Монтажные мачты и подъемники

3.1 Монтажные мачты

Рисунок 1.14 –Грузоподъемная мачта: 1 – решетчатая мачта; 2 – полиспаст; 3 – паук для крепления вант; 4 – вант; 5 – отводной блок; 6 – сбе­гающая ветвь полиспаста; 7 – страхующий трос; 8 – оттяжной трос

Грузоподъемные краны имеют ограниченные грузоподъемность и высоту подъема. Кроме того, при насыщенности технологической установки оборудованием и трубопроводами кра­ны, габаритные размеры которых сравнительно велики, не всегда могут заходить на территорию монтажной площадки. В таких слу­чаях для монтажа тяжелых и высоких аппаратов или металлокон­струкций применяют мачты.

Мачты значительно дешевле кранов, однако их подготовка к работе, т.е. перемещение, стыковка, наращивание, оснастка, подъем и закрепление, представляют собой чрезвычайно трудо­емкие операции, требующие для своего производства продолжи­тельного времени.

Схема грузоподъемной мачты показана на рис. 1.14. В верти­кальном положении мачту удерживают четыре расчалки (ванты), которые одним концом крепятся к оголовку (верхушке) мачты, а другим — к устойчиво неподвижным якорям или мертвякам. К ого­ловку мачты крепится также неподвижный блок грузового поли­спаста. Сбегающий с него трос направляется вниз к основанию мачты; к тросу прикреплен отводной блок, сообщающий тросу го­ризонтальное направление до барабана лебедки.

Якоря бывают свайные, заглубленные (закладные) и инвентар­ные. Свайные якоря состоят из нескольких свай, вбитых в землю на глубину более 1,5 м., они могут работать на усилие до 10 тс. Закладные якоря представляют собой зарытые в зем­лю или заключенные в бетон пакеты из стальных труб. Удобнее применять переносные, или инвентарные, якоря – тяжелые железобетонные призмы весом до 7,5 т, складываемые друг на друга по несколько штук. Они могут создать очень большую силу трения и, следовательно, обеспечить надежную неподвижность. Иногда призмы зарывают неглубоко в землю, что еще более уве­личивает их устойчивость.

На действующих предприятиях часто вместо якорей исполь­зуют фундаменты под различные сооружения и оборудование.

Инвентарные монтажные мачты являются наиболее простым грузоподъемным приспособлением.

Мачты высотой до 30 м изготовляют трубчатой и решетчатой конструкции, выше 30 м – только решетчатой конструкции. Состоят мачты из отдельных секций. Стыки трубчатых мачт, состоящих из секций, выполняют на фланцах. Сварные стыки трубчатых мачт уси­ливают накладками.

Фланцевые соединения трубчатых мачт выполняют на черных или получистых болтах; стыки решетчатых мачт – на чистых двухсрезных болтах.

В вертикальном или наклонном положении мачты удерживают с помощью гибких расчалок – вант, выполненных из троса. Количе­ство вант определяется условиями работы мачты, но не может быть меньше трех (обычно применяют четыре – шесть). Для уменьшения подвижности мачты ванты предварительно натягиваются усилием, равным 1-3 тс, с помощью винтовых стяжек или рычажных лебе­док. Угол заложения вант обычно принимают 30-45°. Ванты к ого­ловку мачты крепят наглухо или через «паук» (последний вид креп­ления применяют для поворотных мачт).

Для подъема груза мачты оснащают одним, двумя или четырьмя полиспастами. Сбегающая нитка грузового полиспаста отводится на грузовую лебедку через отводной блок, встроенный в основание мачты.

Основанием вертикально работающих мачт является опорный башмак, выполненный из листа с загнутыми краями. Мачта соеди­няется с основанием с помощью одноплоскостного шарнира, позволя­ющего производить наклон мачты в плоскости подъема, или с по­мощью шаровой опоры, обеспечивающей поворот мачты и ее наклон в любой плоскости. Основание мачты расчаливают тросами во избе­жание его сдвига усилиями в отводных блоках и горизонтальной со­ставляющей усилия от веса груза при наклонной мачте. Фундаменты (или постаменты) тщательно проверяются на устойчивость

Характеристика решетчатых мачт приведена в табл. 1.11.

