Промышленное и гражданское строительство

Строительные машины

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Башенный кран — это грузоподъемная машина со стрелой, закрепленной в верхней части вертикальной башни и выполняющая работу по перемещению и монтажу конструкций за счет сочетания рабочих движений: подъема и опускания груза, изменения вылета, передвижения самого крана по рельсам и поворота стрелы с грузом. Большая обслуживаемая рабочая зона, определяемая длиной подкрановых рельсовых путей и двойным вылетом груза, в сочетании с большим под-стреловым пространством обусловили широкое использование башенных кранов как основной грузоподъемной машины для выполнения строительно-монтажных работ в гражданском, промышленном и энергетическом строительстве.

Типы и параметры башенных кранов определяются их технологическим назначением. Параметры башенных кранов регламентируются ГОСТами. Главным параметром      башенного      крана      является грузоподъемность, т. е. наиооль-шая масса груза на соответствующем вылете. Поскольку грузоподъемность стреловых кранов переменна, ее характеризуют грузов ы м м о м е н т о м. К основным параметрам относятся минимальный и максимальный вылеты, высота подъема и глубина опускания крюка, скорости рабочих движений, габариты, масса крана, показатели мощности и опорные нагрузки.

В жилищном и гражданском строительстве применяют краны грузоподъемностью 3...10 т с вылетом до 25 м и высотой подъема крюка до 50 м. Краны для высотного строительства имеют грузоподъемность от 6,3 до 12,5 т, вылет до 45 м и высоту подъема крюка до 150 м. В промышленном строительстве, например, при сооружении корпусов главных зданий и монтаже технологического оборудования электростанций применяют специальные монтажные краны грузоподъемностью до 80 т с грузовым моментом до 15 000 кН-м, вылетом 25...45 м, высотой подъема 50...80 м.

Применительно к конкретным условиям

строительства на основе базовых моделей

изготовляются краны различных исполне

ний (с укороченными или удлиненными

стрелами и башнями, краны-погрузчики.

для работы в различных климатических

условиях и др.). Каждая базовая модель

крана или ее исполнение снабжается

грузов ы сотней        характер и-

с т и к о и, представляющей зависимость грузоподъемности от высоты подъема и вылета, используемой при выборе крана или его оборудования при эксплуатации.

Башенные краны разделяются на пере-д в и ж н ы е по рельсовым путям, стационарные (приставные), прикрепленные к возводимому сооружению, и с а м о п о д ъ е м н ы е, устанавливаемые на каркасные конструкции зданий и перемещаемые по нему в вертикальном направлении. По способу изменения вылета крюка различают башенные краны с подъемно й с т р е л о и и краны с г о-р и з о н т а л ь н о й балочной с т р е-л о й. По типу башен башенные краны выпускают с поворотной и н е п о-воротной  башней.

 Базовые модели башенных кранов обозначаются буквами К.Б (кран "башенный) и цифрами ( 3.14). Первая цифра указывает размерную группу по грузовому моменту, две вторые — порядковый номер базовой модели, имеющей поворотную или неповоротную башню, четвертая — номер исполнения, отличающийся от базовой модели, например длиной стрелы, высотой подъема, величиной максимальной грузоподъемности. После цифр может указываться обозначение очередной модернизации (А, Б, В) и климатическое исполнение для холодного, тропического и тропического влажного климата  (ХЛ, Т, ТВ).

Большинство моделей башенных кранов выполняются по единой конструктивной схеме с максимальным использованием унифицированных узлов и механизмов, а также устройствами для плавного пуска и торможения механизмов и посадки грузов с малой скоростью.

В последние годы получило развитие наиболее прогрессивное направление производства башенных кранов — модульная система, включающая проектирование, изготовление и эксплуатацию кранов. Сущность модульной системы состоит в создании семейства башенных кранов разнообразных исполнений на базе узкого ряда базовых унифицированных узлов — модулей   (как  механизмов,  так и   металлоконструкций). Модульная система способствует снижению затрат на проектирование, развитию специализации производства и, как следствие, снижению себестоимости изготовления и повышению надежности модулей, уменьшению эксплуатационных расходов на техническое обслуживание и ремонт.

