Лекция 06

Было:

погрузочно-разгрузочные машины. Грузоподъемные машины: назначение и классификация. Мачтовые и мачтово-стреловые краны. Башенные краны: с поворотной башней, с неповоротной башней и горизонтальной стрелой, приставные (стационарные), самоподъемные, специальные монтажные.

Стреловые колесно-рельсовые краны (СКР). Отличительной особенностью СКР является наличие у них башенно-стрелового оборудования (шарнирно сочлененных стрел) и специальных рельсовых путей, ширина колеи которых достигает 15м. Эти краны имеют грузоподъемность 30...100т при грузовом моменте 15000....30000кН·м. Большие значения вылетов (6,6...31м) и высот подъема груза (30...145м) достигаются при наибольшей грузоподъемности. Так, кран с грузовым моментом 30000 кН·м способен поднять груз 100т на высоту 107м при вылете 30м.

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

Башенные краны имеют многодвигательный электропривод с питанием от внешней электросети напряжением 220/380В 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. 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 электрореверсивных 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 рис.82. Тормозной генератор монтируется на противоположной от двигателя 3 стороне

Рис.82. Кинематическая схема электрореверсивной лебедки с тормозным генератором (а) и характеристика тормозного генератора (б)

Рис.83. Схема многоскоростной лебедки с несимметричным дифференциалом

редуктора. Статор генератора 1 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 полей 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 электрореверсивные лебедки, совместная работа которых значительно расширяет диапазон рабочих скоростей (рис.79,б). По такой схеме возможна совместная работа барабанов 5 и 6 в одном или разных направлениях, работа только одного барабана при заторможенном втором.

В монтажных кранах большой грузоподъемности применяют многоскоростные лебедки с несколькими двигателями и барабанами. На рис.83 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 11 посредством зубчатых муфт 3 и 10 соединены с валами 7 и 8 несимметричного дифференциала. На валах двигателя установлены колодочные тормоза 4 и 9. На выходных валах редуктора смонтированы барабаны 1 и 12, свободно вращающиеся на оси 13. В лебедке, изготовленной по этой схеме, можно 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 11 в противоположных направлениях.

Опорная часть передвижных башенных кранов (рис.84,а) включает нижнюю ходовую раму 3, шарнирные кронштейны 2 и четыре ходовые тележки 1. В рабочем положении ходовые тележки удерживаются тягами 5 в соответствии с шириной рельсового пути. В транспортном положении тележки

Рис.84. Опорная часть передвижных башенных кранов: а – общий вид; б ‑ схемы балансирных ходовых тележек; в – кинематическая схема механизма передвижения

устанавливают вдоль продольной оси, уменьшая ширину неповоротной части крана. Шарнирное крепление тележек с ходовой 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 (рис.84,б). Для равномерного распределения нагрузок между колесами они объединяются в балансирные тележки. Механизм передвижения приводных ходовых тележек (рис.84,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.

Рис.85. Кинематические схемы механизмов вращения: а - с цилиндрическим планетарным редуктором; б - с червячным редуктором; в - с канатным приводом от электрореверсивной лебедки

У большинства кранов оно выполнено в виде специального упорного подшипника большого диаметра, состоящего из наружного 13 и внутреннего 11 колец, шариковых или роликовых тел качения 12 и зубчатого венца. Зубчатый венец и внутреннее колесо крепятся к неподвижному основанию, а наружное кольцо соединено с поворотной платформой. Кинематические схемы механизмов вращения показаны на рис.85.

Механизм вращения (рис.85,а) состоит из двигателя 2, цилиндрического или планетарного редуктора 1 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 1-1. Механизмы вращения тяжелых монтажных башенных кранов выполняются с цевочным зацеплением поворотного венца с выходным колесом редуктора или с канатным приводом, принципиальные схемы которых представлены на рис. 85,б, е. Они снабжаются муфтами предельного момента, срабатывающими при действии на кран чрезмерных инерционных и ветровых нагрузок.

