Учебное пособие 1475

УДК 621.86 ББК 38.6 – 64 К172

Рецензенты:

кафедра прикладной механики и подъемно-транспортных машин Воронежского государственного технического университета, зав. кафедрой д. т. н., проф. В.А. Нилов;

В.В. Шитов, д. т. н., проф., зав. кафедрой промышленной энергетики Воронежской государственной технологической академии

Калинин, Ю.И.

К172 Башенные краны [Текст] : учеб.-метод. пособие / Ю.И. Калинин; Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т. – Воронеж, 2009. –62 с.

ISBN 978-5-89040-241-7

Учебно-методическое пособие предназначено для оказания помощи студентам, обучающимся по специальности 190205 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование», при выполнении курсового проекта по дисциплине «Грузоподъемные машины».

В пособии дается описание типовой конструкции башенного крана и его отдельных узлов, приводится методика выбора геометрических и весовых параметров элементов крана на начальном этапе проектирования, методика расчета устойчивости против опрокидывания и построения грузовой характеристики, что позволяет системно подойти к выполнению курсового проекта.

Ил. 45. Табл. 11. Библиогр.: 16 назв.

УДК 621.86 ББК 38.6 - 64

2

Вместе с тем следует помнить, что башенные краны занимают третье место по аварийности со смертельным исходом персонала после автомобильных и мостовых кранов, а основной причиной аварий является несоблюдение требований правил ПБ 10-382-00 по безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов. Оснащение башенных кранов современными приборами безопасности (ограничителями грузоподъемности, ограничителями высоты подъема крюка, ограничителями угла наклона стрелы, регистраторами параметров работы крана и другими устройствами безопасности) позволяют значительно повысить уровень безопасности при работе этих кранов.

2. Классификация башенных кранов

Башенные краны имеют большое количество конструктивных различий, и большой диапазон рабочих параметров. Башенные краны можно классифицировать по признакам, которые приведены в табл. 1

3.Устройство современных башенных кранов

3.1. Характеристика и назначение элементов башенного крана

На рис. 1. представлены схематические чертежи кранов с неповоротной (а) и поворотной (б) башнями; маневровой (а) и балочной (б) стрелой. На чертежах обозначены следующие узлы и механизмы крана:

1 – ходовая тележка. Ходовые тележки различаются по количеству колес и наличию привода. Они могут быть одноколесными и многоколесными с установкой колес на балансирах. Тележки с приводным двигателем называют ведущими, без двигателя - ведомыми;

2 – ходовая рама опирается на ходовые тележки и образует прямоугольный опорный контур. Башенные краны обычно имеют 4-точечный опорный контур, приближающийся по форме к квадрату;

4

3– опорно-поворотное устройство (ОПУ) соединяет поворотную и неповоротную части крана. ОПУ воспринимает опрокидывающий момента от груза, вертикальные и горизонтальные нагрузки, действующие на на поворотную часть крана;

4– поворотная платформа служит для размещения на ней контргруза, механизмов (кроме механизма передвижения крана), электрических шкафов, стрелового оборудования, кабины управления. Краны, у которых башня размещается на поворотной платформе, называют кранами с поворотной башней. Краны, у которых башня опирается непосредственно на ходовую раму, называют кранами с неповоротной башней, а поворотная часть (противовесная консоль) вместе со стрелой и оголовком у таких кранов устанавливается на башне на опорно-поворотном устройстве;

Рис. 1. Чертежи общего вида кранов: а - с поворотной наращиваемой башней и наклоняемой стрелой; б - неповоротной башней и балочной стрелой

5 – контргруз (противовес) устанавливается на поворотной платформе крана (противовесной консоли) для повышения его устойчивости против опрокидывания путем создания момента противоположного моменту от силы тяжести поднимаемого груза;

6– стрелоподъемная лебедка в кранах с подъемной стрелой предназначена для изменения вылета груза путем изменения наклона стрелы. Может использоваться при монтаже и демонтаже крана;

7 – грузоподъемная лебедка предназначена для подъема и опускания груза. На кране является основным технологическим механизмом. Ее режим работы определяет режим работы несущей металлоконструкции и крана в целом;

5

8 – механизм поворота обеспечивает круговое вращение поворотной части крана с грузом на крюке;