Наибольшее применение в строительстве получили башенные краны с поворотной башней (платформой). По сравнению с кранами с неповоротной башней они имеют меньшую массу, так как расположение механизмов и балласта в нижней части крана понижает положение его центра тяжести и точки приложения равнодействующей ветровой нагрузки. Кроме того, они отличаются малыми сроками монтажа и демонтажа, удобством транспортирования и технического обслуживания.

Башенные краны с поворотной башней. Башня крана 2 ( 3.15) крепится к поворотной платформе 4, которая через опорно-поворотное устройство 6 опирается на ходовую часть 5. На поворотной платформе размещаются: противовес 7, грузовая 8, стреловая 9 лебедки и механизм вращения поворотной платформы 3. Стрела / крепится шарнирно к башне и удерживается канатными тягами 12, которые через направляющие блоки соединены с подвижной обоймой стрелового полиспаста 10. Подъем и опускание груза выполняются грузовым полиспастом 13 с помощью грузовой лебедки и крюковой подвески.  Управление краном  ведется  из кабины //. В башенных кранах для механизма подъема груза в зависимости от грузоподъемности применяют одиночные и сдвоенные полиспасты двух, трех, четырех и большей кратности.

Крюковые подвески состоят из грузового крюка, траверсы, двух боковых щек, осей с установленными на них блоками. Грузовой крюк крепится в траверсе на упорном подшипнике, благодаря чему он может свободно поворачиваться и предохранять грузовой канат от закручивания. Число блоков в подвеске определяется кратностью полиспаста, а также необходимостью изменения ее для повышения грузоподъемности крана без увеличения мощности грузовой лебедки. В некоторых конструкциях кранов с большой высотой подъема груза применяют подвески с разнесенными блоками (см. ниже  3.16, поз. IS) для предотвращения каната от закручивания. Изменение вылета груза осуществляется наклоном стрелы ( 3.15,а) или перемещением каретки с грузом вдоль горизонтальной стрелы  (3.15, б)

При оборудовании крана горизонтальной балочной стрелой грузовая каретка перемещается вдоль стрелы с помощью тяговой электроревереивной лебедки 14, расположенной на стреле или на поворотной платформе. Тяговый канат навивается на барабан лебедки, а два свободных его конца огибают направляющие блоки и крепятся с разных сторон к каретке 15 ( 3.15,(5). На каретке размещены блоки грузового каната. При перемещении каретки блоки обкатываются по грузовому канату и груз, не изменяя положения по высоте, перемещается вдоль стрелы ( 3.15, (?). При необходимости изменения вылета груза наклоном стрелы грузовая каретка фиксируется на стреле.

Высота подъема груза при горизонтальной стреле ниже, чем при наклонной. Однако горизонтальное перемещение груза вдоль стрелы требует меньшей энергии, чем перемещение этого груза подъемом всей стрелы и одновременно упрощает операции по наводке монтажного элемента на место монтажа. У кранов с наклонной стрелой, при изменении вылета груз одновременно изменяет свое положение и по высоте. Для устранения этого недостатка необходимо обеспечить горизонтальное перемещение груза при изменении вылета стрелы.

На  3.15, б, в представлена схема канатонедения грузового каната при четырех- и двухкратном полиспасте. Один конец грузового каната закреплен на грузовом барабане, а второй — на стреловом барабане меньшего диаметра в обратном по отношению к стреловому направлении. При изменении вылета крюка грузовой канат будет сматываться (или наматываться) со стрелового барабана при неизменном но высоте положении крюка. Балочная стрела с грузовой кареткой может быть установлена и в наклонном с переломом в 30" положении. При этом грузовая каретка по приведенной на  3.15, ж схеме может перемещаться по наклонной стреле при сохранении горизонтального хода груза и увеличенной высоте его подъема. Однако изготовление кранов с нижним расположением опорно-поворотного устройства, у которых вращается весь кран, кроме его ходовой части, при большой грузоподъемности с большой высотой подъема груза приводит к значительному увеличению всей массы крана. Поэтому башенные краны грузоподъемностью более 10 т изготовляются с неповоротной башней и вращающейся только верхней частью крана.

