Интеллектуальный и надежный расчет нагрузки на колесо крана: обеспечение безопасности, повышение производительности и обретение душевного спокойствия

Дата: 25 Июня, 2025

Оглавление

Расчет нагрузки на колесо крана является ключевым этапом в процессе проектирования и выбора крана. Точный расчет нагрузки не только напрямую влияет на безопасность и надежность крана, но также относится к сроку службы оборудования и расходам на техническое обслуживание. На практике нагрузка на колесо создается совокупным воздействием собственного веса крана, веса поднимаемого груза, динамических нагрузок и факторов окружающей среды. Поэтому для проведения точного расчета нагрузки необходимо учитывать конструктивную форму крана, условия и режим работы и другие факторы, чтобы колеса могли работать безопасно и стабильно в различных рабочих условиях.

Расчет нагрузки на колесо крана Расчет

Нагрузка, воспринимаемая колесами крана, не имеет ничего общего с нагрузкой приводной системы ходового механизма, и ее можно получить непосредственно из условий равновесия внешней нагрузки крана. Нагрузка на колесо мостового крана включает максимальную нагрузку на колесо и минимальную нагрузку на колесо. Максимальная нагрузка на колесо мостового крана — это нагрузка на колесо большого колеса, когда полностью загруженная тележка находится вблизи предельного положения концевой балки, а минимальная нагрузка на колесо — это нагрузка на колесо большого колеса одного конца пролета, когда тележка разгружена в середине пролета.

Максимальная нагрузка на колесо (полная нагрузка) = (G-G1)/n + (Q+G1)*(L-L1)/n*L

Минимальная нагрузка на колесо (без нагрузки) = (G-G1)/n + G1*L1/n*L

G = общий вес крана (включая тележку) (т)
G1 = вес тележки (т)
Q = номинальная грузоподъемность (т)
L = пролет в м
n = количество колес на кране
L1 = минимальное расстояние (в Т) от центральной линии крюка до центральной линии Минимальное расстояние от центральной линии крюка до центральной линии концевой балки (м)

Выбор и проверка крановых колес

Как выбрать колеса в зависимости от нагрузки крана и как проверить, выдерживают ли колеса нагрузку

1. Определение расчетной нагрузки на усталость колес:

Расчетная нагрузка на усталость колес PC может быть определена по максимальному и минимальному давлению на колесо крана, а формула для расчета PC выглядит следующим образом:

ПК — расчетная нагрузка на усталость колеса (Н);
п_Макс — максимальное давление на колесо (Н) при нормальной работе крана;
п_мин — минимальное давление на колесо (Н) при нормальной работе крана;
При определении P_Макс и П_минкоэффициенты динамической нагрузки и ударной нагрузки подъемно-транспортных механизмов приняты равными 1.

Для мостового крана, когда тележка крана движется с номинальной нагрузкой до предельного положения на одной стороне, большое давление колеса вблизи стороны тележки составляет P_Макс; большое давление колеса на ненагруженной стороне, дальней от стороны тележки, равно P_мин. Для мостового крана, когда номинальная нагрузка тележки крана достигает предельного положения одной стороны, давление колеса вблизи стороны тележки составляет P_Макс; давление колеса, не нагруженного в сторону от стороны тележки, равно P_мин. для стреловых кранов давление колеса под стрелой максимальной амплитуды полной нагрузки составляет P_Макс; а давление колеса под стрелой минимальной амплитуды холостого хода равно P_мин.

2. Расчет прочности контакта протектора колеса:

2.1 Допустимое давление колеса для контакта с линией:

п_с≤К₁×Г×Д×С₁×С₂

п_С —- расчетная нагрузка на усталость колеса (Н);
К₁ —– допустимая константа линейного контактного напряжения (Н/мм2) в зависимости от материала, выбираемая по таблице 1;
D — диаметр колеса (мм);
L—— эффективная длина контакта колеса и гусеницы;
С₁—– коэффициент скорости, выбираемый по таблице 2;
С₂—– коэффициент рабочего уровня, выбираемый по таблице 3;

График расчетных коэффициентов (таблица 1):

σ_б	К₁	К₂
500	3.8	0.053
600	5.6	0.1
650	6.0	0.132
700	6.8	0.181
800	7.2	0.245

Таблица коэффициентов для расчета прочности контакта протектора колеса 1

Примечания:

1. σ_б— предел прочности материала на разрыв (Н/мм²);

2. Стальные диски, как правило, должны быть подвергнуты термической обработке, твердость протектора рекомендуется HB=300~380, а глубина закалочного слоя составляет 15мм~20мм. При определении допустимого значения σ_б принимается, когда материал не подвергается термической обработке;

3. Когда материал колеса изготовлен из ковкого чугуна; σ_б.≥500 Н/мм² материал, К₁, К₂ значение выбирается в соответствии с σ_б.=500 Н/мм².

