Технические и эксплуатационные параметры подъемно-транспортных машин

Грузоподъемные, транспортирующие и погрузочно-разгрузочные машины характеризуются следующими основными параметрами: грузоподъемность, скорости движения, высота подъема и дальность транспортировки, грузовой момент, вылет стрелы или пролет, собственная масса, габариты, режимы эксплуатации, техническая и эксплуатационная производительность, показатели надежности и долговечности, нагрузки на ходовые колеса и др.

Основные технические характеристики и производительность машин учитываются при выборе схем механизации перегрузочных и транспортных операций исходя из соответствующей технологии производства, обеспечения безопасности эксплуатации, экономической целесообразности.

Номинальной (максимальной) грузоподъемностью машины называют массу груза, которую может поднять машина. Грузоподъемность включает в себя массу груза и грузозахватного устройства, применяемого для транспортировки грузов. Грузоподъемность может быть постоянной и переменной. Постоянная грузоподъемность характерна для пролетных кранов, а также для некоторых стреловых с уравновешенной стрелой; переменная – для большинства погрузчиков, стреловых кранов, у которых с увеличением вылета стрелы грузоподъемность снижается.

Грузоподъемность современных кранов изменяется в широких пределах и может достигать 2000 т. Существуют уникальные машины, имеющие еще большую грузоподъемность; так, у крупнейшего в мире наземного крана МSG 100 она составляет 4400 т.

Обобщающей характеристикой для этих машин является допустимый грузовой момент (произведение допустимой грузоподъемности на вылет), обычно постоянный для данного типа машин.

Собственная масса машины и нагрузки на ходовую часть зависят от грузоподъемности или грузового момента, габаритов машины, рабочих скоростей, режимов эксплуатации, конструктивного исполнения.

Кинематические параметры – скорости движения различных механизмов: подъема и опускания, транспортировки, передвижения машины, вращения (поворота), наклона и подъема стрелы и др. Скорости движения выбирают в зависимости от требований технологического процесса, характера работы и конструкции машины, номинальной производительности. Соответствующими стандартами установлены скоростные диапазоны для различных видов машин. Обычно с увеличением грузоподъемности скоростные характеристики уменьшаются. При выборе скорости движения учитывают расстояния перемещения и технологию производства работ.

Основные габариты машин – длина, ширина, высота, вылет стрелы, пролет, максимальная высота подъема и опускания груза ниже нулевой отметки, дорожный просвет, колея, база. Вылетом стрелы называется расстояние от оси вращения поворотной части крана до оси грузозахватного органа. Пролет крана – это расстояние по горизонтали между вертикальными осями подкрановых путей. Дорожный просвет характеризует проходимость машины и определяется расстоянием от нижней части машины до дорожного покрытия.

Важнейший комплексный показатель ПТМ – это ее производительность, т.е. то количество груза, которое может быть переработано ею за определенный промежуток времени и выражается в тоннах, кубических метрах, штуках в час, смену, месяц, год.

Теоретическая (расчетная) производительность характеризует машину за 1 ч ее непрерывной работы при номинальной (расчетной) загрузке, при использовании на погрузке (выгрузке) груза в условиях, для которых она запроектирована.

Техническая производительность характеризует машину за 1 ч ее непрерывной работы, но с учетом фактической массы груза, перемещаемого машиной (установкой). Этот параметр позволяет оценить использование машины или установки по фактической загрузке при данном роде груза в определенных условиях. Он используется при определении эксплуатационной производительности, а также для оценки степени использования машин и устройств.

Эксплуатационная производительность учитывает использование машины (устройства) по загрузке при данном виде груза и по времени и служит основанием для разработки проектов механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных работ и складских операций, а также производственных норм. Она может быть определена за 1 ч работы, смену, месяц, квартал и год.

Функциональную зависимость факторов, влияющих на производительность машин в процессе ее работы, можно представить в следующем виде:

для машин непрерывного действия:

для машин периодического действия:

где — коэффициенты использования машины соответственно по времени и загрузе;

– нагрузка на метр длины несущего органа;

– номинальная грузоподъемность;

– скорость движения рабочего органа для машин непрерывного действия;

– соответственно скорости подъема груза, передвижения машины и изменения положения ее конструкций для машин периодического действия;

– время работы машины.

