Устройство грузоподъемных кранов. Грузоподъемные краны - лекция

ГРУЗОПОДЪЁМНЫЙ КРАН, машина циклического действия, предназначенная для подъёма и горизонтального перемещения груза, удерживаемого грузозахватным устройством до момента разгрузки. Грузоподъемный кран работает внутри ограниченной рабочей зоны (строительная площадка, цех, терминал, склад и др.). Основная характеристика грузоподъемного крана - грузоподъёмность, под которой понимают наибольшую массу поднимаемого груза.

Историческая справка. Простейшие подъёмные машины, применявшиеся на земляных работах в строительстве, на шахтах и рудниках, до конца 18 века изготовлялись из деревянных частей и имели ручной привод. К началу 19 века быстроизнашивающиеся детали стали заменять металлическими. В 1820-е годы появились первые подъёмные машины, целиком изготовленные из металла, сначала с ручным, а в 1830-е годы - с механическим приводом. Первый паровой кран создан в Великобритании в 1830, кран с гидравлическим приводом - там же в 1847. Электрический двигатель применён на грузоподъемные краны в 1880-85 почти одновременно в США и Германии; в 1895 был использован двигатель внутреннего сгорания. Грузоподъемные краны имели мостовую ферму, одномоторный привод.

Грузоподъемные краны современного типа начали выпускать в России в конце 19 века на ряде заводов (Путиловском, Брянском, Краматорском, Николаевском и др.). В 1920-е годы создаётся новая отрасль транспортного машиностроения со специализированными заводами, производящими грузоподъемные краны различного назначения. Основное направление развития производства - внедрение автоматизированного управления, повышение грузоподъёмности, специализация и обеспечение надёжности и безопасности работы кранового оборудования.

Классификация. Грузоподъемные краны различаются по конструктивному исполнению, типу грузозахватного устройства, соответствующего характеру выполняемых работ, заданной траектории перемещения груза; углу поворота рабочих органов, ходовому устройству, по роду привода механизмов. Разнообразие конструкций грузоподъемных кранов обеспечивает их широкое применение. По характерным признакам конструкции грузоподъемные краны разделяют на мостовые, стреловые и создаваемые часто на их базе специальные.

Мостовые краны имеют ферменную конструкцию, по которой перемещается грузовая тележка с подвешенным на ней посредством канатов грузозахватным устройством (крюковая подвеска, подъёмный электромагнит, грейфер и др.). Тележка совершает движение поперёк ферменной конструкции, опирающейся на мостовые балки, которые могут передвигаться по специальному крановому пути, уложенному на эстакаде или несущих балках цеха, склада и др. (рисунок 1). К грузоподъемным кранам этого типа относится козловой кран, грузовая тележка которого смонтирована на жёстких стойках (рисунок 2). Вся конструкция передвигается по рельсовому пути или бетонному основанию. Грузоподъёмным механизмом крана служит таль или лебёдка, установленные на грузовой тележке. Механизмы передвижения тележки могут иметь тяговый гибкий привод (цепь или канат) либо приводные колёса, смонтированные на раме тележки или на ходовых балках, имеющих специальные балансирные тележки и приводы с колодочными или дисковыми тормозами. Грузоподъёмность типовых мостовых грузоподъемных кранов 500-600 тонн; козловых - до 1600 т.

Стреловые краны имеют наиболее разнообразное конструктивное исполнение: оборудованы сменными стрелами различной длины, телескопическими или ферменными (прямыми либо изогнутыми), обеспечивающими необходимый фронт работ; снабжены специализированным грузоподъёмным оборудованием (грузовой тележкой или тельфером); в зависимости от места производства работ имеют соответствующие опорные и ходовые устройства. По конструктивным особенностям и расположению стрелы выделяют грузоподъемные краны, предназначенные для выполнения определённых работ. Различают портальные краны (рисунок 3) с установкой стрелы на опорно-поворотном портале или самоходные краны, имеющие ходовое устройство с автомобильным или гусеничным ходом; башенные - с расположением стрелы в верхней части конструкции (иногда на портале) башни; вантовые - со стрелой на фундаментной опоре с креплением её верхнего конца канатными оттяжками, мачтовые - при жёстком креплении стрелы; консольные - при постоянном закреплении стрелы на стене, колонне (рисунок 4) или на подвижной тележке; велосипедные - с тележкой, перемещающейся по напольному однорельсовому пути и удерживаемой её верхней направляющей. Для изменения длины (вылета) стрелы при её шарнирном закреплении на опоре грузоподъемные краны снабжают лебёдкой. Конструкции башен выполняются в виде решётчатых или трубчатых секций, соединённых фланцами, с возможностью их наращивания снизу или сверху для изменения высоты подъёма груза. Устойчивость грузоподъемного крана обычно обеспечивается применением противовесов. Вращение (поворот) осуществляется на роликовых или шариковых опорно-поворотных устройствах приводом с зубчатым венцом или с канатной передачей. При строительстве высотных зданий (100-300 м) используют приставные краны с креплением к стене здания башни и наращиванием её сверху, а при высоте более 300 м - передвижные башенные краны, опирающиеся на конструкцию здания сверху и самоподнимающиеся с помощью лебёдки, имеющей полиспастный механизм большой кратности. Грузоподъёмность передвижных грузоподъемных кранов от 40- 300 тонн, специальных монтажных - до 1600 т.

Рисунок 3. Портальный кран с сочленённой стрелой и грейферным захватом.

Специальные краны предназначены для выполнения подъёмно-транспортных или технологических операций, часто осуществляемых в особых условиях. Такие грузоподъемные краны имеют необходимые механизмы, выполняющие заданные технологические операции, совершающие специфические движения и оснащённые специальными грузозахватными устройствами. Для большинства из них базой служит конструкция мостового типа, которая дополняется специальным оборудованием - грейферным, магнитогрейферным, специальным грузозахватным, например, ковшами для расплавленного металла, штабелёрами. Для работы на больших территориях (терминалах, контейнерных площадках) используют мостовые перегружатели, снабжённые спредерами (рисунок 5) для захвата и надёжного удержания груза; мостокабельные краны, которые по конструкции аналогичны козловым кранам, но имеют больший пролёт моста, одну из опор часто соединяют с мостом шарниром, что увеличивает зону обслуживания. В портах, на складах сыпучих материалов и лесных грузов применяют портальные краны, которые имеют стрелу, установленную на полноповоротной платформе, смонтированной на портале, передвигающемся по подкрановым рельсам. Работы по очистке дна водоёмов ведутся с плавучих кранов стрелового типа, которые также чаще всего оборудуются поворотными платформами, образуют единую конструкцию с корпусом судна (понтона). Используются в портах, доках и при строительстве гидротехнических сооружений, для подъёма тяжёлых грузов (до 2500 тонн). Самоходные краны имеют конструкции башен и стрел, аналогичные башенным кранам, для устойчивости снабжаются выносными опорами (аутригерами). Такие грузоподъемные краны служат для перегрузки тяжёлых штучных и сыпучих грузов, используются при монтаже высотных конструкций, строительстве мостов, разборе завалов, ликвидации аварий и т. п.

Конструктивные особенности. Грузоподъемные краны подразделяют: на стационарные; приставные, прикреплённые к строящемуся сооружению; переставные (с перемещением их с одного места на другое вручную или с помощью других машин); передвижные, перемещаемые с одной рабочей позиции на другую собственным ходом (на автомобильном, пневмоколёсном, гусеничном ходу и железнодорожных платформах) или с помощью тягача (прицепные). Ходовое устройство может опираться сверху на подкрановые рельсы (опорное) или подвешиваться на нижних двутавровых полках специального кранового пути (подвесное). Привод всех механизмов, как правило, индивидуальный от электродвигателей переменного трёхфазного тока 380 В или (при необходимости плавного регулирования скоростей) постоянного тока, получаемого от генераторной установки либо от дизельного двигателя. Для обеспечения безопасной работы все грузоподъемные краны оборудованы действующими автоматически ограничителями грузоподъёмности, высоты подъёма груза, грузового момента на стреле, концевыми выключателями крайних положений рабочих органов. Для остановки работы крана при сильном ветре применяются указатели ветрового давления с сигнализацией, отключающие приводы, и противоугонные захваты - рельсозажимные клещи. В конце рельсовых путей устанавливают упоры для буферных устройств (амортизаторы, гидравлические ограничители). Для работы на пересечённой местности грузоподъемные краны оборудованы указателями крена, а вблизи ЛЭП - приборами световой и звуковой сигнализации об опасном приближении крана к линиям.

Управление работой грузоподъемного крана осуществляется кнопочным пультом «с пола» либо силовыми контроллерами или командоконтроллерами, размещёнными в кабине. В большинстве грузоподъемных кранов управление обеспечивается крановщиком, а в автоматизированном режиме - с помощью ЭВМ. При работе во вредных условиях или при недостаточном обзоре из кабины осуществляется дистанционное управление.

