Сегодня невозможно представить себе панораму города и достаточно крупного сельского поселка без устремленных ввысь, легких ажурных силуэтов башенных кранов. Они хорошо заметны на фоне новых жилых застроек, всюду, где происходят прогрессивные перемены, где идет строительство. Башенный кран - символ современной стройки, недаром его изображение можно найти на гербах городов, на почетных знаках, вручаемых заслуженным ветеранам - строителям, обложке новенького диплома, вручаемого выпускнику строительного профтехучилища, техникума и института. Комплексная механизация строительных работ, превращение стройки в непрерывный процесс монтажной сборки зданий и сооружений из изготовленных в заводских условиях узлов, конструкций и деталей, в первую очередь, сказались на профессии машиниста башенного крана, повысили ее значение, авторитет среди других строительных профессий.

Ведь именно с помощью башенного крана, мощной, мобильной и универсальной машины ведется основной монтаж строительных конструкций - ведущий процесс, который задает ритм, определяет последовательность производства остальных видов работ на стройке. Большой путь прошел башенный кран, как впрочем, и вся грузоподъемная строительная техника, пока принял тот вид, который известен нам ныне. Сменилось не одно поколение этих машин, прежде чем увидел свет наиболее достойный и совершенный его представитель. Но так же, как в чертах молодого человека иной раз можно отыскать отдаленное сходство с изображенным на портрете его далеким предком, так и в современном башенном кране при желании можно обнаружить те принципиальные конструктивные узлы и схемы, которые сохранились с очень давних пор, почти не претерпев серьезных изменений.

1. Устройство башенных кранов. Узлы

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)

Башня крана - обычно решетчатая квадратного сечения с поясами из угловой стали, состоит из отдельных секций, имеющих стандартные стыки, что дает возможность менять количество секций, а значит, и высоту крана. Стыки крепят болтами, работающими на срез, или применяют фланцевые стыки с болтами, работающими на растяжение. Стыки на фланцах упрощают сборку и удлиняют срок службы конструкций. Эти стыки уменьшают износ отверстий при повторных монтажах крана. Верхняя секция башни имеет обычно форму усеченной пирамиды.

В кранах с поворотными оголовками на верх башни опирается сферическая опора поворотной части крана, через которую на башню передаются вертикальная и горизонтальная нагрузки от момента. В уровне крепления стрелы на башне имеется опорный горизонтальный круг, по которому при повороте стрелы перемещаются горизонтальные катки нижней опоры поворотного оголовка. При расположении лебедок для поворота на консоли крана к низу опорного круга крепится поворотный круг из гнутого швеллера, на который наматывается канат для поворота стрелы.

В кранах с поворотной башней к ее верху крепятся с одной стороны верхний блок полиспаста (стрелового), поддерживающего стрелу, а с другой стороны тяги, поддерживающие консоль контргруза. В уровне крепления низа стрелы в башне имеются фасонки с горизонтальными шарнирами для крепления стрелы.

В кранах МСК-5-20 и МСК-8-20 на верху башни на горизонтальном шарнире крепится стрела, другой конец которой тягой подвешивается к подстрелку, закрепленному на шарнирах в основании стрелы и удерживаемому полиспастом, закрепленным к раме поворотной части. С помощью этого полиспаста изменяется вылет стрелы.

Сферическая опора (крана БК-300) поворотной части состоит из стальной чащи, внутрь которой входит «гриб»; сферическая часть гриба имеет кривизну чаши. На гриб надеты бронзовое кольцо и втулка, несущая верхнюю часть опоры, соединенную с поворотной частью (рис. 107). Нижняя часть сферической опоры (чаша) соединяется с верхней секцией башни. Опора крепится болтами к горизонтальным диафрагмам башни и поворотной части.

Через центральное отверстие гриба пропускают канаты, идущие на лебедки, расположенные на портале, или кабель, идущий на лебедки, расположенные на консоли.

На сферическую опору передаются вертикальные нагрузки от поворотной части, стрелы, груза, консоли, контргруза, лебедок (если они расположены на консоли) и горизонтальная реакция от момента, создаваемого весом стрелы, поднимаемого груза и контргруза.

В кранах типа БКСМ (а также СБК) верхний опорный узел имеет иную конструкцию. Неповоротная башня в этих кранах оканчивается сварной или литой центральной цапфой, на которую опирается траверса с подвешенной поворотной частью.

Рис. 2. Оголовок башни крана с горизонтальной стрелой (для крана УБК-503)

В середине через траверсу проходит труба, сквозь которую пропускаются электрические провода. Вертикальные усилия от траверсы передаются на цапфу через упорный шарикоподшипник, горизонтальные - через подшипник скольжения на бронзовую втулку.

В кранах с поворотными башнями опорно-поворотное устройство состоит из среднего кольца, прикрепленного к поворотной платформе, верхнего и нижнего неподвижных колец, прикрепленных к нижней неповоротной раме, и двух рядов шаров. Верхнее кольцо (цевочное или зубчатое) является неподвижной шестерней механизма поворота. По своему устройству опорно-поворотное устройство этих кранов не отличается от такого же для самоходного стрелового крана.