График расчетных коэффициентов (таблица 2):

Обороты в минуту	С₁	Обороты в минуту	С₁	Обороты в минуту	С₁
мин^-1	С₁	мин^-1	С₁	мин^-1	С₁
200	0.66	50	0.94	16	1.09
160	0.72	45	0.96	14	1.1
125	0.77	40	0.97	12.5	1.11
112	0.79	35.5	0.99	11.2	1.12
100	0.82	31.5	1.00	10	1.13
90	0.84	28	1.02	8	1.14
80	0.87	25	1.03	6.3	1.15
71	0.89	22.4	1.04	5.6	1.16
63	0.91	20	1.06	5	1.17
56	0.92	18	1.07

Таблица коэффициентов для расчета прочности контакта протектора колеса 2

График расчетных коэффициентов (таблица 3):

Операционная организация Рабочий уровень	С₂
М1~М3	1.25
М4	1.12
М5	1.00
М6	0.9
М7, М8	0.8

Таблица коэффициентов для расчета прочности контакта протектора колеса 3

2.2 Допустимое давление колеса для точечного контакта:

3Допустимое давление колеса для точечного контакта

п_С—- расчетная нагрузка на усталость колеса (Н);
К₂—– константа допустимого точечного контактного напряжения (Н/мм2), зависящая от материала, выбираемая по таблице 1;
R — радиус кривизны, за большую величину принимают радиус кривизны колеса и радиус кривизны колеи (мм);
М — по верхней поверхности трака и радиусу кривизны колеса отношения (r/R), согласно Таблице 4 выбранного;
С₁—– Коэффициент скорости, выбираемый по таблице 3;
С₂—– коэффициент рабочего уровня, выбираемый по таблице 4;

График расчетных коэффициентов (таблица 4):

г/р	1.0	0.9	0.8	0.7	0.6	0.5	0.4	0.3
m	0.388	0.400	0.420	0.440	0.468	0.490	0.536	0.600

Таблица коэффициентов для расчета прочности контакта протектора колеса 4

Примечания:

1. Значения m вычисляются путем интерполяции, когда r/R — некоторое другое значение;

2. r — малое значение радиуса кривизны контактной поверхности.

Приведенные выше расчеты могут быть использованы для проверки колес с заданными диаметрами, с целью определения эффективной максимальной грузоподъемности колес и обоснованности размеров (диаметра колес, размеров колес и посадки колеи и т. д.).

Таблица максимально допустимых давлений на колеса для колесных пар крупногабаритных транспортных средств:

Диаметр колеса/мм	Модель рельса	Рабочий уровень	Скорость движения/(м/мин)
			К/С
			<60			60~90			＞90~180
			1.1	0.5	0.15	1.1	0.5	0.15	1.1	0.5	0.15
500	P38	М1~М3	20.6	19.7	18	18.7	17.9	16.4	17.2	16.4	15
		М4, М5	17.2	16.4	15	15.6	15	13.7	14.4	13.7	12.5
		М6, М7	14.7	14.1	12.9	13.4	12.8	11.7	12.3	11.7	10.7
		М8	12.9	12.3	11.3	11.7	11.2	10.3	10.7	10.3	9.4
	QU70	М1~М3	26	24.3	22.7	23.6	22.6	20.6	21.7	20.7	19
		М4, М5	21.7	20.7	19	19.7	18.9	17.2	18.1	17.3	15.9
		М6, М7	18.6	17.7	16.2	16.9	16.2	14.7	15.5	14.8	13.6
		М8	16.3	15.5	14.2	14.8	14.1	12.9	13.6	12.9	11.6
600	П38П43	М1~М3	24.6	23.5	21.5	22.4	21.4	19.5	20.6	19.6	18
		М4, М5	20.6	19.6	18	19.7	17.8	16.3	17.2	16.4	15
		М6, М7	17.6	16.8	15.4	16	15.3	14	14.7	14	12.9
		М8	15.4	14.7	13.4	14	13.4	12.2	12.9	12.3	11.3
	QU70	М1~М3	32	30.5	27.9	29.2	27.8	25.4	26.7	25.5	23.3
		М4, М5	26.7	25.5	23.3	24.4	23.2	21.2	22.3	21.3	19.4
		М6, М7	22.9	21.8	19.9	20.9	19.9	18.1	19.1	18.2	16.7
		М8	20	19.1	17.4	18.3	17.4	15.8	16.7	15.9	14.0
700	P43	М1~М3	28	26.8	24.5	25.5	24.4	22.3	23.4	22.4	20.4
		М4, М5	23.4	22.4	20.4	21.3	20.4	18.6	19.5	18.7	17
		М6, М7	20	19.2	17.5	18.3	17.4	15.9	16.7	16	14.6
		М8	17.5	16.7	15.3	15.9	15.2	13.9	14.6	14	12.7
	QU70	М1~М3	38.6	36.8	33.6	35.2	33.5	30.6	32.2	30.7	28
		М4, М5	32.2	30.726	28	29.4	28	25.6	26.9	25.6	23.4
		М6, М7	27.6	3	24	25.2	24	21.9	23	22	20
		М8	24.2	23	21	22	21	19.1	20.1	19.2	17.5
800	QU70	М1~М3	43.7	41.7	38.1	39.8	38	34.7	36.4	34.8	31.8
		М4, М5	36.4	34.8	31.8	33.2	31.7	29	30.4	29	26.6
		М6, М7	31.2	29.8	27.2	28.4	27.2	24.8	26	24.9	22.7
		М8	27.3	26.1	23.8	24.9	23.8	21.7	22.8	21.8	19.8
900	QU80	М1~М3	50.5	48.1	44	46	43.7	40	42.2	40.2	36.8
		М4, М5	42.4	40.2	36.8	38.4	36.5	33.4	35.2	33.6	30.7
		М6, М7	36.1	34.4	31.5	32.9	31.2	28.6	30.2	28.8	26.3
		М8	31.6	30.1	27.5	28.8	27.3	25	26.4	25.1	23