В зависимости от назначения и конструкции грузоподъемные краны могут иметь различную высоту подъёма груза, например, у мостовых 50-60 м; рабочая скорость передвижения моста 30-160 м/мин; грузовой тележки до 60 м/мин; у стреловых грузоподъемных кранов скорость подъёма стрелы 1-3 минуты; вылет стрелы 60-100 м.

Лит.: Грузоподъемные краны: В 2 кн. / Под редакцией М. П. Александрова. М., 1981; Петухов П. 3., Ксюнин Г. П., Серлин Л. Г. Специальные краны. М., 1985; Зерцалов А. И., Певзнер Б. И., Бененсон И. И. Краны-штабелеры. 3-е изд. М., 1986; Вайнсон А. А. Подъемно-транспортные машины. 4-е изд. М., 1989; Александров М. П. Грузоподъемные машины. М., 2000.

лекция

Грузоподъемные краны

Кранами называют универсальные грузоподъёмные машины периодического действия, состоящие из остова и смонтированных на нём механизмов, при помощи которых перемещают грузы в вертикальном и горизонтальном направлениях на небольшом расстоянии.

Краны состоят из механизмов: подъёма груза в виде лебёдки, в сочетании с полиспастом и устройством для захвата груза; передвижения, посредством которого осуществляется перемещение остова крана или какой-либо его части относительно пути его движения; изменения положения грузового захвата относительно остова и вращения поворотной части остова крана. Каждый механизм может иметь отдельный привод или подсоединён к общему групповому приводу.

Краны используют для погрузки и выгрузки тяжёлых машин, грузов, перевозимых в пакетах, контейнерах, металлических и сборных железобетонных конструкций и т.п., а также для выполнения складских операций с этими грузами. При оборудовании кранов специальными захватными приспособлениями и грейферами или при перевозках грузов в штабелях краны успешно применяют для погрузки и выгрузки массовых сыпучих кусковых грузов, а при оснащении их электромагнитами - для погрузки и выгрузки различных изделий из стали и чугуна.

Краны, в зависимости от конструкции делят на:

мостового типа (мостовые, краны-штабелёры, козловые, перегрузочные) которые могут поднимать груз и перемещать его в пределах прямоугольной площадки;

стрелового типа (на железнодорожном, автомобильном, пневмоколесном ходу и т.д.), которые обслуживают площадь склада по кругу.

Мостовой кран

(подготовить рис. 1.1.)

состоит из моста, выполнен­ного из главных (продольных) и концевых (поперечных) балок, сва­ренных между собой, и передвигается по надземному рельсовому пути, уложенному на подкрановые балки, закрепленные на консо­лях колонн здания (цеха) или эстакады.

Подвод электроэнергии для питания приводов механизмов кра­на осуществляют по контактным проводам со скользящими по ним токосъемниками-троллеями либо по электрическому кабелю, тяну­щемуся за краном (тележкой).

Мостовой кран обслуживает практически всю площадь цеха (кроме узких продольных полос у стен цеха), что является его основ­ным преимуществом. Кроме того, мостовой кран передвигается по надземному крановому пути, поэтому не занимает полезную пло­щадь пола цеха или площадки. Грузоподъемность крана не зависит от положения грузовой тележки относительно моста и высоты подъ­ема груза. Мостовой кран прост по конструкции, надежен в эксплу­атации и удобен в управлении. К недостаткам мостовых кранов следует отнести необходимость устройства специальных крановых путей на высотных отметках.

Козловой кран

в упрощенном виде представляет собой мосто­вой кран, опирающийся на стойки и предназначенный для передви­жения по наземному рельсовому пути. Внешне от напоминает четы­рехстоечный портал (монтажные козлы), от чего и получил свое название. Основным элементом козлового крана является мост, закрепленный на двух парах опор болтами. В зависимости от вза­имного расположения моста и его опор различают краны бескон­сольные, одно- и двухконсольные.

На железнодорожном транспорте козловые краны получили широкое распространение на перегрузке контейнеров, тяжеловесных грузов, металла, лесных и строительных материалов, а также различ­ных других навалочных грузов.

В козловых кранах, так же, как и в мостовых, реализуются три самостоятельные операции: подъем - опускание груза на требуе­мую высоту, перемещение груза по мосту крана поперек обслужи­ваемой площадки и перемещение груза краном вдоль обслуживае­мой площадки.

Привод механизмов козловых кранов осуществляется электро­двигателями, грузоподъемные устройства монтируются на тележ­ках, аналогичных мостовым кранам, или используются электротельферы.

Основные параметры для кранов мостового типа.

Пролёт крана (м) - расстояние между плоскостями, проходящими через середины его колёс (или между осями рельс) определяется ГОСТами в зависимости от типа крана. Вылетом консоли козлового крана называется расстояние от оси опоры остова до конца консоли.

Рабочий вылет консоли - то же расстояние, но до крайнего положения крюка.

Высотой подъёма называется расстояние между нижним и верхним положением крюка в метрах.

(кончился первый час)

Технические принадлежность кранов мостового типа

На грузовых дворах применяются мостовые краны грузоподъемностью 5...32 т, оборудованные крю­ковыми подвесками, поворотными головками, полуавтостропами, автостропами, грейферами и электромагнитами. Они предназначе­ны для среднего и тяжелого режимов работы. Краны грузоподъемностью выше 10 т обычно имеют два механизма подъема: главный и вспомогательный.

На контейнерных площадках для переработки среднетоннажных универсальных контейнеров массой брутто 3 и 5т применяются козловые краны КК-6 и К.К-5. Для работы с тяжеловесными груза­ми на грузовых дворах станций, а также для переработки контейнеров используют краны КДКК-10 и КПБ-10М. Для переработки длинномерных тяжеловесных грузов, таких, как лесоматериалы, прокат, строительные конструкции, применяются краны ККС-10 и КК-12,5. Краны КК-20 и КК-32 предназначены для перегрузки кон­тейнеров массой 10,20, 32,5 т.

Краны- ШТАБЕЛЕРЫ

(коротко рассказать о кранах-штабелерах; сослаться на литературу – Гриневич, Ридель и на мою методичку)

Стреловые краны

Железнодорожные стреловые краны

Железнодорожные краны передвигаются в пределах обслуживаемого склада или грузового участка по железнодорожному пути с расстоянием между головками рельсов 1520 мм самоходом и вписы­ваются в габарит подвижного состава, а на дальние расстояния транспортируются в составе поезда со скоростью до 80 км/ч. Уп­равление краном осуществляется машинистом и его помощником, некоторые краны управляются одним машинистом. Они предназначены для перегрузоч­ных, сортировочных и монтажных работ на угольных складах, грузо­вых дворах, на товарных железнодорожных станциях, в портах, локомотивных депо и на всевозможных строительных, и монтажных площадках. Железнодорожные краны относятся к полноповоротным передвижным грузоподъемным кранам. Железнодорожные краны классифицируются:

по типу энергетической установки - паровые, электрические, дизель-электрические, дизельные и с карбюраторными двигателями внутреннего сгорания;

по количеству двигателей – одно- и многодвигательные;

по количеству осей ходовой части - двух-, четырех- и шести-осные;

по грузоподъемности-легкие (грузоподъемностью до 10 т), средние (грузоподъемностью 10, 16, 25 т), тяжелые (грузоподъем­ностью 45, 50, 60, 75, 100, 125, 150, 250 т).

Дизель-электрические краны КДЭ-161, КДЭ-162, КДЭ-163, КДЭ-251 оборудуются основной 15 м стрелой с крюком и по особому заказу могут иметь дополнительное оборудование, 5 м вставку для удлинения стрелы до 20 м, захват для леса или грейфер с комплектом канатов, грузовой электромагнит с мотор-генераторной станцией для его питания.

(сослаться на свою методичку и на Гриневича, Риделя)

Автомобильные краны

Отличительной особенностью автомобильных кранов - размещение крановой установки на шасси серийных автомобилей. В грузовом хозяйстве железных дорог автокраны применяются при небольшом объеме работ. Преимущество автокранов - высокая мобильность, позволяющая легко перебазировать их с одного объекта на другой. Автокраны выпускаются с механическим, электрическим и гидравлическим приводами.

(сослаться на свою методичку по кранам)

Технические характеристики кранов

(подготовить рис.1.3.)

