Zestawy kołowe

ZN-85/1232-33 

Koła jezdne i zestawy kołowe.

Dźwignice.

Zarysy walcowych powierzchni bieźnych kół jezdnych.

Przedmiotem normy są zarysy walcowych powierzchni bierznych kół jezdnych z obrzeżami i bez obrzeży - stosowane w dźwignicach, z wyjątkiem żurawi wieżowych budowlanych.

Rodzaje. Rozróźnia się dwa rodzaje zarysów walcowych powierzchni bieżnych kół jezdnych:

• z obrzeżami,
• bez obrzeży,

Odmiany. Rozróżnia się dwie odmiany zarysów walcowych powierchni bieżnych kół jezdnych z obrzeżami:

• wąskie (W),
• szerokie (S)

Główne wymiary:

Patrz orginał normy : PN-76/M-84629 Dźwignice. Korpusy kół jezdnych staliwnych. Wymagania i badania

1. Wstęp. Przedmiot normy.

Przedmiotem normy są wytyczne doboru kół jezdnych łożyskowanych tocznie i osadzonych na gładkich osiach, symetrycznych i niesymetrycznych, napędzanych i nienapędzanych, ujętych normami NM-85/33213, NM-65/33223, ZN-74/1232-33214 i ZN-74/1232-33224 - stosowanych w dźwignicach.

Zestawienie oznaczeń wielkosci stosowanych w normie.

2. Wytyczne doboru

2.1 Obciążenia koła jezdnego

2.1.1. Obciążenia rzeczywiste koła jezdnego

Wśród obciążeń rzeczywistych koła rozróżnia się:

a) nacisk koła jezdnego w stanie roboczym bez wiatru

R_I = R_G+R_P+R_B (kN) (1)

b) nacisk koła jezdnego w stanie roboczym przy wietrze

R_II = R_G+R_P+R_B+R_wr (kN) (2)

c) nacisk koła jezdnego w stanie burzowym

R_III = R_G+R_wb (kN) (3)

Dla nacisków R_I i R_II należy wyznaczyś ich wartości ekstremalne

R_Imax i R_Imin (kN)

oraz

R_IImax i R_IImax

a dla nacisku RIII jedynie jedgo wartość maksymalną R_IIImax

Zgodnie z wytycznymi użtymi w tablicy 1.

Kojarzenie nacisków składowych w zależnościach (1) do (3), powinno wynikaś z moźliwości równoczesnego występowania w czasie paracy dźwignicy.

Naciski składowe R_B, R_wr i R_wb uwzględnić należy tylko w przypadkach, gdy ich rząd wielkości nie jest pomijalny w stosunku do R_G i R_P (w ustrojach mających środek mas i środek obciążenia wiatrem wysoko położony nad główką szyny).

W szczególności naciski te są pomijalne w suwnicach pomostowych i wciągarkach z ładunkiem podnoszonym zawieszonym na cięgnach.

2.1.2 Obciążenia obliczeniowe koła jezdnego

Bezpośredni dobór koła jezdnego przeprowadza sił w oparciu o następujące wartościości obciążeń obliczeniowych:

• ekwiwalentny nacisk koła jezdnego R_e= max (R_Ie, R_IIe) (kN) (4)
• przy czym dla dźwignic złożonych (suwnicach, żurawie....)

• dla wciągarek

R_Ie=R_Imax (kN) (7)

R_IIe=R_IImax (kN) (8)

• maksymalny nacisk koła jezdnego

R_m=max (R_Imax, R_IImax, R_IIImax) (kN) (9)

 2.2 Parametry znamionowe kółjezdnych

Jako parametry znamionowe kół jezdnych przyjęto:

• dopuszczalny nacisk koła jezdnego w warunkach znamionowych 1) limitowany nośnością bieżni i obliczony z zależności (tablica 2) P_n=k_o*D_k*P_dop (N) (10) 
• dopuszczalny nacisk koła jezdnego Pła (tablica 3), limitowany wyczerpaniem sił nośności statycznej słabszego, łożyska lub osi 2)

Przy obliczeniu wartości Pło , przyjęto, że z naciskiem tym współdziała maksymalna siła boczna ruchów torowych o wartości:

1. dla napędzanych elektrycznie suwnic pomostowych natorowych  H_max=(0,063+0,0327 L/_ez)*2P_ła (kN) (11)
2. dla pozostałych dźwignic i wciągarek - jak wyżej - przy załołeniu stosunku L/_ez=1

• trwałość łożysk toczonych L_hn; L_hnA; L_hnB, obliczone dla prędkości obrotowej określonej w warunkach znamionowych oraz obciążenia zastępczego, wynikającego z nacisku koła R=100kN i współdziałającej z nim przeciętnej wartości siły bocznej ruchów torowych H=0,1R.

