содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

1.1.3. Строительно-монтажные козловые краны

Строительно-монтажные краны предназначены для монтажа оборудования и сооружений промышленных предприятий, судов, энергетических объектов, мостов и др.; их грузоподъемность варьируется в широком диапазоне, достигая 600 т, величины пролетов - от 32 до 115 м, высота подъема груза - от 20 до 80 м.

Кран такого типа (рис. 1.10) состоит из моста 1, как правило, коробчатой конструкции с консолями 2, опирающимися на опоры 3. По верхнему строению мостового пролета перемещается консольная грузовая тележка 4 главного подъема; к нижнему поясу моста прикрепляется двутавровая ездовая балка, по которой передвигается электроталь 5 грузоподъёмностью 10 т. Кабина управления 6 устанавливается на мосту около опоры, механизмы передвижения 7 и 8 выполнены в виде трёхколёсных тележек с двумя балансирами; одно из колес каждой тележки приводное.

Конструкции козловых строительно-монтажных кранов наиболее полно отражают тенденции современного краностроения, обусловленные техническим прогрессом в машиностроении, строительной индустрии, энергетике, судостроении. Это прежде всего увеличение грузоподъемностей, длины пролетов и высоты подъема грузов, в связи со все более широким применением технологии монтажа крупными блоками, усовершенствование электропривода и систем управления, устройств и приборов безопасности.

В связи с необходимостью обеспечения высокой точности монтажа, исчисляемой зачастую долями миллиметра, краны этого типа, как правило, оборудуют приводами с посадочными скоростями порядка 0,1 м/с и менее, а также малыми скоростями передвижения кранов и тележек. А учитывая необходимость выполнения помимо основных монтажных операций также вспомогательных и общестроительных грузоподъемных работ, такие краны оснащают многоскоростными приводами механизмов подъема, а иногда и передвижения крана и тележки.

В связи с индивидуальным или мелкосерийным характером производства строительно-монтажных кранов, а также учитывая высокую нагруженность, их металлические конструкции чаще всего выполняют листовыми коробчатыми. Определенное исключение составляет показанный на рис. 1.10 кран К-100У, мост 1 которого имеет листовую коробчатую конструкцию, а консоли 2, а также опоры 3, жестко прикрепляемые к мосту, выполнены решетчатыми. По рельсам, установленным на верхнем строении крана, передвигается опорная грузовая тележка 4, а по ездовой балке, прикрепленной к нижнему поясу моста, - электроталь 5. Кабина 6 установлена стационарно в верхней части жесткой опоры. Перемещение крана осуществляется по рельсовому пути на тележках 7, которые оснащены буферами 8.
 

Рис. 1.10. Общий вид козлового строительно-монтажного крана

Уникальный строительно-монтажный кран, специально спроектированный Харьковским институтом «Энергомонтажпроект» и изготовленный Запорожским энергомеханическим заводом для строительства атомных электростанций, показан на рис. 1.11.

Рис. 1.11. Общий вид козлового однобалочного крана К2 * 100 для строительства атомных электростанций: а - конструктивная схема; б - монтаж купола атомной станции
 

Кран, предназначенный для монтажа здания и оборудования реакторного отделения атомной станции, выполнен однобалочным, имеет уникальные параметры: грузоподъемность 2x100 т, пролет 80 м, высоту подъема груза 76 м. Конструкция включает: однобалочный мост 1 с двумя консолями 2 длиной по 9 м каждая; одностоечные опоры 3, большие подкосы 4, соединяющие консоли с опорами в плоскости моста и увеличивающие его жесткость; большие подкосы 5, соединяющие портал 6 с опорами; малые подкосы 7, соединяющие опоры с порталом и передающие нагрузку на ходовые тележки 8, снижающие тем самым нагруженность портала; два стреловых поворотных крана 9, установленных на мосту над опорами и предназначенных для ремонта и обслуживания консольных грузовых тележек 10. Кран также оснащен подвесной вспомогательной тележкой 11 грузоподъемностью 20 т, предназначенной для вспомогательных работ: замены крюков на подвеске для траверс, подъема и транспортирования грузов до 20 т с повышенными скоростями. Монтаж крупногабаритных и массивных элементов, например купола здания атомной станции, производится только с помощью траверсы 12 длиной 20 м, подвешиваемой на траверсы 13 грузовых тележек, что показано на рис. 1.11,6.

Основные параметры наиболее распространенных кранов этого вида приведены в табл. 1.3.

Таблица 1.3

Технические характеристики козловых кранов, применяемых для строительных, монтажных и специальных работ (по данным Запорожского энергомеханического завода)
 

Схемы металлоконструкций современных строительно-монтажных кранов в целом можно разделить на семь основных разновидностей, сформировавшихся в процессе их эволюции. Наиболее широкое распространение получили двухбалочные (рис. 1.12, а) краны, чаще всего выполняемые двухконсольными. Краны этих типов обычно выполняют с одной жесткой и одной шарнирной опорами, хотя наметилась тенденция изготовления кранов даже больших пролетов с двумя жесткими опорами, что обусловлено тем, что компенсация температурных изменений длины моста происходит за счет разницы между шириной подкрановых рельсов и рабочей поверхности ходовых колес, а металлоконструкция с двумя жесткими опорами лучше сопротивляется выбегу опор при изменении нагрузок на опоры и других факторов, вызывающих выбег опор кранов с раздельным приводом передвижения.

