Подъемные краны. Разновидность, характеристики и описание

Подъемные краны. Подъемными кранами называют машины, предназначенные для пространственного перемещения различных грузов в процессе выполнения монтажных и погрузочно-разгрузочных работ. Кран обслуживает определенную рабочую зону. В частном случае это может быть линейное перемещение груза по вертикали, которое выполняется подъемниками.

Пространственное перемещение груза по трем координатным осям в классическом виде достигается в так называемых пролетных кранах. В таких кранах грузовая тележка перемещается по кран-балке в пролете между ее опорами. Подъем груза, его перемещение вдоль кран-балки и перемещение самой кран-балки по подкрановым путям составляют координатные направления пространственного перемещения груза.

По этому принципу работают мостовые краны (рис. 2.28), которые применяются на заводах строительных конструкций, постоянных базах производственно-технологической комплектации и на других предприятиях. Рабочая зона пролетных кранов имеет форму прямоугольного параллелепипеда.

Рис. 2.28. Мостовой кран: 1 — ходовые колеса; 2 — подкрановые рельсы; 3 - троллеи электропитания; 4 — кабина машиниста; 5 — мост (кран-балка); 6 — привод ходовых колес; 7 — грузовая тележка с крюком

Широко распространен и другой способ реализации пространственного перемещения, при котором несущая груз конструкция имеет только одностороннее опирание и способна поворачиваться вокруг вертикальной оси. При этом груз обязательно вынесен на некоторое расстояние от этой оси и расположен на консоли; такие краны относятся к подгруппе консольных кранов. Рабочая зона консольных кранов, находящихся на месте, имеет вид окружности или кругового сектора (для неполноповоротных кранов). Однако сами консольные краны тоже чаще всего способны менять позицию, в связи с чем вытягивается рабочая зона.

Существует группа кранов, предназначенных для работы на линейно протяженных объектах, для которых перемещение по фронту работ является основным движением. У таких кранов консоль не поворачивается или имеет незначительный поворот. Они относятся к промежуточной подгруппе консольно-пролетных кранов.

Типизация кранов, наиболее распространенных в строительстве, приведена на рис. 2.29.

Рис. 2.29. Типизация подъемных кранов

Стреловые краны имеют орган рабочего оборудования — стрелу, на конце которой закреплены блок или обойма блоков полиспаста грузового каната. Стрела может иметь различный наклон, который регулируют с помощью канатной лебедки, и различный вылет (длину в проекции на горизонтальную плоскость). От вылета стрелы зависит радиус рабочей зоны, образующийся при повороте крана, в пределах которой возможно осуществление грузовых операций. Однако вес груза создает опрокидывающий момент, противодействие которому определяет предельный размер вылета стрелы при данной величине груза и размерах опорной площадки.

Рассмотрим взаимодействие усилий для стреловых кранов. Чтобы установить зависимость между вылетом стрелы и грузоподъемностью крана, составим уравнение моментов в состоянии предельного его равновесия (рис. 2.30):

Рис. 2.30. Взаимодействие усилий в стреловом кране: 1 — противовес; 2 — выносные опоры

Как видно из рис. 2.30, при увеличении вылета d₂ увеличивается плечо d₂, значит, увеличивается знаменатель в формуле (2.1), т. е. грузоподъемность крана уменьшается. При прочих равных условиях зависимость Gr от d₂ имеет гиперболоподобный характер.

Если увеличивать длину стрелы при том же угле наклона, то d₂ возрастает, но вместе с тем, очевидно, увеличиваются масса стрелы G_c и ее плечо d_з, поэтому числитель в выражении (2.1) уменьшается. В результате гиперболоподобная кривая — грузовая характеристика крана, соответствующая большей длине стрелы, расположится несколько ниже прежней кривой, соответствующей меньшей длине стрелы (рис. 2.31).

Рис. 2.31. Грузовые характеристики крана при стрелах длиной 15, 20 и 40 м

Чтобы увеличить грузоподъемность крана, необходимо повышать его вес, сосредоточивая основную массу пригруза у внешнего контура вращающейся части. При этом одновременно возрастает и расстояние между центром тяжести и противовесом 1.

Можно также увеличить базу опор, т. е. расстояние Д₄. При этом несколько уменьшается знаменатель, но в числителе уменьшаемое увеличивается, а вычитаемое уменьшается. Чтобы не делать базу машины слишком широкой, нередко колесные краны снабжают выносными опорами на поворотах или откидных кронштейнах — аутриггерами (см. рис. 2.30).