2.3 Kryteria Doboru

Dobór wielkości koła jezdnego należy przeprowadzić w oparciu o następujące kryteria (w kolejności ich występowania):

- warunek nośności statycznej słabszego łożyska lub osi

R_m ≤ P_ło (kN) (12)

- warunek wytrzymałości doraźnej bieżni

- warunek trwałości bieżni

- warunek trwałości łożysk toczonych:

a) dla kół symetrycznych

¹⁾ Jako warunki znamionowe pracy kół przyjęto - koła jezdne wykonane ze staliwa L456 dla D ≤ 500 i L40GM dla D > 500 wg PN-77/H-83160, posiadające bieżnie i obrzeża sorbityzowane do twardości 300 360 HB i pracujące na szynach o zwykłej odporności na zużycie, co zezwala na przyjęcie nacisku jednostkowego Pdop=6,5MPa,

- toczenie sił z prędkością obrotową nk=31,5 min -1 (wtedy cv=1)

- pracą o intensywnoúci odopowiadającej grupie natężenia pracy 3M (wtedy co=1). Natomiast w przypadku stosowania na szyny prętów kwadratowych lub prostokątnych zaleca sił przyjmować stal w gatunku conajmniej St4S wg PN-72/H-84020.

²⁾ Za wyczerpanie sił nośności statycznej najsłabszego łożyska lub osi uważa się taki stan obciążeń, który powoduje wcześniejsze uzyskanie:

- dla łożyska współczynnika pewności ststycznej sa=1 lub

- dla osi wykonanej ze stali 45-N z atestem materiałowym, współczynnika pewności względem granicy plastyczności n=1,4.

b) dla kół niesymetrycznych

Potrzebne wyżej wartości odnośnych wielkości należy, odczytać:

• P_ło; L_hn; L_hnA; L_hnB - z Tablicy 3,
• P_n - z Tablicy 2,
• C_v - z tablicy 4 lub 5
• c_o, L_hmin - z Tablicy 6

Wielkość koła jezdnego uznaje się za dobraną prawidłowo, jeśeli spełnia jednocześnie wszystkie wymagane wyżej kryteria. Wykonanie koła jezdnego o o kreślonej w powyższych sposób średnicy, należy ustalić wg odnośnej normy przedmiotowej, przy zachowaniu luzu pomiędzy obrzeżami koła i szyną, określonego w normie PN-75/M-84601.

Przykład doboru koła jezdnego. 

Przykład 1.
Dobrać koła jezdne niesymetryczne dla suwnicy pomostowej z hakiem o następujących parametrach:

• P=200 kN - siła ciężkości podnoszonego ładunku
• L=20 m - rozpiętość
• §e=4,2 m - rozstaw kół w czołownicy
• Vj = 50 m/min - prędkość jazdy
• 6s=160 kN - siła ciężkości mostu z osprzętem
• 6w = 36 kN - siła ciężkości wciągarki z osprzętem
• o1 = 1,4 m - lewy skrajny dojazd wciągarki
• o2 = 1,2 m - prawy skrajny dojazd wciągarki
• S49 - typ szyny podsuwnicowej

Praca suwnicy odbywa się w hali. Grupa natężenia pracy mechanizmu jazdy 5M.

Liczba kół suwnicy wynosi cztery.

Ze względu na pracę w hali składowe nacisku R_wr=R_wb=0

Niski ustrój stalowu pozwala przyjąć R_B≈0, co sprawdza warunki (1)÷(3) w następujących zależności:

R_I=R_II=R_G+R_Q

oraz

R_III=R_G<R_I=R_II

Warunek ostatni może być więc dalej minięty.

Koło jezdne o średnicy Dk=500mm spełnia więc wszystkie kryteria doboru wymagane normą.

Szerokość główki szyny S49 wynosi k=70mm

Dla wybranej ćrednicy ko¸a, minimalny luz między obrzeżami koła a główką szyny wg PN75/M-84601, wynosi 15mm, co wymaga wyłączenia koła

B ≥ k + 15= 70 +15 = 85 mm

Najbliższa szerokość wytoczenia w kole wynosi wg ZN-74/1232-33214.

b = 90 mm

Ostatecznie dla mechanizmu jazdy wybrano

Koło jezdne niesymetryczne napędzane 500-90-024BKh

Informacje dodatkowe do ZN-80/1232-33201

1. Kryteria doboru wielkoćci koła jezdnego dotyczące bieżni są zgodne z “Przepisami obliczania mechanizm—w dźwignic” opracowanymi przez Europejską Federację Transportu Bliskiego (FEM) oraz normą DNI 15070 - ”Berechnungsgrwndlagen fur Laufrader”.

Zgodnie z powyższym użyteczną szerokość główki szyny ko kymaganą do obliczenia wartości w tablicy 2 wyznaczono z zależności:

- dla szyn z główką płaską (dźwignicowych)

k_o = k - 2r

- dla szyn z główką wypukłą (kolejowych)

k_o = k - 4/3 r

- dla prętów przekroju prostokątnym

k_o = k - 2r

przy czym r = 0,10 k dla k ≤ 100 mm

2. Spełnienie wymagań ujętych w normie nie wymaga przeprowadzenia żadnych obliczeń koła jezdnego i osi, poza sprawdzeniem wytrzymałości zazębienia wieńca zębatego w kołach napędzanych.