- Строительные башенные краны в соответствии с ГОСТ 13555-79 делят на две группы:
1-передвижные на рельсовом ходу;
2-приставные.
Схематически краны изображены на рис. 1.
Передвижные краны с грузовым моментом 1000-10000 кН-м (100-1000т-м) и приставные с грузовым моментом 1000-3200кН-м (100-320 т-м) имеют размерные ряды (типорзмеры) по величине грузового момента.
По тому же признаку даются и обозначения моделей кранов. Передвижные башенные краны имеют следующие модели: КБ.100-32Р, КБ.125-40Р, КБ.160-40Р, КБ.200-40Р, КБ.250-56Р, КБ.400-50Р, КБ.630-80Р, КБ.1000-80Р. Расшифровывается обозначение модели крана следующим образом. Например, кран КБ.100-32Р: К-кран, Б-башенный, 100-грузовой момент в т-м, 32-высота подъема крюка при максимальном вылете крюка, Р-рельсовый. Аналогично расшифровываются обозначения и других моделей передвижных кранов.
Приставные краны имеют следующие модели: КБ.100-100П, КБ.200-125П, КБ.320-150П. Расшифровывается обозначение модели крана следующим образом. Например, кран КБ.100-100П: КБ.ЮО-кран башенный с грузовым моментом 100 т-м, 100-высота подъема при максимальном вылете крюка, П-приставной.
К основным параметрам крана относятся:
грузовой момент (т-м)-произведение грузоподъемности крана в т на наибольший вылет крюка в метрах. Этот параметр является определяющим при назначении размерного ряда кранов;
грузоподъемность (т)-грузоподъемная сила (О) наибольшего для заданного вылета крюка груза, который может быть поднят краном при сохранении необходимого запаса устойчивости и прочности его конструкции. Грузоподъемность крана меняется в зависимости от вылета крюка. Так, для крана КБ.100-32Р при максимальном вылете крюка 25 м грузоподъемность составляет 3,2 т, а при вылете крюка 20 м и менее грузоподъемность остается постоянной-5 т.
Рис. 1. Схемы башенных кранов: передвижного (а); приставного (б)
Для передвижных кранов грузоподъемность на максимальном вылете крюка для каждого последующего в размерном ряду крана возрастает. Для КБ.125-40Р она соответственно составляет при вылете 25 м~5 т, при вылете 16 м-8 т, для последующих кранов 6т (25м); Ют (16м); 7,5т (25м); 12,5т (16м); 6,3т (35 м); 12,5 т (20 м); 10 т (35 м); 14 т (40 м); 40 т (16 м); 80 т (20 м); 16 т (45 м).
Для приставных кранов грузоподъемность составляет: для КБ.100-100П при максимальном вылете крюка 36 м-2,5 т, при вылете 20 м и менее-5 т; для КБ.200-125П соответственно 4 т (40 м), Ют (20 м и менее); для КБ.320-150П-5 т (50 м), 12 т (25 м и менее).
Вылет крюка (м)-расстояние (/) от оси вращения поворотной части крана до центра зева крюка. Вылет крюка крана-один из основных его параметров. Вылетом крюка определяется как зона обслуживания строящегося сооружения, так и зона приобъектного склада.
Высота подъема крюка (м)-расстояние (Н) от уровня стоянки крана до центра зева крюка, находящегося в верхнем рабочем положении.
Глубина опускания крюка (м)-расстояние (й) от уровня стоянки крана до центра зева крюка, находящегося в нижнем рабочем положении. Этим параметром определяется возможность подачи грузов в котлованы, в равной мере этим же параметром определяется возможность подъема грузов из котлованов. Для всех кранов, кроме КБ.63О-8ОР и КБ.100-80Р, глубина опускания составляет 5 м, а для указанных выше-8 м.