Грузоподъемность Q - наиболь­шая допустимая масса рабочего груза, на подъем которой рассчитан кран в заданных условиях эксплуатации (т. е. в зависимости от вы­лета) при сохранении необходимого запаса устойчивости. У стреловых кранов грузоподъемность меняется в зависимости от вылета - на­ибольшая грузоподъемность со­ответствует наименьшему выле­ту. Грузоподъемность на мень­шем вылете называется номи­нальной, она превышает грузо­подъемность на наибольшем вылете в несколько раз. При определении грузоподъемности учитывается не только масса поднимаемого груза, но и масса грузозахватных устройств и приспособлений.

Г
рузовая характеристика (рис. 1.3) -графическая зависимость грузоподъемности крана от вылета грузозахватного устройства. На вертикаль­ной оси графика грузовой ха­рактеристики откладывают в масштабе грузоподъемность крана, а на горизонтальной- размер вылета. Точки пересе­чения линий, проведенных па­раллельно осям, образуют кри­вую, которая показывает из­менение грузоподъемности кра­на в зависимости от вылета. Каждый тип крана имеет свою грузовую характеристику.

Естественно, чем ближе вес поднимаемого груза к весу, соот­ветствующему вылету стрелы, на котором выполняется работа, тем полнее используется кран и выше его производительность.

Скорость подъема или опускания груза - путь, пройденный гру­зом по вертикали за единицу времени. От значений скоростей подъема и опускания груза во многом зависит производительность грузо­подъемных работ.

Транспортная скорость передвижения крана - скорость передвижения крана в транспортном положении. (относится только к стреловым кранам)

Рабочий цикл (время цикла) - время, затрачиваемое с момента подъема груза до момента начала подъема следующего очередного груза.

Устойчивостью называется способность крана противодейство­вать силам, стремящимся его опрокинуть. Свободно стоящий кран испытывает действие следующих сил (см. рис. 1.2): веса крана G , веса поднимаемого груза Q, силы ветра W , силы инерции, опреде­ляемой значением движущейся массы и скоростью ее движения.

Производительностью крана называется объем работы, выпол­няемый им за какой-либо промежуток времени, например за 1 ч работы, смену, месяц или за год, и соответственно является часовой, сменной, месячной и годовой.

Часовая производительность П (т/ч) может быть определена по формуле

П= 3600/ Т ц G

где 3600 - число секунд в 1 ч;

Тц - длительность одного рабочего цикла, с;

G - масса груза, перемещаемого в течение одного рабочего часа, т.

Производительность крана тем выше, чем больший груз переме­щается краном и чем меньше продолжительность рабочего цикла.

) – это самоходная грузоподъёмная машина с боковой стрелой для подъёма, транспортировки и монтажа труб. Базовой машиной для крана-трубоукладчика обычно является гусеничный трактор.

Рисунок 1 – Кран-трубоукладчик

• кран автомобильный, установленный на автомобильное шасси;
• кран пневмоколёсный, установленный на пневмоколёсное шасси;
• кран короткобазовый, установленный на короткобазовое шасси;
• кран на специальном шасси, установленный на специальном шасси автомобильного типа;
• кран гусеничный, установленный на гусеничном ходовом устройстве.

Рисунок 10 – Стреловой кран

Рисунок 11 – Классификация стреловых кранов по виду ходового устройства: а) автомобильный кран; б) гусеничный кран; в) кран на специальном шасси; г) пневмоколёсный кран; 1 – стрела; 2 – гидроцилиндр; 3 – платформа; 4 – опорно-поворотное устройство; 5 – ходовая рама; 6 – выносная опора; 7 – башенно-стреловое оборудование; 8 – гусёк; 9 – выдвижные секции

Все стреловые краны имеют собственный источник энергии (силовую установку) – дизельный двигатель, поэтому они могут работать там, где отсутствует электроэнергия.

Стрела таких кранов шарнирно закреплена на поворотной платформе, которая с помощью опорно-поворотного устройства размещается на ходовом устройстве. На поворотной платформе размещаются механизмы крана: механизм подъёма груза, механизм изменения вылета, механизм поворота. Краны большой грузоподъёмности могут оборудоваться основным и вспомогательным механизмами подъёма.

Автомобильные краны, краны на специальном шасси, короткобазовые краны являются наиболее мобильными, они перемещаются по автомобильным дорогам в транспортном положении, но могут выполнять подъём груза только на выносных опорах.

Гусеничные и пневмоколёсные краны могут перемещаться по строительной площадке с грузом на крюке, при этом грузоподъёмность пневмоколёсных кранов примерно в 2 раза меньше, чем на выносных опорах.

Стреловые краны различают по:

• по исполнению стрелового оборудования:
  • с гибкой подвеской стрелового оборудования;
  • с жёсткой подвеской стрелового оборудования.
• по типу привода механизмов:
  • с электрическим приводом механизмов;
  • с гидравлическим приводом механизмов.

Стрела кранов с гибкой подвеской удерживается и изменяет угол наклона с помощью канатов. В этом случае применяется стрела решётчатой конструкции. Для увеличения зоны обслуживания стрела снабжается гуськом.

Стрела кранов с жёсткой подвеской удерживается и изменяет угол наклона с помощью гидроцилиндров. В этом случае применяется телескопическая стрела, состоящая из основной секции и двух-четырёх выдвижных секций. Изменение вылета у кранов с жёсткой подвеской осуществляется за счёт изменения угла наклона стрелы, а также за счёт выдвижения секций стрелы (телескопирования).

Гусеничные и пневмоколёсные краны имеют обычно электрический привод механизмов и гибкую подвеску стрелового оборудования. Гидравлический привод механизмов и жёсткую подвеску стрелового оборудования имеют автомобильные краны, короткобазовые краны и краны на специальном шасси автомобильного типа.

Рисунок 13 – Консольный кран

Рисунок 17 – Основные параметры кранов

Всем моделям стреловых самоходных кранов общего назначения, выпускаемых в Российской Федерации, присваивается индекс, структурная схема которого показана на . Первые две буквы индекса КС обозначают кран стреловой самоходный; четыре основные цифры индекса последовательно обозначают: размерную группу (грузоподъёмность в т), тип ходового устройства, способ подвески стрелового оборудования и порядковый номер данной модели крана.

Десять размерных групп кранов обозначаются соответственно цифрами 1…10.

Тип ходового устройства указывается цифрами 1…9, причём цифра 1 обозначает гусеничное устройство (Г), 2 – гусеничное уширенное (ГУ), 3 – пневмоколесное (П), 4 – специальное шасси автомобильного типа (Ш), 5 – шасси стандартного грузового автомобиля (А), 6 – шасси серийного трактора (Тр), 7 – прицепное ходовое устройство (Пр), 8 и 9 – резерв.

Способ подвески стрелового оборудования указывается цифрами 6 или 7, обозначающими соответственно гибкую или жёсткую подвеску.

Последняя цифра индекса (цифры 1…9) обозначает порядковый номер модели крана.

Следующая после цифрового индекса дополнительная буква (А, Б, В и т. д.) обозначает порядковую модернизацию данного крана, последующие буквы (ХЛ, Т или ТВ) – вид специального климатического исполнения машины: ХЛ – северное, Т – тропическое, ТВ – для работы во влажных тропиках.

Например, индекс КС-4561АХЛ обозначает: кран стреловой самоходный, четвёртой размерной группы (грузоподъёмностью 16 т), на стандартном шасси грузового автомобиля, с гибкой подвеской стрелового оборудования, первая модель, прошедшая первую модернизацию, в северном исполнении.

5. Как зависит грузоподъёмность крана от вылета?

Грузоподъёмность кранов стрелового типа зависит от вылета обратно пропорционально. Максимальную грузоподъёмность кран имеет на наименьшем вылете, а при увеличении вылета его грузоподъёмность уменьшается. При работе с краном важно понимать эту зависимость, чтобы не допустить перегрузки крана.

Для подъёмного крана самой важной является грузовая характеристика. Именно грузовая характеристика наглядно демонстрирует способность крана поднять груз необходимой массы. Паспортная грузоподъёмность – это величина массы груза, поднимаемого краном в самых благоприятных условиях. Для стреловых кранов, например, таким условием является минимальный вылет стрелы. Груз не может подстраиваться под кран и часто может располагаться где угодно в пределах рабочей зоны. Значит, для представления реального потенциала грузоподъёмной машины нужно какое-то средство визуализации. Таким средством и является грузовая характеристика.

Грузовая характеристика – это график, по оси ординат которого откладывается грузоподъёмность крана, а по оси абсцисс – величина параметра, влияющего на эту грузоподъёмность.

Рассмотрим грузовую характеристику гусеничного крана ДЭК-251 (), который имеет максимальную грузоподъёмность 25 т на вылете 5 м. При увеличении вылета грузоподъёмность крана уменьшается, поэтому при наибольшем для данного стрелового оборудования вылете (14 м) кран может поднять всего лишь 4 т.

Рисунок 19 – Грузовая характеристика гусеничного крана ДЭК-251

На кран действуют:

• масса груза,
• сила инерции, F ин , которая возникает при изменении скорости подъёма и опускания груза.

