VDI 3573-2010 Working speeds of rail mounted handling cranes.pdf

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1、ICS 53.020.20 VDI-RICHTLINIEN April 2010VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Arbeitsgeschwindigkeiten schienengebundener Umschlagkrane Working speeds of rail mounted handling cranes VDI 3573 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version

2、 of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Produktion und Logistik (GPL) Fachbereich Technische Logistik VDI-Handbuch Technische Logistik, Band 1: Krane VDI-Handbuch Technische Logistik, Band 7: Materialflu

3、ss I (Gestaltung) Vervielfltigung auch fr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedFrhere Ausgaben: 07.94; 11.08 Entwurf, deutsch Former editions: 07/94; 11/08Draft, inGerman only Zu beziehen durch / Available atBeuthVerlagGmbH, 10772 BerlinAlleRecht

4、evorbehalten/ All rights reserved VereinDeutscherIngenieuree.V., Dsseldorf 2010 Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung. 2 1 Anwendungsbereich. 2 2 Grundlagen 2 2.1 Nenngeschwindigkeit. 2 2.2 Beharrungsgeschwindigkeit. 3 2.3 Hchstgeschwindigkeit 3 2.4 Beschleunigung/Verzgerung 3 2.5 K

5、ranspiel 6 2.6 Durchsatz . 6 3 Einflussgren zur Wahl der Geschwindigkeiten . 7 3.1 Arten der Umschlaggter. 7 3.2 Lastaufnahme Lastabsetzen 7 3.3 Wege 7 3.4 Auslegerverstellen 8 4 Arbeitsgeschwindigkeit 8 4.1 Heben. 8 4.2 Heben/Schlieen 9 4.3 Drehen 12 4.4 Auslegerverstellen 13 4.5 Katzfahren 13 4.6

6、Kranfahren . 13 4.7 Kragarmeinziehen 13 4.8 Katzdrehen . 13 Schrifttum 14 Preliminary note .2 Introduction 2 1 Scope .2 2 Basic principles.2 2.1 Nominal speed2 2.2 Steady-state speed 3 2.3 Maximum speed .3 2.4 Acceleration/deceleration.3 2.5 Crane cycle.6 2.6 Throughput.6 3 Influencing variables for

7、 selection of speeds7 3.1 Kinds of cargo to be handled7 3.2 Picking up and putting down the load 7 3.3 Paths .7 3.4 Boom adjustment8 4 Working speeds.8 4.1 Lifting.8 4.2 Lifting/closing 9 4.3 Slewing.12 4.4 Boom adjustment13 4.5 Trolley travel13 4.6 Crane travel 13 4.7 Retracting the cantilever arm

8、.13 4.8 Slewing of trolley.13 Bibliography.14 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 2 VDI 3573 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unterBeachtung der Vorgaben und Empfehlungen

9、 derRichtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung derLizenzbedingung

10、en (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieserVDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Preliminary note The content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and recommendatio

11、ns of the guideline VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this guideline without infringement of copyright is permitted subj

12、ect to the licensing con-ditions specified in the VDI notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. Einleitung Umschlagkrane sind Drehkrane und Portalkranefr den Umschlag von Stckgtern, Containernund Schttgtern. Die Arbeitsgeschwin

13、digkeiten von Umschlagkra-nen werden nach den Erfahrungen der Betreiberund Hersteller festgelegt. Fr die Wahl der Ar-beitsgeschwindigkeiten sind die Erfahrungen anvorhandenen Kranen und die geforderte Um-schlagmenge je Zeiteinheit magebend. Zeit- und Umschlagstudien knnen unter Zugrundelegungder Ric

14、htlinie VDI 2195 durchgefhrt werden. Beim Umschlag sind die Kranwege im Allgemei-nen gengend genau vorauszubestimmen. Es kannein mittleres Arbeitsspiel aufgestellt und der Ein-fluss der Arbeitsgeschwindigkeiten auf die Gut-durchstze errechnet werden. Die Erzielung hhe-rer Gutdurchstze kann nicht all

15、ein durch hhereArbeitsgeschwindigkeiten erreicht werden; dieVerkrzung von Neben- und Wartezeiten hat hu-fig greren Einfluss. Introduction Handling cranes are slewing and portal cranes for handling of cargo, containers and bulk materials.Working speeds of handling cranes are fixed on the basis of exp

16、eriences collected by operator and manufacturer. For selection of working speeds the experiences derived from existing cranes and the required handling capacity per time unit are deci-sive. Time and handling studies are possible on the basis of the guideline VDI 2195. Prior to handling, crane moveme

17、nts should be generally pre-determined with sufficient accuracy. The mean working cycle and the influence of working speeds on material throughput rates can be calculated. However, higher material through-put rates cannot be reached through higher work-ing speeds alone since reductions in ancillary

18、and waiting times are frequently of higher influence. 1 Anwendungsbereich Die Richtlinie erlutert die Grundbegriffe und nenntdie Einflussgren, die bei der Wahl der Arbeitsge-schwindigkeiten magebend sind, z. B. Beschleuni-gungen, Fliehkrfte, Lastpendeln. Mit dieser Richtlinie soll die richtige Auswa

