Классификация и технические характеристики грузоподъемных кранов

Грузоподъемным краном называется грузоподъемная машина, оснащенная стационарно установленными грузоподъемными механизмами, предназначенная для подъема и перемещения груза.

По конструктивному исполнению краны делят на группы:

• мостового типа, к которым относят мостовые, козловые и мостовые перегружатели,
• стрелового типа, к которым относятся башенные, портальные, железнодорожные и другие краны у которых, стреловое оборудование размещено на ходовом устройстве (автомобильный, пневмоколесный, на специальном шасси, гусеничный, тракторный);
• кабельного типа — кабельные и мостокабельные;
• краны — штабелеры — мостовые и стеллажные с машинным приводом.

По конструкции  грузозахватного устройства краны разделяют на: крюковые, предназначенные для работы с различными штучными грузами; грейферные — для работы с сыпучими материалами; магнитные — для перемещения стальных и чугунных грузов; клещевые — для ящиков, бочек, мешков и т.п.; траверсные, оборудованные например, вакуумными захватами, клещами; краны с автоматическими захватами – спредерами,  для транспортирования контейнеров.

По виду перемещения грузоподъемные краны бывают стационарные и передвижные.

По конструкции ходового устройства разделяют на: рельсовые, пневмоколесные, автомобильные, колесные, катковые, на специальном шасси, на короткобазовом  шасси и  гусеничные, тракторные.

По виду  приводов  механизма краны бывают с электрическим, механическим и гидравлическим приводами.

По степени поворота стрелы краны разделяют: полноповоротные, неполноповоротные, неповоротные.

По способу опирания на крановый путь краны бывают опорные и подвесные.

К основным техническим характеристикам грузоподъемных кранов относятся: грузоподъемность, грузовой момент, длина стрелы, вылет и высота подъема крюка, скорости подъема и посадки груза, передвижения крана, передвижения грузовой тележки и др.

Грузоподъемность — наибольшая допустимая масса рабочего груза на подъём, которого рассчитан кран в заданных условиях эксплуатации. В величину грузоподъемности включается вес съёмных грузозахватных приспособлений, устанавливаемых на кране.

Грузовой момент — произведение вылета грузозахватного  органа на грузоподъемность крана

M = R * Q,

где: М — грузовой момент;  R — вылет, м; Q — грузоподъемность, т.

Длина стрелы — расстояние от центра пяты стрелы до оси головного блока.

Вылет крюка или другого грузозахватного органа — расстояние по горизонтали от оси вращения поворотной части крана до оси крюка или другого грузозахватного органа крана.

Высота подъема крюка — расстояние от уровня кранового пути или уровня стоянки крана до центра зева крюка, находящегося в верхнем рабочем положении.

Колея стрелового крана — горизонтальное расстояние между осями рельсов или осями пути качения крана.

Определяющей характеристикой для безопасной работы стреловых кранов является устойчивость против опрокидывания. Различают грузовую устойчивость, т. е. способность крана при работе противостоять действию всех нагрузок,  стремящихся опрокинуть его вперед — в сторону стрелы, и собственную устойчивость, т. е. устойчивость крана в нерабочем состоянии при отсутствии полезных нагрузок и возможном опрокидывании назад — в сторону противоположную стреле.

Одно из главных условий безопасной работы на автомобильных кранах — грузовая и собственная устойчивость от опрокидывания, которая зависит от веса крана и размеров его опорного контура. При работе крана на выносных опорах опорный контур образуется центрами их опорных поверхностей (рис.а), а без выносных опор — центрами поверхностей контакта передних и задних колес с поверхностью площадки (рис. б) Прямая линия, соединяющая центры контакта опорных поверхностей контура, является ребром опрокидывания крана.

Грузовая, т.е. в рабочем положении, устойчивость крана характеризуется коэффициентом грузовой устойчивости, а в нерабочем положении — коэффициентом собственной устойчивости.

Коэффициент грузовой устойчивости — отношение момента (Gb), создаваемого весом всех частей крана, с учетом ветровой нагрузки и уклона рабочей площадки (а = 3°), к моменту (Qа), создаваемому весом рабочего груза относительно опрокидывания. Он не должен быть меньше 1,15 Коэффициент грузовой устойчивости, рассчитанный без учета ветровой нагрузки и уклона рабочей площадки, должен быть не менее 1,4.