Скорости подъема груза, опускания крюковой подвески, плавной посадки груза, передвижения грузовой тележки, передвижения крана (м/мин)-путь (м) рабочего органа крана или самого крана, проходимый в единицу времени (мин). Перечисленные параметры определяют производительность крана и возможность монтажа конструкций (плавной посадки их на место установки).
Скорость плавной посадки груза является наименьшей и для разных кранов находится в пределах 2-5 м/мин.
Затем с нарастающими показателями идут: скорость передвижения крана 12,5-40 м/мин; скорость подъема груза максимальной массы 6,3-70 м/мин; скорость передвижения грузовой тележки с максимальным грузом- 20-50 м/мин.
Важным параметром крана является частота вращения стрелы; она измеряется числом оборотов в 1 мин (мин-1). Для передвижных и приставных кранов частота вращения находится в пределах 0,2-0,7 мин-1.
Каждый башенный кран (рис. 2) состоит из следующих основных частей: ходовой части, башни, рабочего оборудования, передаточных механизмов и системы управления.
Ходовая часть 7 является основной опорой, обеспечивающей возможность передвижения крана по основанию самоходом. На ходовой части, как правило, располагается механизм передвижения крана.
Общий вид башенного крана
Поворотная или невращающаяся башня 3 обеспечивает необходимую высоту подвески рабочего оборудования и служит для размещения некоторых механизмов крана.
Рабочее оборудование состоит из стрелы 1, оснащенной стрелоподъемным полиспастом или поддерживающей стрел}’ тягой (канатным петлевым расчалом), и грузозахватного устройства в виде крюка или специального захвата. Передаточные механизмы служат для преобразования работы двигателя в работу исполнительных механизмов крана.
Система управления служит для управления работой механизмов крана. Система управления башенных кранов состоит из контроллеров или магнитных пускателей и тормозов с электромагнитами.
- Основы устойчивости кранов. Устойчивостью крана называется его способность противодействовать силам, стремящимся опрокинуть кран.
Силы, действующие на кран (рис. 3 и 4): масса поднимаемого груза О, собственная масса крана G, давление ветра IV, сила инерции I, силы, возникающие от уклона пути.
При определении устойчивости крана эти силы делят на опрокидывающие и восстанавливающие. Опрокидывающими называют те силы, которые направлены в сторону возможного опрокидывания крана. Силы, направленные в обратную сторону, называют восстанавливающими.
Все силы, действие которых направлено внутрь опорного контура [1], всегда являются силами восстанавливающими. Силы, направление которых выходит за пределы опорного контура, могут быть восстанавливающими и опрокидывающими. Поднимаемый груз всегда является силой опрокидывающей, равнодействующая собственной массы частей крана всегда является силой восстанавливающей. Ветер и силы инерции в зависимости от условий работы крана могут быть силами опрокидывающими и восстанавливающими. Рельсовый путь может иметь небольшой угол наклона или превышение одного рельса над другим; это вызывает наклон крана, ведущий к его опрокидыванию или устойчивости в зависимости от того, в какую сторону он наклонен.
[1] Опорным контуром называется периметр площади, заключенной между опорами крана.
Действие силы в направлении опрокидывания крана или удерживания его от опрокидывания определяется не только величиной силы, но и расстоянием точки ее приложения от грани опрокидывания (см. рис. 3 и 4). Величина произведения опрокидывающей силы на расстояние ее грани опрокидывания, т. е. на плечо, называется опрокидывающим моментом, а величина произведения восстанавливающей силы на плечо-восстанавливающим моментом.
Обязательным условием, обеспечивающим устойчивость крана, является превышение суммы моментов восстанавливающих сил над суммой моментов опрокидывающих сил относительно грани опрокидывания.
Отношение суммы восстанавливающих моментов Мв к сумме опрокидывающих моментов Мо называется коэффициентом устойчивости К:
К = Мв / Мо
Устойчивость в рабочем состоянии называется грузовой устойчивостью крана, в нерабочем состоянии-собственной устойчивостью крана.
