Мостовой кран промышленный обзор конструкций расчёт грузоподъёмности и применения

Рекомендую выбрать кран мостовой 2т с пролетом 6–12 м и высотой подъёма 4–8 м для складов и малых цехов: оптимальный комплект — одно-, двухскоростная электрическая таль (скорости подъёма 4 и 16 м/мин), скорость передвижения тележки 10–20 м/мин, скорость передвижения крана 20–40 м/мин, питание 380 В/50 Гц, класс работы FEM/ISO A3–A5. Для частых циклов (свыше 50 циклов/ч) выбирайте усиленный редуктор и мотор-асинхронник 3–5 кВт.

Содержание статьи:

• Мостовой кран — технические характеристики и применение
  • Выбор конструкции и ключевые параметры
  • Расчёт нагрузок, рельсов и подбор узлов
• Расчет грузоподъемности и подбор главной балки по статическим и…
  • Алгоритм расчета и требования к балке
  • Рабочий пример для кран мостовой 2т (L = 12 м)
• Выбор электрооборудования и системы управления: требования к…

Характеристики конструкции: однобалочный вариант экономичнее при пролётах до 12 м, масса консоли и тележки зависит от длины пролёта — ориентировочно 250–600 кг у типовых моделей 2 т; двубалочный мост применяйте при требовании малой высоты крюка и пролётах свыше 12 м. Тип подъёмного механизма — канатная таль для высот более 6 м; цепная таль компактна и дешевле при коротких высотах. Для управления доступны: кнопочный пульт, радиоуправление и кабина; выбирайте радиоуправление при необходимости полного обзора рабочей зоны.

Безопасность и монтаж: устанавливайте ограничители высоты и перегрузки, электромеханические концевые выключатели, тормоза с самовозвратом и систему аварийной остановки. Прокатная балка (стрела) под кранами должна выдерживать прогиб не более L/1000 при номинальной нагрузке; монтажные швы и болтовые соединения проверяйте по крутящему моменту, рекомендованному изготовителем. Рабочая температура — обычно −20.+40 °C; для холодных цехов выбирайте утеплённые мотор-редукторы и смазки с низкотемпературными допусками.

Применение и обслуживание: кран мостовой 2т эффективен в металлообработке, складах комплектующих, деревообработке и при монтажных работах. Проводите ежедневный визуальный осмотр, ежемесячную смазку направляющих и редукторов, проверку тросов и тормозов каждые 100–200 моточасов; заменяйте трос при уменьшении диаметра более 6–10% или при наличии видимых обрывов. Полная техническая проверка с испытанием на грузоподъёмность — не реже одного раза в 12 месяцев.

Мостовой кран — технические характеристики и применение

Подберите кран мостовой 2т с ходом тележки 10–20 м и двухскоростным подъёмом 8/2 м/мин для типичных сборочных и складских операций; при частых коротких перемещениях снизьте скорости до 4/1 м/мин для точной укладки.

Выбор конструкции и ключевые параметры

Для грузоподъёмности 2 т обычно применяйте однобалочный мостовой кран при высоте подъёма до 10–12 м; при высоте выше 12 м или при необходимости минимизировать прогиб балки — смотрите двухбалочные варианты. Укажите в техзадании: грузоподъёмность, пролет (span), подъёмная высота, скорости (подъём/спуск, ход тележки, ход моста), тип привода (асинхронный с частотным регулированием/драйвер), схема управления (пульт/радио), и режим работы (смело указывайте часы/смены).

Рекомендуемые ориентиры для кран мостовой 2т: пролет 6–20 м, подъёмная высота 3–12 м, базовые скорости подъёма 8/2 или 16/4 м/мин (двухскоростной), скорость перемещения тележки 10–20 м/мин, скорость моста 20–40 м/мин. Уточняйте эти параметры под конкретную задачу — высокая точность требует медленных ходов и двухскоростного управления.