Коэффициент собственной устойчивости, который также не должен быть менее 1,15,— отношение момента  (Gс), создаваемого весом всех частей крана с учетом уклона рабочей площадки в сторону опрокидывания, к моменту, создаваемому ветровой нагрузкой относительно ребра опрокидывания.

Грузовая характеристика — зависимость грузоподъемности крана от вылета. Для каждой марки крана существует своя грузовая характеристика. Краны, грузоподъемность которых изменяется с изменением вылета, должны быть снабжены указателями грузоподъемности,  соответствующей установленному вылету.

Краны мостового типа

Краны мостового типа предназначены для обслуживания в основном площадок прямоугольной формы. Наиболее распространенными кранами  мостового типа являются мостовые, козловые  и мостовые перегружатели.

Мостовые краны (рис.) представляют собой конструкцию из балок, опирающихся на ходовые тележки, которые передвигаются по рельсовым путям. Механизмы подъема груза и передвижения тележки мостового крана располагаются на самой тележке. По конструкции различают мостовые краны: одно и двух балочные, ручным и электрическим приводом с кабиной управления с пола или пульта. По числу пролетов они могут быть однопролетные и многопролетные.

Наибольшее применение нашли мостовые краны общего назначения с электрическим приводом грузоподъемностью 5 — 50 т, высотой подъема груза 12,5 м и с длиной пролета 10,5 — 34,5 м. Для  перемещения  грузов  большой массы применяют мостовые краны грузоподъемностью главного  механизма  от 80 до 630  т, вспомогательного 20 — 80 т и высотой подъема груза до 34 м.

Грузоподъемность мостовых кранов обозначают целым или дробным числом: в  числителе  указывают грузоподъемность главного,  а в знаменателе — вспомогательного  механизма  подъема  (например, 20/5, 32/5, 50/12,5).

Козловые краны (рис.) состоят из  ригеля, тельфера или крановой тележки с механизмом подъема груза и передвижения тележки и двух опор опирающихся на ходовые тележки крана. По конструкции  эти краны не имеют существенных отличий. Различаются между собой следующими  показателями: назначением, пролетом, наличием консолей, грузозахватными приспособлениями.

На мостовых и козловых кранах общего назначения устанавливаются следующие приборы и устройства безопасности: ограничители хода крана и крановой тележки; ограничитель подъема крюковой подвески; звуковой сигнал; прибор по защите от обрыва одной из фаз. Этот прибор при отключении электродвигателя подъема груза снимает напряжение с катушек электромагнита тормоза или обмоток двигателя.

На мостовых кранах кроме перечисленных выше, дополнительно устанавливаются приборы и устройства безопасности:

• ограничитель грузоподъемности  (если не исключена его перегрузка по условиям производства)
• устройства электроблокировки (блокировки  входа в кабину крана с  посадочной  площадки  и  крышки  люка  выхода на настил моста);
• блокировочные устройства для автоматического снятия напряжения с крана при открывании дверей (люков), при входе в кабину управления и выходе на галерею моста;
• опорные детали, устанавливаемые на случай поломки  осей ходовых колес.

На козловых кранах дополнительно устанавливаются:

• противоугонные устройства для предупреждения угона крана ветром (при наличии автоматических устройств должны быть предусмотрены ручные);
• анемометр, устанавливается на козловых кранах с длиной пролета более 16м.  В случае достижения скорости ветра предельного состояния включается звуковой сигнал.
• захваты — для предотвращения угона крана при  стоянке.  По окончании работы крановщик обязан установить все ручные захваты.

Башенные краны

Башенным называется кран поворотный со стрелой, закрепленной в верхней части вертикально расположенной башни. Башенные краны подразделяются: передвижные, движущиеся по наземным крановым путям; приставные с башней прикрепляемой к возводимому сооружению; самоподъемные, опирающиеся на каркас сооружения.

По конструктивному исполнению башенные краны делятся на краны с поворотной и неповоротной башнями.

По способу изменения вылета крюка различают башенные краны (рис.) с управляемой (маневровой) стрелой и краны с грузовой тележкой перемещающейся по балочной стреле.

В кранах с поворотной башней опорно-поворотное устройство, как правило, размещено внизу, непосредственно на ходовой части крана.

В кранах с неповоротной  башней опорно-поворотное устройство размещено на верху башни. Управление всеми осуществляется машинистом из кабины, которая обычно находится на верху башни. Груз поднимается с помощью грузовой лебедки, грузового каната и крюковой подвески. Изменение вылета крюка осуществляется либо путем изменения угла наклона стрелы, либо путем перемещения грузовой тележки.