Наиболее неблагоприятными условиями для устойчивости крана при его работе являются следующие (см. рис. 3): стрела занимает горизонтальное положение и повернута в сторону уклона, груз поднят на наибольшую высоту, кран движется под уклон, ветер дует в сторону уклона, и происходит одновременное торможение опускаемого груза и механизма передвижения.
Наиболее благоприятными условиями для устойчивости крана в нерабочем состоянии являются следующие (см. рис. 4); кран стоит на уклоне, стрела поднята до предела, противовес повернут в сторону уклона, ветер дует в сторону уклона.
- Устройство кранового пути и установка крана на строительной площадке. Рельсовые пути для передвижения строительных башенных кранов являются опорными сооружениями, обеспечивающими нормальную работу кранов, т.е. передвижение по фронту работ, необходимую грузовую и собственную устойчивость, закрепление крана в нерабочем состоянии и при больших ветровых нагрузках. Конструкция и техническое состояние рельсовых путей оказывают существенное влияние на режим работы крана, на организацию работ на строительной площадке, полигоне, складе, производственном предприятии.
От состояния рельсовых путей зависит безопасность работы крана, производительность труда и темп строительно-монтажных работ, надежность и срок службы основных узлов ходовой части крана, обеспечение скоростных и тормозных режимов работы механизма передвижения, сопротивление передвижению крана и связанный с этим расход электроэнергии.
Рельсовый путь башенных кранов состоит из верхнего и нижнего строений.
Нижнее строение рельсового пути включает земляное полотно, конструкции крепления земляного полотна и устройства для отвода воды.
Рис. 5. Поперечный профиль рельсового пути с деревянными полушпалами
a-при колее 4000 мм; б-то же, с боковым ограждением балластной призмы; г -то же, с раздельной балластной призмой; г-то же, на пути у откоса котлована; б-при колее 4000 мм с раздельной балластной призмой на пути у откоса котлована; Л-размер колеи; Б-мннимальиос расстояние от выступающей части здания или штабелями грузов или другими предметами до оси первого рельса; В-ширина земляного полотна; Д- ширина призмы поверху; l-расстояние от основания балластной призмы до края дна котлована; hK-глубина котлована; hб — толщина балласта под полушпалами; 1-балластная призма; 2-полушпала; 5-рельсы; 4-стена здания; 5-ограждение балластной призмы; 6- откос котлована
Правила устройства, конструкция и эксплуатация рельсовых путей изложены в «Инструкции по устройству, эксплуатации и перебазированию рельсовых путей строительных башенных кранов», утвержденной постановлением Государственного коми
тета СССР по делам строительства от 28.02.1979 г. (М., Стройиз- дат. 1980).
Рельсовый путь укладывают на деревянных и железобетонных шпалах и полушпалах. Поперечный профиль рельсового пути с деревянными полушпалами изображен на рис. 5.
Все земляные работы, связанные с устройством фундаментов зданий и сооружений, а также прокладкой подземных коммуникаций, должны быть закончены к началу сооружения земляного полотна рельсового пути.
Разрешается земляное полотно рельсового пути устраивать из насыпного грунта, а также часть земляного полотна-из насыпного грунта, а часть-из основного грунта с откосами в месте примыкания насыпного к основному грунту 1:1,5, при этом насыпной грунт должен быть песчаным или однородным с основным грунтом.
При устройстве земляного полотна из насыпного грунта запрещается:
применять грунт с примесью строительного мусора, древесных отходов, гниющих или подверженных набуханию включений, льда, снега и др.;
применять недренирующий грунт (глину, суглинки), смешанный с дренирующим, во избежание появления в теле насыпки водяных мешков;
прикрывать слой высокодренирующего грунта грунтом с меньшей дренирующей способностью;
укладывать мерзлый грунт, а также талый, смешанный с мерзлым;
вести очистку земляного полотна во время интенсивного снегопада без принятия мер по защите насыпного грунта от включений снега;
уплотнять грунты поливкой их водой в зимнее время.