9 – башня крана позволяет максимально приблизить кран к возводимому сооружению и обеспечить большое подстреловое пространство с минимальными размерами строительной площадки при высотном строительстве;

10 – стрела на кране обеспечивает возможность радиального перемещения груза при любом положении поворотной платформы, что в совокупности с другими движениями крана позволяет доставить груз в любую точку подстрелового пространства с минимальными затратами времени и энергии;

11 – оголовок башни служит для размещения на нем обводных блоков для стрелоподъемных канатов или стреловых расчалов, обеспечивая необходимый угол приложения стрелоподъемного усилия к стреле;

12 – стойка распорная с обводными блоками у кранов с поворотной башней позволяет частично разгрузить башню от изгибающего момента, создаваемого стрелой, стрелоподъемным и грузовым канатами. У кранов с неповоротной башней эту функцию выполняет противовесная консоль, на которой размещается контргруз, грузовая лебедка, которые создают момент, противоположный моменту от сил тяжести стрелы и груза;

13 – кабина управления в кранах размещается на поворотной части на наибольшей высоте для обеспечения крановщику хорошего обзора фронта работ;

14 – грузовой полиспаст на кране выполняет две функции: а) снижает тяговое усилие на барабане грузовой лебедки; б) ограничивает возможность произвольного закручивания крюковой подвески с грузом;

15 – стреловой полиспаст позволяет применять лебедки с меньшей тяговой силой. 16 – механизм передвижения грузовой тележки (для кранов с балочной стрелой)

обеспечивает изменение вылета груза путем перемещения тележки с грузом по стреле; 17 – балласт размещается на кране в пределах опорного контура и служит для повы-

шения собственной устойчивости крана.

3. 2. Конструктивное исполнение элементов башенного крана

Конструктивное исполнение названных узлов и элементов несущих металлоконструкций современных башенных кранов с поворотной или неповоротной башней заслуживает более подробного рассмотрения, так как многие узлы в них унифицированы и используются в различных моделях и размерных группах кранов. Башенные краны, предназначенных для промышленного и гражданского строительства. имеют индексацию, кото-

рая включает в себя аббревиатуру КБ, номер размерной группы по грузовому моменту, порядковый номер модели, порядковый номер исполнения, обозначение очередной модернизации, климатическое исполнение.

На рис. 2, а и б приведены схематические чертежи кранов КБ-308 и КБ-401А соответственно. Кран КБ-308 относится к третьей размерной группе (грузовой момент до 100 т·м), 08 модель. Кран КБ-401А относится к четвертой размерной группе (грузовой момент до 160 т·м), 01 модель, первая модернизация (А). Каждый из этих кранов можно охарактеризовать согласно принятым выше классификационным признакам (табл. 1) следующим образом:

рис. 2, а – башенный передвижной (свободно стоящий) рельсовый кран с нижним противовесом, поворотной наращиваемой башней, балочной стрелой, которую можно наклонить к горизонту при закрепленной на голове стрелы грузовой каретке для увеличения высоты подъема груза;

рис. 2, б - башенный передвижной рельсовый кран с нижним противовесом, с поворотной решетчатой наращиваемой башней, наклоняемой (маневровой) стрелой.

6

Рис. 2. Схемы башенных кранов третьей (а) и четвертой (б) размерных групп

Ходовые тележки кранов серии КБ выполняются на основе двухколесной унифицированной тележки (рис. 3) или ее отдельных сборочных единиц. Из унифицированных элементов можно собрать тележки грузоподъемностью 400, 600, 900, 1200 кН. Базовая ведущая тележка состоит из сварной рамы 1, на которую шарнирно крепится унифицированный приводной агрегат 2 с помощью промежуточного вала 3, а реактивный крутящий момент воспринимается кронштейном 4 через резиновый буфер. В раме на радиальных сферических двухрядных роликоподшипниках установлены ходовые двухребордные колеса 5.

