Устройство и принцип работы башенных кранов

 

Строительные башенные краны общего назначения, применяют в основном, при гражданском, промышленном и гидротехническом строительстве.

 

Строительные краны для высотного строительства применяются для возведения многоэтажных гражданских и промышленных зданий большой высоты (до 150 м и более).

 

Судостроительные и достроечные краны

 

Судостроительные башенные краны обеспечивают сборку корпусов на стапелях судостроительных заводов и достройку их после спуска на воду. Первые называются стапельными, а вторые -- достроечными

 

2. Конструктивные  схемы башенных кранов

 

 

Башенные краны с поворотной башней. Башенные краны, перемещающиеся по наземным подкрановым путям, в настоящее время в основном изготовляют с поворотной башней (рис. 85 и 86). При такой конструкции все механизмы крана и противовес располагают на поворотной платформе над уровнем основания, что обеспечивает снижение высоты общего центра тяжести крана и, следовательно, улучшение устойчивости и облегчение условий монтажа и демонтажа. На рис. 85 показана конструкция крана с поворотной башней, у которого башня и стрела выполнены из листового металла сплошными, трубчатой формы.

 

Башня крана 11 опирается на поворотную платформу 14, на которой расположены грузовая лебедка 12, лебедка 6 изменения вылета стрелы 9, механизм поворота 13 и контргруз 5 в виде железобетонных блоков.

 

Поворотная платформа соединена с рамой 2 ходового устройства опорно-поворотным кругом /.

 

Ходовые двухколесные балансирные тележки 4, 15 соединяются с рамой флюгерами 3, благодаря которым компенсируется неточность укладки рельсового пути й создается возможность перемещения по криволинейному пути с малым радиусом закругления. Две тележки из четырех являются ведущими 4 и две ведомыми 15.

 

Стрела 9 крана трубчатой конструкции в основном составлена из двух пустотелых балок эллиптического сечения, соединенных между собой перемычками. Удерживается стрела в заданном положении канатной тягой 8, полиспастом 7, стрелоподъемной лебедкой 6. Кабина машиниста 10 выносная, с расположенной в ней аппаратурой управления, может изменять свое положение по высоте башни.

 

Краны этого типа, предназначенные для строительства более высоких зданий -- до 16этажей (см. рис.86), монтируются предварительно с неполной высотой башни, которую впоследствии наращивают периодически, по мере увеличения высоты строящегося здания. Башню наращивают снизу отдельными секциями, которые заводятся в П-образный более широкий проем ее нижней секции. Выдвижение башни вверх осуществляется при помощи системы канатных полиспастов. Благодаря такому устройству облегчаются условия монтажа крана и условия работы машиниста, так как в начале работы по возведению сооружения кабина крановщика находится невысоко под уровнем земли.

 

Рис. 86. Башенный кран с поворотной башней решетчатой конструкции

 

Рис. 87. Башенный кран с поворотной башней большой грузоподъемности

 

На рис. 87 показан башенный кран с поворотной башней большой грузоподъемности (до 50 т), предназначенный для промышленного и энергетического строительства. Особенностью этого крана является трех опорный портал 1 и наличие двух грузоподъемных механизмов: главного до 50 т и вспомогательного до 5 т. На портале / размещена поворотная платформа с кабиной машиниста 6 и всеми основными механизмами. Поворотная платформа связана с порталом опорно-поворотным устройством с цевочным приводом. Башня 2 опущена внутрь портала и опирается на его балки сферическим подпятником. К верхней части башни шарнирно присоединена стрела 4 с гуськом 5, удерживаемая полиспастом; на противоположной стороне башни размещается противовесная консоль 3 с контргрузом.

 

Краны с поворотной башней изготовляют как с управляемой стрелой, так и с грузовой тележкой на стреле. Последние более предпочтительны для монтажа зданий и сооружений из сборных элементов. :

 

Самоходные башенные краны с неповоротной башней требуют большего времени на монтаж и демонтаж; центр тяжести у них расположен относительно более высоко, обслуживание их несколько сложнее, так как основные механизмы у них расположены высоко, поэтому краны с неповоротной башней в настоящее время выпускаются только с грузоподъемностью свыше 15 -- 20 т, а также приставными и самоподъемными. Однако в числе находящихся в эксплуатации краны с неповоротной башней еще составляют большую часть общего парка.