Обозначение марок крана включает в себя следующие характеристики: назначение; размерная группа; порядковый номер базовой модели  крана;  обозначение очередной модернизации; климатическое исполнение. Башенным кранам присваивают различные  буквенные обозначения, например: МСК — мобильный складывающийся кран, БК — башенный кран, АБКС — автомобильный башенный кран для сельского строительства. Цифрами указывают грузоподъемность (например, АБКС-5), грузоподъемность и вылет (МСК-10-20) или  грузовой момент (БК-1000).

Раздел 2.12 Правил устанавливает требования к установке на башенных кранах приборов и устройств безопасности.

Башенные краны должны быть оборудованы ограничителями рабочих движений для автоматической остановки:

• механизма подъема грузозахватного органа;
• механизма изменения вылета;
• механизма передвижения крана и его грузовых тележек.

Ограничители механизмов передвижения  должны  обеспечивать отключение двигателей  механизмов  на  расстоянии  до  упора не менее полного пути торможения.

Башенные краны должны быть оборудованы ограничителями грузоподъемности (грузового  момента), автоматически отключающим механизмы подъема груза и вылета в случае подъема груза, масса которого превышает грузоподъемность крана для данного вылета. После срабатывания ограничителя грузоподъемности должно быть, возможно, опускание груза или включение других механизмов для уменьшения грузового момента.

Башенные краны грузоподъемностью более 5 т должны быть оборудованы регистраторами параметров их работы.

Краны с высотой до верха оголовка более 15 м должны быть снабжены  анемометром, автоматически включающим звуковой сигнал при достижении скорости ветра, указанной в паспорте для рабочего состояния крана.

Краны и грузовые тележки, передвигающиеся по крановому пути, должны  быть снабжены опорными деталями на случай поломки колес и осей ходовых устройств.

Кроме того, башенные краны должны иметь защиту от падения груза и стрелы при обрыве любой из трех фаз, противоугонные устройства, ограничитель выдвижения башни, молниеотвод  и габаритную световую сигнализацию, звуковой сигнал, а для кранов с изменяемым вылетом стрелы, устройство, предотвращающее запрокидывание стрелы.

Стреловые  краны

Кран поворотный, у которого стрела или башенно-стреловое оборудование укреплены на поворотной платформе, размещенной непосредственно на ходовом устройстве (автомобильном, пневмоколесном, на специальном шасси, гусеничном, тракторном и др.) называется стреловым краном.

По исполнению подвески стрелового оборудования самоходные краны делятся на краны с гибкой подвеской, у которых стрела и удерживается  и изменяет угол наклона с помощью канатов, и на краны с жесткой  подвеской, у которых стрела удерживается и изменяет угол наклона с помощью гидроцилиндров или винтовых механизмов.

Стреловым кранам присваивается индекс, в большинстве случаев  состоящих из двух букв и четырех цифр. Буквы КС означают «Кран-стреловой общего назначения». Цифры, которые пишутся  после букв, характеризуют  основные данные крана:

• первая цифра указывает  его  грузоподъемность(1-4т; 2-6,3т; 3-10 т; 4-16 т; 5-25 т; 6-40 т; 7-63 т; 8-100 т);
• вторая цифра  указывает ходовое устройство крана (1 — гусеничное, 2 -гусеничное  с увеличенной поверхностью, 3 – пневмоколесное, 4 — на специальном шасси автомобильного типа, 5 — шасси грузового автомобиля,  6 — трактор, 7 — прицепное ходовое устройство);
• третья цифра указывает исполнение подвески стрелового оборудования  (6 — подвеска стрелы гибкая, 7 – подвеска стрелы жесткая,   8 — телескопическая стрела);
• четвертая цифра указывает  порядковый номер модели крана.

Например, кран марки КС-4362 расшифровывается так: кран грузоподъемностью 16 т, пневмоколесный, подвеска стрелы гибкая, порядковый номер модели 2.

Иногда после цифр в индексе указывают буквы, которые обозначают модернизацию крана (А, Б, В и т. д.) и климатическое использование (ХЛ — северное,  Т  —  тропики,  ТВ  —  тропики влажные).

Специальные стреловые самоходные  краны или изготовленные совместно с зарубежными фирмами могут иметь другую индексацию.

Стреловые  краны на автомобильном шасси

Краны монтируются на шасси стандартных автомобилей (рис.) и состоят из неповоротной и поворотной частей, связанных между собой  опорно-поворотным устройством, которое обеспечивает возможность вращения поворотной части относительно неповоротной.