Уклон рабочей площадки также снижает устойчивость крана. Опрокидывающие силы создают опрокидывающий момент относительно ребра опрокидывания (). Опрокидывающий момент, создаваемый грузом, равен произведению массы груза Q на плечо b : М опр = Q × b . Очевидно, что при увеличении вылета увеличивается плечо b , следовательно, возрастает опрокидывающий момент.

Рисунок 20 – Силы, действующие на кран: 1 – выносная опора; 2 – противовес; G – масса крана; Q – масса груза; a, b – плечи действия сил; РО – ребро опрокидывания

7. Что удерживает кран от опрокидывания?

Стреловой кран является свободностоящей машиной, которая удерживается от опрокидывания собственной массой G . Масса крана создает восстанавливающий момент, равный произведению массы крана G на плечо а ().

Устойчивость крана повышается за счёт увеличения массы крана противовесом, который монтируется в задней части поворотной платформы.

Вторым способом повышения устойчивости стрелового крана является установка выносных опор. Кран расставляет выносные опоры, как человек для повышения устойчивости шире расставляет ноги, при этом увеличивается плечо а , соответственно уменьшается плечо b .

8. По каким причинам краны теряют устойчивость и опрокидываются?

Возможные причины опрокидывания кранов :

• превышена грузоподъёмность крана на данном вылете;
• нарушены правила установки стрелового крана (не установлены выносные опоры, установка на свеженасыпанный грунт и т.п.);
• неисправен рельсовый крановый путь;
• кран работает при скорости ветра, которая превышает указанную в его паспорте;
• башенный или другой рельсовый кран не установлен на противоугонные устройства.

Все краны рассчитаны с запасом устойчивости, поэтому опрокидывание крана всегда является результатом грубого нарушения правил безопасности.

Опрокидывание крана может произойти по вине стропальщика в случае строповки груза, превышающего грузоподъёмность крана на данном вылете.

9. Как устроен рельсовый крановый путь?

Для башенных, козловых и других рельсовых кранов укладывают рельсовый путь на подготовленное земляное полотно с водоотводными канавками. Крановый путь () состоит из балластного слоя, деревянных или железобетонных шпал и рельсов. Рельсы прикрепляют к деревянным шпалам костылями или путевыми шурупами, а к железобетонным – болтами с гайками. В стыках рельсы соединяют накладками.

Рисунок 21 – Крановый путь: 1 – канавка; 2 – балластный слой; 3 – шпала; 4 – рельс; 5 – линейка; 6 – тупиковый упор; 7 – накладка; 8 – перемычка

На концах пути устанавливают тупиковые упоры, предотвращающие сход крана с рельсов. Перед тупиковыми упорами закрепляют выключающие линейки, предназначенные для автоматической остановки механизма передвижения крана.

Работа крана не допускается при следующих неисправностях крановых путей:

• трещины и выколы рельс;
• отсутствие, разрушение или неполный комплект крепёжных деталей;
• излом, поперечные трещины, гниль в деревянных шпалах;
• сплошные опоясывающие трещины, обнажения арматуры в железобетонных шпалах;
• отсутствие или неисправность тупиковых упоров;
• неисправное заземление кранового пути.

10. Что такое защитное заземление? Как оно защищает человека?

Защитное заземление – это преднамеренное соединение корпуса электроустановки с заземляющим устройством. Заземление необходимо для защиты обслуживающего персонала, так как в случае нарушения изоляции частей электроустановки, находящихся под напряжением, корпус электроустановки также оказывается под напряжением.

11. Как выполняют заземление крана?

У рельсовых кранов заземляется крановый путь (). Все рельсы соединяют стальными перемычками с помощью сварки. Крановый путь соединяют с заземлителями не менее чем двумя заземляющими проводниками. Заземлителями являются стальные трубы или уголки, вбитые в грунт.

Рисунок 22 – Заземление рельсового пути: 1 – рубильник; 2 – кабель; 3, 4 – перемычки; 5,7 – проводники; 6 – заземлитель

Стреловые краны с электроприводом должны быть заземлены в случае подключения к внешней электрической сети. Для этого нулевой провод питающего кабеля соединяют с корпусом крана.

При неисправности или отсутствии заземления стропальщик, прикоснувшись к любой части крана, может оказаться под действием электрического тока.

При возникновении на кране пожара стропальщик должен отключить источник электропитания. Также необходимо обесточить электрооборудование при попадании человека под действие электрического тока.

Рубильник (автоматический выключатель) расположен на пункте подключения крана к электрической сети.

12. Какие приборы и устройства безопасности обеспечивают безопасность работы кранов?

К приборам и устройствам безопасности кранов относят:

• ограничитель грузоподъёмности;
• ограничители рабочих движений для автоматической остановки механизмов подъёма грузозахватного органа в его крайнем верхнем и крайнем нижнем положениях, изменения вылета, передвижения рельсовых кранов и их грузовых тележек;
• ограничители рабочих движений для автоматического отключения механизмов крана на безопасном расстоянии до проводов линий электропередачи (устанавливаются на стреловых кранах);
• регистратор параметров работы крана;
• координатная защита для предотвращения столкновения с препятствиями в стеснённых условиях работы (устанавливается на стреловых и башенных кранах);
• звуковой сигнал;
• указатель грузоподъёмности, соответствующей вылету;
• креномер – указатель угла наклона крана (устанавливается на стреловых кранах);
• анемометр – указатель скорости ветра, автоматически включающий звуковой сигнал при достижении скорости ветра, опасной для работы крана (устанавливается на башенных, портальных и козловых кранах);
• противоугонные устройства (устанавливаются на кранах, передвигающихся по крановому пути на открытом воздухе), в качестве противоугонных устройств применяют рельсовые захваты и клиновые упоры.

Все краны стрелового типа оборудуют ограничителем грузоподъёмности (грузового момента), автоматически отключающим механизмы подъёма и изменения вылета.

Отключение происходит при подъёме груза, масса которого превышает грузоподъёмность для данного вылета:

• более чем на 15% – для портальных кранов и башенных с грузовым моментом до 20 т-м включительно;
• более чем на 10% – для стреловых кранов и башенных с грузовым моментом более 20 т-м.

Краны мостового типа оборудуют ограничителем грузоподъёмности, если возможна их перегрузка по технологии производства. Ограничитель грузоподъёмности таких кранов не должен допускать перегрузку более чем на 25%.

После срабатывания ограничителя грузоподъёмности возможно опускание груза и уменьшение вылета.

Современные стреловые краны с жёсткой подвеской стрелового оборудования имеют указатель грузоподъёмности, который располагается в кабине крановщика. В этом случае стропальщик должен уточнить грузоподъёмность крана на данном вылете у крановщика.

Рисунок 23 – Ограничитель механизма подъёма груза: 1 – крюковая подвеска; 2 – груз; 3 – концевой выключатель; 4 – стрела

13. Основные узлы и механизмы грузоподъёмных машин

• инженерно-технического работника (ИТР) по надзору за безопасной эксплуатацией грузоподъёмных кранов;
• ИТР, ответственного за содержание грузоподъёмных кранов в исправном состоянии;
• лицо, ответственное за безопасное производство работ кранами.

Рисунок 27 – Специалисты, ответственные за грузоподъёмные краны

18. Каков порядок назначения лица, ответственного за безопасное производство работ кранами?

В цехе, на строительной площадке или другом участке работ кранов в каждой смене должно быть назначено приказом лицо, ответственное за безопасное производство работ кранами, из числа мастеров, прорабов, начальников цехов, участков. На складах материалов и других участках работы в качестве лиц, ответственных за безопасное производство работ кранами, по согласованию с органами Ростехнадзора, могут быть назначены заведующие складами, бригадиры.

Ответственность за обеспечение безопасного производства работ кранами на каждом участке работ в течение каждой смены должна быть возложена только на одного работника. Фамилии этих лиц должны быть указаны на табличке, вывешенной на постоянном участке работ.

Лицо, ответственное за безопасное производство работ кранами, является непосредственным руководителем стропальщика.

19. Каковы основные обязанности лица, ответственного за безопасное производство работ кранами?

Лицо, ответственное за безопасное производство работ кранами, обязано:

• организовывать ведение работ кранами в соответствии с правилами безопасности, проектом производства работ, техническими условиями и технологическими регламентами;
• не допускать к обслуживанию кранов необученный и неаттестованный персонал, определять необходимое число стропальщиков, а также необходимость назначения сигнальщиков;
• инструктировать крановщиков и стропальщиков по безопасному выполнению предстоящей работы;
• обеспечивать стропальщиков отличительными знаками и защитными средствами, а также средствами и приспособлениями для безопасного производства работ;
• не допускать использования немаркированных, неисправных или не соответствующих характеру и массе груза съёмных грузозахватных приспособлений и тары;
• следить за выполнением крановщиками и стропальщиками производственных инструкций, проектов производства работ и технологических регламентов.