 

Широко распространенный башенный самоходный кран с неповоротной башней марки БКСМ-5-5А представлен на рис. 88. Башня / крана решетчатой конструкции переходит в шатровый портал 2, опирающийся на четыре двухколесные тележки 3. Суженный верх башни заканчивается центральной цапфой, вокруг которой вращается поворотная головка 10 со стрелой 11 и противовесной консолью 4. На центральной цапфе расположен шариковый упорный подшипник, воспринимающий силу тяжести поворотной части крана с грузом и противовесом. У основания поворотной головки имеются опорные ролики, катящиеся при повороте головки по цилиндрическому ободу башни. Вращение головки осуществляется механизмом, размещенным на противовесной консоли. Стрела удерживается канатным полиспастом и стрелоподъемной лебедкой

 

5. По нижнему  концу стрелы, имеющему вид двутавровой  балки, перемещается грузовая тележка 12. Противовесная консоль удерживается в горизонтальном положении тягами 9. На площадке противовесной консоли размещены три лебедки: грузовая 6, стреловая 5 и передвижения 8 грузовой тележки. Контргруз 7, состоящий из четырех железобетонных блоков, подвешивается на скобах снизу противовесной консоли. Механизмы крана управляются из кабины 13.

 

Приставные башенные краны. При строительстве зданий повышенной этажности (более 16) применять башенные краны, передвигающиеся по наземным подкрановым путям, практически невозможно в связи с затруднением обеспечения их устойчивости. В этих случаях применяют приставные башенные краны с неповоротной башней, прикрепляемой к каркасу сооружения при достижении определенной высоты и наращиваемой по мере необходимости. В начале строительства некоторые из этих кранов, снабженные ходовым оборудованием, могут быть использованы как обычные передвижные. Большинство приставных кранов изготовляют со стрелой, оборудованной грузовой кареткой, перемещающейся по полкам нижних поясов стрелы.

 

В связи с тем, что краны в основном работают как стационарные, их изготовляют с большим вылетом крюка для охвата большей площади обслуживаемых зданий.

 

Приставные краны различаются между собой по конструктивным решениям способа наращивания башни. Наиболее распространенным является способ наращивания башни -- сверху.

 

На рис. 89, а показан приставной башенный кран, башня которого наращивается с помощью вспомогательной монтажной стойки 4. Башня крана состоит из основания / и нескольких секций 2. На верхней секции 5 установлено опорно-поворотное устройство 9, на вращающейся части которого закреплен оголовок 7, несущий на себе, с одной стороны, стрелу 8 с грузовой кареткой и, с другой стороны, противовесную консоль 6, на которой размещены основные механизмы крана.

 

Последовательность операций при наращивании башни следующая. Монтажная стойка перемещается по направляющим вдоль башни при помощи специальной монтажной лебедки и полиспастного устройства и закрепляется нижним концом к башне. Путем перемещения каретки вдоль стрелы головную секцию башни вместе* со стрелой и противовесной консолью уравновешивают относительно центра монтажной стойки. Затем головную часть башни отсоединяют от башни и монтажной лебедкой поднимают ее относительно монтажной стойки до образования необходимого зазора для ввода в него очередной секции башни, поднимаемой ручной лебедкой до кронштейна 10, и последующего за движения ее внутрь зазора. После стыковки и скрепления поясов секции с башней и головной частью кран готов к работе.

 

При увеличении высоты башни больше допустимой для свободно перемещающегося крана башню крепят к каркасу здания при помощи кронштейнов 3.

 

Рис. 89. Приставные краны

 

а -- с наращиваемой башней при помощи монтажной мачты; б -- с наращиваемой башней поверху и телескопическим выдвижением.

 

 Приставной  башенный кран (рис. 89,6) имеет конструкцию  башни, наращиваемую также сверху. Но, в отличие от ранее описанного  приставного крана, здесь не требуется  вспомогательной мачты и расстыковки  секций башни.

 

Верхняя часть башни у этого крана имеет меньшее сечение и входит внутрь основной башни, составляя телескопическое соединение. После подъема очередной секции при помощи крюка основного механизма подъема она закрепляется к торцу башни, затем на нее опускается опорная рама, связанная полиспастной системой с основанием верхней части башни, и осуществляется ее выдвижение. Подъем очередной секции осуществляется отдельными панелями в четыре приема или в два приема сначала трех панелей, образующих П-образное сечение, а затем замыкающей панели.

 

Рис. 90. Самоподъемный кран (схема процесса подъема с одного уровня на другой)

 

Для телескопического выдвижения верхней части башни у таких кранов более позднего выпуска применяют гидравлические цилиндры с большим ходом штока.