Таблица максимально допустимого давления в колесах для колесных пар крупногабаритных транспортных средств

Таблица максимально допустимых давлений на колеса для колесных пар тележек:

Диаметр колеса/мм	Модель рельса	Рабочий уровень	Скорость движения/(м/мин)
			К/С
			<60		60~90		＞90~180		＞180
			≥1,6	0.9	≥1,6	0.9	≥1,6	0.9	≥1,6	0.9
250	П11	М1~М3	3.3	3.09	2.91	2.81	2.67	2.58	2.46	2.34
		М4, М5	2.67	2.58	2.43	2.34	2.23	2.15	2.5	1.98
		М6, М7	2.38	2.51	2.08	2.01	1.91	1.84	1.76	1.7
		М8	2	1.93	1.82	1.76	1.67	1.61	1.54	1.48
350	P18	М1~М3	4.18	4.03	3.8	3.66	3.49	3.36	3.22	3.1
		М4, М5	3.49	3.36	3.17	3.06	2.91	2.8	2.68	2.59
		М6, М7	2.99	2.88	2.72	2.62	2.5	2.4	3.2	2.22
		М8	2.61	2.52	2.38	2.29	2.18	2.1	2.01	1.94
	P24	М1~М3	14.1	13.5	12.8	12.3	11.8	11.3	10.9	10.4
		М4, М5	11.8	11.3	10.7	10.3	9.85	9.45	9.1	8.7
		М6, М7	10.1	9.65	9.15	8.8	8.45	8.1	7.8	7.45
		М8	8.8	8.45	8	7.7	7.4	7.06	6.8	6.5
400	P38	М1~М3	16	15.4	14.6	14	13.4	12.8	12.3	11.85
		М4, М5	13.4	15.8	12.2	11.7	11.2	10.7	10.3	9.9
		М6, М7	11.4	11	10.4	10	9.6	9.15	8.8	8.5
		М8	10	9.6	9.15	8.75	8.4	8	7.7	7.4
500	P43	М1~М3	19.8	19.1	18	17.4	16.5	15.9	15.2	14.7
		М4, М5	16.5	15.9	15	14.5	13.8	13.3	12.7	12.25
		М6, М7	14.15	13.7	12.9	12.45	11.8	11.4	10.9	10.5
		М8	12.4	11.9	11.25	10.9	10.3	9.95	9.5	9.2

Таблица максимально допустимого давления на колеса для колесных пар тележек

Примечание: данное табличное значение рассчитано в соответствии с материалом колеса: ZG310-570, HB320; если материал колеса ZG50MnMo, ось колеса 45, HB = 228 ~ 255, максимально допустимое давление колеса может быть увеличено на 20%;

Q – грузоподъемность крана;

G — дедвейт крана.

Расчет нагрузки на колесо крана является базовой работой для обеспечения безопасности, устойчивости и долговечности крана. Благодаря точному расчету нагрузки на колесо можно оптимизировать конструкцию крана, а также выбрать соответствующие материалы и производственный процесс, тем самым улучшив общую производительность оборудования. В совокупности расчет нагрузки на колесо крана является сложным, но жизненно важным проектом, который должен быть реализован путем строгого анализа и расчета.

