Козловые, мостовые и кабельные краны

Кабельные краны.

В кабельном кране (рис.96) грузовая тележка 6 перемещается тяговым канатом 5 по стальному проволочному несущему канату 3 специальной конструкции, натянутому между двумя мачтами /. Мачты крана растянуты вантами 2, прикрепленными к якорям. Грузовой канат 4 образует полиспаст 8 между блоками на грузовой тележке и на крюковой подвеске. Один конец этого каната закреплен на мачте, а другой - на барабане грузовой лебедки. Натяжение несущего каната обеспечивается полиспастом 7. Между мачтами натянут также поддерживающий канат, на котором размещены устройства для удержания всех канатов на определенном расстоянии друг от друга и относительно несущего каната. Лебедки крана размещены в машинном отделении на опорах мачт.

По степени подвижности мачт различают кабельные краны: с обеими неподвижными мачтами; с качающимися мачтами в обе стороны на угол до 8°; с обеими подвижными на тележках мачтами, передвигающимися по рельсовым путям;

с одной подвижной мачтой, передвигающейся по дуге окружности, и др. В зависимости от степени подвижности мачт зона обслуживания представляет линию, прямоугольник или сектор круга.

Кабельные краны используют для транспортирования строительных материалов через водные препятствия, при строительстве и реконструкции действующих предприятий, подаче крупных блоков, бетона, закладных деталей к объектам ГЭС и прочим труднодоступным местам, где применение других грузоподъемных машин затруднено или становится невозможным. К достоинствам кабельных кранов относится также большая протяженность зоны обслуживания - от 250...400 до 1000 м. Высота подъема груза определяется конкретными условиями рельефа местности и габаритами сооружения. Она назначается такой, чтобы при максимальной стреле провисания несущего каната груз свободно проходил над возводимым или реконструируемым сооружением. Грузоподъемность кабельных кранов 5...15 т, а в отдельных случаях может достигать 25 т и более.

Недостатком кабельных кранов являются колебания несущего каната в вертикальной плоскости в результате изменения стрелы провисания при кратковременном снятии нагрузки (например, при разгрузке грейфера, опорожнении бадьи с бетоном и др.), а также необходимость постоянного контроля за натяжением несущего каната и вант.

ПРИМЕР

При проверке грузовой устойчивости считают, что кран стоит на наклонной площадке, подвержен действию ветра, поворачивается, одновременно тормозится опускаемый груз и движущийся кран (рис.99,а).

Коэффициент грузовой устойчивости К_г = (М_G - ΣМ_ин - М_в) / М_Q ≥ 1,15,

где М_G = G g [(b+c) cos α-H₁ sin α] - момент, создаваемый силой тяжести частей крана относительно ребра опрокидывания; ΣМ_ин = М_ин.гр + М_{ин.кр.гр} + М_ц - суммарный момент сил инерции и груза, возникающих в процессе торможения крана и груза, и центробежной силы при вращении крана с грузом; М_в = W_кр a + W_гр L-момент, создаваемый ветровой нагрузкой рабочего состояния на кран и груз, действующий параллельно плоскости, на которой установлен кран; М_Q = Q g (A - b) - момент создаваемый номинальным весом груза относительно ребра опрокидывания.

Сила инерции при торможении опускающегося груза F_ин.гр = Q υ / t (υ -скорость установившегося движения груза; t - время торможения) совпадает с силой тяжести груза и приложена к оси головных блоков. Опрокидывающий момент от этой силы M_ин.гр = F_ин.гр (A - b).

При торможении движущегося крана силы инерции возникают от массы крана и груза, которые направлены горизонтально вдоль пути перемещения крана. Опрокидывающий момент от этих сил М_{ин.кр.гр} = G υ h / t + Q υ L / t,

где υ и t - скорость передвижения и время торможения крана.

Во время поворота крана возникает горизонтально направленная центробежная сила F=Qω²r, создающая опрокидывающий момент M_ц = F L, где ω = π n / 30 - угловая скорость крана; п- частота вращения крана.

Под действием центробежной силы груз отклоняется от вертикали на угол β и радиус вращения груза превысит вылет крана r = A + H tg β. Тогда центробежная сила F=Qπ²п²А / (900-n² H). Опрокидывающий момент этой силы M_ц = Q n² H h L (900 - n² H).