Таблица 1.11 – Характеристика решетчатых мачт

Грузоподъемность, т	Высота мачты, м	Размер сечения мачты в мм	Размер пояса в мм	Размер раскосов в мм	Эксцентриситет, мм	Ориентировочный вес, т
У основания мачты	В среднем сечении	У оголовка
		500х500	800х800	500х500	Уголок 75х75х8	Уголок 63х63х5		2,7
		3,5
		4,5

Якоря рассчитываются на устойчивость под действием сил, стремящихся сдвинуть якорь до горизонтали, сил, стремящихся вырвать якорь из земли или оторвать его от земли (при незаглубленных якорях), и сил, стремящихся опрокинуть якорь. Величину, этих активных сил определяют разложением сил натяже­ния расчалки по соответствующим направлениям, Величину противодействующих сил находят из уравнений статики с учетом трех-четырех кратного запаса устойчи­вости. По величине проти­водействующих сил (вес якоря, вес бетона и грунта, сопротивление грунта вырыванию, сила трения и пр.) легко установить конструктивные размеры якоря. Размеры закладных элементов определяют в результате расчета на прочность.

Наиболее просты по кон­струкции трубчатые мачты. Их изготовляют непосред­ственно на монтажной пло­щадке из катаных труб, при необходимости стыкуемых, сваркой или соединенных на фланцах, которые за­крепляют болтами с контр­гайками. Сварные стыки уси­ливаются накладками из ли­стовой стали или стальными уголками. При грузоподъемности до 25 т применяют однотрубчатые мачты диаметром до 600 мм; при грузоподъемности от 25 до 80 т – трехтрубчатые и четырехтрубчатые сигарообразные мачты. Трубы соединяют обручами из полосовой (листовой) стали и дополнительно укрепляют уголками. В четырехтрубчатых мачтах три трубы концы которых плотно прилегает друг к другу, на среднем участке охватывают четвертую, короткую, трубу.

Опорная часть мачт выполняется в виде жесткой плиты, усиленной косынками, или в виде шарнира. Шарнир позволяет наклонять мачту, что необходимо при проведении такелажных работ. На рис. 1.15 приведены общий вид и наиболее важные узлы однотрубчатых, трехтрубчатых и сигарообразных мачт.

Решетчатые мачты более сложны в изготовлении, однако при одинаковых грузоподъемности и высоте они легче трубчатых. Та­кие мачты изготавливаются из прокатных уголков сваркой и имеют по высоте переменное сечение (уменьшающееся на концах). От­дельные секции мачты длиной 5-10 м стыкуются с помощью на­кладных стальных листов, к которым они крепятся на чистых бол­тах. Для большей жесткости каждая секция по краям, а иногда и посредине снабжается диафрагмами.

Решетчатые мачты бывают полноповоротными вокруг своей оси и наклоняющимися во все стороны, что значительно увеличивает радиус их действия при выполнении таке­лажных работ. С этой целью участок оголовка решетчатой мачты, предназначенный для крепления расчалок, соединен с мачтой шарнирно, а опора мачты изготовлена шаровой.

Грузоподъемность одной мачты высотой 62 м конструкции Таллинского машиностроительного завода достигает 100 т. С по­мощью двух таких мачт можно поднимать аппараты весом до 200 т. на высоту до 100 м.

Рисунок 1.15– Трубчатые мачты: а – однотрубчатая; б – трехтрубчатая; в – сигарообразная; г – укрепление трубы ребрами жесткости; 1 – мачта; 2 – полиспаст; 3 – поперечная труба; 4 – штырь для удержания вант; 5 – ванты; 6 – паук для вант; 7 – отводной блок; 8 – штырь для крепления отводного блока; 9 – неподвижная опора; 10 – поворотная опора

Мачты рассчитываются на прочность под действием сжимаю­щих (под действием этих сил мачта подвергается продольному из­гибу) и изгибающих сил. Расчет заключается в подборе размеров элементов мачты, обеспечивающих надежную работу конструкции с учетом возможных перегрузок от динамических факторов. Коэф­фициент динамичности принимается равным 1-1,3.

При работе мачта испытывает деформации от следующих на­грузок: веса поднимаемого груза; веса оснастки мачты (полиспа­стов, тросов, блоков); собственного веса мачты; тягового усилия на сбегающем конце троса полиспаста, направленного вдоль мач­ты; силы натяжения вант; силы ветра на мачту и поднимаемый груз. Определение этих величин трудности не представляет; силу натяжения вант находят, приравнивая к нулю сумму моментов всех сил относительно опоры мачты.

Каждая мачта должна иметь паспорт, в котором приводится ее подробная эксплуатационная характеристика. Особенно важна допустимая грузоподъемность мачты в зависимости от ее длины и предельного наклона. Если условия эксплуатации отличаются от указанных в паспорте, следует провести тщательный проверочный расчет мачты применительно к тем нагрузкам, которым она будет подвержена при выбранной, схеме подъема.