20. Какие права имеет лицо, ответственное за безопасное производство работ кранами?

Лицо, ответственное за безопасное производство работ кранами, имеет право:

• отстранить от выполнения работы с применением кранов стропальщиков и крановщиков, нарушающих производственные инструкции;
• поставить вопрос перед администрацией предприятия о наказании стропальщиков и крановщиков, нарушающих производственные инструкции.

21. За что несёт ответственность лицо, ответственное за безопасное производство работ кранами?

Лицо, ответственное за безопасное производство работ кранами, несёт ответственность в соответствии с действующим законодательством:

• за допущенные нарушения Правил и должностной инструкции независимо от того, привело это или нет к аварии или несчастному случаю;
• нарушение производственных инструкций крановщиками и стропальщиками;
• выдачу указаний или распоряжений, принуждающих подчиненных работников нарушать Правила и производственные инструкции;
• самовольное возобновление работ кранами, остановленными принудительно органами Ростехнадзора и ИТР по надзору за безопасной эксплуатацией грузоподъёмных машин;
• непринятие мер по устранению нарушений Правил и инструкций.

В зависимости от последствий лицо, ответственное за безопасное производство работ кранов, может быть привлечено к дисциплинарной ответственности (Трудовой кодекс), административной ответственности (Кодекс об административных правонарушениях) и уголовной ответственности (Уголовный кодекс).

Как устроен и работает мостовой кран?

Мостовые краны (рис. 2.5) устанавливают в заводских цехах и на скла­дах. Мост 4 крана перемещается по надземному крановому пути 2, который уложен на колоннах, поэтому кран не занимает полезную площадь помещения. Мостовые краны общего назначения могут иметь грузоподъемность от 5 до 50 т и пролет до 34,5 м.

Рис. 2.5. Мостовой кран:

1 — кабина; 2 — крановый путь; 3 — грузовая тележка; 4 — мост

Мостовой кран состоит из двух основных частей: моста и перемеща­ющейся по нему грузовой тележки 3. На тележке расположены меха­низм подъема и механизм передвижения тележки. Кроме основного механизма подъема на тележке может быть установлен вспомогатель­ный механизм, грузоподъемность которого в 3 — 5 раз меньше грузо­подъемности основного механизма.

Механизмы крана имеют электрический привод. Они обеспечивают три рабочих движения крана для перемещения груза в любую часть цеха: подъемопускание груза, передвижение грузовой тележки, пере­движение моста.

Кран-балка — это мостовой кран, у которого грузовой тележкой яв­ляется электрическая таль. Выпускают кран-балки грузоподъемностью до 5 т. Управление такими кранами осуществляется с пола с исполь­зованием подвесного пульта.

Как устроен козловой кран?

Мост козлового крана (рис. 2.6) опирается на наземный крановый путь 1 при помощи опор 2 и ходовых тележек 7. Консоли 3 — это части мо ста, выступающие за опоры, консоли увеличивают зону обслуживания крана. На рисунке изображен козловой кран с подвесной грузовой те­лежкой 5, совместно с которой перемещается кабина управления 6.

Рис. 2.6. Козловой кран:

1 — крановый путь; 2 — опора; 3 — консоль; 4 — мост; 5 — грузовая тележка; 6 — кабина; 7 — ходовая тележка

Козловые краны применяют для погрузочно-разгрузочных работ на открытых складах. Козловые краны общего назначения могут иметь грузоподъемность до 60 т и пролет до 34,5 м.

Как устроены башенные краны?

Башенные краны (рис. 2.7) различаются по конструкции, типу стрел, способу установки.

1. По конструкции:

· кран с поворотной башней (рис. 2.7, а);

· кран с неповоротной башней (рис. 2.7, б).

2. По типу стрел:

· кран с подъемной стрелой (рис. 2.7, a);

· кран с балочной стрелой (рис. 2.7, б).

Рис. 2.7. Башенные краны:

а — кран с поворотной башней и подъемной стрелой; б — кран с неповоротной башней и балочной стрелой; 1 — рама; 2 — опорно-поворотное устройство; 3 — платформа; 4 — противовес; 5 — башня; 6 — кабина; 7 — стрела; 8 — ходо­вая тележка; 9 — консоль; 10 — оголовок; 11 — грузовая тележка

3. По способу установки:

· кран стационарный;

· кран передвижной (см. рис. 2.7, а, 6).

Башенные краны выполняют четыре рабочих движения: подъем-опу­скание груза, изменение вылета, поворот крана, передвижение крана.

Поворотная платформа 3 кранов с поворотной башней опирается на ходовую раму 1 с помощью опорно-поворотного устройства 2. На поворотной платформе таких кранов смонтированы башня 5 со стре­лой 7, противовес 4 и механизмы крана. К поворотной части кранов с неповоротной башней относятся оголовок 10 со стрелой и консолью 9 противовеса. У кранов с подъемной стрелой вылет изменяется по­воротом (подъемом) стрелы относительно опорного шарнира. У кра­нов с балочной стрелой вылет изменяется за счет передвижения гру­зовой тележки 11 по неподвижно закрепленной стреле.

Передвижные башенные краны перемещаются по крановым путям с помощью ходовых тележек 8. Краны с высотой подъема более 70 м изготавливают стационарными (приставными), их устанавливают на фундамент и закрепляют к строящемуся зданию.

В настоящее время в строительстве в основном работают башенные краны грузоподъемностью 5... 12 т. Высота подъема некоторых пере­движных кранов может достигать 90 м, а приставных 220 м.

Как устроены стреловые краны?

Все стреловые краны (рис. 2.8) имеют собственный источник энергии (силовую установку) — дизельный двигатель, поэтому они могут ра­ботать там, где отсутствует электроэнергия.

Рис. 2.8. Стреловые краны:

а — автомобильный кран; б — гусеничный кран; в — кран на специальном шас­си; г — пневмоколесный кран; 1 — стрела; 2 — гидроцилиндр; 3 — платформа; 4 — опорно-поворотное устройство; 5 — ходовая рама; 6 — выносная опора; 7 — башенно-стреловое оборудование; 8 — гусек; 9 — выдвижные секции

Стрела 1 таких кранов шарнирно закреплена на поворотной платфор­ме 3, которая с помощью опорно-поворотного устройства 4 разме­щается на ходовом устройстве 5. На поворотной платформе разме­щаются механизмы крана: механизм подъема груза, механизм изме­нения вылета, механизм поворота. Краны большой грузоподъемно­сти могут оборудоваться основным и вспомогательным механизмами подъема.

Автомобильные краны (рис. 2.8, а), краны на специальном шасси (рис. 2.8, в), короткобазовые краны являются наиболее мобильными, они перемещаются по автомобильным дорогам в транспортном положе­нии, но могут выполнять подъем груза только на выносных опорах.

Гусеничные (рис. 2.8, б) и пневмоколесные (рис. 2.8, г) краны могут перемещаться по строительной площадке с грузом на крюке, при этом грузоподъемность пневмоколесных кранов примерно в 2 раза мень­ше, чем на выносных опорах.

Стреловые краны различаются по исполнению стрелового оборудова­ния и типу привода механизмов.

1. По исполнению стрелового оборудования различают краны:

· с гибкой подвеской стрелового оборудования (см. рис. 2.8, б, г);

· жесткой подвеской стрелового оборудования (см. рис. 2.8, а, в).

2. По типу привода механизмов различают краны:

· с электрическим приводом механизмов;

· гидравлическим приводом механизмов.

Стрела кранов с гибкой подвеской удерживается и изменяет угол на­клона с помощью канатов. В этом случае применяется стрела решетча­той конструкции. Для увеличения зоны обслуживания стрела снабжа­ется гуськом 8 илиприменяется башенно-стреловое оборудование 7.

Стрела кранов с жесткой подвеской удерживается и изменяет угол наклона с помощью гидроцилиндров 2. В этом случае применяется телескопическая стрела, состоящая из основной секции и двух-четырех выдвижных секций 9. Изменение вылета у кранов с жесткой под­веской осуществляется за счет изменения угла наклона стрелы, а так­же за счет выдвижения секций стрелы (телескопирования).

Гусеничные и пневмоколесные краны имеют обычно электрический привод механизмов и гибкую подвеску стрелового оборудования. Гид­равлический привод механизмов и жесткую подвеску стрелового обо­рудования имеют автомобильные краны, короткобазовые краны и краны на специальном шасси автомобильного типа.

Какие приборы и устройства безопасности обеспечивают безопасность работы кранов?

