Козловые краны

Козловый кран представляет собой крановое сооружение с горизонтальным пролетным строением (фермой, мостом), установленным на двух высоких опорах, по которому перемещаются таль, грузовая тележка, поворотный кран или иное грузоподъемное устройство. В зависимости от назначения, грузоподъемности и пролета козловые краны имеют различное конструктивное исполнение.

Пролетное строение козловых кранов выполняется в виде четырехферменной или двухбалочной конструкции. Последняя может состоять из двух балок двутаврового или коробчатого сечения. Опорные нота козловых кранов обычно делаются жесткими, но в некоторых моделях одна из ног присоединяется к пролетному строению шарнирно (гибкая нога).

Козловые краны разделяются на краны общего и специального назначения.

Краны общего назначения (рис. 1) предназначаются преимущественно для погрузочно-разгрузочных и отчасти монтажных работ на открытых складах и на площадках укрупненной сборки. Грузовые тележки кранов могут быть одно- или двух-рельсовыми; двуярельсовые тележки перемещаются обычно по верхнему поясу пролетного строения и могут иметь канатную тягу.

Управление краном сосредоточено в кабине, расположенной на верху жесткой опоры непосредственно под мостом, и производится при помощи контроллеров. Электрический ток подводится по гибкому бронированному кабелю, навиваемому на барабан, установленный на раме тележки; иногда кабель укладывается в деревянный желоб во избежание образования петель и попадания под колесо крана.

Рис. 1. Козловый кран общего назначения:

1 — мост; 2 — жесткая опора; 3 — шарнирная опора; 4 — грузовая тележка; 5 — траверса; 6 — грузовой крюк; 7 — ходовые тележки; 8 — лебедки для подъема груза; 9 — лебедка для передвижения тележки; 10 — кабина управления

Козловые краны общего назначения обычно изготовляются по одинаковой конструктивной схеме, отличаясь в основном лишь пролетом и грузоподъемностью. В зависимости от этих параметров различают краны легкие грузоподъемностью 5—10 г, среднего типа грузоподъемностью до 20 г с пролетом до 40 м и тяжелого типа грузоподъемностью 30—50 т и пролетом 20— 40 м. Длина консолей для кранов консольного типа принимается в пределах 0,25—0,35 пролета. Скорость подъема груза составляет 8—32 м/мин. Скорость передвижения грузовых тележек— до 40 м/мин и скорость передвижения крана до 100 м/мин. Высота подъема груза — в пределах 4—25 м в зависимости от габаритов грузов.

Рельсы подкрановых путей укладываются строго горизонтально на полушпалах с шагом 0,5 м и должны быть хорошо отрих-тованы; на концах путей должны быть поставлены упоры.

Мост и опоры крана собирают на земле и поднимают в проектное положение при помощи монтажной мачты или гусеничного крана. Ускорение монтажа и снижение его стоимости обеспечивают самомонтирующиеся козловые краны с ходовым оборудованием (на рельсовом и пневмоколесном ходу) универсальной конструкции, позволяющей крану передвигаться не только по рельсам, но и по ровной бетонной площадке.

Некоторые конструкции козловых кранов допускают поворот крана с передвижением одной опоры по кривой.

Козловые краны общего назначения характеризуются следующими удельными показателями:

а) расход металла в т на 1 г грузоподъемности — для кранов легкого и среднего типов в пределах 2,1—2,9 и для кранов тяжелого типа — в пределах 1—1,4;

б) установленная мощность электродвигателей в кет на 1 т грузоподъемности — для кранов легкого и среднего типов в пределах 2,5—3 и для кранов тяжелого типа —в пределах 1,3—2,2.

К достоинствам козловых кранов общего назначения относятся простота конструкции и изготовления, возможность перекрытия одного или нескольких железнодорожных путей, складских или производственных площадок.шириной до 40 м, а также невысокая стоимость самого крана и подкрановых путей.

Козловые краны специального назначения (рис. 2) отличаются от кранов общего назначения своей конструкцией и основными параметрами. Их грузоподъемность достигает, 200—400 т, пролет —до 76 м, высота подъема грузового крюка — более.60 м.