3.2 Портальные подъемники

Портальный подъемник представляет собой однопролетную П-образную конструкцию. Он состоит из двух ног, соединенных вверху ри­гелем. Внизу ноги портала опираются на башмаки. Соединение ног с башмаками, осуществляемое при помощи горизонтальных осей, обеспечивает поворот портала относительно этих осей.

Ригель соединяется с ногами портала при помощи листовой под­вески или сферическим шарниром. В последнем случае возможен по­ворот ригеля не только относительно его продольной оси, но и на некоторый угол относительно ноги портала. Эти условия необходимы при изменении угла наклона портала, а также в случае небольших отклонений от вертикали ног портала.

Портал удерживается наземными якорями, соединенными вантами с верхними оголовками ног, и оснащен двумя грузовыми поли­спастами. Портальный подъемник инвентарный и состоит из про­странственных секций, выполненных из четырехпоясных уголков, сое­диняемых решеткой из угловой стали. Секции соединяются на чистых двухсрезных болтах при помощи стыковых уголков и накладок.

Портальные подъемники новой конструкции снабжены инвентарными подъемно-опорными обоймами, предназна­ченными как для монтажа и демонтажа портала в вертикальном положении, так и для опирания на них смонтированной части портала.

Подъемно-опорная обойма представляет собой пространственную решетчатую сварную конструкцию. В трех вертикальных плоскостях обоймы располагаются решетки, соединяющие пояса обоймы, четвер­тая – открыта для установки в обойму монтируемых секций портала. Внизу каждая обойма опирается на башмак. Соединение обоймы с башмаками при помощи осей обеспечивает возможность поворота обойм и смонтированного портала относительно этих осей.

Для удержания обойм и опирающейся на них смонтированной части портала служат четыре балансира-противовеса, представляю­щих собой наземные якоря, загруженные железобетонными блоками. На двух балансирах-противовесах расположено по две лебедки, из которых одна предназначена для заводки секций ног в обоймы, а дру­гая для подъема и опускания портала при его монтаже и демонта­же. Для этой же цели в каждой обойме имеются полиспасты грузо­подъемностью 25 тс, верхние блоки которых закреплены вверху обоймы, а нижние соединены с рамкой, служащей для подъема и опуска­ния монтируемого портала и его секций.

Рисунок 1.16 – Подъемник портальный 1 – передние ванты; 2 – задние ванты; 3 – боковые ванты; 4 – вантовые полиспасты; 5 – тяга; 6, 11 – якоря наземные; 7, 12 – лебедки; 8 – расчалки; 9 – полиспасты грузовые; 10 – бло­ки отводные

Порталы (рис. 1.16) имеют следующие преимущества по срав­нению с мачтами.

1. Ригель портала, соединяющий обе ноги, обеспечивает цент­ральную передачу нагрузок на ноги портала. В то же время при использовании мачт вследствие подвески грузовых полиспастов с боль­шим эксцентриситетом (0,6-0,8 м) создается значительный допол­нительный изгибающий момент, что вызывает резкое увеличение веса мачты. Следует также отметить, что горизонтальные усилия, возни­кающие в портале при работе двух наклонно расположенных грузо­вых полиспастов, воспринимаются ригелем и не передаются на ванты и удерживающие их якоря – это позволяет облегчить оснастку портала.

2. При работе наклонными мачтами, а также при работе с от­тяжкой возникают горизонтальные усилия, создающие крутящий мо­мент. Кручение вызывает необходимость увеличения сечений решетки и поясов мачт, а также необходимость изготовления шаровых литых опор. При работе наклонным порталом кручения не возникает, посколь­ку нагрузка приложена центрально без эксцентриситета.

3. Применение порталов позволяет производить как вертикаль­ный подъем, так и горизонтальное перемещение груза в двух взаимно перпендикулярных направлениях, что невозможно осуществить мон­тажными мачтами. Кроме того, с одной установки портала без его пе­редвижения можно смонтировать несколько аппаратов.

4. Использование порталов (по сравнению с применением мачт) упрощает производство монтажных работ и повышает их безопас­ность.

5. Вес порталов, предназначенных для подъема аппаратов колон­ного типа, в ряде случаев меньше веса мачт, необходимых для подъ­ема тех же аппаратов.

Характеристика портальных подъемников приведена в табл. 1.12.

Таблица 1.12 – Характеристика портальных подъемников

Грузоподъем­ность, т	Размеры портального подъемника
Высота, м	Сечение, мм	Поясной уголок
		800х800	75х8
		800х800	75х8
		900x900	100х10
		900x900	100х10
		900x900	100х10
		1200х1200	150х12
		1000х1000	130х12
		1200х1200	150x12
		1200x1200	150x12
Примечание. Пролет портального подъемника составляет от 6 до 10 м