Волков Строительные машины. Среднее профессиональное образование
 Скачать 5.2 Mb.
|
|
Глава 11. СТРОИТЕЛЬНЫЕ ПОДЪЕМНИКИ И КРАНЫ 11.1. Общие сведения Строительные подъемники предназначены для подъема грузов и людей на этажи зданий при отделочных и ремонтных работах. Грузы размещаются в ковшах, кабинах и на площадках, перемещаемых в жестких направляющих в вертикальном или близком к вертикальному направлении. По назначению они бывают грузовыми и грузопассажирскими, а по конструкции направляющих — мачтовыми, у которых направляющие выполнены в виде свободно стоящих или прикрепленных к зданию мачт, и шахтными, в которых направляющие находятся внутри шахты, являющейся ограждением для кабины (грузовой площадки). На завершающей стадии строительства для подъема строительных материалов на верхние этажи используют также установленные внутри здания стационарные шахтные грузовые, пассажирские или грузопассажирские подъемники (лифты). Краны используют для перемещения грузов по пространственным траекториям произвольной конфигурации в различных отраслях народного хозяйства. Из них строительными называют краны, для которых строительство является основной областью применения. Их изготовляют в виде консольных и пролетных конструкций. Базовые параметры строительных кранов определяются параметрами строительных объектов и их элементов. Консольные краны, обычно стреловые, состоят из неповоротной и поворотной частей; к последней прикреплена стрела с полиспастом на ее конце, к подвижной обойме которого подвешено грузозахватное устройство. Неподвижная обойма полиспаста может быть также установлена на подвижной каретке (тележке), перемещающейся вдоль стрелы. Груз в этих кранах всегда находится вне опорного контура крана. К консольным относятся мачтово-стрело- вые и башенные краны, большая группа самоходных стреловых кранов (гусеничных, рельсоколесных, пневмоколесных, на шасси автомобильного типа, автомобильных, тракторных, кранов-трубо- Укладчиков, мощных монтажных кранов). Ниже рассматриваются все перечисленные типы консольных кранов, кроме мачтово-стре- ловых, применяемых для монтажа сборных конструкций и технологического оборудования крупных строительных объектов. Краны пролетного (мостового) типа состоят из пролетного строения и перемещающейся по нему тележки с полиспастом. Груз находится в пределах опорного контура крана. Существуют также пролетные краны с консолями, при выезде тележки на которые груз выходит за пределы опорного контура крана. В эту группу кранов входят мостовые, козловые и кабельные краны. Кроме приведенных ранее характеристик (см. подразд. 10.1) грузоподъемности и высоты подъема груза, к основным параметрам кранов относятся: вылет груза — расстояние от оси вращения поворотной части крана до грузозахватного органа (для стреловых кранов); пролет, численно равный колее — расстоянию между продольными осями рельсов кранового пути (для пролетных кранов); глубина опускания груза, измеренная от уровня опорной поверхности крана до грузозахватного органа; колея — расстояние в поперечном направлении между срединами ходовых колес или гусениц; база — расстояние в продольном направлении между осями ходовых колес (осями балансиров при балансирной подвеске) или осями ведущей звездочки и натяжного колеса — у гусеничных машин. Кроме скорости подъема груза к основным скоростным параметрам относятся: скорость плавной посадки груза — наименьшая скорость опускания груза; средняя скорость изменения вылета; частота вращения поворотной части крана; скорость передвижения крана. Грузоподъемность пролетных кранов всегда постоянна, а стреловых консольных кранов — переменна, она зависит от вылета груза (большая грузоподъемность соответствует меньшему вылету). Стреловые краны характеризуют различными значениями грузоподъемности для случаев их позиционной работы и при движении, а пневмоколесные краны, кроме того, грузоподъемностью при работе с выносными опорами и без них. Зависимость грузоподъемности от вылета груза называют грузовой характеристикой, которую обычно представляют графически. Различают минимальный и максимальный вылеты, соответствующие наибольшей и наименьшей грузоподъемности. Обычно при изменении вылета изменяется также максимальная высота подъема груза. Эту зависимость выражают также графически в виде высотной характеристики. Часто грузовую и высотную характеристики совмещают на одном графике, называя ее грузо-высотной характеристикой. Произведение грузоподъемности на соответствующий ей вылет называют грузовым моментом. При работе крана на выносных опорах различают поперечную и продольную базы выносных опор — расстояния между вертикальными осями выносных опор, измеренные соответственно поперек и вдоль продольной оси ходовой тележки крана. Контур, образованный горизонтальными проекциями сторон многоугольника, охватывающего опорные элементы (колеса, выносные опоры, гусеницы), называют опорным контуром. В соответствии с Правилами Госгортехнадзора грузы, а также стрелы стреловых кранов опускают только в двигательном режиме. Управление приводами механизмов подъема груза и стрелы у всех кранов выполнено так, что исключается возможность отключения привода без наложения тормоза. Производительность кранов определяют общей массой грузов, перемещенных краном в единицу времени. Для прогнозирования среднечасовой эксплуатационной производительности (в тоннах в час) пользуются формулой Пэ, = 3600Qkrkjta, гдеQ — максимальная грузоподъемность крана, т; кги кв — коэффициенты использования крана по грузоподъемности и во времени; Гц — продолжительность рабочего цикла крана, с. Коэффициенты кг и кв зависят от условий эксплуатации, организации производства и видов работ: в среднем к^ = 1 при перегрузке насыпных грузов с использованием грейферов; к? = 0,7 при перегрузке насыпных грузов другими устройствами; кТ = 0,6 при перегрузке штучных грузов; кг = 0,5 при производстве строительно- монтажных работ. При нормальной организации производства в среднем кв = 0,5...0,6 (12... 