Кран с неповоротной башней и горизонтально»! стрелой ( 3.16). Башня крана / через опорную часть — раму 2 или портал — установлена на ходовые тележки 3, которые перемешают кран по рельсовому пути. На опорной части расположен балласт 4. обеспечивающий устойчивость крана в рабочем и нерабочем состояниях. Поворотная головка 12 опирается на верхнюю секцию башни через опорно-новоротное устройство 6". Стрела 14 и противовесная консоль 7 шарнирно закреплены на поворотной головке и удерживаются растяжками 10. На проти-вовеенон консоли размещены грузовая лебедка 9, лебедка передвижения противовеса // и противовес в, уравновешивающий верхнюю часть крана. По нижнему поясу стрелы перемещается грузовая каретка 15 с помощью тяговой лебедки 13, размещенной внутри корневой секции стрелы.   Наращивание   башни   осуществляют   с-   помощью   монтажной   стоики   5.

Для подъема груза применяют двукратные ( 3.16, б) или четырехкратные ( 3.16, г) грузовые полиспасты, обеспечивающие различные грузовые .характеристики. Запасовка канатов механизмов передвижения и грузовой каретки показана на  3.16, 6,6.

Кран К.Б-674А с неподвижной башней имеет свыше десяти исполнений, отличающихся высотой башни, длиной стрелы и грузовой характеристикой, что обусловило его широкое применение для механизации строительно-монтажных работ при возведении высотных жилых и административных зданий, а также промышленных объектов.

Приставные (стационарные) башенные краны ( 3. 17). Их применяют при строительстве высотных сооружений (высотой 150 м и более). Они выполняются с поворотной головкой, горизонтальной стрелой и перемещающейся по ней грузовой кареткой. Приставные краны монтируют на фундаменте, который может быть специальным или являться частью фундамента   здания.   Увеличение   высоты башни кранов осуществляется методом подращивания снизу или методом наращивания ее сверху промежуточными секциями, длина которых составляет 2,5.-7 м, У приставных кранов и кранов с неповорот ний башней, имеющих значительную высоту подъема крюка, наращивание ведется методом сверху. При наращивании башни две крайние верхние секции крепят к монтажной стойке 2 и расстыковывают между собой. Предварительно промежуточная секция 4 поднимается крюковой подвеской и навешивается на выдвижную раму 3.

Запасовка канатов монтажного полиспаста показана на  3.17, г. Монтажной лебедкой 7 верхняя часть крана с оголовком, стрелой и противовесной консолью   перемещается   вверх   по   направляющим стойки и в образовавшееся между расстыкованными секциями пространство ручной лебедкой заводится новая промежуточная секция. Башня крана крепится к зданию с помощью закладных рам /, монтируемых между двумя секциями  ( 3.17, б).

У башенных кранов, башня которых охвачена порталом (см.  3.15), применяют метод подращивания секций башни снизу, при котором очередная промежуточная секция заводится снизу, пристыковывается к башне и с помощью монтажной лебедки выдвигается вверх. Метод подращивания проще, так как работы ведутся с земли, но требует более мощных лебедок для подъема башни.

Самоподъемные краны. Их изготовляют грузоподъемностью до 15 т с грузовым моментом до 3300 кН-м. Вертикальное перемещение крана осуществляется следующим образом ( 3.18). Башня крана 1 опирается на опорные балки с откидными упорами 3 и охвачена вертикально подвижной обоймой 2, также снабженной откидными  упорами  4,  но  в

другой плоскости. Специальной лебедкой 5 обойма снимается с упоров и поднимается на высоту двух этажей и вновь устанавливается на упоры. После этого башня и опорные балки снимаются со своих упоров, подтягиваются на высоту двух этажей и устанавливаются на каркас здания. Демонтаж крана ведется в обратной последовательности. При такой конструкции крина не требуется большая длина башни. Самоподъемные краны применяются на строительстве зданий с металлическим каркасом.

При возведении крупных промышленных объектов — доменных печей, главных корпусов мартеновских цехов, тепловых, атомных и гидроэлектрических станций — используется блочный метод монтажа, при котором значительная часть работ ведется на площадках укрупнительной сборки. Это позволяет при монтаже металлических и сборных конструкций и оборудования перейти к схемам, близким к работе поточных линий. При блочном методе последовательно ведутся разгрузка  и  сортировка  строительных конструкшш, укрупнительная сборка их и установка блоков и оборудования в проектное положение. Для выполнения монтажных работ используются монтажные гусеничные, козловые, а также специальные монтажные башенные краны большой грузоподъемности.