Энергоемкость машины (оборудования) характеризуется удельным расходом энергии, затрачиваемой на переработку единицы груза, и определяется как отношение расхода энергии в киловатт-часах к объему груза в тоннах, штуках, кубических метрах, переработанного за определенный промежуток времени.

Металлоемкость (материалоемкость) машины или установки характеризуется массой материалов, затраченных на ее изготовление в тоннах, отнесенных к производительности машины (установки) в тоннах в час или номинальной грузоподъемности в тоннах.

Трудоемкость, или количество человеко-часов, затрачиваемых на переработку 1 т, м³ груза, определяется как отношение произведения общего количества человек, обслуживающих машину или установку, на продолжительность работы к объему переработанного за это время груза.

Грузоподъемные машины

2.3.1. Назначение, классификация и область применения

грузоподъемных машин

Грузоподъемные машины – это технические устройства циклического действия для подъема и перемещения грузов. Они предназначены для перемещения по пространственной трассе штучных, насыпных, навалочных грузов на складах, в производственных цехах, на строительных объектах, при обслуживании технологических агрегатов промышленных и энергетических предприятий.

Грузоподъемные машины (ГПМ) относятся к объектам повышенной опасности, требующим к себе повышенного внимания как на этапе проектирования и изготовления, так и в процессе эксплуатации.

Номенклатура ГПМ чрезвычайно многообразна. Их принято делить на домкраты, лебедки, подъемники и краны.

Домкраты относят к простейшим грузоподъемным устройствам, они служат для подъема грузов на небольшую высоту. По конструкции различают домкраты винтовые, реечные и гидравлические. Они могут иметь ручной или машинный привод. В винтовом домкрате выигрыш в силе получается за счет передачи «винт – гайка», в реечном – за счет реечной передачи, а в гидравлическом подъемная сила создается давлением рабочей жидкости (масла), нагнетаемой под его поршень. Винтовые домкраты имеют грузоподъемность до 20 т, реечные – до 25 т, а грузоподъемность гидравлических достигает 750 т. Они обеспечивают плавный подъем и опускание груза, точность установки на заданной высоте и имеют высокий КПД (0,7...0,8).

Домкраты могут использоваться как самостоятельные устройства, например, электродомкраты – для подъема транспортного средства при его ремонте (например вагона), либо входить в состав какого-либо специального устройства, например, подъемного стыковочного моста для выравнивания грузовой рампы и пола подвижного состава.

Лебедки – простые ГПМ в виде грузового барабана с тяговым органом – стальным канатом. Они используются для перемещения грузов по вертикали либо по горизонтали. Кроме того, лебедки широко применяются в качестве механизмов подъема или перемещения грузов в кранах и подъемниках.

Широко используются подвесные лебедки (тали). Если они имеют механизм передвижения по подвесным путям, их называют передвижными талями (тельферами).

На ТСК для передвижения вагонов в одном направлении на фронтах погрузочно-разгрузочных работ, где использование маневровых локомотивов экономически нецелесообразно, применяют маневровые лебедки. Для этих целей служат обычно двухбарабанные лебедки, у которых на главный барабан канат навивается при рабочем ходе, а на вспомогательный – при холостом.

Подъемниками называют машины, предназначенные для перемещения грузов или пассажиров в кабинах или на площадках по направляющим, которые могут быть вертикальными или наклонными. Подъемники с наклонными направляющими широкого распространения на ТСК не получили.

Подъемники с вертикальными направляющими применяются как на складах, так и при проведении строительно-монтажных работ. Их принято делить на две группы: с подвесными направляющими и с жесткими – мачтовые (стоечные) и шахтные. Из подъемников с вертикальными направляющими распространение получили мачтовые (стоечные).

Подъемники изготавливаются как в одномачтовом, так и в двухмачтовом исполнениях.

Краны – универсальные грузоподъемные машины, представляющие собой остов в виде металлоконструкции и несколько установленных на нем крановых механизмов. Типаж кранов, применяемых в промышленности, строительстве и на транспорте, чрезвычайно многообразен. Схемы конструкций кранов, используемых на ТСК, приведены в табл. 2.1.

Из всего многообразия кранов наиболее широкое применение на современных транспортно-складских комплексах находят краны-штабелеры, мостовые и портальные краны.

