Башенные краны

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

"Башенные краны"

Введение

Современное промышленное производство органически связано с применением разнообразных грузоподъёмных машин и механизмов, обеспечивающих непрерывность и ритмичность производственных процессов. Правильный выбор грузоподъёмного оборудования является основным фактором нормальной работы и высокой эффективности производства, в том числе и строительного.

В процессе строительства различных зданий и сооружений требуется перемещать большое количество материалов и изделий, на это расходуется более 30% всего затрачиваемого на строительстве труда.

Вертикальный транспорт, при помощи которого производится подъём на требуемую высоту и подачу к месту укладки материалов, деталей и элементов конструкций, осуществляется в основном башенными кранами.

Башенный кран - ведущая машина на стройке, определяющая темпы строительства и выполнение работ в установленные строки.

В настоящее время на стройках России работают десятки тысяч башенных кранов различных конструкций, а первые отечественные краны начали выпускаться в 1936.

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 подстреловым 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. наибольшая масса груза на соответствующем вылете. Поскольку грузоподъемность стреловых кранов переменна, ее характеризуют грузовым моментом. 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 здании и монтаже технологического оборудования электростанций, применяют специальные монтажные краны грузоподъемностью до 80 т с грузовым моментом до 15000 кН * м, вылетом 25…45 м, высотой подъема 50…80 м.

Применительно к конкретным условиям строительства на основе базовых моделей изготовляются краны различных исполнений (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 грузовысотной характеристикой, представляющей зависимость грузоподъемности от высоты подъема и вылета, используемой при выборе крана или его оборудования при эксплуатации.

Башенные краны разделяются на передвижные по рельсовым путям, стационарные (приставные), прикрепленные к возводимому сооружению, и самоподъемные, устанавливаемые на каркасные конструкции зданий и перемещаемые по нему в вертикальном направлении.

По способу изменения вылета крюка различают башенные краны с подъемной стрелой и краны с горизонтальной балочной стрелой. По типу башен башенные краны выпускают с поворотной и неповоротной башней.

кран башенный монтаж конструкция

Базовые модели башенных кранов обозначаются буквами КБ (кран «башенный) и цифрами (рис, 1). 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 влажного тропического 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 (рис. 2) крепится к поворотной платформе 4, которая через опорно-поворотное устройство б опирается на ходовую часть 5. На поворотной платформе размещаются: противовес 7, грузовая 8, стреловая 9 лебедки и механизм вращения поворотной платформы 3. Стрела 1 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 11. В башенных крахах 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 рнс. 2, поз. 15) для предотвращения каната от закручивания. Изменение вылета груза осуществляется наклоном стрелы (рис. 2, а) или перемещением каретки с грузом вдоль горизонтальной стрелы (рис. 2, б).

При оборудовании крана вертикальной балочной стрелой грузовая каретка перемещается вдоль стрелы с помощью тяговой электрореверсивной 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 (рис. 2, д). На каретке размещены блоки грузового каната.

Рис. 2. Башенный кран с поворотной башней

а - схема крана с подъемной стрелой: б - схема запасовки грузового каната при подъемной стреле и четырехкратном полиспасте, в-тоже, при двукратном полиспасте; г - схема, крана с горизонтальной и наклонной с переломом балочной стрелой; д - схема запасовки тягового каната при горизонтальной стреле; е-то же. грузового каната; ж ~ то же. грузового и тягового канатов при наклонной с переломом балочной стреле

При перемещении каретки блоки обкатываются по грузовому канату и груз, не изменяя положения по высоте, перемещается вдоль стрелы (рис. 2, е).

При необходимости изменения вылета груза наклоном стрелы.

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 рис. 2,6,8 представлена схема канатоведения грузового каната при четырех- и двукратном 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 по 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 рис. 2, 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 10т изготовляются с. неповоротной башней и вращающейся только верхней частью крана.

Кран с неповоротной башней и горизонтальной стрелой (рис. 3). Башня крана / через опорную часть - раму 2 или портал - установлена на ходовые тележки 3, которые перемещают 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-поворотное устройство 6. Стрела 14 и противовесная консоль 7 шарнирно закреплены на поворотной головке и удерживаются растяжками 10. На противовесной консоли размещены грузовая лебедка 9, лебедка передвижения противовеса // и противовес 8, 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 стойки 5.

Для подъема груза применяют двукратные (рис. 3, д) или четырехкратные (рис. 3, г) грузовые полиспасты, обеспечивающие различные грузовые характеристики. Запасовка канатов механизмов передвижения и грузовой каретки показана на рис. 3, б, в.