 Специальные монтажные башенные краны. Такие краны изготовляются с грузовым моментом 10 000... 15 000 кН-м в нескольких исполнениях, в том числе для гидротехнического строительства. Для выполнения монтажных операций одновременно используют два или три башенных крана. Краны располагают таким образом, чтобы они могли работать раздельно — каждый в своей зоне н совместно — при установке наиболее тяжелых блоков и технологического оборудования.

Схема башенного крана с грузовым моментом 10 000 кН-ч представлена на     3.19.    Конструкция    крана    сутцествен но отличается исполнением металлоконструкций и механизмов. Поворотная часть крана опущена внутрь портала 6. Портал состоит нз цилиндра, трех опорных ног и опорной диафрагмы 3. На опорной диафрагме портала установлены иод-пятник 4 и цевочное колесо механизма вращения. Башня крана I опирается на подпятник и на горизонтальные опорные катки 14, установленные в диафрагме секции башни, обкатывающиеся по кольцевому рельсу цилиндра. Портал опирается на ходовые тележки 5, каждая из которых передвигается по двухколейному рельсовому пути. Он служит также для размещения на н^м балласта и пропуска под краном железнодорожного подвижного состава. Краны такого типа снабжаются стрелами Ю с удлинителями (гуськами) // и оборудуются механизмами С полиспастами главного 13 и вспомогательного подъема !2.- Грузоподъемность вспомогательного подъема постоянна на всех вылетах. У большинства моделей кранов вылет изменяется наклоном стрелы с помощью стреловой лебедки и стрелового полиспаста 9. Для уравновешивания стрелы и груза кран снабжен цроти во весной консолью 8 и противовесом 7. Лебедки крана, пускоре-гулирующая аппаратура и пульт управления краном размещаются в машинном отделении 2, опоясывающем башню и вращающемся вместе е ней.

Стреловые колесно-рельсовые краны (СКР). Отличительной особенностью СКР является наличие у них башенно-стрелового оборудования (шарнирно-ео-члененных стрел) и специальных рельсовых путей, ширина колеи которых достигает 15 м. Эти краны имеют грузоподъемность 30...ПК) т при грузовом моменте I5QOO...-3Q000 кН-м. Большие значения вылетов (6,6. .,31 м) и высот подъема груза (30—145 м) достигаются при наибольшей грузоподъемности. Так, кран с грузовым моментом 30 000 кН-м способен поднять груз 100 т на высоту 107 м при вылете 30 м.

Большая грузоподъемность при значительных вылетах и высоте подъема груза создает экономическую целесообразность применения таких кранов ну новом строительстве или при реконструкции промышленных объектов и предприятий, например для монтажа конструкции угольных ГРЭС с блоками 800 и 1000 МВт, зданий котлоагрегатдв аппаратных отделений АЭС и др.

Башенные краны имеют многодвигательный электропривод с питанием от внешней электросети напряжением 220/380 В через кабель и токоприемник. Всеми механизмами крана управляет машинист из кабины, в которой размещена аппаратура управления. Рабочие движения башенных кранов выполняются с помощью механизмов подъема груза, изменения вылета, поворота и передвижения. Для механизмов подъема груза и изменения вылета применены электрореверсивные лебедки (см.  3.4, б; 3.5). Регулирование скорости подъема и опускания груза в электрореверсивных лебедках с двигателями переменного тока возможно только в ограниченных пределах, определяемых жесткой внешней механической характеристикой крановых асинхронных двигателей. Вместе с тем развивающиеся тенденции в укрупнении монтажных элементов и ограничении допусков на их монтаж требуют от грузоподъемных машин плавной посадки строительных конструкций на место установки. С этой целью в электроревереивных лебедках, используемых в кранах в качестве механизмов подъема грузов, применяют тормозные генераторы (вихревые тормоза), двигатели с частотным регулированием скорости на переменном токе или двигатели постоянного тока, позволяющие получить значительно большие пределы регулирования скоростей, повышать скорости подъема и опускания малых грузов и пустого крюка, осуществлять плавное регулирование скорости  при подъеме и торможении  груза.