В гидростроительстве козловые объемлющие краны большой грузоподъемности найдут применение при сооружении низко- и средненапорных ГЭС из сборного железобетона с массой сборных элементов до 150 г и более. Имея постоянную грузоподъемность в пределах всего поперечного ‘профиля сооружения, козловые объемлющие краны наиболее просто решают всю технологию монтажа таких сооружений.

Еще более эффективными при пролетах 80—100 м и грузоподъемности порядка 150 г могут оказаться кабельно-мостовые

Рис. 2. Козловый кран специального назначения:

1 — мост; 2 — грузовая тележка; 3 — нога; 4 — ходовые тележки

объемлющие конструкции кранов, в которых к концам жесткого пролетного строения прикреплены канаты для передвижения грузовых тележек. В таких кранах пролетное строение воспринимает нагрузку только от сжатия, вызываемого натяжением канатов, и от собственного веса; в пролете между олорами эти нагрузки отчасти уравновешивают одна другую и вес пролетного строения оказывается сравнительно небольшим. По сравнению с обычными козловыми кранами металлоемкость «абельно-мостовых кранов снижается почти в 1,5 раза, а мощность установленных двигателей — на 15—20%.

Кабельные краны

Кабельные краны в гидростроительстве используют при безэстакадном способе работ в труднодоступных участках, а также при возведении низко- и средненапорных гидросооружений в разнообразных топографических условиях и различных вариантах компоновки сооружений в плане.

Рис. 3. Схемы кабельных кранов:

а — устройство крана; б — неподвижный кран; в — параллельно-подвижный кран; г — радиально-подвижный кран

Пролет современных кабельных кранов-бетоноукладчиков достигает 1200 м, что позволяет размещать их опорные башни вне пределов строящегося сооружения и вести монтаж крана до начала земляных, бетонных и монтажных работ, обеспечивая широкие возможности их совмещения.

Кабельный кран (рис. 3, а) состоит из двух стационарных или передвижных опор, между которыми подвешен несущий стальной канат; по канату перемещается тележка с блоками подъемного механизма и крюковым или грейферным захватом. Тележка перемещается при помощи связанного с ней тягового каната, образующего замкнутую петлю. Для подъема груза используется подъемный канат, один конец которого обычно закрепляется на одной из отгор крана, а второй — в барабане лебедки, установленной на противолежащей опоре. В пролете подъемный канат опирается на поддержки.

Лебедки лодъема груза и перемещения тележки, а также аппаратуру управления устанавливают в машинных помещениях крана, которые располагают на передвижных башнях или у неподвижных опор крана.

Основными параметрами кабельных кранов являются грузоподъемность, пролет, скорости подъема груза и передвижения тележки, высота опор (мачт или башен).

Грузоподъемность кабельных кранов-бетоноукладчиков колеблется в пределах 15—25 т; для монтажа тяжелых элементов в зарубежной практике применялись краны грузоподъемностью до 150 т.

Длина пролета кабельных кранов в современной практике гидростроительства обычно колеблется в пределах 500—1000 м.

Скорости подъема груза и передвижения тележек (в м/мин) колеблются в пределах:

подъема груза – 50—100

опускания груза – 120—135

передвижения тележки – 200—400

передвижения опор крана – 15—30

Высота опор крапа назначается из условия свободного прохода тележки с грузом над возводимым сооружением и зависит от пролета крана, высоты сооружений и рельефа подкрановой территории (обычно в пределах 25—70 м).

Производительность крана определяется грузоподъемностью и продолжительностью его рабочего цикла.

По степени подвижности опор кабельные краны подразделяются на неподвижные и подвижные. У неподвижных кранов опоры закреплены на фундаменте (рис. 3, б); кран обслуживает узкую полосу под несущим канатом.

У подвижных кабельных кранов опоры расположены на тележках, передвигающихся по рельсовым путям. Подвижные кабельные краны могут быть:

а) параллельные (рис. 3, в)—с движением обеих опор по параллельным рельсовым путям; краны обслуживают в плане прямоугольные площади;

б) радиальные (рис. 3, г)— с одной неподвижной опорой и другой подвижной, передвигающейся по рельсу по дуге окружности.

Неподвижная опора может быть использована для нескольких радиальных кабельных кранов, при этом их подвижные опоры могут передвигаться по одному или нескольким концентрически уложенным рельсовым путям (многониточные краны).