Для ограничения нагрузок на шасси и для обеспечения устойчивости при работе, краны оборудуют выносными опорами и механизмами блокировки (стабилизаторами) колес заднего моста. Автомобильные краны имеют высокую скорость передвижения, что позволяет использовать их на участках с небольшими объемами работ, находящимися на значительном удалении друг от друга.

Автомобильные краны должны быть оборудованы приборами и устройствами безопасности в соответствии с разделом 2.12. Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов.

1. Ограничители рабочих движений для автоматической остановки:

• механизма подъема грузозахватного органа в его в верхнем и нижнем положениях;
• механизма изменения вылета стрелы;
• механизма поворота поворотной рамы крана;
• механизма выдвижения телескопической стрелы.

2. Ограничители грузоподъемности (нагрузки) крана, автоматически отключающим механизмы подъема груза и изменения вылета в случае подъема груза, масса которого превышает грузоподъемность для данного вылета более чем на 10 %. У кранов, имеющих две или более грузовые характеристики, ограничитель должен иметь устройство для переключения его на  выбранную характеристику.

После срабатывания ограничителя должно быть, возможно опускание груза или включение  других механизмов для уменьшения грузового момента.

3. Координатная защита, предотвращающая столкновения с препятствиями при работе крана в стесненных условиях.

4. Указатель грузоподъемности соответствующий вылету. Он должен быть отчетливо виден с рабочего места крановщика.

В современных микропроцессорных ограничителях (ОНК-140, ОНК-160 и др.)  функции координатной защиты и указателя грузоподъемности выполняет электронный блок.

5. Указатели угла наклона крана (креномеры, сигнализаторы)

6. Сигнализаторы опасного напряжения и устройства для  автоматического отключения механизмов подъема,  поворота и выдвижения стрелы на безопасном расстоянии от крана до проводов линии электропередачи.

7. Регистратор параметров работы крана.

8. Звуковой сигнал.

Пневмоколесные краны

Применяются для производства строительных и монтажных работ. Имеют ходовое устройство в виде специального шасси, ширина которого больше, чем у автомобильных кранов. На выносные опоры кран устанавливают с помощью гидравлических цилиндров двойного действия. На поворотной части крана размещены механизмы передвижения  крана (дизель-электрический многомоторный привод), поворота стрелы, изменения вылета, подъема и опускания груза. Выпускают краны грузоподъемность 16 — 100 т. и стрелами длиной 12,5; 17,5; 22,5 и 27,5 м. Пневмоколесные краны оборудованы приборами и устройствами безопасности, как автомобильный кран.

Стреловые краны на гусеничном ходовом устройстве

Краны этого типа применяют при монтаже сооружений, тяжеловесного оборудования, а также на погрузочно-разгрузочных работах. Краны обладают высокой проходимостью и не требуют строительства специальных дорог. На небольшие расстояния могут передвигаться со скоростью 3 км/час. Такие краны оснащаются электрическими и дизель-электрическими приводами. Передвигаются краны посредством двух гусеничных тележек. Выпускаются со стреловым и башенно-стреловым оборудованием. За счет применения стандартных секций кран можно оснащать удлиненной стрелой с гуськом.  Краны оснащаются приборами и устройствами безопасности в соответствии с требованиями раздела 2.12. Правил.

Железнодорожные краны

Краны стрелового типа, смонтированные на специальной платформе передвигающейся по железнодорожному пути. Выпускаются грузоподъемностью от 6 до 100 т.  Краны должны быть оборудованы приборами и устройствами безопасности, как стреловые самоходные краны, в том числе и регистраторами параметров их работы. Используются на погрузочно-разгрузочных работах преимущественно на прирельсовых складах и при выполнении монтажных, ремонтных  и восстановительных работ.   

Кабельные краны

Эти краны предназначены для обслуживания больших производственных площадей (лесных складов, бетонных заводов и др.)