19、hl derArbeitsgeschwindigkeiten schienengebundener Um-schlagkrane erleichtert werden. 1 Scope The Directive explains the basic terms and gives the parameters that are decisive for selection of working speeds, such as acceleration, centrifugal forces and load oscillation. This Directive should facilit

20、ate the correct selec-tion of working speeds of rail mounted handling cranes. 2 Grundlagen 2.1 Nenngeschwindigkeit Als Berechnungsgrundlage fr die Dimensionierungeines Triebwerks dient die Nenngeschwindigkeit.Bei Auslegerverstellwerken ist die Nenngeschwin-digkeit ein durch das System bedingter Mitt

21、elwert. 2 Basic principles 2.1 Nominal speed The nominal speed forms the basis for the calcula-tion of dimensions for drive mechanisms. In case of boom adjusting gears the nominal speed forms a mean value defined by the system. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All

22、rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 VDI 3573 3 Die im tatschlichen Betrieb mit Nennlast gemes-sene Geschwindigkeit soll die Nenngeschwindig-keit nicht mehr als 5 % unterschreiten. Antriebemit Getriebeumschaltungen haben mehrere Nenn-geschwindigkeiten. 2.2 Beharrungsgesch

23、windigkeit Die Beharrungsgeschwindigkeit ist die Geschwin-digkeit, die am Ende der Beschleunigungsphaseerreicht wird und ber eine gewisse Zeit annherndkonstant bleibt. 2.3 Hchstgeschwindigkeit Unter Hchstgeschwindigkeit versteht man dieGeschwindigkeit, die abweichend von der Nenn-geschwindigkeit max

24、imal durch die gewhltenAntriebe und Regelungen erreicht werden kann. Bei Hubwerken wird zur Verkrzung der Zyklus-zeit die Hub- und Senkgeschwindigkeit bei Teillastoder leerem Lastaufnahmemittel (Haken, Spreader)gegenber der Nennhubgeschwindigkeit bei Voll-last erhht. Bei Gleich- und Drehstromantrieb

25、enwird in der Praxis die Geschwindigkeitserhhungber Feldschwchung erreicht. Bei geeigneten Lasterfassungsverfahren ist ein Einstellen einerMaximaldrehzahl abhngig von der aktuellen Lastam Lastaufnahmemittel machbar. Dies kann z. B. durch Messung/Bewertung des Anker- bzw. mo-mentproportionalen Stroms

26、 geschehen. Begren-zend wirken hierbei zum einen die maximal zuls-sige thermische Belastbarkeit der Motoren (Gleich-und Drehstrom). Zum anderen ist bei Drehstroman-trieben das im Feldschwchbereich mit dem Qua-drat der Drehzahl reduzierte Kippmoment zu be-rcksichtigen. Auf einen geeigneten Sicherheit

27、sab-stand zwischen dem maximal auftretenden Sto-moment und dem Kippmoment bei der jeweiligen Drehzahl ist zu achten. 2.4 Beschleunigung/Verzgerung Beim Beschleunigen der Triebwerke muss der An-trieb ein greres Moment abgeben. Dieses Momentsollte das 1,6- bis 1,8-Fache des Nennmoments derAntriebsmoto

28、ren nicht berschreiten. Daraus kannunter Bercksichtigung der Beharrungsgeschwin-digkeit die Beschleunigungszeit ermittelt werden.Verzgerungszeiten werden blicherweise in glei-cher Grenordnung gewhlt. Die Beschleunigung ist so zu whlen, dass Lastpen-deln sowie Massenkrfte ertrglich bleiben undAntrieb

29、srder nicht durchrutschen. Das Lastpendelnkann durch mechanische oder elektronische Zu-satzmanahmen gnstig beeinflusst werden. Aus-fhrliche Hinweise dazu siehe z. B. in den Richtli-The speed measured in actual service with nominal load should not fall below the nominal speed by more than 5 %. Drive

30、systems with gear change mechanisms have various nominal speeds. 2.2 Steady-state speed The steady-state speed is the speed reached at the end of an acceleration phase and kept almost con-stant over a certain amount of time. 2.3 Maximum speed The maximum speed is the speed that, in contrast to nomin

31、al speed, may be reached as a maximum by the selected drives and controls. In case of hoisting gears the lifting and lowering speeds at partial load or with empty load carrying attachment (hook, spreader) is increased at full load in relation to nominal lifting speed in order to reduce the cycle tim

32、e. In practice, speed increase in case of DC or three-phase drives is achieved through field weakening. When suitable load de-tection methods are used, setting of maximum speed is possible as a function of actual load car-ried by the load carrying attachment. This is possi-ble e.g. by measurement/ev

33、aluation of armature or moment-proportional current. Limits are fixed by the maximum admissible thermal stressing of mo-tors (DC and three-phase current) on the one hand. On the other hand, in three-phase drive systems the breakdown torque reduced in the field weakening range with the square of the

