Крановые колёса по ГОСТ 36152-2018: реборды и характеристики

ГОСТ 36152-2018 — это профильный стандарт на проектирование, изготовление и приёмку ходовых колёс кранов. Он регламентирует типы и размеры колёс, материалы и термообработку, параметры поверхности катания и реборд, а также критерии выбраковки. Ходовое колесо — основной компонент механизма передвижения крана, и его качество напрямую определяет плавность работы и срок службы всей машины.

Типы колёс и размерный ряд

ГОСТ 36152-2018 классифицирует ходовые колёса кранов по типу реборды: колесо с двумя ребордами (реборды с обеих сторон, применяется на стандартных рельсах — наиболее распространённый тип для мостовых и козловых кранов; реборды направляют колесо по рельсу, предотвращая сход с пути), колесо с одной ребордой (реборда только с одной стороны, используется при наличии упорной стенки с одной стороны рельса или для некоторых колёс тележки; конструкция проще) и безребордное колесо (без реборд, используется совместно с горизонтальными направляющими роликами; применяется на козловых кранах большого пролёта для снижения боковых усилий при перекосах). По форме поверхности катания колёса делятся на цилиндрические (поверхность катания — цилиндр, наиболее распространённый вариант для моста и тележки мостовых и козловых кранов) и конические (поверхность катания с конусностью 1:10 или 1:20; коническая поверхность, обращённая вперёд, обеспечивает самовыравнивание и снижает набегание реборды на рельс).

Стандарт устанавливает диапазон диаметров колёс: от Φ200 мм до Φ1250 мм, всего 28 типоразмеров (200, 250, 315, 350, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250 и др.). Ширина поверхности катания колеса определяется диаметром колеса и типом рельса.

Материалы и термическая обработка

Требования стандарта к материалам колёс: рекомендуемые материалы — 65Mn, 60Si2Mn или 42CrMo (после сквозной закалки и отпуска твёрдость поверхности катания и реборды должна соответствовать установленным значениям). 65Mn — наиболее распространённый материал для ходовых колёс: хорошая прокаливаемость, высокая износостойкость; твёрдость поверхности катания HB300~380, твёрдость реборды HB280~360. 60Si2Mn — рессорно-пружинная сталь: по эластичности и усталостной прочности превосходит 65Mn, применяется для колёс кранов, работающих при значительных ударных нагрузках; твёрдость поверхности катания HB320~400. 42CrMo — легированная сталь: наилучшие механические свойства и прокаливаемость, применяется для тяжёлых кранов и колёс большого диаметра (Φ≥800 мм); твёрдость поверхности катания HB340~420.

Стандарт устанавливает глубину закалённого слоя: на поверхности катания и реборде глубина закалённого слоя должна быть не менее 15 мм (на глубине 15 мм твёрдость должна быть не ниже HB260), что гарантирует, что колесо не выйдет из строя преждевременно из-за недостаточной твёрдости внутренних слоёв после длительного износа. После сквозной закалки колесо подвергается отпуску для снятия закалочных напряжений и доводки твёрдости до требуемого диапазона.

Ходовые колёса кранов Келуде Тяжёлая Промышленность изготавливаются по ГОСТ 36152: стандартное исполнение — сталь 65Mn с закалкой поверхности катания, для ответственных узлов — колёса из легированной стали 42CrMo.

Размеры поверхности катания и реборды

Стандарт устанавливает подробные допуски на ключевые размеры колёс: допуск на диаметр — производственный допуск на номинальный диаметр колеса составляет h9 (для точного сопряжения) или h11 (общего назначения). Допуск на ширину поверхности катания — допуск на размер по ширине ±0,5 мм (после механической обработки). Высота реборды — высота реборды с одной стороны h≥20 мм (при диаметре колеса ≤500 мм) или h≥25 мм (при диаметре колеса >500 мм).

Толщина реборды — толщина реборды у основания b≥16 мм (D≤500 мм) или b≥20 мм (D>500 мм). Радиальное биение поверхности катания — в пределах ширины колеса радиальное биение поверхности катания относительно базового отверстия не более 0,1% диаметра колеса и не более 0,5 мм. Торцевое биение колеса — торцевое биение внутренней поверхности реборды относительно базового отверстия не более 0,15% диаметра колеса и не более 0,8 мм.

Чрезмерное торцевое биение может вызывать увод колеса от рельса и набегание реборды. Ширина контакта колеса с рельсом — ширина поверхности катания колеса должна быть на 10~20 мм больше ширины головки рельса, что обеспечивает достаточную площадь контакта при отклонениях колеи и пролёта.

Требования к сопряжению колеса с рельсом

Стандарт устанавливает ключевые требования к сопряжению колеса с рельсом: тип рельса — колесо должно использоваться совместно со следующими типами рельсов: P38, P43, P50, P60 (железнодорожные рельсы) или крановыми рельсами QU70, QU80, QU100, QU120 (по YB/T 5055). Ширина поверхности катания колеса должна быть на 10~20 мм больше ширины головки соответствующего рельса. Отклонение колеи — отклонение колеи моста крана не должно превышать ±5 мм (при пролёте ≤30 м) или ±8 мм (при пролёте >30 м).

Разность отметок головок рельсов в одном поперечном сечении не должна превышать 10 мм. Точность монтажа колёс — горизонтальный перекос колеса (угол между осью колеса и осью рельса в горизонтальной плоскости) не должен превышать 0,4 мм/м (т.е. перекос ≤0,4 мм на метр длины). Вертикальный перекос (угол между осью колеса и горизонтальной плоскостью в вертикальной плоскости) не должен превышать 0,2 мм/м.

Чрезмерный перекос приводит к неправильному контакту колеса с рельсом — вызывает набегание реборды на рельс, ускоренный износ реборды и рост сопротивления передвижению. Стандарт также требует, чтобы разница диаметров колёс одного крана не превышала 0,1% номинального диаметра (т.е. для колеса Φ500 мм разница диаметров ≤0,5 мм), что обеспечивает равномерное распределение нагрузки между колёсами.

Правила контроля и критерии выбраковки

Установленные стандартом критерии проверки и выбраковки ходовых колёс: заводские приёмочные испытания — каждое колесо подвергается проверке размеров (диаметр, ширина, высота реборды, толщина реборды, допуски осевого и радиального биения), испытанию на твёрдость (по три точки на поверхности катания и на реборде) и визуальному осмотру (не допускаются трещины, пористость, раковины, шлаковые включения и другие дефекты). Типовое испытание — включает испытание механических свойств (предел прочности при растяжении и ударная вязкость), контроль глубины закалённого слоя (на поперечном сечении колеса методом измерения твёрдости или металлографическим методом) и испытание на усталость. Колесо подлежит выбраковке в следующих случаях: износ поверхности катания — при величине износа поверхности катания, достигающей 15% от первоначальной толщины (например, для колеса Φ500 мм с исходной толщиной поверхности катания около 60 мм замена требуется при износе до 51 мм).

Износ реборды — при остаточной толщине реборды с одной стороны менее 50% от первоначальной толщины колесо подлежит выбраковке. Выкрашивание поверхности катания — при глубине усталостного выкрашивания более 2 мм или площади повреждения более 15% площади поверхности катания колесо подлежит выбраковке. Трещины на колесе — при обнаружении любой трещины (независимо от размера) дальнейшая эксплуатация запрещена, требуется замена.

Износ посадочного отверстия под подшипник — при износе отверстия, приводящем к увеличению зазора в соединении более чем в два раза по сравнению с первоначальным допуском, колесо подлежит замене.