Статьи



Устройство башенных кранов


Башенный кран  – поворотный кран со стрелой, закрепленной в верхней части вертикально расположенной башни (рис. 1). Основные параметры башенного крана: грузоподъемность, вылет, высота подъема груза, глубина опускания груза, скорость подъема (опускания) груза, скорость поворота башни, скорость перемещения крана.
Существует множество типов башенных кранов. Они нашли широкое применение при строительстве зданий и сооружений в производстве погрузочно-разгрузочных работ. Башенный кран состоит из следующих основных узлов: башня, ходовая рама с колесами, опорно-поворотное устройство, поворотная платформа с грузовой и стреловой лебедкой, с противовесом; механизм поворота и электрооборудования, механизм подъема груза, механизм для изменения вылета, механизм передвижения крана и т.д.



Рис. 1. Башенные краны  (а - быстромонтируемый кран на винтовых опорах РБК-2-20; б - кран на рельсовом ходу КБ-504А: 1 - ходовая рама; 2 - опорно-поворотное устройство; 3 - поворотная платформа; 4 - механизм поворота; 5 - грузовая лебедка; 6 - стреловая лебедка; 7- противовес; 8 - башня; 9 - кабина; 10 - стреловой расчал; 11 - тележечная лебедка; 12 - стрела; 13 - грузовая тележка; 14 - крюковая подвеска)

Все башенные краны имеют башню, что подразумевается уже самим их названием, и стрелу; эти башни и стрелы бывают самыми разнообразными. Башня крана — как бы его остов, который служит для поддержания стрелы на определенной высоте, а также для передачи нагрузок со стрелы на ходовую раму и крановые пути. Башню изготовляют из металлических уголков или труб, иногда бывают башни, выполненные в виде сплошной трубы. В вертикальном положении башни крепятся на портал или шарнирно с помощью подкосов.
У ряда кранов высота башни при необходимости может меняться с помощью выдвижных секций (телескопические и наращиваемые башни). Существуют краны с башней, которая складывается в боковом направлении с помощью монтажного полиспаста. Такой тип башни особенно удобен при транспортировке крана с одного объекта на другой. Если башня крана — его корпус, то стрела — его рука, с помощью которой кран дотягивается до нужного предмета, находящегося от него на определенном расстоянии. Стрелы крепят к верхней части башни. Они бывают подъемными или балочными.
Преимущество подъемных стрел заключается в сравнительно малом их весе и размерах, меньшей трудоемкости монтажа и перевозки. Краны с подъемными стрелами наиболее распространены в строительстве. Недостатком подъемных стрел является то, что для изменения вылета крюка нельзя горизонтально переместить груз, поэтому необходимо производить поворот и передвижение крана: Стрелы бывают подвесные, подвесные с гуськом, подвесные со стойками, молотовидные. Больше всего из них распространены подвесные подъемные стрелы. Так же, как и башни, стрелы изготовляют из уголков или труб большого диаметра. Решетчатые конструкции из труб легки, прочны, способны выдерживать большие ветровые нагрузки. Балочные стрелы бывают подвесные и молотовидные. Последние менее распространены из-за довольно значительного веса и больших габаритов. Нижний пояс подвесной балочной стрелы представляет собой двутавровую балку, по которой перемещаются катки грузовой тележки, необходимой для подвешивания и перемещения грузов.
Важный элемент башенного крана  — ходовая рама для передачи действующих нагрузок на крановые пути. У кранов с неповоротными башнями ходовые рамы выполнены в виде закрытого шатрового или открытого П-образного портала. У большинства кранов, имеющих неповоротную башню, ходовая рама — шатровая, выполненная в форме усеченной пирамиды. В кранах с поворотными башнями действующие на кран нагрузки передаются на ходовую раму через опорно-поворотное устройство, размещенное в верхней части рамы, и с нее — на крановые пути. Через опорно-поворотное устройство у мобильных кранов башня соединена с ходовой рамой. Само по себе опорно-поворотное устройство необходимо для обеспечения вращения поворотной части башенного крана относительно неповоротной части и для передачи нагрузок с поворотной части на неповоротную. Это устройство расположено на поворотной платформе крана.