Земляное полотно должно быть отделено от стока поверхностных и производственных вод канавами.
При возобновлении работ после снегопадов и метелей поверхность устраиваемого земляного полотна должна быть очищена от снега и льда.
При эксплуатации рельсового пути водоотвод необходимо периодически очищать от мусора и посторонних предметов.
В состав верхнего строения входят рельсы, промежуточные и стыковые рельсовые крепления, тупиковые упоры, выключающие линейки, элементы заземления, опорные рельсовые элементы и балластная призма.
В строительстве широко применяют опорные элементы из отдельных (россыпных) деревянных шпал (полушпал), инвентарных звеньев, собранных из отдельных деревянных полушпал (конструкции А. И. Альперовича), деревометаллических рам, гибких железобетонных рам.
Первые три типа опорных элементов допускаются к применению без каких-либо ограничений, гибкие железобетонные рамы рекомендуется устраивать при перебазировках рельсовых путей не более 2 раз в год, но не в зимний период.
Одно звено рельсового пути состоит из двух рельсов длиной до 12,5 м, определенного количества шпал (полушпал) и рельсовых креплений.
При устройстве рельсового пути у неукрепленного котлована, траншеи и другой выемки расстояние по горизонтали от основания баластной призмы до основания откоса земляного полотна / (см. рис. 5) должно быть следующим:
для песчаных и супесчаных грунтов-не менее 1,5 глубины котлована плюс 400 мм.
для глинистых грунтов-не менее глубины котлована плюс 400 мм.
Эти же требования должны выполняться при расположении указанных выемок с торцов рельсового пути.
На подготовленную площадку земляного полотна отсыпают балластную призму. В качестве балласта применяют щебень из естественного камня, карьерный или сортированный гравий различных фракций или доменный шлак, песок.
Балластная призма пути должна отсыпаться с равномерным уплотнением по всей площади. В летнее время укладываемый балласт допускается уплотнять поливкой распыленной струей воды. Отсыпка балласта на неподготовленную основную площадку земляного полотна, укладка опорных элементов на грунт без балластного слоя не допускаются.
При устройстве рельсовых путей не допускается применение полушпал, брусьев и бревен:
из древесины мягких лиственных пород (ольхи, осины, липы и т.п.);
имеющих сучки в местах опирания подкладок;
с гнилостными пятнами размером более 20 мм в местах опирания подкладок и более 60 мм-на остальных поверхностях;
со всеми видами внутренней гнили;
с червоточинами глубиной более 50 мм;
с поперечными трещинами глубиной более 50 и длиной более 300 мм.
Перед укладкой рельсового пути в полушпалах должны сверлиться отверстия диаметром 12 мм на глубину 130 мм для костылей и диаметром 16 мм на глубину 155 мм для путевых шурупов. Поверхность отверстий необходимо обрабатывать антисептиком или в отверстия заливать расплавленный битум и до его застывания забивать костыли и заворачивать шурупы.
При устройстве рельсового пути не допускается:
укладывать в путь рельсы разных типов;
крепить рельсы к полушпалам шурупами без установки прижимов;
забивать болты и шурупы молотками;
стыковать рельсы накладками,, установленными с одной стороны;
сверлить отверстия для болтов через накладки;
удлинять ручку ключа для завинчивания болтовых соединений.
Рис. 6. Тупик инвентарный
1-захват левый; 2-захват правый; 3-чека; 4-втулка распорная; 5-шайба, 6-болт захватов; 7-ригель; 8-болт стопорный: 9-клин; 10-ролик; 11-гайка; 12, 17-шайбы; 13-плита; 14-брусок; 15-амортизатор;
16-болт
На рельсовых путях должны быть установлены и закреплены четыре инвентарных тупиковых упора (тупики) на расстоянии не менее 500 мм от концов рельсов при железобетонных балках или от центра последней, хорошо подбитой полушпалы при деревянных полушпалах или деревометаллических секциях (рис. 6 и 7).