По способу натяжения несущего каната различают краны с жестким креплением каната к опорам при помощи концевых муфт и краны с натяжением несущего каната весом качающейся опоры.

У кранов с жестким креплением несущего каната натяжение каната меняется в зависимости от положения тележки, веса перемещаемого груза и температуры внешней среды, достигая максимума при расположении тележки в середине пролета. Траектория движения тележек у этих кранов приближается к дуге эллипса с довольно крутыми углами несущего каната у опор.

Это вызывает необходимость увеличивать рабочий пролет крана на 20—30 м во избежание сильного износа прилегающих к опорам участков несущего каната, имеющих слабое натяжение.

У кранов с натяжением несущего каната весом качающейся опоры величина натяжения для отдельных участков колеблется в пределах 10—12% от номинальной (при расположении груза по середине пролета). При движении тележки к середине пролета качающаяся башня наклоняется в сторону пролета, и увеличение провеса несущего каната не отражается на его натяжении. При движении тележки от середины пролета этот провес уменьшается за счет обратного отклонения башни. Траектория движения тележек у таких кранов близка к параболе с более пологими углами подъема несущего каната на подходах к опорам, что обеспечивает плавный подход тележки к опоре крана.

Натяжение несущего каната весом качающейся опоры обусловливает значительно большие изменения его провесов по сравнению с провесами у кранов с жестким креплением каната, а значит, вместе с этим и большее раскачивание несущего каната в вертикальной плоскости при разгрузке.

При быстрой разгрузке грузов на весу (например, бетонной бадьи с неуправляемым затвором) возникает так называемое явление «прыжка», связанное с мгновенным снятием нагрузки с несущего каната и его колебанием с медленно затухающей амплитудой. Величина «прыжка» на кранах с качающейся опорой в несколько раз больше, чем на кранах с жестким креплением несущего каната, что резко снижает их производительность.

Поэтому для подачи бетона кабельные краны с качающейся опорой применяться не должны. Для этой цели следует применять кабельные краны с жестким креплением несущего каната, а также бадьи с управляемым затвором, обеспечивающим замедленный, плавный выпуск бетонной смеси.

За последние годы наблюдается дальнейшее совершенствование типов и конструкций кабельных кранов-бетоноукладчиков и улучшение их эксплуатационных показателей. Современные бетоноукладочные кабельные краны оборудуются системой автоматического регулирования уровня провеса бадьи при разгрузке бетонной смеси, что является весьма эффективным средством борьбы с явлением «прыжка» и позволяет практически устранить вертикальное перемещение бадьи при ее опорожнении. На рис. 4 приведен один из вариантов схемы такой автоматизации.

Подъемная лебедка приводится электродвигателем постоянного тока, к которому присоединен сельсин-датчик. С барабана лебедки подъемный канат направляется к тележке крана, образуя на блоках петлю. Натяжение в подъемном канате измеряется динамометром или тензодатчиком, поворотная -стрелка которого связана со вторым специальным датчиком. Для управления двигателем лебедки применяют сельсины-приемники, связанные между собой редуктором, кулачком и диском с электропереключателями. К приемнику присоединен также небольшой двигатель для автоматической установки диска в нейтральное положение.

Рис. 4. Схема автоматизации управления кабельного крана

После опускания бадьи до нужной высоты подъемный двигатель выключается и начинается разгрузка бадьи. Натяжение подъемного каната при этом уменьшается, стрелка динамометра я соединенный с ней датчик поворачиваются. Поворачивается на соответствующий угол приемник. Связанный с ним кулачок при повороте воздействует на переключатель диска и включает двигатель лебедки на опускание. Связанный же с двигателем датчик взаимодействует с приемником и вращает через редуктор диск. При синхронном движении кулачка и диска подъемная лебедка будет медленно опускать груз-вниз.

Если скорость опускания бадьи окажется больше скорости соответствующего изменения провеса, диск, опережая кулачок, освободит выключатель, и двигатель подъемной лебедки остановится. Если же скорость опускания бадьи будет недостаточна, то угол рассогласования между кулачком и диском увеличится, пока включится второй выключатель и не переключит двигатель подъема на более быстрое опускание. При выключенном автоматическом регуляторе двигатель приводит всю систему в исходное положение.