В последние годы все большее применение находят краны однобалочной конструкции (см. рис. 1.10; 1.11). Применение такой схемы позволяет существенно снизить металлоемкость крана и затраты на его изготовление [1.3]. Опоры однобалочных кранов могут быть одностоечными (рис. 1.12, б, г, д, е) или с разветвленными двухстоечными опорами (рис. 1.12, в, ж). При одностоечных опорах ходовое оборудование устанавливается на основаниях порталов (рис. 1.12, б, г, д, е). Балки ходовых тележек соединяются с опорами шарнирно или жестко. При шарнирном соединении, позволяющем упростить технологию монтажа крана, добавляются подкосы, соединяющие шарнирно одностоечные опоры с порталом (рис. 1.12, г, д, е).

Введение подкосов в схемы козловых кранов является новым конструктивным решением в краностроении [1.4, 1.5], позволяющим увеличить жесткость пространственной металлоконструкции при сравнительно небольшом увеличении металлоемкости. Для увеличения жесткости главной балки вводятся подкосы, соединяющие консоли с опорами кранов (рис. 1.12, д, е, ж); при этом сами консоли служат не только для передвижения тележек и выноса груза за пределы крановых путей, но и для увеличения жесткости моста, а также распределения силового потока на всю металлоконструкцию крана.

Главная балка моста однобалочных кранов работает на изгиб или на изгиб с кручением в зависимости от конструкции грузовых тележек. Кручение моста крана вызывает дополнительные напряжения в металлоконструкции главной бшгки, но снижает динамику ее нагружения в переходных режимах за счет дополнительной податливости под нагрузкой.

Поскольку большинство схем металлоконструкций, применяемых в козловых кранах, являются статически неопределимыми, при проектировании перед конструкторами стоит сложная задача рационального выбора схемы, которую невозможно решить без соответствующего анализа. Для этого разработаны специальные методики анализа структурных схем кранов [1.8], позволяющие в зависимости от заданных параметров выбрать наиболее приемлемую схему построения металлоконструкции.
 

Рис. 1.12. Схемы металлоконструкций строительно-монтажных козловых кранов

В отличие от кранов общего назначения строительно-монтажные краны имеют- целый ряд специфических схем металлоконструкций мостов. Самыми распространенными по-прежнему остаются двухбалочные мосты коробчатого или решетчатого типов. Однако в последние годы наметилась тенденция к производству однобалочных кранов большой грузоподъемности для строительства и обслуживания тепловых и атомных электростанций, как, например, крапов К-100У, К2х100 и некоторых других (см. рис. 1.10, 1.11), хотя длительное время считалось, что однобалочные мосты применимы лишь для кранов небольших грузоподъемностей. Такие краны выполняют как с опорными (рис. 1.13, а, б, в, г, и, к, л), так и подвесными тележками (рис. 1.13, д, е, ж, з).

Козловые специальные краны часто делают с двумя механизмами подъёма: главным и вспомогательным. В таких случаях главный подъём обычно устанавливают на опорной тележке, а вспомогательный - на подвесной (рис, 1.13, б, в, г, л); при этом тележку вспомогательного подъема обычно подвешивают на закрепленной снизу к пролетному строению двутавровой балке соответствующего сечения, установленного расчетом в зависимости от величины грузоподъёмности. Эта балка помимо непосредственного функционального назначения увеличивает общую прочность и жёсткость моста.

Представляют интерес мосты незамкнутого сечения (рис. 1.13, и, к), в которых тележка расположена внутри сечения моста и тем самым защищена от атмосферных осадков. Мосты могут выполняться решетчатыми, коробчатыми прямоугольного, трапецеидального или треугольного сечения, а также составными из труб, уголков, двутавров.
 

Поскольку однобалочные мосты работают обычно с консольными тележками, важное значение имеет конструкция опорных и поддерживающих от опрокидывания рельсов и места их установки.

Для кранов больших грузоподъемностей и пролетов главные балки мостов часто делают составными. Например, у крана К-400, предназначенного для строительства атомных электростанций, сечение моста в верхней части выполнено в виде прямоугольника, к которому снизу прикреплена сваркой
дополнительная часть в виде трапеции. При монтаже к трапециевидной части моста привариваю т двутавровую балку, по которой передвигается подвесная тележка, грузоподъемностью 40 т (рис. 1.13, л) [1.5]. Это обусловлено тем, что размеры полностью собранной балки не вписываются в железнодорожные габариты, что усложняет доставку элементов крана к месту монтажа.

Представляют интерес мосты, получившие широкое распространение, например, в США, выполненные из двух тонкостенных труб незамкнутого профиля со смещением осей в вертикальной плоскости. Величина смещения осей определяет величину момента сопротивления сечения моста, а следовательно, необходимую прочность и жесткость моста в вертикальной плоскости (рис. 1.13, и). Ездовые балки устанавливают в этих мостах в нижней части оболочек. Грузовые тележки при такой компоновке защищены от атмосферных осадков, поскольку расположены во внутренних полостях оболочек.