Кран КБ-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 жилых высотных и административных зданий, а также промышленных объектов.

Рис. 3. Башенный кран с неповоротной башней

а - схема крана; схемы запасовки канатов; 6 - перемещения противовеса; в-перемещение каретки; г - подъем груза при четырехкратном полиспасте.

Приставные (стационарные) башенные краны (рис. 4). 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 неповоротной 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 рис. 4, г. Монтажной лебедкой 7 верхняя часть крана с оголовком, стрелой и противовесной консолью перемещается вверх по направляющим стойки и в образовавшееся между расстыковаными секциями пространство с помощью закладных рам 1, монтируются между двумя секциями (рис 3, а).

У башенных кранов, башня которых охвачена порталом (см. рис. 2), 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.

Рис. 4. Приставной стационарный кран.

а - схема крана: б - схема запасовки грузового каната при двух электрореверсивных лебедках: в-крепление.

Самоподъемные краны. Их изготовляют грузоподъемностью до 15 т с грузовым моментом до 3300 кН * м. Вертикальное перемещение крана осуществляется следующим образом (рис. 5) Башня крана I 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 крана не требуется большая длина башни. Самоподъемные краны применяются на строительстве зданий с металлическим каркасом.

Рис. 5. Схема премещения самоподъёмного крана:

а - исходное положение; 6 - подъем обоймы; в-подъем крана

При возведении крупных промышленных объектов - доменных печей, главных корпусов мартеновских цехов, тепловых, атомных, 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 конструкций, 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 10000… 15 000 кН * м в нескольких исполнениях, в том числе для гидротехнического строительства (Рис. 6). Для выполнения монтажных операции одновременно используют два или три башенных крана. Краны располагают таким образом, чтобы они могли работать раздельно - каждый в своей зоне и совместно - при установке наиболее тяжелых блоков и технологического оборудования.

Поворотная часть крана опущена внутрь портала 6. Портал состоит из цилиндра, трех опорных ног и опорной диафрагмы 3. На опорной диафрагме портала установлены подпятник 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 нем балласта и пропуска под краном железнодорожного подвижного состава. Краны такого типа снабжаются стрелами 10 с удлинителями (гуськами) 11 и оборудуются механизмами с полиспастами главного 13 и вспомогательного подъема 12.

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 противовесной консолью 5 и противовесом 7. Лебедки крана, пускорегулирующая аппаратура и пульт управления краном размещаются в машинном отделении 2, опоясывающем башню и вращающемся вместе с ней.

Рис. 6. Специальный монтажный башенный кран с грузовым моментом 10000 кН*м:

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 15 м. Эти краны имеют грузоподъемность 30…100 т при грузовом моменте 15 000….30 000 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 30000 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 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 220/380 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. 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 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. 7. Тормозной генератор монтируется на противоположной от двигателя 3 стороне 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 (см. рис. 7). По такой схеме возможна совместная работа барабанов 5 и б 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. 8) 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 / 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 // в противоположных направлениях.

Опорная часть передвижных башенных кранов (рис. 9, 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 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 располагаются по одной стороне крана.

Ходовые тележки (приводные и неприводные) могут иметь два, три и большее число ходовых колес (рис 9). Для равномерного распределения нагрузок между колесами они объединяются в балансирные тележки. Механизм передвижения приводных ходовых тележек (рис 9, 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 в виде упорного специального подшипника большого диаметра, состоящего из наружного 13 и внутреннего 11 колен шариковых или роликовых тел качения 12.

Кинематические схемы механизмов вращения показаны на (рис 10).

Механизм вращения (рис 10, 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 вокруг оси I-I. Механизмы вращения тяжелых монтажных башенных кранов выполняются с цевочных зацеплением поворотного венца с выходным колесом редуктора или с канатным приводом, принципиальные схемы представлены на (рис 10, б, в,). Они снабжаются муфтами предельного момента, срабатывающих при действии на кран чрезмерных инерционных и ветровых нагрузок.

Заключение

В заключение необходимо отметить, что в настоящей работе рассмотрены лишь некоторые разновидности из огромного количества выпускаемых в нашей стране и за рубежом башенных кранов и их изучение для будущих инженеров специальности 1709 подъёмно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование не должно на этом ограничиваться, а продолжать изучение башенных кранов по технической литературе. Это тем более важно, что будущие инженеры, начиная со студенческих работ (курсовые и дипломные проекты) должны понимать пути и направления совершенствования этих машин, увеличивая их долговечность, производительность и удобство обслуживания.

Размещено на Allbest.ru