2.3.2. Краны-штабелеры

Для обслуживания складов тарно-штучных грузов применяют мостовые краны – штабелеры, которые являются одной из разновидностей мостовых кранов. Вместо гибкой канатной грузовой подвески они имеют вертикальную колонну, по которой перемещается грузозахват. Это обеспечивает жесткий подвес груза и возможность полной автоматизации перегрузочных и складских работ при переработке тарно-штучных грузов на складах и в цехах предприятий. Автоматические мостовые краны-штабелеры называют мостовыми складскими роботами.

Достоинства мостовых кранов-штабелеров: хорошее использование объема складских помещений; узкие проходы для штабелирования; большая высота подъема; высокая производительность; возможность полной автоматизации переработки грузов.

Недостатки: большая масса моста (особенно при больших пролетах); сложность автоматизации (по сравнению со стеллажными кранами-штабелерами).

Таблица 2.1

Классификация кранов

Название	Определение	Схема
Классификация грузоподъемных кранов по конструкции
1.1	Кран мостового типа	Кран, у которого грузозахватный орган подвешен к грузовой тележке, тали или крану стрелового типа, перемещающимся по мосту
1.1.1	Кран мостовой опорный	Кран, у которого мост опирается непосредственно на крановый путь, размещаемый на подкрановых строительных конструкциях
1.1.2	Кран мостовой подвесной	Кран, у которого мост подвешен к нижним полкам надземного кранового пути
1.1.3	Кран-штабелер мостовой	Кран мостовой, оборудованный вертикальной колонной с грузоподъемником (устройством) для штабелирования груза
1.1.4	Кран козловой	Кран, у которого мост опирается на крановый путь при помощи двух опорных стоек
1.1.5	Кран полукозловой	Кран, у которого мост опирается на крановый путь с одной стороны непосредственно, а с другой стороны — при помощи опорной стойки
1.2	Кран кабельного типа	Кран, у которого грузозахватный орган подвешен к грузовой тележке, перемещающейся по несущим канатам
1.2.1	Кран кабельный	Кран, у которого несущими элементами являются канаты, закрепленные в верхней части опорных мачт (башен)
1.2.2	Кран кабельный мостовой	Кран, у которого несущими элементами являются канаты, закрепленные на концах моста
1.3	Кран стрелового типа	Кран, у которого грузозахватный орган подвешен к стреле или тележке, перемещающейся по стреле
1.3.1	Кран портальный	Кран поворотный на портале, предназначенном для пропуска железнодорожного или автомобильного транспорта

Название	Определение	Схема
1.3.2	Кран стреловой	Кран поворотный, у которого стрела или башенностреловое оборудование закреплены на поворотной платформе, размещенной непосредственно на ходовом устройстве (автомобильный, пневмоколесный, на специальном шасси, гусеничный, тракторный)
1.3.3	Кран башенный	Кран поворотный со стрелой, закрепленной в верхней части вертикально расположенной башни
1.3.4	Кран железно-дорожный	Кран, смонтированный на платформе, передвигающейся на железнодорожном пути
1.3.5	Кран мачтовый	Кран поворотный со стрелой, закрепленной шарнирно на мачте, имеющей нижнюю и верхнюю опоры
1.3.5.1	Кран мачтовый вантовый	Кран мачтовый с закреплением верха мачты посредством канатных оттяжек
1.3.5.2	Кран мачтовый жестконогий	Кран мачтовый с закреплением верха мачты посредством жестких тяг
1.3.6	Кран консольный	Кран стрелового типа, грузозахватный орган которого подвешен к жестко закрепленной консоли (стреле) или тележке, перемещающейся по консоли (стреле)
1.3.6.1	Кран перегружатель причальный	Кран с одной или двумя консолями, опирающийся на крановый путь при помощи портала
1.3.6.2	Кран консольный на колонне	Кран, имеющий возможность вращаться на колонне, основание которой прикреплено к фундаменту, либо прикрепленный к колонне, которая может вращаться в подпятнике, размещенном в фундаменте
1.3.6.3	Кран настенный	Кран, прикрепленный к стене либо перемещающийся по крановому пути, закрепленному на стене или несущей конструкции
1.3.6.4	Кран велосипед-ный	Кран перемещающийся по наземному крановому пути и удерживаемый верхней направляющей

Окончание табл. 2.1

Название	Определение	Схема
Классификация кранов по виду грузозахватного органа
1.4	Кран крюковой	Кран, оборудованный грузозахватным органом в виде крюка
1.5	Кран грейферный	Кран, оборудованный грузозахватным органом в виде грейфера
1.6	Кран магнитный	Кран, оборудованный грузозахватным органом в виде электромагнита

Разновидностью мостовых кранов-штабелеров являются стеллажные краны-штабелеры, обслуживающие преимущественно высотные склады.