Электрореверсивная лебедка с тормозным генератором и характеристика тормозного генератора показаны на  3.20. Тормозной генератор монтируется на противоположной от двигателя 3 стороне редуктора. Статор генератора / жестко закреплен на корпусе редуктора, а ротор 2— с ротором электродвигателя и вращается вместе с ним. При вращении ротора генератора В постоянном магнитном поле неподвижного статора в нем создается в результате  взаимодействия  долей тормозной момент, пропорциональный скорости вращения ротора и регулируемому току возбуждения обмоток статора. При наложении характеристики генератора на внешнюю механическую характеристику двигателя получают совместные характеристики с плавно изменяющимися малыми скоростями опускания груза. В некоторых конструкциях башенных кранов для механизма подъема груза используют две электроренсреивные лебедки, совместная работа которых значительно расширяет диапазон рабочих скоростей (см.  3.17,6). По такой схеме возможна совместная работа барабанов 5 и 6 а одном или разных направлениях, работа только одного барабана при заторможенном вторам. В монтажных кранах большой грузоподъемности применяют многоскоростные лебедки с несколькими двигателями в барабанами. На  3.21 показана схема такой грузовой лебедки крана с грузовым моментом 10000 кН-м. Кинематическая схема основана на применении редуктора 5 с несимметричным дифференциалом 6". Электродвигатели 2 и // посредством зубчатых муфт 3 и Ю соединены с валами 7 и 8 несимметричного дифференциала. На валах двигателя установлены колодочные тормоза 4 и 9. На выходных валах редуктора смонтированы барабаны / и 12, свободно вращающиеся на оси 13. В лебедке, изготовленной по этой схеме, возможно получить четыре скорости в каждом направлении: первая — при вращении обоих двигателей в одном направлении; вторая — при вращении только двигателя 2; третья— при вращении только двигателя 11; четвертая — при вращении двигателей 2 и И в противоположных направлениях.

Опорная часть передвижных башенных кранов ( 3.22,а) включает нижнюю ходовую раму 3, шарнирные кронштейны 2 и четыре ходовые тележки /. В рабочем положении ходовые тележки удерживаются тягами 5 в соответствии с шириной рельсового пути. В транспортном положении тележки устанавливают вдоль продольной оси, уменьшая ширину неповоротной части крана. Шарнирное крепление тележек   с   ходоной   рамой   обеспечивает крану возможность перемещения по криволинейному пути и не требует демонтажа тележек при переводе крана в транспортное положение- Для лучшего вписывания в кривые участки пути приводные ходовые тележки располагают по одной стороне крана.

Ходовые тележки (приводные и неприводные) могут иметь два, три и большее число ходовых колес ( 3.22,6). Для равномерного распределения нагрузок между колесами они объединяются в ба-лансирные тележки. Механизм передвижения приводных ходовых тележек ( 3.22,в) состоит из электродвигателя 10, муфты с тормозом 9, редуктора 8 и открытой зубчатой передачи 6, приводящей во вращение ходовые колеса 7. На нижней ходовой раме укреплено опорно-поворотное устройство 4, которое воспринимает вертикальные и горизонтальные усилия от поворотной части крана. У большинства кранов оно выполнено и виде специального упорного подшипника большого диаметра, состоящего из наружного 13 и внутреннего // колец, шариковых или роликовых тел качения 12 и зубчатого пенна. Зубчатый венец и внутреннее колесо крепятся к неподвижному основанию, а наружное кольцо соединено с поворотной платформой.

Кинематические схемы механизмов вращения показаны на  3.23. Механизм вращения ( 3.23,а) состоит из двигателя"^, цилиндрического или планетарного редуктора / и тормоза 3. Выходная шестерня механизма 4, установленного на поворотной платформе, находится в постоянном зацеплении с неподвижным зубчатым венцом и заставляет поворачиваться платформу вокруг оси /—/. Механизмы вращения тяжелых монтажных башенных кранов выполняются с цевочным зацеплением поворотного венца с выходным колесом редуктора пли с канатным приводом, принципиальные схемы которых представлены на рис, 3.23,б,в. Они снабжаются муфтами предельного момента, срабатывающими при действии на кран чрезмерных инерционных и ветровых нагрузок.