Расчёт нагрузок, рельсов и подбор узлов

Для первичного расчёта реакции на опору считайте: статическая нагрузка на одну колесную опору ≈ (груз + масса тележки + масса моста) / количество опор. Пример: для кран мостовой 2т с массой тележки ~1,2 т и массой моста ~1,6 т при четырёх опорах статическая нагрузка ≈ (2 + 1,2 + 1,6) / 4 = 1,2 т на опору; применяйте динамический коэффициент 1,1–1,25 при выборе рельса и фундамента.

Выбирайте тросовую лебёдку при частых циклах подъёма и больших высотах; цепная — для невысоких подъёмов и ограниченного бюджета. Применяйте стропы и крюки с запасом прочности 5:1–6:1. Для силовой части обычно используют 3-фазное питание 380 В с шинопроводом или подвижным кабелем-канатом; при длинах пролёта более 20 м предпочитайте шинопровод.

Для контроля износа каната заменяйте при уменьшении диаметра на ~10% от номинала или при наличии нескольких обрывов в одном витке; фиксируйте в журнале количество циклов и визуальные дефекты. Тормоза проверяйте ежеквартально, электрические контакты — раз в полгода, смазку опор и редукторов — ежемесячно при интенсивной эксплуатации.

Обязательные защитные элементы: ограничители высоты подъёма и хода, грузозахватный предохранитель (ограничитель нагрузки), механические буфера на концах пролёта, аварийный стоп на пульте и приёмо-передатчике. Для работы в агрессивной среде выбирайте исполнения с антикоррозионной обработкой и повышенной степенью защиты двигателей (IP повышенного класса).

Примеры применения: кран мостовой 2т оптимален для мелкосерийного производства, участков сборки, внутренних складов и линий подачи металлоизделий. При проектировании цеха согласуйте пролёт и положение рельс с технологическими потоками, чтобы минимизировать боковые перемещения и сократить время такта.

Расчет грузоподъемности и подбор главной балки по статическим и динамическим нагрузкам с примерами

Рассчитайте рабочую (расчетную) вертикальную нагрузку как: (груз + масса тележки) × динамический коэффициент; для кран мостовой 2т обычно применяйте коэффициент 1,25 при нормальной эксплуатации.

Алгоритм расчета и требования к балке

• Определите исходные величины:
  • Номинальный груз Q = 2 т = 19,62 кН.
  • Масса тележки Gt (примерно 1 т = 9,81 кН, укажите точную по паспорту).
  • Динамический коэффициент ψ = 1,25 (при интенсивной эксплуатации используйте 1,3–1,4).
  • Пролет L, допустим L = 12 м (в примере ниже).
  • Масса главной балки на метр g (оценочно 180 кг/м → 1,77 кН/м; уточнить по профилю).
• Составьте расчетную вертикальную нагрузку:

  Рd = (Q + Gt) × ψ. Учтите равномерно распределённую нагрузку w = g (кН/м) от собственной массы балки и дополнительные неподвижные веса.

• Определите максимальный изгибающий момент:
  • При центральном сосредоточенном подъёме: M_point = Рd · L / 4.
  • От собственного веса: M_w = w · L^2 / 8.
  • Итоговый M_max = M_point + M_w (при другиx схемах расположения груза используйте M = P·a·(L−a)/L для положения на расстоянии a от опоры).
• Подберите расчетный предел напряжений:

  Для стали S235/S355 используйте допускаемое напряжение изгиба σ_allow ≈ 140–160 Н/мм² (в проекте укажите используемую норму и коэффициенты запаса).

