3.3. Параметры грузоподъемных кранов

Грузоподъемность Q является главной характеристикой любой грузоподъемной машины. Номинальная грузоподъемность Q_н соответствует максимальной грузоподъемности и должна обеспечиваться прочностью проектируемого крана мостового типа и прочностью и устойчивостью кранов стрелового типа. При проектировании крана его грузоподъемность назначается по ГОСТ 1575 – 91, который устанавливает грузоподъемность в тоннах в соответствии с рядом предпочтительных чисел. Базовый ряд устанавливает следующие грузоподъемности кранов: 1,00; 1,25; 1,60; 2,00; 2,50; 3,20; 4,00; 5,00; 6,30; 8,00. Продолжение ряда грузоподъемности получают умножением базового ряда на 10, на 100 или на 1000.

Высота подъема груза H устанавливает расстояние в метрах по вертикали от уровня стояночной площадки крана до грузозахватного органа.

Вылет L для стреловых кранов устанавливает в метрах расстояние по горизонтали от оси вращения крана до вертикали, проходящей через ось головных блоков на стреле.

Г рузовысотная характеристика графически отражает зависимость грузоподъемности (грузовая характеристика) и высоты подъема груза (высотная характеристика) от вылета. На рис. 54 показана грузовысотная характеристика пневмоколесного с 15-метровой стрелой: грузовая характеристика - кривая 1, высотная характеристика - кривая 2.

Грузовая характеристика крана может быть откорректирована соответствующей настройкой ограничителя грузоподъемности крана. Грузовой момент М_гр определяет предельную величину произведения величины поднимаемого груза и вылета:

М_гр = Q×L.

В

Рис. 55. Грузовысотная характеристика пневмоколесного крана

еличина грузового момента для крана задается при его проектировании. При работе крана возможно любое сочетание вылета и грузоподъемности, не превышающее заданного грузового момента и номинальной грузоподъемности. При соблюдении этого условия опрокидывание крана под действием поднимаемого груза невозможно.

Стреловые краны, передвигающиеся по рельсовому пути, характеризуются колеёй К и базой Б ходовой тележки. Полноповоротные краны должны иметь одинаковый запас устойчивости вдоль и поперек рельсового пути. У башенных кранов обычно К = Б и может составлять в зависимости от грузового момент 4,5; 5; 6; 6,5; 7,5; 10 м.

Пролет L_м для кранов мостового типа устанавливает в метрах расстояние по горизонтали по осям рельсовых нитей кранового пути. Пролеты мостовых кранов по ГОСТ 534-78 увязаны с грузоподъемностью и пролетами промышленных зданий, в которых предполагается установка мостовых кранов. Пролеты принимают из ряда: 4,5; 7,5; 10; 13; 16; 18; 19; 22; 24; 27; 28; 31; 32; 34 м.

Скорость рабочих движений крана при проектировании устанавливают в зависимости от назначения механизма и назначения крана в целом.

Скорость подъема (опускания) груза V_гр может быть большой у кранов, работающих на перегрузочных работах (120 м/мин), у кранов для монтажных работ она может составлять 0,2 м/мин. Краны, предназначенные для строительно-монтажных работ, имеют многоскоростной привод механизма подъема груза, обеспечивающий высокие скорости на перегрузочных работах и низкие (посадочные) скорости при монтаже строительных конструкций.

Скорость передвижения крана V_кр назначают в зависимости от конструкции крана, его назначения и протяженности пути перемещения. Скорость передвижения мостовых кранов общего назначения составляет 30 ÷ 75 м/мин. Башенные краны в зависимости от грузоподъемности и высоты крана имеют скорость передвижения 10 ÷ 30 м/мин.

Частота вращения n_кр поворотных кранов в зависимости от грузоподъемности и вылета груза составляет у башенных кранов 0,2 ÷ 1 об/мин, у стреловых самоходных - от 0,05 до 2,5 об/мин.

Скорость изменения вылета V_в у стреловых самоходных кранов с гибкой подвеской стрелы составляет 12 -15 м/мин, скорость телескопирования стрелы у кранов с гидроприводом 3 – 20 м/мин.