В верхней части башни находится оголовок, который жестко соединен с башней или связан с нею с помощью опорно-поворотного устройства. На противовесной консоли, расположенной со стороны, противоположной стреле, размещены противовесы, а также грузовая, стреловая и тележечная лебедки. На башенных кранах  с поворотной башней вместо противовесной консоли устанавливают более простые по конструкции распорки, предназначенные для отвода от башни ветвей стреловых канатов. На распорках крепят только блоки стрелового расчалю и грузового каната. Железобетонные блоки балласта и блоки противовеса нужны для повышения устойчивости крана как в рабочем, так и в нерабочем состоянии. В кранах с неповоротной башней противовес располагают на конце противовесной консоли, а в кранах с поворотной башней — на поворотной платформе.
Для захвата груза кран снабжен крюком. Грузы — разнообразные строительные детали и материалы — при помощи съемных грузозахватных приспособлений — универсальных строп из стальных - и пеньковых канатов, цепей, траверс, футляров, захват - «тов., особых крючков и тары. Стальные канаты служат также для оснастки в качестве тяговых органов при подъеме груза и самой стрелы. Их применяют в устройствах для монтажа и демонтажа кранов, для выдвижения башни, передвижения грузовой тележки на балочных стрелах, для поворота крана. Они способны обеспечить высокую грузоподъемность при незначительном собственном весе, большую надежность в работе, гибкость и подвижность во всех направлениях при перемещении груза.
Применяемые для оснастки башенных кранов стальные канаты должны обладать прочностью, долговечностью, не сплющиваться и не раскручиваться во время работы. В обязанности машиниста башенного крана входит постоянный контроль за состоянием канатов и браковка их при увеличенном числе обрывов проволок, приходящихся на один шаг сивки. Для определения шага свивки на поверхность одной пряди (в месте наибольшего числа обрывов проволок) наносят метку, от которой отсчитывают по длине каната число прядей по сечению каната (обычно равно 6), на следующей пряди (седьмой по счету) наносят вторую метку. Расстояние между метками равно шагу свивки. Стальной канат подлежит браковке, если: число обрывов проволоки, приходящееся на один шаг свивки, превышает значения, установленные нормами (10% общего числа проволок); оборвана одна из прядей; в результате защемления или удара на нем образовались смятые участки.
При поверхностном износе и коррозии проволок (уменьшение диаметра более чем на 30%) канат непригоден и должен быть заменен другим. Износ или коррозию определяют с помощью микрометра по концу проволоки в месте обрыва на участке наибольшего износа. Если оборвана целая прядь при сильной деформации, а также при попадании каната под напряжение, канат бракуют и немедленно заменяют. Ускоренный износ стального каната может быть вызван нарушением установленного нормативами соотношения между диаметром барабана (блока), огибаемого канатом, и диаметром самого каната. Это соотношение учитывает тип и режим работы башенного крана. Подбирают стальной канат по грузоподъемности крапа, то есть по величине наибольшего груза, который кран может поднять с учетом коэффициента запаса прочности каната. Каждый стальной канат должен иметь паспорт — сертификат завода-изготовителя, где указывают тип каната, расчетный предел прочности на разрыв, результаты испытаний. Канат должен быть снабжен биркой, на которой указаны заводские данные.