• Определите требуемый момент сопротивления W = M_max / σ_allow (в мм³). Подберите профиль с W ≥ рассчитанного значения.
• Проверьте прогиб:
  • Ограничение прогиба δ_max по нормативам для мостового крана обычно L/300.L/400; для точной позиционировки можно задать L/400.
  • Для центральной нагрузки δ_point = P·L³/(48·E·I); от равномерной нагрузки δ_w = 5·w·L^4/(384·E·I).
  • Определите требуемый момент инерции I так, чтобы δ_point+δ_w ≤ δ_max.
• Проверьте на сдвиг и местную устойчивость:
  • Максимальная поперечная сила V ≈ суммарная вертикальная нагрузка / 2; проверьте прочность стенки (τ = V/(t_w·h_eff)).
  • Оцените устойчивость полки и защиту от местного продавливания под колесо; сравните реакцию колеса с допустимой опорной напряжённостью р_доп.
  • При больших пролетах или узких полках используйте коробчатую несущую или двутавровую балку с продольными и поперечными ребрами.
• Проверьте динамику и усталостную прочность при циклической работе: при режиме работы A5–A7 рекомендуется повышать ψ и учитывать концентрацию напряжений у сварных швов.

Рабочий пример для кран мостовой 2т (L = 12 м)

• Исходные данные:
  • Q = 2 т = 19,62 кН.
  • Gt = 1 т = 9,81 кН.
  • ψ = 1,25 → Рd = (19,62+9,81)·1,25 = 36,8 кН.
  • g (масса балки) = 180 кг/м → w = 1,77 кН/м → суммарно w·L = 21,2 кН.
  • E = 210000 Н/мм²; допустимое напряжение σ_allow = 160 Н/мм²; допуск по прогибу δ_max = L/400 = 12 000/400 = 30 мм.
• Изгибающие моменты:
  • M_point = 36,8 кН · 12 м / 4 = 110,4 кН·м.
  • M_w = 1,77 кН/м · 12² / 8 = 31,8 кН·м.
  • M_max = 110,4 + 31,8 = 142,2 кН·м = 142 200 Н·м = 142 200 000 Н·мм.
• Требуемый момент сопротивления:

  W_req = M_max / σ_allow = 142 200 000 / 160 = 888 750 мм³ ≈ 889 см³. Подберите профиль с Wx ≥ 900 см³.

• Проверка прогиба (определение I):
  • Суммарный вклад в числителе для I: P·L³/48 + 5·w·L^4/384 = 1,325·10^15 + 4,767·10^14 = 1,802·10^15 Н·мм³.
  • I_req = 1,802·10^15 / (E·δ_max) = 1,802·10^15 / (210000·30) ≈ 2,86·10^8 мм^4.
  • Соответствующий расчетный W ≈ I/(h/2). Для балки высотой 600 мм W ≈ 954 000 мм³ ≈ 954 см³ (совпадает с требованием по прочности).
• Реакция на опоры и нагрузка на колесо:
  • Суммарная вертикальная нагрузка = Рd + w·L = 36,8 + 21,2 = 58,0 кН.
  • Реакция каждой опоры ≈ 29,0 кН. При двух колесах на опоре нагрузка на колесо ≈ 14,5 кН.
  • Сравните это значение с паспортным давлением колес и допустимой нагрузкой рельсового пути.
• Рекомендации по подбору:
  • Выберите профиль с Wx ≥ 900 см³ и I ≥ 2,8·10^8 мм^4 или используйте коробчатую балку с эквивалентными характеристиками.
  • Проверьте толщину стенки и фланца: web ≥ 8–12 мм, фланцы по жесткости и местной устойчивости; при L ≥ 12 м рассмотрите усиленные полки и поперечные ребра.
  • Убедитесь в корректности реакций на колесах, добавьте подкосы или продольные ребра при необходимости и проверьте сварные соединения на усталость.

Заключение: для кран мостовой 2т с указанными параметрами ориентируйтесь на профиль с W ≈ 900–1000 см³ и I ≈ 2,8–3,2·10^8 мм^4; точный выбор подтверждайте по таблицам профилей и проверкой местных напряжений, сдвига и прогиба по проектным нормативам.