· ограничитель грузоподъемности;

· ограничители рабочих движений для автоматической остановки
механизмов подъема грузозахватного органа в его крайнем верх­
нем и крайнем нижнем положениях, изменения вылета, передвижения рельсовых кранов и их грузовых тележек;

· ограничители рабочих движений для автоматического отключения
механизмов крана на безопасном расстоянии до проводов линий
электропередачи (ЛЭП). Устанавливаются на стреловых кранах;

· регистратор параметров работы крана;

· координатная защита для предотвращения столкновения с препят­ствиями в стесненных условиях работы. Устанавливается на стре­ловых и башенных кранах;

· звуковой сигнал;

· указатель грузоподъемности, соответствующей вылету;

· указатель угла наклона крана (креномер).Устанавливается на стреловых кранах;

· анемометр — указатель скорости ветра, автоматически включа­ющий звуковой сигнал при достижении скорости ветра, опасной для работы крана. Устанавливается на башенных, портальных и козловых кранах;

· противоугонные устройства. Устанавливаются на кранах, передвигающихся по крановому пути на открытом воздухе. В качестве противоугонных устройств применяют рельсовые захваты и кли­новые упоры.

В каком случае ограничитель грузоподъемности выключает механизмы крана?

Все краны стрелового типа оборудуют ограничителем грузоподъем­ности (грузового момента), автоматически отключающим механизмы подъема и изменения вылета. Отключение происходит при подъеме груза, масса которого превышает грузоподъемность для данного вы­лета:

более чем на 15 % — для портальных кранов и башенных с грузовым моментом до 20 т.м включительно;

более чем на 10 % — для стреловых кранов и башенных с грузовым моментом более 20 т.м.

Краны мостового типа оборудуют ограничителем грузоподъемности, если возможна их перегрузка по технологии производства. Ограничи­тель грузоподъемности таких кранов не должен допускать перегруз­ку более чем на 25 %.

После срабатывания ограничителя грузоподъемности возможно опу­скание груза и уменьшение вылета.

Как работает ограничитель механизма подъема?

Ограничитель механизма подъема груза предназначен для автомати­ческой остановки механизма в крайнем верхнем положении грузозах­ватного органа.

Рис. 2.9. Устройства безопасности кранов:

а — ограничитель механизма подъема; б — указатель грузоподъемности; 1 — крюковая подвеска; 2 — груз; 3 — концевой выключатель; 4 — стрела; 5 — шкала; 6 — стрелка

Ограничителем является концевой выключатель 3 (рис. 2.9, а), элект­рические контакты которого замкнуты под весом небольшого груза 2. Перемещаясь вверх, крюковая подвеска 1 поднимает груз, размыкает электрические контакты концевого выключателя, в результате чего выключается двигатель механизма подъема.

Грузозахватный орган должен останавливаться на расстоянии не ме­нее 200 мм до упора. После автоматической остановки механизма при работе на подъем он может быть включен на опускание.

Как определить грузоподъемность стрелового крана в зависимости от вылета?

Согласно производственной инструкции стропальщик должен уметь определять по указателю грузоподъемность стрелового крана в зави­симости от вылета и положения выносных опор.

На кранах с гибкой подвеской стрелового оборудования указатель грузоподъемности (рис. 2.9, б) устанавливают в нижней части стрелы 4. Такой указатель имеет стрелку 6, которая всегда располагается в вер­тикальном положении независимо от угла наклона стрелы. Стрелка указывает значение грузоподъемности на шкале 5, соответствующее данному вылету и положению выносных опор.

Современные стреловые краны с жесткой подвеской стрелового оборудования имеют указатель грузоподъемности, который располагает­ся в кабине крановщика. В этом случае стропальщик должен уточнить грузоподъемность крана на данном вылете у крановщика.

Какие бывают грузозахватные органы?

Грузозахватные органы — это устройства, предназначенные для подвешивания или захватывания груза. Наиболее распространенными из них являются крюк, грейфер, электромагнит. В зависимости от вида грузозахватного органа различают краны:

· крюковой;

· грейферный;

· магнитный.

Для обслуживания грейферных и магнитных кранов стропальщики не требуются.

Как устроены грузовой крюк и крюковая подвеска?

Грузовой крюк (рис. 2.10) предназначен для подвешивания грузов с помощью съемных грузозахватных приспособлений, например стро­пов, которые размещаются в его зеве 1. Предохранительный замок 2 удерживает стропы от самопроизвольного выпадения из зева.

Крюки изготовляют из малоуглеродистой стали (сталь 20), которая пластична, не склонна к хрупкому разрушению под нагрузкой. По способу изготовления крюки бывают следующих видов: кованые, штампованные, пластинчатые.

Краны грузоподъемностью более 30 т комплектуются двурогим крю­ком (рис. 2.10, б), имеющим два зева для размещения большего числа стропов.

Рис. 2.10. Однорогий (о) и дву­рогий (б) грузовые крюки:

1 — зев; 2 — замок; 3 — хво­стовик; h — высота рабочего сечения

Рис. 2.11. Крюковая подвеска:

1 — канат; 2 — щека; 3 — блок; 4 — ось; 5 — гайка; 6 — подшипник; 7 — траверса; 8 — крюк

Крюковая подвеска изображена на рис. 2.11. Она соединяет крюк 8 с грузовыми каната­ми 1 крана. Подвеска состоит из двух щек 2, соединенных болтами. В верхней части под­вески располагается ось 4 канатных блоков 3, в нижней части — траверса 7, на которой ус­тановлен крюк.

Крюк крана устанавливают на упорном под­шипнике 6, что позволяет ему вращаться и исключает закручивание грузовых канатов при перемещении груза. Гайка 5 крепления крюка должна быть укреплена стопорной планкой для исключения самопроизвольно­го свинчивания.

Работа крана не допускается при следующих неисправностях крюка:

· трещины и надрывы на поверхности крюка;

· крюк не вращается;

· отсутствует или неисправен предохранительный замок;

· крюк разогнут;

· износ зева составляет более 10% от первоначальной высоты h (см. рис. 2.10) рабочего сечения крюка.

Как устроены грузоподъемные электромагниты?

Грузоподъемные электромагниты предназначены для перемещения проката черных металлов, чугунных чушек, стружки, металлолома и других грузов, обладающих магнитными свойствами.

Грузоподъемный электромагнит (рис. 2.12) подвешивают с помощью цепей 4 на крюк крана. В корпусе 1 расположены электромагнитные катушки 2, на которые по кабелю 3 подается постоянный электриче­ский ток напряжением 220В. Электрический ток создает сильное маг­нитное поле, удерживающее груз.

ВНИМАНИЕ! В качестве грузозахватных органов электромагниты недоста­точно надежны из-за возможного отключения электроэнергии, поэтому при их использовании необходимы дополнительные меры безопасности.

Какие бывают грейферы?

Грейфер — это двухчелюстной или многочелюстной ковш для переме­щения сыпучих, крупнокусковых грузов и круглого леса. Грейферы различаются по конструкции и типу привода.

1. По конструкции различают следующие виды грейферов:

· двухчелюстные, предназначенные для сыпучих грузов (рис. 2.13);

· многочелюстные, предназначенные для крупнокусковых грузов и
металлолома;

· трех- и четырехпалые, предназначенные для круглого леса.

2. По типу привода механизма замыкания челюстей:

· канатные (см. рис. 2.13);

· моторные.

Грейферы с канатным замыканием челюстей бывают одноканатные и двухканатные. Двухканатные грейферы устанавливают на грейферных кранах, которые предназначены для перегрузки больших объемов сыпучих грузов.

Рис. 2.12. Грузоподъемный электромагнит:

1 — корпус; 2 — катушка; 3 — кабель; 4 — цепь

Рис. 2.13. Двухчелюстной канатный грейфер

Одноканатные грейферы применяют в случае пере­мещения небольших объемов сыпучих грузов, например в строитель­стве. Такой грейфер навешивается на крюк крана и является съемным грузозахватным приспособлением.

Каждый грейфер должен быть снабжен табличкой с указанием пред­приятия-изготовителя, номера, объема, собственной массы, вида ма­териала, для которого он предназначен, и наибольшей допустимой массы зачерпнутого материала. При утрате таблички она должна быть восстановлена. Масса грейфера с грузом не должна превышать грузо­подъемность крана на рабочем вылете.

Как устроен рельсовый крановый путь?

Для башенных, козловых и других рельсовых кранов укладывают рель­совый путь (рис. 2.14) на подготовленное земляное полотно с водоот­водными канавками 1. Крановый путь состоит из балластного слоя (призмы) 2, деревянных или железобетонных шпал 3 и рельсов 4. Рель­сы прикрепляют к деревянным шпалам костылями или путевыми шу­рупами, а к железобетонным — болтами с гайками. В стыках рельсы соединяют накладками 7.