На выходных концах валов колес закреплены на шпонках зубчатые колеса 6, которые находятся в зацеплении с шестерней промежуточного вала и образуют открытую зубчатую передачу. Эта передача закрыта кожухом 7. На раме установлены сбрасывающие плужки 8, захваты противоугонных устройств 9, буфер 10, шкворень 11. Шкворень соединяется с рамой 1 шарнирно, образуя балансирную опору, благодаря чему обеспечивается равномерная нагрузка на ходовые колеса. Тормоза механизма передвижения - автоматические, нормально замкнутые, закрыты кожухом 12. Ведомые тележки не

Рис. 3. Чертеж унифицированной ходовой имеют приводного агрегата. тележки кранов серии КБ

7

Ходовая рама крана создает опорный контур, который должен обеспечивать крану необходимую устойчивость при любом положении поворотной части. Ходовые рамы строительных свободно стоящих кранов выполняют обычно четырехопорными. Конструкция ходовой рамы должна обеспечивать возможность ее быстрого монтажа, демонтажа и транспортировки в стесненных городских условиях.

Ходовая рама крана с поворотной башней (рис. 4) выполняется в виде кольца 1 коробчатого сечения с проушинами 2, в которых с помощью пальцев 3 крепятся четыре диагонально расположенные флюгерные балки 4. Свободными концами флюгерные балки опираются на ходовые тележки 5 и удерживаются на них шкворнями 6. Для фиксации флюгеров относительно ходовой рамы в рабочем и транспортном положениях служат трубчатые подкосы 7. На верхней поверхности ходовой рамы сделана привалочная обработанная поверхность 8 для крепления ОПУ. На нижней поверхности кольцевой рамы сделаны проушины 9 для крепления транспортной подкатной тележки. На боковых стенках кольцевой рамы установлены кронштейны 10 для крепления балластных плит.

Рис. 4. Чертеж ходовой рамы кольцевого типа с флюгерными балками

В конструкцию ходовой рамы при любом ее варианте должна быть заложена возможность компенсации депланации опорного контура по головкам рельсового пути. Конструктивное исполнение ходовой рамы должно исключать возможность отрыва колес ходовых тележек от рельсов. В ходовой раме крана КБ-401 это решается за счет возможности осевого перемещения шкворня 6 в направляющей втулке флюгера в пределах, ограниченных длиной проточки на теле шкворня. В других конструкциях это решается за счет уменьшения жесткости ходовой рамы, как в кране КБ-16 (рис. 5). Нежесткая ходовая рама состоит из двух поперечных балок 1 и 3, на которые опирается продольная балка 2 с кольцевым элементом для крепления ОПУ. На балке 3 монтируется привод 4 механизма передвижения. Крутящий момент с него через тихоходный вал 5 передается на приводные колеса 6. На балке 1 монтируются ведомые колеса механизма передвижения. Податливость такой1конструкции позволяет обеспечивать постоянный контакт ходовых колес с

8

рельсами при допустимых продольных и поперечных отклонениях рельсового пути от плоскости. Неповоротные башни кранов устанавливают на портальных или плоских асимметричных ходовых рамах.

Рис. 5. Чертеж нежесткой ходовой рамы

Плоские ходовые рамы имеют наиболее простую конструкцию. На рис. 6 показана плоская ходовая рама с асимметричной установкой башни. Такая рама делается сборноразборной из балочных элементов на болтах. Все балочные элементы выполнены сварными из листов и имеют коробчатое сечение. Асимметричное расположение башни позволяет более рационально использовать подстреловую рабочую зону крана за счет приближения башни к строящемуся объекту на величину А в пределах нормативов безопасности.

Ходовая рама портального типа, показанная на рис. 7, выполняется в виде прямоугольной

платформы 1, установленной на четыре опорные стойки 2. Стойки, опирающиеся на одну рельсовую нить, соединены по низу стяжной балкой 3 и создают плоскую жесткую раму. Стойки на разных рельсовых нитях стяжек не имеют, что дает возможность использовать пространство колеи для складирования материалов и перемещения транспортных средств. Стойки имеют пирамидальную форму, выполняются сварными из листов и крепятся к платформе своими фланцами на болтах.

Краны с портальной ходовой рамой использую на складских и различных погрузочно-разгрузочных терминалах с автомобильным, железнодорожным или водным транспортом. Грузоподъемные краны с подобными ходовыми рамами называют портальными.

Рис. 6. Чертеж асимметричной ходовой рамы

9