Устанавливать тупики необходимо так, чтобы буферная часть крана одновременно касалась амортизаторов обоих тупиковых упоров.
Допускается применение тупиковых упоров других конструкций, обеспечивающих восприятие удара крана, движущегося с максимальной скоростью и с предельным грузом в крайнем верхнем положении. Устройство на путях перед тупиком балластной призмы не допускается.
Рис. 8. Схемы расположения пути башенного крана у возводимого здания
а-при возведении здания с использованием приобъектного склада; б -при возведении здания с транспортных средств; 1-возводимое здание; 2-склад керамзита; 3-склад железобетонных конструкций; 4-рельсовый путь; 5-башенный кран; 6-площадка для приготовления раствора и бетона; 7. 8-склады сборных стеновых конструкций; 9-автомобиль-полуприцеп; 10-временный круговой проезд; 11-граница объекта; 12-магистральный проезд; 13-зона действия крана; 14-полуприцеп
Выключающие линейки для концевых выключателей механизма передвижения крана на концах рельсового пути должны устанавливаться таким образом, чтобы отключение двигателя происходило на расстоянии от буферной части крана до амортизаторов тупиковых упоров не менее полного пути торможения, указанного в паспорте крана.
В процессе эксплуатации выключающие линейки периодически окрашивают в отличительный цвет, хорошо различимый крановщиком из кабины управления краном.
Для предотвращения быстрого износа кабеля, питающего электроэнергией башенный кран, рекомендуется вдоль рельсового пути спланировать грунт или установить специальный лоток.
В целях недопущения хождения по путям посторонних должна быть выставлена предупредительная надпись «Входить на рельсовый путь посторонним запрещается».
Рис. 9. Кинематическая схема стреловой лебедки крана МСК-5-20
1 -электродвигатель; 2-коннческая пара; 3-барабан; 4-двухступенчатый редуктор
Чтобы создать непрерывную электрическую цепь, рельсовые нити в начале и конце пути, стыки рельсов должны быть соединены между собой перемычками и присоединены к заземлителю.
Заземление необходимо выполнять независимо от существующей системы электроснабжающей сети-глухозаземленной или изолированной нейтралью (трансформаторами, генераторами).
Схемы расположения пути башенного крана у возводимого здания изображены на рис. 8.
Общую протяженность нижнего строения пути принимают, исходя из условия обеспечения обслуживания краном наиболее удаленных торцовых секций возводимого здания. Это условие является единственным при определении общей протяженности пути, если здание строится с применением прогрессивных методов работы.
Другие факторы, например необходимость складирования, осуществления погрузочно-разгрузочных работ, не вызывают увеличения протяженности пути сверх намеченной.
Общие сведения о кинематических схемах механизмов. Любая крановая лебедка или крановый механизм (передвижения, поворота) имеет двигатель, систему передач (ременные, цепные, шестеренные, червячные или их комбинации) и исполнительный орган. В лебедках исполнительным органом является барабан, в механизмах передвижения-колесо или гусеница, в механизмах поворота-венец опорной рамы или цевочное колесо. Для соединения валов используют различные муфты, для удержания механизмов от движения-тормоза.
Схема, на которой с помощью условных обозначений изображается совокупность кинематических элементов, их связей и соединений, называется кинематической схемой механизмов.
В машиностроении для упрощенного изображения схем кинематической цепи механизмов используют условные обозначения; эти обозначения стандартизированы. Некоторые обозначения, используемые при,описании кинематических схем механизмов стреловых кранов, приведены в табл. 1.
Использование приведенных в табл. 1 обозначений показано на примере кинематической схемы стреловой лебедки башенного крана МСК-5-20 (рис. 9).
Лебедка состоит из электродвигателя, двухступенчатого редуктора, конической пары и барабана.