устойчивость к деформации, что позволяет значительно увеличить период эксплуатации машины. Низкий вес таких подпятников облегчает перемещение при монтаже и эксплуатации, хорошая эластичность материала обеспечивает прочное и надежное закрепление даже на малых контактных поверхностях. Материал  может быть полностью переработан и устойчив к воздействию масел и топлива. Опорные пластины применяются при нагрузке от 250 до 1500 кН. Возможно квадратное и круглое исполнение.

    В этой связи следует отметить, что по утверждению специалиста   компании Dica  г. К Коберга,  срок службы опорных плит изготовленных из композитного материала FiberMax®, составляет более 20 лет. В тоже время срок службы шпальной клети изготовленной из смешанной древесины лиственных пород составляет от одного до 4 лет.

    Вообще же, в производственную программу фирмы Schwartz входят следующие изделия, предназначенные для применении в подъемно-транспортном оборудовании: ходовые катки, опорные диски, подшипники скольжения, ременные шкивы, звездочки, шланговые барабаны, поддерживающие ролики, шестерни, зубчатые рейки.

      Для ползунов секций телескопических стрел используют углепластик и другие синтетические материалы с наполнителями – самосмазывающимися, противоизносными и прочими добавками, которые вводят при формировании исходной массы. Если рецептура и конструкция подобраны удачно, то механизм не требует обслуживания, долго не изнашивается, не требует частого контроля, регулировки и разборки для замены. Существует два основных типа ползунов – неподвижные, которые просто механически фиксируются, и подвижные самоустанавливающиеся. Самоустанавливающиеся ползуны встречаются все реже, сегодня проще сделать точный профиль стрелы и ползуна. Ползуны для секций  стрел восьмигранного  профиля представляют собой крупные детали по высоте, доходящие до середины сечения стрелы, и длинные, насколько позволяет конструкция стрелы. Механические свойства полиамида, который сегодня применяют для ползунов, хуже, чем металла, поэтому плиту делают максимально большой, чтобы и площадь контакта была как можно больше. По толщине ползун делают с припуском, чтобы он приработался уже в процессе эксплуатации. Сконструировать, а тем более изготовить самоустанавливающейся ползун со сложным профилем и механизмом перемещения в двух плоскостях чрезвычайно сложно и нетехнологично, но полностью от само­устанавливающихся ползунов пока не отказались.

                                                                                     

   Справедливости  ради следует отметить, что в настоящее время несмотря на значительный прогресс в создании синтетических

материалов,  их применение в несущих конструкциях грузоподъемных кранов остается крайне  ограниченным - достоверно известен только один случай создания не­большого козлового крана из пластмассы. Наиболее перспективным представляется применение обладающих весьма высокими механиче­скими свойствами конструкционных композиционных материалов, в частности, углепластиков. У некоторых из них, при модуле упругости

практически одинаковым с модулем упругости стали, величина вре­менного сопротивления в направлении вдоль волокон превышает 1500 МПа, а плотность имеет порядок всего 2т/м. Такие материалы до­вольно широко применяются для изготовления корпусов судов и дру­гих транспортных средств. Однако, они дороги и имеют значительную неоднородность

 их свойств в зависимости от направления волокон

     Фирма Liebherr несколько лет назад провела испытания по усовершенствованию  использованной ею технологии применения углеродных волокон (CFK) в  широком спектре выпускаемой фирмой  продукции. В настоящее время Liebherr использует новые канатные оттяжки с использованием углеродных волокон, установленные на гусеничном кране  модели HS 895 HD, и в качестве опции, на гусеничном кране модели LR 1300 (рис.3).

Рис.3     Фирма Liebherr использует оттяжки, изготовленные на основе  углеродного волокна (CFK),  на гусеничном кране модели HS 895 HD, и в качестве опции, на  гусеничном кране LR 1300.

    

Свойства нового волокнистого композиционного  материала обеспечивают высокую прочность и относительно небольшой вес оттяжки  - ( в три раза легче относительно аналогичной по длине и диаметру из стали), и обеспечивают повышенную прочность на разрыв по сравнению со стальной оттяжкой аналогичного поперечного сечения. При использовании новых канатных оттяжек, появляется возможность для крана самостоятельно устанавливать комбинации стрел повышенной длины, позволяя увеличить высоты и рабочие вылеты. Кроме того, по мнению фирмы Liebherr, при  использовании новых канатных оттяжек большим преимуществом  является упрощение процесса монтажа крана.

    В тоже время, две итальянские компании : краностороительная - Сorradini Cranes и Eligio Re Franschini - международный лидер в разработке композиционных материалов для гоночных автомобилей с открытыми колесами (участвующих в кольцевых автогонках по формуле F1), и композиционных материалов применяемых в авиационно-космической техники, сотрудничали в разработке для телескопических кранов гуська стрелы из углеродного волокна.

    Гусек длиной 14 метров состоит из двух секций, соединенных друг с другом стальными  пальцами,  и шарнирно закреплен на оголовке стрелы крана. Также можно использовать одну секцию гуська длиной 7,5 метров. Гусек из углеродного волокна обычно на 50% легче стального соответствующих размеров, что  уменьшает  его транспортный  вес,  но и повышает  грузоподъемность. Максимально допустимая грузоподъемность гуська составляет 3,5 тонны.

     Гусек подвергался всесторонним испытаниям с помощью повторно-кратковременных циклов нагрузки. Результаты испытаний гуська превзошли    все ожидания в части значений его прогиба под нагрузками, и характеристик  жесткости. Следующим этапом проведения испытаний стало их окончательное завершение и проведение сертификации третьей стороной.

По материалам интернет-ресурсов подготовил Н.В. Волчек