К верху поворотной части крепят с одной стороны тяги стрелового полиспаста или тяги стрелы (при стреле постоянного вылета), ас другой-тяги подвески консоли контргруза. Внизу поворотной части имеется обвязочная рама, к консолям которой с одной стороны шарнирами крепится стрела, а с другой - консоль контргруза.

Горизонтальная реакция от стрелы передается через обвязочную раму на опорные горизонтальные катки, заделанные в ней. В кранах грузоподъемностью 5 и 10 т в каждом углу рамы устанавливают по одному катку; в кране грузоподъемностью 15 т - по два, причем для равномерности передачи нагрузки на катки они крепятся к поворотной части через балансир.

При расположении лебедок на портале крана к низу обвязочной рамы поворотной части крепится поворотный круг из гнутого швеллера.

Поворот стрелы крана осуществляется канатной тягой или жесткой передачей. При канатной тяге поворотный круг огибается тремя витками каната, концы которого прикреплены к барабану лебедки с противоположных сторон. При вращении барабана лебедки один канат сматывается, а другой наматывается, при этом происходит вращение поворотной части. Во избежание ослабления каната и рывков при повороте канат натягивают фаркопфами (винтовыми стяжками), включенными в конструкцию. Установка конечных выключателей исключает поворот более чем на 360°.

Вращение поворотной части с помощью жесткой передачи осуществляется через цевочное колесо или большую шестерню, прикрепленные к низу поворотной части или к башне в зависимости от места расположения механизма вращения. Механизм вращения в этом случае состоит из электродвигателя, тормоза, муфты предельного момента и редуктора, которые приводят во вращение малую шестерню, обкатывающуюся по большой шестерне. Редуктор включает коническую пару для передачи вращения из вертикальной плоскости в горизонтальную. В современных кранах используются фланцевые двигатели, что позволяет при их вертикальном расположении избегать применения конических передач.

Стрела башенных кранов бывает подъемная или с постоянным вылетом.

Подъемная стрела подвешена на стреловом полиспасте, имеет переменное по длине трех- или четырехгранное сечение, стыки секции болтовые, обычно фланцевые, реже на накладках. Средние секции взаимозаменяемые, что позволяет менять длину стрелы. Ширина нижней секции стрелы башенного крана равна ширине поворотной части. К поворотной части стрела крепится двумя короткими осями (шарнирами).

В оголовке стрелы заделываются ролики верхнего блока грузового полиспаста и оси для крепления тяг стрелового полиспаста. Кроме того, на оголовке стрелы ставится конечный выключатель, автоматически выключающий лебедку подъема груза в том случае, когда нижний блок грузового полиспаста, достигнув верхнего предела, приподнимает рычаг выключателя. Опускание груза после выключения лебедки может производиться без дополнительных операций.

Пояса стрел часто выполняются из труб, что уменьшает вес стрелы и ветровую нагрузку на стрелу. Стыки секций таких стрел соединяются болтами на фланцах.

Стрелы с постоянным вылетом выполняются по двум конструктивным схемам. Первая конструкция стержневая, отличается от подъемной стрелы наличием монорельса, прикрепленного к нижней плоскости стрелы или являющегося нижним поясом трехгранного сечения. По монорельсу канатной тягой перемещается грузовая тележка. В кранах типа КБ рельсами служат нижние пояса стрелы трехгранного сечения. Коробчатое сечение поясов позволяет их, использовать как рельсы. Подвеска стрелы производится в двух или трех точках по длине.

Вторая конструкция стрелы - пространственная, жестко закрепленная к поворотной части, выполняется из двух вертикальных или наклонных ферм, соединенных по верхнему и нижнему поясам горизонтальными связями, нижний пояс ферм горизонтальный, а верхний ломаный. В точке излома стрела подвешивается к оголовку поворотной части жесткой тягой. Крепление стрелы и тяги к поворотной части шарнирное. К нижней грани стрелы прикреплен монорельс.

Подъемный полиспаст современных кранов связан с многоскоростной лебедкой, что позволяет обеспечивать большие скорости при подъеме и опускании и небольшие посадочные скорости.

Грузовой полиспаст башенного крана снабжается обычно ограничителем высоты подъема и грузоподъемности.

Ограничитель грузоподъемности для кранов с постоянной грузоподъемностью состоит из прибора, выключающего ток при превышении номинального усилия в грузовом тросе. Это избыточное усилие передается через сжатую на нормальное усилие пружину системы рычагов, выключающих ток. При переменном вылете стрелы и переменной грузоподъемности ограничитель грузоподъемности связывается с механизмом подъема стрелы.

В тягу крепления стрелового полиспаста включают через систему рычагов ограничитель грузоподъемности. Конец рычага перемещается по кулачку, профиль которого соответствует графику усилия в стреловом полиспасте; при превышении усилия другой конец рычага размыкает сеть.

Схема оголовка стрелы показана на рис. 3.