При установке крана на аутриггеры к увеличению базы размер Д₄ увеличивается до Д₄, что позволяет поднять грузоподъемность при большом вылете стрелы, но кран на время работы с выносными аутриггерами теряет возможность передвигаться.

Стреловые краны выпускают чаще всего самоходными. Ходовое оборудование бывает гусеничным и пневмоколесным, причем пневмоколесное шасси может быть специальным или автомобильного типа.

Автомобильные краны (рис. 2.32) имеют грузоподъемность от 2,5 до 16 т. Они удобны для применения на рассредоточенных работах сравнительно небольшого объема. В железнодорожном строительстве также широко применяют стреловые краны на рельсовом ходу. Железнодорожные стреловые краны имеют грузоподъемность от 6 до 60 т.

Рис. 2.32. Автомобильный кран в транспортном положении: 1 — рама автомобиля; 2 — неповоротная часть крана; 3 — поворотная платформа; 4 — лебедка; 5 — портал; 6 — кабина машиниста; 7 — стрела; 8 — опора стрелы

В последнее время получили распространение подъемные краны с телескопической (выдвижной) стрелой (рис. 2.33), которые обладают рядом достоинств при проведении монтажных работ по сравнению с обычными стреловыми кранами.

Рис. 2.33. Подъемный кран с телескопической стрелой: 1 — основная часть стрелы; 2 - выдвижная часть стрелы; 3 — гидроцилиндр стрелы; 4 — кабина машиниста; 5 - двигатель; 6 - выносные домкраты

Краны с телескопической стрелой весьма компактны в транспортном положении, они позволяют совершенствовать технологию монтажа. Такие краны монтируют на автомобилях или специальных самоходных шасси. Нередко на стреле крана устанавливают дополнительную выносную часть (гусек), которая увеличивает вылет стрелы.

Выпускаются стреловые краны и стационарного типа. Стрела крана подвешена к мачте 1, которая поддерживается канатными растяжками 2 (вантами) или жесткими подкосами. В первом случае краны называют вантовыми (рис. 2.34), во втором — жестконогими. Стационарные мачтово-стреловые краны гораздо проще передвижных и в то же время могут иметь высокую грузоподъемность при значительном вылете стрелы, но они неполноповоротны и менее маневренны. Применяются главным образом при строительстве больших мостов, на постоянных складах и в других аналогичных случаях.

Рис. 2.34. Вантовый мачтово-стреловой кран: 1 — вертикальная мачта крана; 2 - ванты; 3 - паук, 4 - гусек; 5 — стрела крана; 6 — поворотный круг

Башенные краны (рис. 2.35) являются вторым распространенным типом подъемных кранов подгруппы консольных. Основная область их применения --- строительство зданий. Башенные краны передвигаются на тележках по специально уложенным рельсовым путям. Название их обусловлено наличием вертикальной башни постоянной высоты или телескопического типа.

Рис. 2.35. Башенные краны: а — с неповоротной башней и грузовой тележкой; 2 — опорная рама; 3 — башня; 4 — кабина машинист; противовесом; 7 — стрела; 8 — грузовая тележка; 9 — новые лебедки

Различаются краны с верхним поворотом, когда башня остается неподвижной относительно опорной тележки, а стрела поворачивается (рис. 2.35, а), и с нижним поворотом, когда стрела поворачивается вместе с башней на опорной тележке (рис. 2.35, б). Башню и стрелу обычно выполняют в виде решетчатых металлоконструкций, но выпускают краны и с трубчатыми конструкциями. При поворотной стреле лебедки с приводами имеют верхнее расположение, обычно на стреле противовеса, при поворотной башне — нижнее. Противовесы при нижнем расположении тоже устанавливают внизу.

У кранов с поворотной башней центр тяжести расположен низко, поэтому они имеют большую устойчивость. Устойчивость башенного крана имеет важное значение, так как из-за большой высоты и парусности конструкция крана подвергается значительному боковому ветровому давлению; повышает устойчивость крана снижение его центра тяжести. Кроме того, при пониженном центре тяжести уменьшается отрицательное влияние на устойчивость крана наклонов башни, возникающих при неизбежных неровностях кранового рельсового пути. Поэтому краны с нижним поворотом в последние годы получили широкое распространение.