 

Самоподъемные краны (рис. 90) устанавливают на конструкциях строящегося сооружения и периодически поднимают с помощью собственных устройств с этажа на этаж или на несколько этажей по мере возведения здания. Самоподъемные краны, так же как и приставные краны, могут работать на строительстве зданий и сооружений любой высоты, ограничиваемой только канатоемкостыо лебедки. К недостаткам подобных кранов относятся затруднения в демонтаже после завершения стройки. Подъем крана с одного уровня на другой по вертикали осуществляется в следующей последовательности (рис. 90,/ и II). Башня / крана опирается нижней рамой на каркас здания. Обойму 2 поднимают полиспастной системой на более высокий уровень и откидными опорами устанавливают на балки каркаса (11). Затем включается полиспастная система, выдвигающая башню крана вверх до соприкосновения с обоймой (11/), и устанавливаются откидные опоры на балки каркаса. Подъем осуществляется лебедкой 3, установленной у основания башни.

 

3. Механизмы  башенных кранов и системы управления

 

 

Рабочими движениями самоходного башенного крана, обеспечивающими доставку груза от любой точки места складирования до проектного положения на сооружении, являются подъем груза, изменение вылета крюка, передвижение по путям, поворот стрелы. Эти рабочие движения выполняются соответственно механизмами: грузоподъемным, вылета крюка, передвижения крана, поворота.

 

Грузоподъемный механизм башенных кранов (рис. 91) состоит из типовой реверсивной однобарабанной электролебедки (которая имеет электродвигатель 1, муфту 2, барабан 3, редуктор 4), направляющих блоков 5, канатного полиспаста 6 и крюковой обоймы 7. На рис. 91, а показана кинематическая схема грузоподъемного механизма башенного крана с управляемой стрелой. Неподвижный конец каната полиспаста у этих кранов крепится к рычагу ограничителя грузоподъемности 9, установленному на конструкции стрелы, а неподвижный блок полиспаста находится на оголовке стрелы.

 

Для обеспечения малых посадочных скоростей у башенных кранов, предназначенных для монтажных работ, применяют многоскоростные лебедки или лебедки с регулированием скорости специальной электроаппаратурой, включаемой в электросхему крана. На рис. 91,6 показана схема грузовой лебедки башенного крана со встроенным тормозным генератором.

 

Короткозамкнутый ротор тормозного генератора 8 насаживается на первичный вал редуктора 4, а статор фланцем крепится к корпусу редуктора. При прохождении тока в обмотке возбуждения статора создается неподвижное магнитное поле, взаимодействие которого с током, возникающим во вращающемся роторе, создает тормозной момент. Величина этого момента зависит от силы тока в обмотке возбуждения и скорости вращения. Изменяя силу тока в обмотке, можно менять величину тормозного момента и соответственно замедлять скорость вращения электродвигателя 1 лебедки.

 

Рис. 91. Схемы грузоподъемных механизмов башенных кранов

 

У башенных кранов с грузовой тележкой на стреле схема запасовки грузового каната (рис. 91,в) отличается от описанной выше тем, что неподвижный конец каната 6 грузового полиспаста крепится к рычагу ограничителя 9, установленного у основания стрелы, а неподвижные блоки 12 полиспаста находятся на грузовой тележке 14, перемещающейся по стреле.

 

Механизм изменения вылета крюка башенных кранов. У кранов с грузовой тележкой (рис. 91, в) изменение вылета достигается реверсивной электролебедкой 10 и системой направляющих блоков с тяговыми канатами 11 и 13, образующими бесконечную/ петлю, охватывающую направляющий блок, расположенный у оголовка стрелы. Концы канатов присоединены к барабану лебедки таким образом, что когда один конец навивается, то другой, наоборот, свивается, благодаря чему обеспечивается возвратно-поступательное перемещение грузовой тележки.

 

Конечные положения тележки на стреле фиксируются концевыми выключателями.

 

Рис. 92. Схема механизма изменения вылета маневровой стрелы

 

а -- схема запасовки канатов; б -- кинематическая схема лебедки механизма изменения вылета стрелы

 

Благодаря применению грузовой тележки, передвигающейся на стреле, достигается горизонтальное перемещение груза, что создает особые преимущества при выполнении краном монтажных работ.

 

Механизм изменения вылета крюка башенных кранов с управляемой (маневровой) стрелой состоит из типовой реверсивной электролебедки, направляющих блоков и канатного полиспаста.

 

В целях обеспечения более прямолинейной и горизонтальной траектории перемещения груза при изменении вылета крюка стрелоподъемная лебедка башенных кранов (рис. 92) выполняется с двумя барабанами