Стреловые самоходные краны

Стреловые самоходные краны широко используются при производстве строительно-монтажных и погрузочно-разгрузочных работ. Основным достоинством стреловых самоходных кранов является автономность их привода, способность быстрого перебазирования с одного объекта на другой, большое разнообразие сменного оборудования.

Стреловые самоходные краны классифицируют по типу ходового оборудования и привода, по исполнению и виду стрелового оборудования. По типу ходового оборудования их разделяют на краны автомобильные, пневмоколесные, на специальном шасси автомобильного типа, гусеничные, на короткобазовом шасси, на тракторах и прицепные. По типу привода краны бывают с одно- и многомоторным (индивидуальным) приводом. Чаще применяют многомоторный привод - электрический, дизель-электрический, гидравлический или комбинированный (с различными типами привода отдельных механизмов). По исполнению и виду стрелового оборудования стреловые самоходные краны выпускаются с не выдвижными (постоянной длины), выдвижными и телескопическими стрелами. Длина выдвижных стрел изменяется без нагрузки, телескопических - с нагрузкой на крюке. Телескопические стрелы в сочетании с гидроприводом преимущественно применяют в конструкциях автомобильных кранов и кранов на специальном шасси автомобильного типа, так как благодаря взаимному перемещению секций относительно друг друга обеспечивается наводка монтажного элемента на место установки, в том числе и в труднодоступных местах. Длину стрел изменяют вставкой дополнительных секций или установкой управляемых гуськов. На стреловых кранах широко используется башенно-стреловое оборудование.

Паспортная грузоподъемность всех стреловых кранов (кроме гусеничных) может быть реализована только при работе на выносных опорах, когда ходовое оборудование полностью освобождается от нагрузки. При работе без выносных опор грузоподъемность снижается в несколько раз. Движение самоходных кранов с грузом допускается со значительными ограничениями по грузоподъемности и скорости, указываемой в технической характеристике крана, и только при стреле, расположенной вдоль оси ходовой части крана.

Кранам, выпускаемым заводами, присваивается индекс, состоящий из двух букв - КС (кран стреловой) и четырех цифр. Цифры означают: первая - размерную группу, вторая - тип ходового оборудования, третья - исполнение стрелового оборудования, четвертая - порядковый номер модели. После цифр в индексе могут указываться очередная модернизация (А, Б, В) и климатическое исполнение (ХЛ, Т, ТВ). Так, индекс КС-8362ХЛ означает: кран стреловой грузоподъемностью 100 т, пневмоколесный с гибкой подвеской, второй модели в северном исполнении. Действует и другая индексация. Например, МКГ-25БР - монтажный кран гусеничный, грузоподъемностью 25т с башенно-стреловым оборудованием и раздвижными гусеницами, СКГ-63А - стреловой кран гусеничный, грузоподъемностью 63 т, модернизация А.

Автомобильные краны. Автомобильные краны выпускаются грузоподъемностью 4; 6,3; 10 и 16т. Их монтируют на двух- или трехосном шасси серийно выпускаемых грузовых автомобилей. Привод всех механизмов автомобильных кранов осуществляется от двигателя автомобиля. По типу привода различают автомобильные краны с механическим (преимущественно малых типоразмеров),гидравлическим и электрическим приводом. Кроме основной стрелы краны оснащаются удлиненными стрелами, стрелами с гуськами, башенно-стреловым оборудованием, а гидравлические краны - телескопическими выдвижными стрелами. В зависимости от массы поднимаемого груза и вылета стрелы, краны могут работать на выносных опорах или без них, перемещаться с грузом в пределах строительной площадки, масса которого меньше номинального на соответствующем вылете, со скоростью до 5 км/ч при положении груза вдоль оси крана («стрела назад») и поднятом на высоту не более 0,5 м.