34、speed shall be consid-ered. The sufficient safety distance between the maximum transient torque and the breakdown torque at the respective speed shall be ensured. 2.4 Acceleration/deceleration On acceleration of driving mechanisms the drive must deliver a higher torque. This torque should not exceed

35、 1,6 to 1,8 times the nominal torque of driving motors. This can be used to determine the acceleration time under consideration of the steady-state speed. Usually deceleration times of the same amount are selected. Acceleration should be selected so that the load oscillation and mass forces remain o

36、n a reasonable level so that driving wheels cannot slip through. Load oscillation can be favourably influenced by taking additional mechanical or electronic measures. Detailed information can be found in such publica-B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 4 VDI 3573 All

37、e Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 nien VDI 4468 und VDI 3653. Richtwerte fr Be-schleunigungs- und Verzgerungszeiten bei mittle-ren Arbeitsgeschwindigkeiten sind (in Sekunden): Heben von Stckgut 2 bis 3 Heben von Greifergut 2 Senken 1 bis 2 Greiferschlieen 2 Ausleg

38、erverstellen 1 bis 4 Kranfahren 4 bis 8 Drehen und Katzfahren 4 bis 6 Richtwerte fr die Beschleunigungen und Verzge-rungen sind in Tabelle 1 enthalten. Anhand von Bild 1 lassen sich fr eine vorgegebe-ne Geschwindigkeit nach Vorgabe der Beschleuni-gungszeit im Schnittpunkt mit der Geschwindig-keitsku

39、rve auch der zugehrige Beschleunigungs-wert und der durchfahrene Weg bis zum Erreichender Beharrungsgeschwindigkeit ermitteln. Aus Bild 2 ist abzulesen, dass der durch dieGrenzwegkurven S dargestellte doppelt durchfah-rene Weg (Weg whrend der Beschleunigung Anfahrweg und Weg whrend der Verzgerung Br

40、emsweg) der Grenzwert ist, von dem ab erst mitBeharrungsgeschwindigkeit gefahren werden kann.tions like guideline VDI 4468 and VDI 3653. Ap-proximate values for acceleration and deceleration times at mean working speeds (in seconds) are: lifting or cargo 2 to 3 lifting of material with grab 2 loweri

41、ng 1 to 2 grab closing 2 boom adjustment 1 to 4 crane travel 4 to 8 slewing and trolley travel 4 to 6 Approximate values for acceleration and decelera-tion are contained in Table 1. Figure 1 makes it possible to determine even the associated acceleration value and the passed dis-tance up to reaching

42、 the stead-state speed for a specified speed after definition of acceleration time in the point of intersection with the speed curve. Figure 2 shows that the distance passed twice (distance during acceleration acceleration path and distance during deceleration braking path) represented by the limit

43、path curves S is the limit value from where operation with steady-state speed becomes possible. Bild 1. Abhngigkeiten zwischen Wegen und Zeiten, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure

44、e.V., Dsseldorf 2010 VDI 3573 5 Tabelle 1. Beschleunigungs- bzw. Verzgerungs-werte in m/s2Fr Stckgut Fr Massengut Drehkran Portal-kran mit Schienen-laufkatze Drehkran Portal-kran mit Schienen-laufkatzeHeben 0,40,6 0,60,8a)0,50,7 0,81,2 Drehen 0,5 0,50,7 Wippen 0,2 0,30,4 Katzfahren 0,30,8 0,41,0b)Kr

45、anfahren 0,1 0,1 0,10,5c)0,1 a)Bei Containerkranen (STS) wurden Beschleunigungen von 1,8 m/s2ausgefhrt. b)Werte ber 0,8 m/s2nur noch fr Seilzugkatzen mglich c)Werte ber 0,1 m/s2nur fr Drehkrane auf Portalbrcken oder Hochbahnen Die S-Kurven geben somit die Fahrstrecke an, aufder bei einer bestimmten

46、Beschleunigung und Ge-schwindigkeit Letztere keinen Beharrungszustand erfhrt, wie das gerechnete und in Bild 2 einge-zeichnete Beispiel zeigt. Table 1. Acceleration and deceleration values in m/s2For cargo For bulk material Slewing crane Portal crane with rail mounted trolley Slewing crane Portal cr

47、ane with rail mounted trolley Lifting 0,40,6 0,60,8a)0,50,7 0,81,2 Slewing 0,5 0,50,7 Luffing 0,2 0,30,4 Trolley travel 0,30,8 0,41,0b)Crane travel 0,1 0,1 0,10,5c)0,1 a)Container cranes (STS) are operating with acceleration of 1,8 m/s2. b)Values higher than 0,8 m/s2are still possible only in case o

48、f rope-operated trolleys c)Values higher than 0,1 m/s2are only applicable to slewing cranes mounted on portal bridges or elevated rail tracks Thus the S-curves indicate the travelling distance on which the latter remains without steady-state condition at a definite acceleration and speed, as calcula

49、ted and shown in the example in Figure 2. Figure 1. Correlation between paths and times, speed and accelerations B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 6 VDI 3573 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 Bild 2. Grenzwegkurven S zur Ermittlung der Beharrungsgeschwindigkeit Fahrstrecke S = 5 m mit unterschiedl