На концах пути устанавливают тупиковые упоры 6, предотвращающие сход крана с рельсов. Перед тупиковыми упорами закрепляют выключающие линейки 5, предназначенные для автоматической остановки механизма передвижения крана.

Рис. 2.14. Крановый путь:

1 — канавка; 2 — балластный слой; 3 — шпала; 4 — рельс; 5 — выключающая линейка; 6 — тупиковый упор; 7 — накладка; 8 — перемычка

Работа крана не допускается при следующих неисправностях крано­вых путей:

· трещины и выколы рельсов;

· отсутствие, разрушение или неполный комплект крепежных дета­лей;

· излом, поперечные трещины, гниль в деревянных шпалах;

· сплошные опоясывающие трещины, обнажения арматуры в железобетонных шпалах;

· отсутствие или неисправность тупиковых упоров;

· неисправное заземление кранового пути.

Что такое защитное заземление? Как оно защищает человека?

Защитное заземление — это преднамеренное соединение корпуса электроустановки с заземляющим устройством. Заземление необходимо для защиты обслуживающего персонала, так как в случае нарушения изоляции частей электроустановки, находящихся под напряжением, корпус электроустановки также оказывается под напряжением.

В трехпроводных электрических сетях (рис. 2.15, а) корпус электроустановки 1 соединяют заземляющим проводником 2 с заземляющим устройством. Электрическое сопротивление тела человека R 4 не менее 1 000 Ом. Электрическое сопротивление заземления R 3 должно быть не более 4 Ом. В таком случае человек, прикоснувшийся к корпусу электроустановки под напряжением, окажется присоединенным параллельно малому электрическому сопротивлению защитного зазем­ления. Сила тока обратно пропорциональна сопротивлению, поэтому через тело будет протекать ток, не являющийся опасным для жизни и здоровья человека.

Рис. 2.15. Схемы устройства защитного заземления в трехпроводной (а) и четырехпроводной (б) электрических сетях:

1 — электроустановка; 2, 3 — проводники; 4 — нулевой провод

При включении электроустановки в четырехпроводную сеть (рис. 2.15, б) с заземленным нулевым проводом 4 корпус электроустановки соеди­няют с этим проводом проводником 3. Такой способ защитного зазем­ления называют занулением. В этом случае пробой на корпус превра­щается в короткое замыкание, при котором срабатывает предохрани­тель, поврежденная цепь размыкается, предупреждая поражение человека.

Как выполняют заземление крана?

У рельсовых кранов заземляется крановый путь. Все рельсы соединя­ют стальными перемычками 3, 4 (рис. 2.16) с помощью сварки. Кра­новый путь соединяют с заземлителями 6 не менее чем двумя зазем­ляющими проводниками 5. Заземлителями являются стальные трубы или уголки, вбитые в грунт. При подключении к четырехпроводной сети крановый путь также соединяют стальным проводником 7 с кор­пусом рубильника 1, подающего напряжение на кран.

Стреловые краны с электроприводом должны быть заземлены в слу­чае подключения к внешней электрической сети. Для этого нулевой провод питающего кабеля соединяют с корпусом крана.

ВНИМАНИЕ! При неисправности или отсутствии заземления стропаль­щик, прикоснувшись к любой части крана, может оказаться под действи­ем электрического тока.

Рис. 2.16. Защитное заземление крана:

1 — рубильник; 2 — кабель; 3,4 — перемычки; 5,7 — проводники; 6 — заземлитель

Почему стропальщик должен знать расположение рубильника, пода­ющего напряжение на кран?

При возникновении на кране пожара стропальщик должен отклю­чить источник электропитания. Также необходимо обесточить элек­трооборудование при попадании человека под действие электриче­ского тока.

Рубильник (автоматический выключатель) 1 (см. рис. 2.16) располо­жен на пункте подключения крана к электрической сети.

Грузоподъемными кранами называют машины цикличного действия, предназначенные для подъема и перемещения в пространстве груза, удерживаемого грузозахватным органом. Краны применяют в цехах, на строительстве, транспорте и в других областях народного хозяйства. Грузоподъемные краны состоят из несущих конструкций (моста, башни, фермы, мачты, стрелы), силовой установки, подъемного механизма (лебедки, электротали), поддерживающих элементов (канатных и цепных полиспастов), грузозахватных приспособлений, а также механизмов передвижения и управления.

По конструкции краны разделяют на мостовые, козловые, башенные, портальные, стреловые, кабельные. Рассмотрим краны, наиболее часто используемые в строительстве.

7.2 Мостовые краны

Мостовой кран (рисунок 7.1) имеет мост, который опирается непосредственно на надземный крановый путь. Кран состоит из мостового пролетного строения или балки 1 , снабженных концевыми балками с ходовыми тележками 4 , передвигающимися по рельсам. Рельсы обычно уложены на подкрановые балки, которые размещены на консольных выступах стен в закрытых помещениях или на колоннах. Механизм подъема груза смонтирован на грузовой тележке 3 , перемещающейся вдоль пролетного строения. Такие краны грузоподъемностью 5…450 т используют как основное подъемно-транспортное оборудование в механических, сборочных, литейных и других цехах промышленных предприятий и предприятий строительной индустрии, а также на складах готовых изделий.

7.3 Козловые краны

Козловой кран (рисунок 7.2) имеет мост, который опирается на крановый путь с помощью двух опорных стоек. Кран состоит из пролетного строения 1 и двух ног 2 с ходовыми тележками 3 . По пролетному строению передвигается грузовая тележка 4 с грузозахватным приспособлением. Механизмы подъема груза и передвижения тележки монтируют как непосредственно на тележке, так и на концевой части пролетного строения. При использовании консолей 5 , удлиняющих пролетное строение, пространство, обслуживаемое краном, увеличивается.

Мостовой кран

1 – пролетное строение (мост); 2 – механизм передвижения крана; 3 – грузовая тележка с механизмами подъема груза и передвижения тележки; 4 – ходовые колеса моста

Рисунок 7.1.

Козловой кран

а – схема запасовки грузового каната; б – схема запасовки каната передвижения грузовой тележки

Рисунок 7.2.

Для увеличения жесткости всей конструкции, по крайней мере, одну из ног крана выполняют в виде фермы. Козловые краны обычно устанавливают на открытых складских и монтажных площадках, реже используют как средство внутризаводского транспорта. Пролеты кранов общего назначения имеют длину 4…40 м (иногда до 170 м); грузоподъемность 3…50 т (иногда до 800 т); высота подъема груза достигает 30 м.

7.4 Башенные краны

Башенные краны – это краны стрелового типа со стрелой, закрепленной в верхней части вертикально расположенной башни. Краны имеют башню, поворотную стрелу и подъемную лебедку. Различают стационарные и передвижные башенные краны. У стационарных опорная рама крепится к монолитному или сборному опорному основанию. Башни передвижных кранов опираются на ходовые колесные или гусеничные тележки, которые перемещаются по рельсовому пути или непосредственно по грунту. Грузоподъемность передвижных башенных кранов достигает 100…120 т, а стационарных – 400 т. Высота подъема до 150 м, вылет крюка до 50 м. Главным параметром башенных кранов является грузовой момент, определяемый произведением грузоподъемности на вылет крюка.

По способу изменения вылета крюка различают башенные краны с грузовой тележкой, несущей крюк и перемещающейся по горизонтальной стреле, и краны с подъемной стрелой, изменяющие вылет путем наклона стрелы на угол, допускаемый конструкцией крана.

По расположению поворотного устройства различают башенные краны с нижним поворотом, т.е. с башней, вращающейся вместе со стрелой (рисунок 7.3,а ), и с верхним поворотом – с поворотной стрелой и неповоротной башней (рисунок 7.3,б ). Башни кранов представляют собой трубчатые или пространственные конструкции различного сечения.

Башенные краны

а – с трубчатой поворотной башней и изменяющимся вылетом стрелы; б – с решетчатой башней, поворотным оголовком и подвижной грузовой тележкой на стреле; 1 – стрела; 2 – кабина; 3 – башня; 4 – стреловая лебедка; 5 – грузовая лебедка; 6 – механизм поворота; 7 – поворотная рама; 8 – опорно-поворотный круг; 9 – ходовая рама; 10 – ходовая тележка; 11 – оголовок; 12 – противовес; 13 – балласт; 14 – грузовая тележка

Рисунок 7.3.

Стрелы башенных кранов выполняют пространственными из уголкового профиля или труб малого диаметра. Применяют также стрелы из труб большого диаметра и стрелы коробчатого сечения. Для уравновешивания массы стрелы и массы груза в башенных кранах применяют противовесы.