При механическом приводе движение от двигателя рабочим механизмам передается через систему промежуточных передач. При этом скорость рабочих движений регулируют частотой вращения двигателя и коробками перемены передач, а направление вращения - коническими и цилиндрическими реверсами. Для управления механизмами (муфтами, тормозами) применяют пневматическую систему управления, действующую от компрессора, приводимого в работу от двигателя автомобиля.

На рис.86. показана схема автомобильного крана с механическим приводом. Для снижения нагрузок на шасси автомобиля и обеспечения его устойчивости шасси 1 усиливают дополнительной рамой 4, которую оборудуют выносными опорами 3 и 8 и стабилизирующим устройством 6, блокирующим подвеску автомобиля при работе крана. Поворотная платформа 9 вращается на роликовом опорно-поворотном устройстве 7, закрепленном на дополнительной раме. На поворотной платформе кроме стрелы размещены: противовес 10, двуногая стойка 11, реверсивно-распределительный механизм 13, механизм вращения 14, грузовая 15 и стреловая 12 лебедки, кабина крановщика и электрооборудование.

Крутящий момент двигателя через коробку перемены передач, коробку отбора мощности 2 и промежуточный редуктор 5 передается реверсивно-распределительному механизму 13 и далее при переключении муфт в распределительной коробке - механизму вращения 14, грузовой 15 и стрелоподъемной 12 лебедкам. Кинематическая схема позволяет совмещать операции подъема груза с поворотом поворотной платформы. Гидравлический и электрический приводы существенно упрощают кинематическую схему крана, расширяют технологические возможности крана и обеспечивают более глубокое регулирование скоростей рабочих движений.

Рис.86. Автомобильный кран с механическим приводом (а) и его кинематическая схема (б)

На рис.87,а показан общий вид гидравлического крана. Основным видом рабочего оборудования является телескопическая стрела 1, состоящая из подвижных и неподвижной секций. Передвижение подвижной секции производится гидроцилиндром 2 двустороннего действия. Для увеличения подстрелового пространства на подвижной секции устанавливают гуськи разной длины и под различными углами к ее продольной оси Изменение угла наклона стрелы производится параллельно действующими гидроцилиндрами 3 с фиксацией их штоков в заданном положении гидрозамками. Подъем и опускание груза осуществляются грузовой лебедкой, состоящей из гидромотора 10, редуктора 8, барабана 9 и нормально-замкнутого тормоза. Механизм вращения 7 состоит из гидромотора 6, редуктора 4, на выходном валу которого установлена шестерня, входящая в зацепление с неподвижным венцом опорно-поворотного круга. Фиксирование механизма поворота осуществляется тормозом 5.

Рис.87. Гидравлический автомобильный кран: а - общий вид и кинематические схемы механизмов; б - график грузоподъемности и высоты подъема груза крана четвертой размерной группы

Гидравлический насос 11 приводится в движение от двигателя автомобиля 14 через коробку передач 13 и редуктор отбора мощности 12. Система привода и управления им допускает совмещение операций: подъем и опускание груза - с подъемом и пусканием стрелы, с поворотом платформы, с выдвижением и втягиванием секции телескопической стрелы; подъем и опускание стрелы - с выдвижением и втягиванием ее секции, с поворотом платформы; поворот платформы - с выдвижением и втягиванием секции стрелы.

На рис.87,б показаны: 1) характеристика грузоподъемного крана четвертой размерной группы: а - при работе на выносных опорах со стрелой 9,75...21,7 м; б - для телескопической стрелы с гуськом общей длиной 27 м; в - при работе без выносных опор; 2) высота подъема крюка: I - для стрелы с гуськом; II - для стрелы длиной 21,7; III-то же, 9,75 м.

При дизель-электрическом приводе каждый механизм имеет индивидуальный электродвигатель, получающий энергию от генератора трехфазного тока, вращаемого двигателем автомобиля.

Автомобильные краны оснащаются устройствами, обеспечивающими их безопасную эксплуатацию: ограничителями грузоподъемности, высоты подъема крюка, угла наклона стрелы, указателями крена и грузоподъемности.