Выбор электрооборудования и системы управления: требования к мотор-редукторам, тормозам и средствам пуска

Требования к мотор-редукторам: отдавайте предпочтение цилиндро-коническим или цилиндрическим шестерённым редукторам с прямым или косозубым зацеплением для мостовых кранов — они дают высокий КПД (0,9–0,95) и малый люфт. Для компактных приводов допустимы планетарные редукторы при необходимости большой передачи в ограниченном объёме; червячные используйте только при невысокой интенсивности и там, где самоторможение критично, учитывая их меньший КПД. Выбирайте редуктор с запасом по моменту 1,5–2 и ресурсом не менее 10 000 циклов подъёма/спуска до капитального обслуживания.

Калькуляция тормоза: требуемый тормозной момент на барабане Tb_drum = m·g·r_drum; на валу двигателя момент Tb_motor = Tb_drum/(i·η_gear), где i — передаточное число редуктора. Добавьте коэффициент запаса 1,5. Пример: m=2000 кг, r_drum=0,20 м → Tb_drum=3 924 Н·м; при i=30 и η_gear=0,9 Tb_motor≈146 Н·м; с запасом 1,5 выбирайте тормоз ≥220 Н·м. Используйте пружинный (fail-safe) дисковый тормоз с электрическим удержанием (DC‑питание через преобразователь или отдельный источник), номиналом по моменту и по температурной устойчивости.

Тип тормозов: для основных грузовых приводов — многодисковые тормоза с автономным источником питания для удержания нагрузки при отключении сети; для ходовых приводов допускаются одно-дисковые тормоза. Требуется класс изоляции мотора не ниже F и степень защиты не ниже IP54 для наружных и неотапливаемых помещений; в агрессивной среде — IP65 и защита от коррозии на тормозных накладках.

Средства пуска и управления: для движения (бридж и тележка) используйте частотные преобразователи (векторное управление, режим torque-control для плавного старта и точного позиционирования). Для подъёма предпочтителен двухскоростной вариант: частотник с интегрированным режимом плавного пуска/торможения либо комбинирование контакторного пуска и частотника для точных операций; в простых исполнениях допустимы плавные пускатели (soft-starters) при отсутствии задач по энерговозврату. Обеспечьте управление тормозом через контроллер с приоритетом удержания при пропаже управляющего сигнала.

Требования к системе управления: PLC или специализированный контроллер с двухканной архитектурой безопасности, аппаратными входами для концевых выключателей грузоподъёма, датчиков перегруза (тензодатчик на крюке), скорости и положения (энкодеры на валах). Реализуйте логику контроля блокировки тормозов и подачи питания на преобразователи, укажите приоритет аварийного торможения и механизма понижения под нагрузкой. Для пуска/остановки предусмотреть фильтры ЭМС и зашиту от бросков напряжения (варисторы, разрядники) на вводе 380/400 В 3-ф.

Защита от перегрузок и температурные допуски: настройте токовые уставки преобразователей по расчетной пусковой нагрузке и используйте температурные датчики обмоток на двигателе. Для частых циклов работы задайте режим duty по IEC/ГОСТ, выбирайте мотор с допускаемой продолжительностью включения и сервис-фактором ≥1,15.

Кабельная и монтажная часть: применяйте кабели с экраном и бронированием в протяжённых переездах, пучки проводов фиксируйте кабельными поддержками. Заземление — отдельный контур для приводов и корпуса; измерьте сопротивление заземления и задокументируйте. Разместите распределительные шкафы рядом с приводами для уменьшения длины силовых линий, используйте шкафы с охлаждением при температуре окружающей среды >35°C.

Проверка и наладка: при пуске измерьте потребляемую мощность, проверьте соответствие токов номиналу, отрегулируйте токовую уставку защиты и тормозную паузу. Выполните испытание удержания под нагрузкой с контролем температуры редуктора и тормоза на 2–4 рабочные смены перед вводом в эксплуатацию.