Коэффициенты грузовой устойчивости определяются для двух расчетных положений стрелы: 1) стрела направлена в сторону уклона и перпендикулярна ребру опрокидывания; 2) стрела направлена в сторону уклона, но расположена под углом 45° к ребру опрокидывания (в плане).

Правилами Госгортехнадзора допускается проверка грузовой устойчивости крана без учета дополнительных нагрузок. При этом кран считается установленным на твердой горизонтальной площадке в безветренной зоне, на крюке подвешен груз для данного вылета стрелы, а механизмы крана не совершают движений. Коэффициент грузовой устойчивости определяется как отношение момента, создаваемого весом всех частей крана, к моменту, создаваемому рабочим грузом, относительно того же ребра опрокидывания. В этом положении должно соблюдаться условие К_г = М_G / М_Q ≥ 1,4.

Рис.99. Схемы к проверке устойчивости стрелового крана: а - грузовой; б – собственной

При проверке собственной устойчивости (рис.99,б) считают, что кран стоит на наклонной площадке, стрела установлена вдоль пути, вылет - минимальный, кран подвержен действию только ветра нерабочего состояния. Коэффициент собственной устойчивости К_c = М^′_G / М^′_в ≥ 1,15,

где М^′_G - момент, создаваемый массой крана относительно ребра опрокидывания; М^′_в - момент ветровой нагрузки нерабочего состояния.

Для стреловых самоходных кранов автомобильных, пневмоколесных, гусеничных, кроме того, проверяется устойчивость при движении на участках пути с продольным и поперечным уклонами.

Устройства безопасности. Строительные краны оборудуются устройствами безопасности, к которым относятся ограничители грузоподъемности, ограничители рабочих движений, указатели наклона, анемометры, упоры, противоугонные захваты и др. В качестве устройств безопасности в строительных кранах применяют также бесконтактные переключатели (электронные, электромагнитные, ультразвуковые, фотоэлектронные и др.), обладающие повышенной надежностью, в частности, при работе в условиях пыльной или газовой среды и высокой влажности.

Козловые краны оборудуют ограничителями перекоса для отключения привода механизма передвижения крана при забегании одной стороны крана относительно другой.

В стреловых кранах применяют также ограничители грузоподъемности электромеханического типа ОГП-1. Ограничитель состоит из релейного блока с датчиками фактической и предельной нагрузок (рис.100).

Рис.100. Ограничитель грузоподъемности электромеханического типа: а - схема включения ограничителя; б - датчик фактической нагрузки; в - установка датчика предельной нагрузки; г - схема электрического моста

Датчик фактической нагрузки представляет собой динамометр 3 в виде упругого кольца 5, деформация которого передается на рычажный потенциометр 4. Динамометр включают в систему канатов 1 стрелового полиспаста и стержней 2, так как усилие в нем зависит от веса груза, стрелы и вылета крюка. Датчиком предельной нагрузки является потенциометр 12, положение ползуна которого устанавливается рычажной системой 6, 7, 9, 10, 11 зависимой от угла наклона стрелы 8. Зависимость электрического сигнала от угла поворота стрелы создается профилем кулачка, установленного в датчике. Потенциометры 4 и 12 и поляризованное реле нагрузки (РН) 13 соединены по схеме электрического моста, питаемой постоянным током напряжением 12 В. Работа ограничителя грузоподъемности основана на принципе сравнения усилия, измеряемого датчиком нагрузки, с предельно допустимым, задаваемым датчиком вылета (предельной нагрузки). При массе поднимаемого груза меньше допустимой мостовая схема не уравновешена и через катушку реле РН проходит ток. Если фактическая нагрузка превысит допустимую, то изменится направление тока в катушке реле, что приведет к размыканию контактов реле и отключению крана.

В кранах с гидроприводом датчик фактической нагрузки приводится в действие гидроцилиндром, соединенным трубопроводом с поршневой и штоковой полостями цилиндра подъема стрелы, давление в котором определяется величиной вылета стрелы и массой поднимаемого груза.