Пневмоколесные краны. Они имеют грузоподъемность 25, 40, 63 и 100 т. Большая грузоподъемность пневмоколесных кранов в сочетании со значительными высотой подъема (до 55 м) и вылетом крюка (до 38м) обусловили их широкое использование на строительстве промышленных предприятий, сооружений, тепловых электростанций и установке технологического оборудования.

Пневмоколесный кран состоит из двух основных частей: поворотной и ходовой, соединенных между собой опорно-поворотным устройством. На поворотной части крана располагаются рабочее оборудование, силовая установка, механизм главного и вспомогательного подъема груза, механизм изменения вылета стрелы, механизм вращения поворотной части и кабина управления. Рабочим оборудованием крана служит основная решетчатая стрела, удлиненные вставками стрелы с управляемыми и неуправляемыми гуськами различных размеров, а также башенно-стреловое оборудование. Все механизмы крана имеют индивидуальный электрический привод постоянного тока по системе Г–Д (генератор – двигатель). Силовая установка обеспечивает глубокое регулирование рабочих скоростей в широком диапазоне путем изменения напряжения генератора, питающего якори двигателей, что особенно существенно для механизмов подъема груза и передвижения крана при выполнении монтажных операций.

Ходовая часть крана состоит из сварной ходовой рамы, опирающейся на ведущие и управляемые мосты автомобильного типа, и выносных опор. Количество мостов (2...5) зависит от грузоподъемности крана. При большой грузоподъемности мосты крана объединяются в балансирные тележки с жесткой подвеской к ходовой раме. Управление передвижением из кабины машиниста и жесткая подвеска мостов ограничивают скорость передвижения крана до 18 км/ч. В рабочем положении кран опирается на выносные опоры. Допускается работа крана без выносных опор и передвижение его с грузом на крюке в соответствии с грузовой характеристикой крана.

На рис.88 показан общий вид мощного пневмоколесного крана грузоподъемностью 100 т, схемы запасовки при работе с основным и сменным оборудованием, характеристики грузоподъемности для некоторых его видов. Кран оборудован основной стрелой длиной 15 м. Длину последней с помощью секций

Рис.88. Пневмоколесный кран грузоподъемностью 100т: а - схема конструкции; б - схема запасовки канатов механизмов главного подъема, в - то же, вспомогательного подъема; г -- графики грузоподъемности; д - схема запасовки канатов стрелоподъемного механизма; 1 - барабан лебедки главного подъема; 2 -- то же, вспомогательного подъема

можно увеличивать до 26, 25, 30, 40, 50 и 55 м. Стрелы длиной 20...40 м оснащают неуправляемым гуськом; длиной 45...55 м - управляемым. Гуськи крана состоят из отдельных секций длиной по 5 м каждая.

При работе крана без гуська лебедки основного и вспомогательного подъемов используются для подъема основного груза; при оборудовании управляемым гуськом лебедка главного подъема обеспечивает изменение вылета гуська. Силовая установка состоит из дизеля 1, вращающего основной 2 и вспомогательный 3 генераторы, насоса 5 гидравлической системы управления выносными опорами. При длительной работе на площадке вместо дизеля используют электрический двигатель 4, питаемый от сети переменного тока. Основной генератор обеспечивает работу двигателей основного и вспомогательного подъемов, стрелоподъемного механизма и механизма передвижения.

Вспомогательный генератор питает двигатель механизма вращения. Механизмы кранов состоят из рабочих двигателей, редукторов, соединительных муфт и тормозов и исполнительных органов (барабанов, зубчатых колес).

Кинематическая схема крана позволяет совмещать операции: подъем и опускание груза на крюке главного подъема с поворотом крана; подъем и опускание стрелы с подъемом и опусканием груза; подъем и опускание груза крюком вспомогательного подъема с поворотом крана. Пневмоколесный кран транспортируется собственным ходом, на буксире к тягачу или по железной дороге.

5

СТ-220201 6