Достоинства стеллажных кранов-штабелеров: хорошее заполнение складских объемов грузами (за счет узкого межстеллажного прохода и большой высоты подъема); высокая производительность; возможность полной автоматизации складских работ.

Недостатки: узкая специализация по функциям (только обслуживание высотных стеллажей в зоне хранения) и по перерабатываемым грузам (определенные размеры пакетов); обслуживание только двух стеллажей, ограниченная зона действия.

2.3.3. Козловые краны

Козловые краны представляют собой разновидность кранов мостовых. Их отличие заключается в том, что мост крана устанавливают на опорах, жестко или шарнирно соединенных с ним. Каждая опора состоит из двух ног, поставленных наклонно одна к другой. Нижними концами ноги опираются на ходовую часть крана, снабженную колесами. Такое устройство исключает необходимость в сооружении эстакад для подкрановых путей, которые укладываются на уровне земли. На прирельсовых складах козловые краны получили широкое применение при переработке контейнеров, металлов, лесных, а также навалочных грузов. Мост козлового крана перекрывает железнодорожные пути, автомобильный проезд и площадь склада.

Параметры козловых кранов различаются в широких диапазонах. Основные параметры наиболее распространенных козловых кранов:

- грузоподъемность составляет 1 – 50 т,

- высота подъема 4 – 25 м,

- пролет 10 – 42 м,

- скорость подъема груза 0,14 – 0,32 м/с,

- скорость передвижения крана 0,2 – 2 м/с,

- скорость передвижения тележки 0,1 – 1,2 м/с,

- емкость грейферов 1,6 –1 5 м³.

Высота кранов выбирается в зависимости от заданной высоты подъема груза с учетом габаритов сооружений, над которыми перемещаются грузы. В зависимости от поперечного профиля обслуживаемой площадки ходовые тележки опорных ног козловых кранов и мостовых перегружателей могут быть расположены на одинаковых или разных уровнях. В некоторых случаях одна из ходовых тележек расположена на уровне пролетного строения. Такие краны называются полукозловыми.

2.3.4. Портальные краны

Портальными называют свободно стоящие полноповоротные краны стрелового типа, опирающиеся на П-образный помост – портал передвигающийся на самоходных тележках по подкрановым рельсам.

Портал представляет собой пространственную жесткую раму, которая может перекрывать от одного до трех железнодорожных путей, обеспечивая свободный пропуск подвижного состава. В некоторых случаях порталы заменяются Г-образными полупорталами. В этих случаях краны именуются полупортальными.

Достоинством шарнирно-сочлененных стрел является их большая жесткость и меньшая длина канатов, что обеспечивает меньшие раскачивания грузов как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Такие стрелы при равной высоте подъема груза обеспечивают также большую высоту под стрелой.

Прямые стрелы имеют меньшую массу и более простую конструкцию. Краны с прямыми стрелами получаются более легкими и дешевыми. Этими свойствами и объясняется их широкое распространение среди кранов небольшой грузоподъемности.

В зависимости от назначения портальные краны делятся на три группы: перегрузочные, монтажные и строительные.

На современных транспортно-складских комплексах, к которым относятся морские и речные порты широкое применение находят перегрузочные портальные краны.

Перегрузочные краны предназначены для перегрузки штучных и навалочных грузов и по типу грузозахватного устройства подразделяются на крюковые и грейферные.

Крюковые краны предназначены для перегрузки штучных грузов. Они оборудованы крюковой подвеской. При перегрузке металлов на крюк может навешиваться электромагнит, масса которого не должна превышать 25 % грузоподъемности крана. При перегрузке большегрузных контейнеров на краны грузоподъемностью 32 – 40 т устанавливается спредер (рис. 2.14).

Грейферные краны предназначены для перегрузки навалочных и лесных грузов. Они могут также перегружать штучные грузы при замене грейфера крюковой траверсной подвеской.