На современных башенных кранах применяют также микропроцессорные ограничители грузоподъемности с аналогичной описанной схемой работы. Микропроцессорный ограничитель состоит из блока обработки данных и релейного блока, работающих от датчиков усилия, вылета и скорости ветра. Ограничитель позволяет визуально по трем цифровым индикаторам оценивать основные параметры работы крана: вылет, соответствующую ему допустимую и фактическую массу груза, загрузку крана по грузовому моменту в процентах от допускаемого и скорость ветра. При 90% загрузке крана выдаются звуковой и световой сигналы, а при перегрузке - световой сигнал и сигнал на отключение приводов. Звуковой сигнал выдается также при скорости ветра, составляющей 75% от допустимой. Кроме того, микропроцессорный ограничитель блокирует перемещение груза на скоростях, превышающих допустимые для данной массы груза, а также обеспечивает автоматическую самодиагностику датчиков и элементов блока обработки данных.

Ограничители рабочих движений снабжаются автоматически действующими устройствами, концевыми выключателями для остановки механизмов подъема груза, передвижения, поворота или изменения вылета стрелы в крайних положениях (например, высоты подъема крюка или его опускания ниже установленной отметки). После срабатывания такие ограничители не препятствуют движению механизма в обратном направлении.

Краны, работающие на открытом воздухе, подвержены действию ветрового давления. Работа крана допускается при давлении ветра не более 250 Па (для некоторых районов - до 400 Па). При превышении указанных пределов кран должен прекратить работу, а его ходовая часть должна быть заторможена. В практике эксплуатации рельсоколесных кранов большой высоты имеют место случаи самопроизвольного передвижения крана под действием ветрового давления, приводящие к сходу крана с путей и опрокидыванию. Во избежание этого ходовые тележки этих кранов оборудуют противоугонными захватами в виде клещей, которыми в нерабочем состоянии крана ходовую тележку жестко соединяют с рельсами. С той же целью в конце рельсового пути устанавливают тупиковые упоры с буферными устройствами для смягчения удара при наезде крана на упор. Буферными, обычно резиновыми, упорами оборудуют также концевые участки пути грузовой тележки башенных кранов.

Захват представляет собой клещи, соединяющие тележку крана с рельсами с помощью механического привода или вручную (рис.101). Башенные краны, а также краны с несущими канатами имеют ветровую защиту в виде анемометров, которые при достижении скорости ветра нерабочего состояния включают звуковую сигнализацию, а в отдельных конструкциях кранов - противоугонные захваты с одновременным отключением крана. Стреловые краны снабжаются также прибором, включающим звуковой сигнал о приближении стрелы крана к находящимся под напряжением проводам Кабины кранов и грузопассажирских подъемников оборудуются электрической блокировкой двери, исключающей движение крана при открытой двери. Организация технического надзора за строительными кранами. Качество изготовления и контроль

Рис.101. Клещевой захват: 1 – губки; 2 ‑ корпус; 3 ‑ гайка; 4 ‑ кожух; 5 – винт

за состоянием и безопасной эксплуатацией строительных кранов осуществляют органы Госгортехнадзора СССР. Непосредственная ответственность за содержание грузоподъемных машин, съемных грузозахватных приспособлений в исправном состоянии и безопасные условия их работы возлагается на руководство строительной организации и ответственных по надзору за грузоподъемными машинами инженерно-технических работников, назначаемых приказом по организации. В их обязанности входит: надзор за техническим состоянием и безопасной эксплуатацией грузоподъемных машин, грузозахватных устройств, крановых путей, правильностью строповки груза; проведение технических освидетельствований кранов и выдача разрешений на их работу; контроль за соблюдением сроков осмотров и ремонта кранов и грузозахватных приспособлений, за порядком допуска к управлению кранами; участие в проведении аттестации и в проверке знаний обслуживающего и ремонтного персонала.

Козловые, мостовые и кабельные краны

Козловые, мостовые и кабельные краны принадлежат к кранам пролетного типа. По сравнению со стреловыми кранами они имеют постоянную грузоподъемность по всей площади обслуживаемой зоны, большую устойчивость, меньшую массу, но менее маневренны и сложнее в монтаже.

Козловые краны. Их широко используют для механизации погрузочно-разгрузоч-ных работ на складах и полигонах заводов строительных изделий, на площадках укрупнительной сборки, монтаже строительных конструкций и технологического оборудования, при строительстве главных корпусов тепловых и атомных электростанций, укладке бетона в плотину гидростанций, монтаже оборудования доменных и цементных обжиговых печей и другого тяжелого промышленного оборудования.