Грузовая тележка предназначена для подъема и перемещения груза в кранах со стрелой постоянного вылета. Однорельсовая тележка состоит из двух щек, внутри которых закреплены ролик верхнего блока грузового полиспаста и катки (колеса), с помощью которых тележка передвигается по монорельсу. Тележка крана грузоподъемностью 5 т четырехколесная, тележка крана грузоподъемностью 15 т имеет восемь колес.

Тележка снабжается ограничителем высоты подъема, автоматически выключающим лебедку при соприкосновении с ним нижнего блока полиспаста.

Консоль для подвески контргруза представляет собой горизонтальную ферму, с одной стороны связанную шарнирами с нижней обвязкой поворотной части, а с другой подвешенную на тяге или канатах к оголовку поворотной части.

К концу консоли подвешивается контргруз в виде бетонных блоков. При расположении лебедок на конце консоли подвеска ее должна быть жесткой, чтобы уменьшить вибрацию площадки при работе лебедок.

Портал представляет собой уширенную часть низа башни. Нагрузка от башни передается на ноги портала через балки, расположенные в верхней его плоскости. Конструкция портала больших кранов обеспечивает пропуск железнодорожного состава под краном.

Портал обычно опирается на четыре ходовые тележки, две из которых являются приводными. В некоторых кранах ходовые колеса вмонтированы в опорные балки портала. Механизм передвижения располагается на тележках или на балках.

Рис. 3. Оголовок стрелы: 1 - стрела; 2 - грузовой полиспаст; 3 - ограничитель высоты подъема; 4 - конечный выключатель; 5 - тяга стрелового полиспаста

Рис. 4 Грузовая тележка: 1 - монорельс; 2 - катки; 3 - канат передвижения тележки; 4 - полиспаст подъема груза; 5 - ограничитель высоты подъема

В башенных кранах значительной высоты между порталом и башней имеется переходная часть в форме усеченной пирамиды, опирающаяся на ноги портала и увеличивающая устойчивость башни. При монтаже крана в ряде случаев эта часть является направляющей опорой для подращивания секций башни.

Ходовая часть кранов с поворотной башней (МСК-8-20, КБ-160) состоит из нижней рамы с четырьмя поворотными балками (флюгерами), одним концом прикрепленными шарнирно к углам неповоротной нижней рамы, а другим-опирающимися на тележки. Из четырех тележек две приводные. Две поворотные балки дополнительно прикреплены растяжками к неповоротной раме. Такая конструкция позволяет перемещать кран по кривым небольшого радиуса и при транспортировании крана уменьшать размер колеи.

Механизм передвижения крана состоит их двух однотипных механизмов, кинематически связанных между собой.

В состав каждого из них входят электродвигатель, тормоз, редуктор и зубчатые венцы, жестко связанные болтами с ходовыми колесами крана. Механизм передвижения ставится на ходовую балку, а если ее нет, то на приводную тележку.

Управление краном производится одним крановщиком с помощью контроллеров. Все электродвигатели снабжены тормозными электромагнитами и концевыми выключателями, автоматически выключающими двигатели при достижении предельного положения.

2. Индексация башенных кранов

Индексы (краткое кодированное название) - определяют тип крана и другие важные характеристики. В нем «зашифрованы» основные параметры выпускаемой модели крана (грузоподъёмность, грузовой момент, порядковый номер модификации и пр.).

Каждая модель башенного крана (по ГОСТ 13555-79 «Краны башенные строительные») имеет свою марку, в которую входят буквы и цифры. Буквы означают:

· КБ - кран башенный

· КБМ - кран башенный модульной системы

· КБГС - кран башенный для гидротехнического строительства

· КБР - кран башенный для ремонтных целей

Следом за буквами идут три цифры в следующем порядке:

· Первая цифра - обозначает размерную группу по грузовому моменту:

o 1-я размерная группа - 25 т*м;

o 2-я размерная группа - 60 т*м;

o 3-я размерная группа - 100 т*м;

o 4-я размерная группа - 160 т*м;

o 5-я размерная группа - 250 т*м;

o 6-я размерная группа - 400 т*м;

o 7-я размерная группа - 630 т*м;

o 8-я размерная группа - 1000 т*м;

o 9-я размерная группа - более 1000 т*м.

· Вторая и третья цифры - порядковый номер регистрации кранов, различает тип башни:

o от №01 до №69 - означает, что кран оборудован поворотной башней.

o от №71 до №99 - означает, что кран оборудован неповоротной башней.

Далее после точки ставится номер исполнения крана, например «.24», отличающегося от базовой модели техническими характеристиками (в базовом исполнение номер «.0» не указывается). После номера исполнения, литерами А, Б, В,…, М, …, У указывается очередная модификация (А - первая, Б - вторая). Дальше указывают для эксплуатации в каких климатических условиях выполнен кран - его климатическое исполнение. Существуют следующая индексация (для умеренного климата индекс не ставится):

· Т - тропическое.

· ТВ - тропическое влажное.

· ХЛ - холодное (Районы Крайнего Севера, до ?60°C).

3. Монтаж, демонтаж, перевозка башенных кранов