Рис. 5. Грузовая тележка и кулачковая поддержка кабельного крана:

а — схема тележки; б — схема расположения кулачков на кулачковых канатах; в — поддержка; 1 — тележка; 2 — поддержки; 3 — несущий канат; 4 и 5 — нижний и верхний кулачковые канаты; 6 — подъемный канат; 7 — тяговый канат; 8 — кулачок

Грузовая тележка (рис. 5) кабельного крана выполняется в виде легкой металлической конструкции, в которой закреплен ны ходовые колеса тележки и блоки подъемного механизма. Для равномерного распределения нагрузки все ходовые колеса крепятся на балансирах.

Несущие канаты кабельного крана (один или несколько) — обычно закрытой конструкции, подъемный и тяговый — много-прядные крестовой двойной свивки, канаты для подвески многожильного электрокабеля, силового питания, управления и связи между обеими башнями, а также кулачковые канаты для размещения поддержек однопрядные.

Грузоподъемные машины

Поддержки в кабельных кранах служат для удержания всех канатов на определенном расстоянии относительно друг друга и относительно несущего каната, провес которого сильно меняется при изменении нагрузки на крюке.

Поддержки выполняются кулачковыми, раскрывающимися и самоходными.

Кулачковые поддержки расстанавливаются в пролете принудительно самой тележкой крана. Поддержки выполняются в виде металлических рамок, насаженных на пикообразный стержень-собиратель, прикрепленный к тележке. Для расстановки поддержек в определенных местах пролета кабельный кран оборудуется кулачковым канатом с закрепленными на нем через каждые 40—60 м кулачками (муфтами) разного диаметра.

Из-за неизбежных ударов поддержек о муфты нарушается нормальная работа крана, поэтому кулачковые поддержки не применяют при скорости движения тележки выше 200— 250 м/мин; они непригодны также для кабельных кранов-бетоноукладчиков.

Раскрывающиеся поддержки крепятся на несущем канате крана специальными зажимами и состоят из двух шарнирно соединенных половин. Тележка крана при подходе к поддержке своими шинами нажимает на выключающие ролики рычагов поддержки и раскрывает ее, пропуская блоки тележки. После прохода тележки поддержка под действием пружин и собственного веса щек быстро закрывается, а ветви подъемного и тягового канатов снова подхватываются роликами поддержки. Раскрывающиеся поддержки работают удовлетворительно, скорости движения отдельных поддержек различны и подбираются с таким расчетом, чтобы они перемещались по несущему канату на равных расстояниях друг от друга.

В новых моделях кабельных кранов-бетоноукладчиков за счет применения самоходных поддержек скорость движения грузовой тележки доведена до 600 м/мин; при других поддержках предельная скорость тележки не превышает 360 м/мин.

Лебедки кабельных кранов (подъемные и для передвижения тележки) размещаются на одной из башен и выполняются по обычной для лебедок с индивидуальным электроприводом схеме, отличаясь лишь большими диаметрами и длинами барабанов, отвечающими большой длине наматываемого каната. Для кранов с пролетами свыше 500 м взамен барабанных тяговых лебедок применяют лебедки с приводными блоками (многожелобчатыми канатоведущими шкивами).

Механизмы передвижения башен имеют одно- или двухрельсовые приводные тележки на обеих башнях, работающие без синхронизации.

Монтаж и эксплуатация кабельных кранов должны вестись в строгом соответствии с проектом организации монтажных работ и правилами техники безопасности.

Обслуживающая кабельный кран бригада обычно состоит из машиниста и двух помощников: по электрической и механической части. Для обеспечения правильного технического надзора за состоянием и эксплуатацией кабельных кранов их следует включать в состав механизированного подразделения строительства.

Для повышения производительности кабельных кранов-бетоноукладчиков целесообразно применять челночную схему подачи бетонной смеси (без снятия бадьи с крюков крана). В целях уменьшения числа передвижек крана железнодорожные пути должны быть проложены вдоль всего фронта работ.

Большую роль при использовании кабельных кранов, играют устройство и содержание рельсовых путей. При этом особого внимания требуют наклонные пути, от состояния которых зависит правильность распределения нагрузок. Параллельность рельсовых путей должна систематически проверяться нивелировкой. Кроме надлежащего устройства рельсовых путей, требуется систематический надзор за их состоянием и ежедневная работа по текущему уходу и ремонту.