Они состоят из двух башен с натянутым между ними несущим канатом, по которому передвигается грузовая тележка. По характеру выполняемой работы кабельные краны бывают стационарными и передвижными. Передвижные краны, у которых обе башни передвигаются по соседним путям, обслуживают площадки прямоугольной формы. Если одна башня является стационарной, а другая перемещается по кольцевому рельсу, то такой кран обслуживает площадь в виде сектора, и его называют радиальным. Кабельные краны, оборудованные крюковыми подвесками или грейферами, имеют грузоподъемность 3-25т, иногда 150т. Пролеты кранов составляют в основном 300-600 м, иногда 1000 м. Высота башен 25 –40 м, иногда 60-70 м. Высота подъема груза колеблется от 150 до 205 м и более. Управление кабельными кранами производиться из кабины, которую размещают на подвижной башне, на высоте 20-25 м от опорной поверхности. Кабельный кран представленный на рис. 3.10, имеет башни, передвигающиеся по параллельным крановым путям. Между башнями натянут несущий канат 1, по которому с помощью тягового каната 2, перемещается грузовая тележка 5. На тележке установлены блоки подъемного каната 4, один конец которого закреплен на грузовой тележке, а другой – на барабане механизма подъема груза. Механизм 9 подъема груза и передвижения тележки, кабина управления 8 установлены на одной из башен. Для ограничения провисания подъемного и тягового канатов предназначены поддержки 7, установленные на специальном канате 3. Кран оборудован крюковой подвеской 6.

Краны – штабелеры

Краны — штабелеры делятся на мостовые (опорные и подвесные) и стеллажные. Они имеют исполнения: ОП – мостовой опорный, управляемый с пола, с установкой рельсовых путей на стеллажи или колонны здания; используются для транспортирования и переработки пакетированных на поддонах грузов, на складах: ОК – мостовой опорный, управляемый из кабины с установкой рельсовых путей на колонны здания; используется для транспортирования и переработки пакетированных грузов и металлопроката; ОКД – мостовой опорный, для длинномерных грузов, управляемый из кабины, с установкой рельсовых путей на колонны здания; используется для транспортирования и складирования в стеллажи металлопроката на специализированных складах; СА – стеллажный автоматический опорный, управляемый из кабины с установкой в зданиях, перекрытия которых поддерживаются стеллажами; используются на складах для транспортирования грузов, уложенных в стандартную тару. Грузоподъемность подвесных кранов – штабелеров – 5т, а опорных до 125 т.

Мостовой кран – штабелер (рис. а) представляет собой крановый мост 1, по которому перемещается тележка 2, несущая поворотную колонну. По ней с помощью канатного механизма подъема, установленного на тележке, перемещается грузоподъемник, имеющий грузозахватное устройство, выполненное, как правило, в виде вилочного захвата 4. На грузоподъемнике установлена кабина крановщика. Кран перемещается по рельсам 5, смонтированных на стеллажах 6 или колоннах здания.

Стеллажный кран – штебелер (рис. б) представляет собой тележку 7, которая передвигается по рельсам вдоль стеллажей. По вертикальным направляющим колонн 8 перемещается грузовая платформа 9 с кабиной оператора и выдвижным грузозахватом 10.

Краны – штабелеры должны иметь следующие устройства безопасности и блокировки.

Ограничитель грузоподъемности и слабины канатов; конечные выключатели ограничения крайних положений крана, грузоподъемника, тележки, грузозахватного органа; конечные выключатели для перехода с рабочих скоростей на установочные механизмы передвижения крана; аварийный выключатель верхнего положения грузоподъемника; блокировки, не допускающие включения механизмов, если сработал аварийный выключатель верхнего положения грузоподъемника,  если не закрыта дверь кабины.

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется грузоподъемным краном?

2. Как классифицируются грузоподъемные краны по устройству?

3. Что называется грузоподъемностью крана?

4. Какой размер определяет вылет стрелы крана?

5. Какие  параметры крана определяют его грузовую характеристику?

6. Из каких основных частей состоит грузоподъемная установка автомобильного крана?

7. Какие параметры определяют индекс  обозначения  автомобильных кранов?

8. Какие факторы снижают устойчивость автомобильного крана  против опрокидывания?

9. При каких условиях работ грузоподъемность автомобильного крана будет наибольшей?

10. Из каких основных  частей и механизмов  состоит башенный кран?

11. Как различаются башенные краны по конструкции башен  и стрел?

12. Как осуществляется питание  башенного и мостового кранов  электрическим током?

13. Как подразделяются козловые краны по конструкции?

14. Из каких частей состоит козловой кран?

15. Как осуществляется питание мостовых и козловых кранов электричеством?

16. Как подразделяются мостовые краны по конструкции?

17. Из каких основных частей состоит мостовой кран?

18. Какие параметры входят в индексы кранов мостового типа?

19. Что означают понятия, коэффициенты грузовой и собственной устойчивости?