Безопасность работы крана во многом зависит от правильной заделки каната. К металлоконструкциям крана, блокам полиспаста, на барабанах лебедок, на крюках стальные канаты крепят различными петлями, узлами, муфтами, клиновыми зажимами. Петля на конце каната выполняется заплеткой свободного конца с применением коуша-кольца с полукруглой канавкой по наружному диаметру, предотвращающего расплющивание каната при перегибе и перетирание стальных проволок. Сращивать канаты, предназначенные для работы на башенном кране, строго запрещено. Канат соединяет подъемный механизм с грузом через специальные приспособления - блоки, полиспасты, барабаны. Блоки служат для подъема и опускания груза, для изменения направления движения канатов. Это простейшее устройство - обычное колесо, обод которого имеет желоб для размещения каната. Применение блока не дает особого выигрыша в силе, так как подвешенный к канату груз для уравновешивания требует приложения усилий, равных весу груза, к другому концу каната, перекинутому через блок. Блоки делятся на подвижные и неподвижные. Последние нужны для изменения направления движения канатов. Что же касается подвижных блоков, то они, вращаясь вокруг собственной оси, перемещаются одновременно с грузом.
Полиспаст состоит из системы нескольких подвижных и неподвижных блоков, соединенных канатом. Полиспаст позволяет получить большой выигрыш в тяговом усилии благодаря уменьшению скорости подъема груза. Барабан грузоподъемного механизма имеет форму полого цилиндра, его поверхность для лучшей укладки и меньшего износа каната имеет винтовые канавки. Существуют специальные правила и схемы запаковки грузовых, стреловых, тележечных канатов, канатов для выдвижения башни, канатов, используемых при монтаже и демонтаже кранов. При запаковке канатов стараются, чтобы канат перегибался только в одном направлении. Пропитанные горячей смолой пеньковые канаты используют в качестве оттяжек при подъеме длинномерных или крупногабаритных грузов и в исключительных случаях - для изготовления грузозахватных приспособлений, предназначенных для небольших грузов.
 Производительность труда машиниста крана во многом зависит от расположения его кабины, ее размеров, планировочного и конструктивного ее решения. Основное требование к кабине - обеспечение хорошего обзора в зоне действия крана, а также максимально удобное для машиниста расположение аппаратуры и оборудования. Кабины могут быть встроены внутри башни (кран МСК-5-20) или вынесены за башню (выносные кабины), подвешены к металлоконструкциям за верхнюю часть (кран БКСМ-5-5а), либо оперты своим основанием на площадку портала или поворотного оголовка (кран БК-180). На башенных кранах серии КБ установлена выносная унифицированная кабина. Передняя стенка ее полностью застеклена, три другие, имеющие окна, выполнены из двойной обшивки (наружной — металлической и внутренней — фанерной) с утеплительной прокладкой между ними. Лобовое и боковые окна кабины — открывающиеся. Мягкое кресло может перемещаться вдоль кабины по направляющим, при этом откидное сиденье поворачивается вокруг вертикальной и горизонтальной осей, может опускаться и подниматься. Все это позволяет машинисту во время работы выбирать наиболее удобные позы.
Внутри кабины расположена аппаратура управления механизмами крана — командоконтроллеры, ограничитель вылета и грузоподъемности, измерительный пульт анемометра, аварийный выключатель, щиток освещения, вентиляторы, огнетушитель и сигнальные лампы. Имеются специальные места для хранения аптечки, одежды, и ниструмента, для электропечки и хранения кранового журнала. Все рабочие движения крана производят с помощью четырех механизмов: механизма передвижения, механизма поворота, грузовой лебедки, тележечной (при балочных стрелах) или стреловой (при подъемных стрелах) лебедки. Основными узлами каждого механизма являются электропривод, редуктор, муфты, тормоз, открытые зубчатые передачи, а также исполнительные органы — барабаны, ходовые колеса, ведущие шестерни. Редуктор нужен для передачи крутящего момента от двигателя к исполнительным органам — колесам, барабану, шестерням.