Башенные краны с балочной стрелой имеют скорость изменения вылета (передвижения грузовой тележки) 10 ÷ 30 м/мин. Краны с наклоняемой стрелой имеют время полного изменения вылета t_в= 0,7 ÷1,5 мин. Средняя скорость изменения вылета будет

V_в = (L_макс – L_мин)/ t_в.

Производительность П крана зависит не только от номинальных технических параметров крана (техническая производительность П _т), но и от реальных и организационных условий эксплуатации (эксплуатационная производительность П_э). Производительность крана при работе с максимальными грузами

П_т = Q·z, т/ч,

где z = 3600/Т_ц – число циклов в час при продолжительности цикла Т_ц , с.

Цикл в работе грузоподъемного крана (рис. 56) состоит из суммы затрат времени на строповку груза t_c, подъем груза на высоту h_p, обеспечивающую дальнейшее безопасное перемещение к месту установки, перемещение груза на расстояние l_тр, опускание и установку груза на место, освобождение груза от строп t_o, подъем – перемещение – опускание крюка без груза на место строповки очередного груза. Если паспортом крана предусмотрено совмещение операций, то время цикла может быть сокращено. В расчетах сокращение времени цикла при совмещении операций учитывается коэффициентом ε. Для стреловых кранов при производстве монтажных работ ε = 1, на перегрузочных работах ε ≈ 0,75. Принимая приблизительно равными скорости подъема и опускания крюка с грузом и без груза, добавляя 3…4 с на период пуска и торможения механизма, время цикла составит

Т_ц ≈ ε [t_с +4(3 +h_p / V_гр ) + 2( 3 +l_тр/V_кр ) +t_о).

3

Q

2 7 4

8 6

1 5

Рис. 56. Схема цикла перемещения груза и его составляющие:

1 – строповка груза; 2 – подъем на безопасную для перемещения высоту;

3 - перемещение груза к месту установки; 4 – опускание груза;

5 – освобождение от строп; 6,7,8 – соответственно подъем крюка,

перемещение крана, опускание крюка за новым грузом

У стреловых кранов для перемещения груза на расстояние транспортирования l_тр могут быть задействованы несколько механизмов (у башенного крана – механизм передвижения крана, механизм поворота крана, механизм изменения вылета). В этом случае

Т_ц ≈ ε {t_с +4(3+h_p / V_гр )+2[(3+l_тр/V_кр )+(3+α°/60n )+(3+l_в /V_в ) ] +t_о},

где α° – угол поворота стрелы крана в горизонтальной плоскости;

l_в – горизонтальное перемещение груза в плоскости стрела – башня.

В реальных условиях эксплуатации краны работают с различными по массе грузами. При расчете эксплуатационной производительности это учитывается коэффициентом использования крана по грузоподъемности:

к_гр = Q_ср / Q_н ,

где Q_ср – среднее значение массы поднимаемого груза за учитываемый период (час, смену, сутки, год).

Простои крана учитываются коэффициентом использования крана по времени к_в. На величину этого коэффициента влияет период, в течение которого определяется производительность (час, сутки, год). На эксплуатационную производительность крана влияет также время года и особенно организационные мероприятия по перемещению грузов.

Коэффициент использования в течение часа к_вч = t_раб /60;

t_раб – время работы крана в течение часа, мин.

Коэффициент использования в течение суток к_вс = t_раб / 24;

t_раб – время работы крана в течение суток, час.

Коэффициент использования в течение года к_вг = n_раб /365;

n_раб – число рабочих дней крана в течение года.

Годовая эксплуатационная производительность

П_э = П_т к_гр к_вч к_вс к_вг.

Удельные показатели служат оценочными и сравнительными характеристиками качества изготовления, рациональности и технологичности конструкции крана.

Конструктивная масса крана m_к (без балласта и противовеса) является исходной характеристикой, так как количество затраченного металла на изготовление крана в первую очередь определяет его рыночную цену Ц_р. Для объективной оценки технологичности изготовления грузоподъемной машины служит удельная стоимость крана:

С_уд = Ц_р /m_к.

Конструктивные качества крана оцениваются удельной массой m_уд и удельной энергоемкостью Е_уд.

m_уд = m_к / М_гр; Е_уд = ∑N / М_гр .

Здесь ∑N – суммарная мощность установленных на кране двигателей.