Двухконсольные портальные краны

Двухконсольные портальные краны применяют в гидротехническом строительстве в качестве основных кранов-бетоноукладчиков при возведении крупных сооружений из монолитного бетона. Они, так же как и портально-стреловые краны, кроме подачи бадьями бетонной смеси с эстакад в блоки сооружения, обслуживают все подготовительные работы бетонного комплекса.

Такого типа краны выполняются с двумя неповоротными консолями, установленными на передвижном портале (рис. 6).

Несущей конструкцией двухконсольного крана, передвигающегося обычно по рельсовым путям, уложенным на бетоновоз-ной эстакаде, является портал 8, ноги которого опираются на четыре ходовые тележки 9 с индивидуальными приводами. Ширина и высота портала назначаются исходя из числа бетоновоз-ных путей между рельсами крана и установленных габаритов приближения железнодорожных составов.

Портал состоит из четырех колонн, связанных наверху платформой, а внизу — четырьмя затяжками. К платформе симметрично с двух сторон присоединяются срелы крана. В некоторых конструкциях стрела одним концом шарнирно присоединяется к платформе портала, а вторым при помощи канатных оттяжек подвешивается к оголовку крана. Последний обычно состоит из четырех труб, шарнирно закрепленных на платформе.

Стрела крана выполняется П-образного сечения; на ее нижнем поясе закреплены рельсы, по которым канатной тягой перемещается грузовая тележка с грузозахватным устройством для подвески бадьи с бетонной смесью.

Рис. 6. Двухконсольный портальный кран:

1 — машинное помещение; 2 — кабины управления; 3 — грузовая тележка; 4 — подъемная лебедка; 5 — подъемные канаты левой и правой свивки; 6 — тяговый канат; 7 — соединительные муфты; 8 — портал; 9 — ходовые тележки; 10 — стрела

Кран уравновешивается передвижными противовесами, которые автоматически меняют свое положение в зависимости от положения грузовой тележки.

Механизмы и электрооборудование крана размещаются в машинном помещении, на платформе портала. Управление краном осуществляется из кабин, расположенных по обеим сторонам портала.

Электропитание крана подводится по гибкому кабелю или от троллеев, расположенных вдоль подкрановых путей. Механизм подъема и тяговая лебедка, перемещающая грузовую тележку, работают на постоянном токе, чем обеспечивается большой диапазон регулирования скоростей.

Грузоподъемность двухконсольных кранов постоянна на всех вылетах и достигает 25 т. Вылет в каждую сторону обычно составляет 50 м; высота подъема груза над головкой рельса 30— 32 м, а полная высота подъема — до 140 м.

Скорость подъема -груженой бадьи 80 м/мин, скорость опускания 100—ПО м/мин. Скорости подъема и опускания порожней бадьи — до 200 м/мин. Наибольшая скорость передвижения: грузовой тележки 100 м/мин, крана 25 м/мин. Мощность установленных двигателей достигает 78 кет на 1 т грузоподъемности крана. Производительность крана в смену при хорошей организации работ достигает 600—800 м3.

Для снижения веса основные металлоконструкции двухкон-сольных кранов изготовляют из низколегированных сталей.

При наличии двух стрел, длиной по 50 м каждая, кран, передвигаясь по бетоновозной эстакаде, может обслуживать весь комплекс бетонных работ при ширине рабочего фронта до 100 м в плане.

Двухконсольные враны выполняются неповоротными, что позволяет устанавливать их на бетоновозной эстакаде с минимальными интервалами. Вследствие этого легко регулировать интенсивность подачи бетона в блоки бетонирования и более точно подавать к местам установки армофермы и закладные части.

Однако область применения двухконсольных портальных кранов ограничена:

1) индивидуальностью рабочих размеров крана, выбираемых обычно применительно к характеристике данного гидросооружения, что затрудняет возможность его использования на других строительствах с иными параметрами сооружений;

2) громоздкой конструкцией несущего остова крана, что усложняет монтаж, демонтаж и повышает стоимость крана;

3) возможностью обслуживания краном лишь относительно узкой полосы (в плане) с одной позиции, в то время как полноповоротный кран может обслуживать площадь круга с диаметром, равным его вылету.