Козловые краны разделяют на монтажные и общего назначения. Краны общего назначения имеют грузоподъемность до 5 т, монтажные - до 500 т. Размеры пролета и высоты подъема груза устанавливают в зависимости от технологического назначения. Несущей конструкцией козлового крана (рис.93) является

Рис.93. Козловой кран грузоподъемностью 100т: а-схема крана; б-схема запасовки канатов механизма передвижения тележки; в - то же, механизма подъема груза

мост 2 с двумя опорами 7. По мосту крана перемещается грузовая тележка 3 с грузозахватным устройством. Опоры крана устанавливаются на ходовые тележки 8, каждая из которых перемещается по двурельсовому пути. Мосты кранов малой (до 5 т) грузоподъемности изготовляют в виде пространственной трехпоясной фермы и ездовой балки двутаврового профиля, по которой передвигается электроталь. Мосты кранов средней и большой грузоподъемности выполняются в виде четырехпоясной решетчатой фермы прямоугольного или трапецеидального сечения. Грузовая тележка этих кранов может перемещаться по нижнему или верхнему поясу моста. Распространены комбинированные конструкции кранов, у которых по верхнему поясу перемещается грузовая тележка основного, а по нижнему - вспомогательного механизма 9 меньшей грузоподъемности. Мосты кранов выполняются с консолями и без них. Длина консолей достигает 25...30% от длины пролета. В этом случае тележка вспомогательного подъема перемещается по всей длине пролетного строения. При больших пролетах одна из опор крана обычно жестко соединяется с мостом, а другая - шарнирно. Шарнирная опора устраняет опасность заклинивания ходовых тележек при температурных изменениях или изменении положения подкрановых путей. При небольших пролетах обе опоры могут быть жесткими.

Передвижение грузовой тележки вдоль моста осуществляется с помощью канатов и электрореверсивной лебедки / (рис.93,б). Механизм подъема имеет два полиспаста 4, расположенных симметрично с обеих сторон моста и работающих на общую траверсу 5. Верхние блоки полиспастов установлены в подшипниках тележки, а нижние - на траверсе. У тяжелых монтажных кранов для достижения малых скоростей посадки груза для механизма подъема применяют четыре лебедки (рис.20,в). При такой подвеске скорости подъема (опускания) можно изменять в широких пределах путем включения всех лебедок, либо лебедок 10 и 11 или 12 и 13, либо лебедок 10 н 11 в одну сторону, а лебедок 12 и 13 - в другую. Для уменьшения нагрузки на мост грузовые и тяговые лебедки располагают на опорах или на жестких поперечных балках, соединяющих стойки опоры. Управление краном осуществляется из кабины 6. На ходовых тележках устанавливают противоугонные захваты с раздельным приводом. Анемометр при ураганном ветре автоматически включает в работу двигатель захвата.

Представленный на схеме козловой монтажный кран используется при монтаже котлов тепловых электростанций при открытой установке оборудования и имеет грузоподъемность главного подъема 100 т, вспомогательного 10 т, высоту подъема 37,5м, пролет 31 м, массу 225 т.

Большинство козловых кранов - самомонтирующиеся. Мост крана стреловым краном укладывают на шпальные клетки, одновременно устанавливают на рельсы ходовые тележки, стойки опор соединяют шарнирно с поясом моста и тележками, затем левые и правые стойки стягивают посредством лебедки и устанавливают кран в рабочее положение. Стойки опор внизу соединяют жесткими поперечинами (затяжками опор крана).

Полукозловые краны. Такие краны (рис.94) обычно устанавливают на большой высоте и передвигают по путям 4, уложенным на строительных конструкциях здания, например, на этажерке главного корпуса ТЭС для монтажа систем пыле-приготовления и золоулавливания. Несущий мост 3 и жесткая опора 5 выполнены в виде Г-образных жестких рам. В связи с тем что нагрузка от крана воспринимается каркасом здания, они должны иметь малую массу. Уменьшение массы крана достигается снижением подвижной нагрузки на мост крана, для чего лебедки механизма подъема 2 и механизма передвижения 1 грузовой тележки устанавливаются на жесткой опоре. В теплоэнергетическом строительстве используются полукозловые краны грузоподъемностью 10...30 т с пролетом II...28 м и высотой подъема 16...60 м. В связи с большой высотой установки полукозловых кранов их рассчитывают на большую ветровую нагрузку и обязательно снабжают противоугонными захватами автоматического действия.