Муфты служат для соединения вращающихся валов; тормоза — для удержания механизмов в заданном положении и полной их остановки. Механизм передвижения в башенных кранах на рельсовом ходу обеспечивает перемещение крана по крановым путям. Для равномерного распределения нагрузки на колеса крана их объединяют в балансирные ходовые тележки. Кран, опирающийся только на 4 колеса, оборудован одним механизмом передвижения с приводом на два колеса. Ведущие ходовые тележки крана, имеющего 8 и более колес, оборудованы индивидуальным приводом. На раме ведущей ходовой тележки размещен двигатель, зубчатый редуктор, передающий вращение на ходовые колеса. На торцах рамы размещены противоугонные устройства, которые при их опускании могут прочно закрепить кран на рельсах. Когда кран находится в нерабочем состоянии, захваты препятствуют угону башенного крана  ветром. На одной из тележек закреплен конечный выключатель ограничителя пути перемещения крана. В конце кранового пути ставится выключающая линейка, при наезде на которую срабатывает конечный выключатель, останавливая движение крана.
Механизмы поворота для вращения поворотной части крана бывают с горизонтальным расположением двигателя (кран БКСМ-5-5а) и вертикальным (кран МСК-5-20). Лебедку выбирают в зависимости от параметров башенного крана, и, прежде всего, его грузоподъемности. Лебедки при всем их разнообразии имеют единую конструктивную схему и состоят из электродвигателя, редуктора, тормоза и барабана. Лебедки более совершенных конструкций обеспечивают несколько скоростей подъема и опускания груза, плавную его посадку. На некоторых башенных кранах большой грузоподъемности устанавливают две грузовые лебедки: для тяжелых грузов и для легких и средних. Стреловые лебедки предназначены для изменения угла наклона и вылета крюка и имеют ту же конструкцию, что и грузовые лебедки. Унифицированные лебедки на кранах серии КБ используются и как грузовые, и как стреловые. Они отличаются друг от друга размерами двигателя и барабана, на котором крепится стальной канат.
Тележечные лебедки служат для перемещения грузовой тележки по балочной стреле. Все механические части башенного крана имеют электрический привод. К оборудованию электропривода крана относятся асинхронные электродвигатели, аппараты управления электродвигателями, регулирования их скорости, управления грузами, электро- и механической защиты, различные приборы для переключений и контроля в силовых цепях и цепях управления. Кроме того, на башенных кранах установлено многочисленное вспомогательное оборудование: светильники, прожекторы, приборы для электрообогрева, звуковой сигнализации. Электрический ток подается к электрооборудованию крана по кабелю и приводам. Управляют электродвигателями крана (включают, регулируют скорости, останавливают, изменяют направление движения) с помощью силовых и магнитных контроллеров. Силовые контроллеры (непосредственного управления) через контактные устройства (контакторы), имеющие ручной привод, замыкая и размыкая силовые электрические цепи, управляют работой электродвигателя.
Контактор представляет собой аппарат с электромагнитным приводом для включения и отключения электрических цепей под нагрузкой. Магнитные контроллеры (дистанционного управления) осуществляют контроль за работой электродвигателя на расстоянии с помощью специальных переключающих цепи управления малогабаритных аппаратов — командоконтроллеров. Магнитные контроллеры, хотя и имеют более сложную схему по сравнению с силовыми, обладают рядом значительных преимуществ: обращение с ними проще и удобнее, не требует физических усилий, их можно устанавливать вне кабины в любом месте крана, они позволяют автоматизировать управление работой электродвигателей. С помощью имеющихся на любом башенном кране токовых и сетевых реле, разного рода сопротивлений, плавких предохранителей и автоматических выключателей осуществляется зашита электродвигателей, цепей управления и освещения крана от больших перегрузок, падения напряжения и токов короткого замыкания.
Линейный контактор позволяет мгновенно останавливать электродвигатели всех механизмов: только после его включения можно привести в действие электродвигатели башенного крана. На башенном кране установлены многочисленные приборы и устройства для обеспечения его безопасной работы: ограничители конечных положений стрелы, крюковой подвески, грузовой тележки, поворотной части относительно неповоротной, а также ограничители грузоподъемности, указатели вылета крюка, анемометры для измерения ветровых нагрузок, рельсовые захваты, световые указатели крайних положений рабочих органов крана. Эффективность работы башенного крана во многом зависит также и от состояния крановых путей.
lift-load