Скрытые опасности крановых колес, не соответствующих стандарту

Крановые колеса, не соответствующие стандарту, окажут серьезное влияние на производительность, безопасность и долгосрочную эксплуатацию оборудования, что проявляется в следующих аспектах:

1. Повышенная угроза безопасности

Поломка или выход из строя колеса: Если материал колеса не соответствует стандарту, оно может не выдержать нормальную нагрузку крана и подвержено поломке или серьезному износу. Это напрямую угрожает безопасности оператора, особенно в случае высокой нагрузки или быстрой работы, что может привести к несчастным случаям.
Отклонение пути или сход с рельсов: некачественные колеса могут привести к плохому контакту между колесами и рельсами, что приведет к отклонению крана или сходу с рельсов, что увеличит риск несчастных случаев.

2. Повышенный износ и повреждения

Неравномерный износ: Если качество колес не соответствует стандарту, на их поверхности могут быть дефекты, такие как неравномерная твердость или неравномерная структура, что приводит к неравномерному износу. Этот неравномерный износ ускоряет повреждение колес и гусениц и увеличивает расходы на техническое обслуживание.
Чрезмерный износ: некачественные колеса могут изнашиваться слишком быстро при длительном использовании, что приводит к изменению размеров колес и влияет на устойчивость и точность работы крана.

3. Влияние на операционную эффективность

Дисбаланс и вибрация: колеса ненадлежащего качества могут привести к неравномерной работе крана, создавая чрезмерную вибрацию и шум, что влияет на эффективность и комфорт работы. Длительная вибрация может также привести к повреждению других механических компонентов (например, подшипников, двигателей и т. д.).
Неравномерное распределение нагрузки: проблемы с качеством колес могут привести к неравномерному распределению нагрузки, особенно на кранах с несколькими колесными конфигурациями. Это повлияет на грузоподъемность и эффективность работы оборудования, в результате чего кран не сможет работать эффективно и стабильно.

4. Сокращение срока службы оборудования

Раннее старение и выход из строя: Некачественные материалы и конструкции колес могут сделать их более восприимчивыми к усталости, коррозии и другим повреждениям, тем самым сокращая общий срок службы крана. Частота замены колес соответственно увеличится, что приведет к дополнительным расходам на техническое обслуживание.
Ускорение износа других компонентов: некачественные колеса могут привести к преждевременному износу других важных компонентов крана (например, приводной системы, рельсовой системы, крюков и т. д.), что увеличит сложность и стоимость технического обслуживания.

5. Увеличение расходов на техническое обслуживание и эксплуатацию.

Частый ремонт: некачественные колеса приведут к тому, что оборудование будет нуждаться в более частом ремонте, замене или калибровке, что не только увеличит эксплуатационные расходы, но и может привести к увеличению простоев оборудования, что скажется на производительности.
Ранняя замена: Колеса низкого качества могут не выдержать длительную высокую нагрузку, что приведет к необходимости ранней замены, увеличению затрат на техническое обслуживание и замену деталей.

6. Влияние на общую стабильность системы

Повреждение трансмиссионной системы: Проблемы с качеством колес могут привести к ненормальной работе трансмиссионной системы, например, к преждевременному износу или повреждению двигателя, редуктора и других компонентов, что повлияет на устойчивость и работоспособность всей крановой системы.
Повреждение гусеничной системы: воздействие некачественных колес на гусеничную систему может привести к повреждению или деформации пути, что в свою очередь влияет на устойчивость оборудования и может потребовать более частого ремонта и замены пути.

Профилактические меры:

Строгий контроль качества: убедитесь, что материалы для колес и производственные процессы соответствуют отраслевым стандартам, выбирайте надежных поставщиков качественной продукции и проводите подробные проверки и испытания.
Регулярный осмотр и техническое обслуживание: регулярно осматривайте колеса крана, чтобы вовремя обнаружить потенциальный износ и трещины для необходимого обслуживания и замены.
Разумная конструкция и выбор: выбирайте колеса с соответствующими характеристиками в соответствии с условиями работы крана, чтобы они могли выдерживать ожидаемую нагрузку и рабочую среду.

кристалл

OEM-эксперт по кранам

Имея 8-летний опыт настройки подъемного оборудования, помог более чем 10 000 клиентам решить вопросы и проблемы перед продажей. Если у вас есть какие-либо соответствующие потребности, пожалуйста, свяжитесь со мной!

Ватсап: +86 199 1373 9708

Электронная почта: krystalli@kscranegroup.com

ТЕГИ: Расчет нагрузки на колесо крана