Рис.94. Полукозловой кран	Рис.95. Мостовой кран

Мостовые краны. Эти краны применяют в строительстве электростанций и других объектов при сооружении фундаментов, монтаже оборудования и строительных конструкций. По завершению строительства они остаются в качестве «штатного оборудования» для обслуживания технологического оборудования в процессе эксплуатации.

Мостовой кран (рис.95) состоит из двух основных частей - моста 2 и грузовой тележки 3. Мост крана представляет собой металлическую конструкцию, опирающуюся на ходовые колеса, которые приводятся в действие механизмом передвижения моста 6. Последний установлен непосредственно на мосту и осуществляет горизонтальное перемещение крана по рельсовому пути, уложенному на подкрановые балки здания.

По конструкции моста различают одно- и двухбалочные мостовые краны. Однобалочные краны выполняют грузоподъемностью до 10 т с небольшим пролетом (5...17 м). При большой грузоподъемности мост крана выполняют из двух продольных балок коробчатого или таврового сечения, соединенных концевыми балками. На продольных несущих балках моста передвигается грузовая тележка. Она состоит из рамы, опирающейся на ходовые колеса, механизмов подъема груза 4 и передвижения 5. В мостовых кранах грузоподъемностью более 20 т часто применяют два механизма подъема груза - главный и вспомогательный; грузоподъемность вспомогательного в 3...5 раз меньше главного механизма подъема. Все три механизма мостового крана - механизм подъема груза, передвижения моста и передвижения тележки - имеют самостоятельные двигатели и приводятся в действие независимо друг от друга. Их выполняют по обычным схемам: двигатель - муфта - тормоз - редуктор - исполнительный орган (ходовое колесо или барабан лебедки). Управление краном ведется из кабины оператора 1, подвешенной к мосту крана.

Мостовые краны в энергетическом строительстве имеют большую грузоподъемность главного и вспомогательного подъемов при относительно небольших пролетах и высоте подъема крюка. Так, для обслуживания главных залов ГРЭС применяют краны грузоподъемностью 100т - для главного и 20т - для вспомогательного подъема при пролетах 20...23 м и высоте 20...25 м. Грузоподъемность кранов машинных залов ГЭС достигает 400т - для главного и 100т - для вспомогательного подъемов при примерно аналогичных значениях высот и пролетов.

Рис.96. Кабельный кран

Кабельные краны.

В кабельном кране (рис.96) грузовая тележка 6 перемещается тяговым канатом 5 по стальному проволочному несущему канату 3 специальной конструкции, натянутому между двумя мачтами /. Мачты крана растянуты вантами 2, прикрепленными к якорям. Грузовой канат 4 образует полиспаст 8 между блоками на грузовой тележке и на крюковой подвеске. Один конец этого каната закреплен на мачте, а другой - на барабане грузовой лебедки. Натяжение несущего каната обеспечивается полиспастом 7. Между мачтами натянут также поддерживающий канат, на котором размещены устройства для удержания всех канатов на определенном расстоянии друг от друга и относительно несущего каната. Лебедки крана размещены в машинном отделении на опорах мачт.

По степени подвижности мачт различают кабельные краны: с обеими неподвижными мачтами; с качающимися мачтами в обе стороны на угол до 8°; с обеими подвижными на тележках мачтами, передвигающимися по рельсовым путям;

с одной подвижной мачтой, передвигающейся по дуге окружности, и др. В зависимости от степени подвижности мачт зона обслуживания представляет линию, прямоугольник или сектор круга.

Кабельные краны используют для транспортирования строительных материалов через водные препятствия, при строительстве и реконструкции действующих предприятий, подаче крупных блоков, бетона, закладных деталей к объектам ГЭС и прочим труднодоступным местам, где применение других грузоподъемных машин затруднено или становится невозможным. К достоинствам кабельных кранов относится также большая протяженность зоны обслуживания - от 250...400 до 1000 м. Высота подъема груза определяется конкретными условиями рельефа местности и габаритами сооружения. Она назначается такой, чтобы при максимальной стреле провисания несущего каната груз свободно проходил над возводимым или реконструируемым сооружением. Грузоподъемность кабельных кранов 5...15 т, а в отдельных случаях может достигать 25 т и более.

Недостатком кабельных кранов являются колебания несущего каната в вертикальной плоскости в результате изменения стрелы провисания при кратковременном снятии нагрузки (например, при разгрузке грейфера, опорожнении бадьи с бетоном и др.), а также необходимость постоянного контроля за натяжением несущего каната и вант.