Подъем и опускание груза у башенных кранов осуществляется с помощью электрореверсивных лебедок. Большинство кранов имеет односкоростные лебедки. Но есть крановые лебедки, имеющие две, три, четыре скорости и более. Наличие нескольких скоростей повышает производительность крана, и расширяет область его применения.

7.5 Стреловые самоходные краны

Стреловые самоходные краны (рисунок 7.4) имеют консольную стрелу, установленную на полноповоротной раме. В зависимости от ходового устройства различают автомобильные краны и краны на специальном шасси. Краны на специальном шасси делятся на гусеничные и пневмоколесные. Автомобильные краны монтируют на специальных шасси автомобильного типа и на шасси серийно выпускаемых автомобилей. Благодаря универсальности и высокой маневренности стреловые самоходные краны получили широкое распространение на строительных и складских работах.

Стреловые самоходные краны

а – на гусеничном ходу; б – на пневмоколесном ходу, 1 – ходовое оборудование, 2 – противовес; 3 – поворотная платформа, 4 – силовая установка; 5 – стрела; 6 – гусек; 7 и 8 – крюки вспомогательного и основного механизма подъема грузов; Q – вес груза; l – длина стрелы; L – вылет крюка; Н – высота подъема груза; К – колея; В – база

Рисунок 7.4.

В зависимости от выполняемой работы конструкции стрел могут быть прямолинейными, изогнутыми с оголовком, телескопическими, с гуськом, закрепленными на поворотной платформе или на башне при башенно-стреловом рабочем оборудовании. Телескопическая стрела позволяет бесступенчато изменять вылет груза и с большей точностью подавать грузы в труднодоступные места. Башенно-стреловое оборудование значительно расширяет область применения стреловых кранов и в ряде случаев позволяет успешно заменять башенные рельсовые краны. Стрелы кранов с помощью дополнительных секций могут быть удлинены или оборудованы гуськом, позволяющим применять второй крюк. Краны, оборудованные двумя крюками, имеют два подъемных механизма: один (основной) используют для подъема больших грузов с малой скоростью; второй (вспомогательный) с полиспастом малой кратности – для подъема малых грузов с большей скоростью. Все механизмы стреловых кранов кроме механизма передвижения размещены на поворотной платформе.

7.6 Кабельные краны

Кабельные краны (рисунок 7.5) – это краны с несущими канатами, закрепленными на верхних концах мачт опорных стоек. Эти краны применяют при сооружении мостов и для обслуживания строительства на сильно пересеченной местности (реки, горы). Наиболее широко используют стационарные кабельные краны с двумя неподвижными опорами (трубчатыми или решетчатыми мачтами) и натянутым между ними несущим канатом, по которому перемещается грузовая тележка с полиспастом и крюком. В зависимости от назначения используют и другие конструкции кабельных кранов: качающиеся, передвижные и радиальные. У качающихся кабельных кранов в результате натяжения расчалок обе мачты могут наклоняться на угол до 8°, что позволяет создать площадь обслуживания в виде прямоугольника. У передвижных кабельных кранов обе мачты выполнены в виде башен, установленных на ходовые рельсовые тележки, которые движутся по параллельным подкрановым путям. У радиальных кабельных кранов одна башня неподвижная, а другая перемещается по закругленному рельсовому пути. Кран может обслуживать площадку в виде сектора.

Грузоподъемность кабельных кранов не превышает 25 т (обычно 5…10 т). Пролет кабельного крана (расстояние между опорами) достигает 400 м. Скорость подъема груза 0,5…1,5 м/с, скорость передвижения грузовой тележки 2…4 м/с.

Кабельный кран

а – схема крана; б и д – схемы запасовок грузового и тягового канатов; в – грузовая тележка; г – схема натяжения несущего каната; 1 – мачты; 2 – механизм натяжения несущего каната; 3 – ванты; 4 – грузовой канат; 5 – тяговый канат; 6 – полиспасты натяжения вант; 7 – несущий канат

Рисунок 7.5.

7.7 Мачтовые краны

Мачтовые краны – стационарные подъемные краны с независимым расположением металлоконструкций и механизмов. Металлоконструкция таких кранов представляет собой комбинацию мачты, шарнирно соединенной со стрелой (рисунок 7.6). Краны разделяют на жестконогие и вантовые. У жестконогого крана мачта неподвижна. Она может быть прикреплена к стене сооружения или поддерживаться подкосами. Шарнир стрелы выполнен так, что она может поворачиваться в вертикальной плоскости и вокруг вертикальной оси. Мачта вантового крана имеет шарнирные опоры: нижнюю шаровую и верхнюю цилиндрическую (в виде «паука»), расчаленную вантами. Грузоподъемность мачтовых кранов 1…200 т и более. Эти краны используют преимущественно при концентрированных монтажных работах.

Мачтовые краны

а – жестконогий; б – вантовый; 1 – подкосы; 2 – полиспасты подъема стрелы; 3 – стрела; 4 – мачта; 5 – поворотная рама; 6 – лебедки; 7 – оголовок мачты (паук); 8 – ванты

Рисунок 7.6.

7.8 Определение основных параметров

Производительность кранов определяют так же, как и производительность машин цикличного действия: расчетно-конструктивная (кг/ч):

;

техническая (кг/ч):

;

эксплуатационная (кг/смена):

;

где Q – грузоподъемность крана, кг; Т ц – время цикла, с; К и – коэффициент использования грузоподъемности; п – число циклов в 1 ч; Q cp – средняя масса поднимаемого груза, кг; Т см – продолжительность смены, ч; К в – коэффициент использования машины по времени.

Время цикла:

где – суммарное время машинных операций (работы крана), с; t з – время подвешивания и снятия грузов, с; t у – время наводки груза при его установке в заданное место, с; t в – время на каждую вспомогательную машинную операцию, с; m – число машинных операций (подъем, спуск, поворот с грузом и обратный поворот, передвижение и т.д.).

Суммарное время машинных операций:

,

где s – путь передвижения крана или изменения вылета крюка, м; J 1 , J 2 – скорости передвижения и подъема, м/с; Н – высота подъема (опускания) груза, м; b – угол поворота стрелы, град; п – частота вращения стрелы, об/мин; К c - коэффициент совмещения операций.

Башенные и стреловые краны работают с грузом, вынесенным вне опорной базы машины, и поэтому должны обладать достаточной устойчивостью при воздействии на них грузовой, инерционной и ветровой нагрузок. Устойчивость этих кранов обеспечивается их собственной массой и увеличивается применением противовесов и выносных опор. Сумма моментов сил, удерживающих кран от опрокидывания, должна с некоторым запасом превышать сумму моментов сил, стремящихся опрокинуть кран. Правилами Госгортехнадзора предусмотрена необходимость обеспечения запаса устойчивости, характеризуемого коэффициентом устойчивости.

Различают два вида устойчивости крана (рисунок 7.7): грузовую – при возможном опрокидывании крана в сторону поднимаемого груза и собственную – при возможном опрокидывании крана назад, в сторону, противоположную стреле (при отсутствии груза). Коэффициент грузовой устойчивости:

;

где М к.г – момент, удерживающий кран от опрокидывания в сторону груза; – сумма всех опрокидывающих моментов от дополнительных нагрузок (ветровых, инерционных и др.); Q – вес груза; (а – b ) - плечо опрокидывающего момента.

Коэффициент собственной устойчивости:

;

где M к.с – момент, удерживающий кран от опрокидывания в сторону противовеса; М в – опрокидывающий момент от ветровой нагрузки.

Если при расчете устойчивости влияние уклона, инерционных сил и ветровую нагрузку не учитывают, то коэффициент грузовой устойчивости k ³ 1,4. Грузовую устойчивость крана проверяют как для максимального, так и для минимального вылетов и, соответственно, для минимального и максимального груза.

Схемы определения устойчивости стрелового крана

а – грузовой; б – собственной; G – вес крана; Q – вес груза; q – динамическое давление; а – расстояние от оси вращения крана до центра тяжести груза; b – расстояние от оси вращения до ребра опрокидывания; с – расстояние от оси вращения до центра тяжести крана; Н – расстояние от оголовка стрелы до центра тяжести груза; h – расстояние от оголовка стрелы до опорной плоскости; h 1 – расстояние от опорной плоскости до центра тяжести крана; r – расстояние от опорной плоскости до центра приложения динамического давления; a – угол наклона крана (опорной поверхности)

Рисунок 7.7.

В связи с тем, что при изменении вылета стрелы центр тяжести системы перемещается, грузоподъемность крана, регламентированная коэффициентом устойчивости, меняется. Грузоподъемность крана также зависит от длины и вылета стрелы и применения выносных опор, увеличивающих опорный контур.

В соответствии с требованиями Госгортехнадзора и в целях соблюдения условий безопасности при эксплуатации грузоподъемных машин все краны допускают к эксплуатации только после их освидетельствования и испытаний.