14 ч использования крана в течение суток) при расчете среднесуточной производительности и кв = 0,41 ...0,43 (3600...3800 ч в году) при расчете среднегодовой производительности. Все строительные подъемники и краны изготавливают и эксплуатируют в соответствии с Правилами Госгортехнадзора РФ. До пуска в работу эти машины подлежат регистрации в органах Госгортехнадзора и подвергаются техническому освидетельствованию. 11.2. Подъемники Грузовые мачтовые подъемники (рис. 11.1, а) устанавливают снаружи возводимых зданий. Подъемник состоит из опорной рамы /, мачты 4 из отдельных наращиваемых по мере возведения здания секций, каретки 6, грузовой платформы 7, электрореверсивной лебедки 3 с полиспастной системой и электрического шкафа 2. Каретка с грузовой платформой перемещается по направляющим мачты: вверх — лебедкой, с которой она связана канатом с помощью блока 8 (рис. 11.1, б У, вниз — гравитационно. Подъемник Устанавливают так, чтобы грузовая платформа двигалась против оконных проемов здания. Грузовые платформы современных подъемников с высотой подъема груза 17 м и более оборудуют выдвижной площадкой 10 (рис. 11.1, в) с приводом 9 для ее ввода в оконный проем. Подъемники оборудуют конечными выключателями для отключения двигателя лебедки по достижении платформой требуемой высоты, а также автоматическими аварийными ловителями для остановки платформы в случае обрыва грузовою каната. Управлять подъемником можно как с уровня нижней рамы, так и с любого этажа. При этом схема управления выполнена так, что одновременно управлять можно только с одного уровня, аппараты управления, расположенные на других уровнях, в это время отключаются. При высоте мачты более 10 м ее крепят к стене здания настенными опорами 5 (см. рис. 11.1, а). Раму малых подъемников оборуду- а - общий вид; 6 — схема канатоведения; в — ют ПНевмоколесами ДЛЯ пе- выдвижная площадка ремещения прицепом к са моходному транспортному средству при перебазировании с одного объекта на другой. Средние и большие подъемники при перевозке демонтируют на отдельные части. Грузовые мачтовые подъемники общего назначения могут поднимать и подавать в оконные проемы грузы массой 0,3...0,5 т при высоте здания до 16 этажей. Скорость подъема составляет 22... 37 м/мин. В высотном строительстве применяют подъемники грузоподъемностью до 1,6 т при высоте подъема до 200 м и более.  Рис. 11.1. Грузовой мачтовый подъемник: Бесканатные подъемники являются разновидностью мачтовых подъемников. Они выполненны в виде одно- или двухстоечной мачты, к направляющим которой прикреплены зубчатые рейки, находящиеся в постоянном зацеплении с приводными зубчатыми колесами располагаемого на грузовой платформе подъемного механизма. В подъемниках этого типа иногда применяют противовесы, уравнивающие вес подъемного механизма и половину веса кабины, что дает экономию энергии, но усложняет монтаж подъемника. Бесканатные подъемники используют как для подъема грузов и подачи их в оконные проемы зданий, так и в качестве пассажирских подъемников в башенных кранах для подъема в кабину и спуска обслуживающего персонала. Ковшовые подъемники применяют для подачи сыпучих материалов в бункера, а также для работы на складах и предприятиях промышленности строительных материалов. Ковшовые (скиповые) подъемники являются разновидностью мачтовых подъемников. В ковшовых подъемниках (рис. 11.2) ковш 1, оборудованный ходовыми колесами (роликами), перемещается лебедкой по наклонно-вер- тикальным рельсам 2, раздельным для передних 3 и задних 4 колес. В месте разгрузки передние колеса доходят до упора, относительно которого ковш опрокидывается. Загружают ковш в приямке из транспортных средств. Вместимость ковша составляет обычно 1 м3, ско-  Рис. 11.2. Ковшовый подъемник для сыпучих материалов рость его перемещения в зависимости от высоты подъема 0,1 ...0,5 м/с. Грузопассажирские подъемники, применяемые при строительстве высотных зданий для подъема грузов и людей, имеют грузоподъемность 0,5... 1 т при высоте подъема до 110 м (30 этажей здания). Подъемник (рис. 11.3) состоит из мачты 1 с направляющими, закрепленной на подвижной каретке кабины 5, опорной рамы с установленной на ней лебедкой и кана- товедущим шкивом 6, противовеса 2, блоков 4 на голове мачты, подъемного каната 7 и стрелы 3 для наращивания мачты. Кабину подъемника оборудуют выдвижной площадкой и ограничителями для обеспечения безопасности при высадке людей и разгрузке материалов. Двери кабины и шахты имеют контакты, включенные в электрическую цепь управления двигателем так, чтобы исключить включение электродвигателя при открытых дверях. Кабину оборудуют ловителями — особыми захватами, которыми она в случае обрыва подъемного каната жестко соединяется с направляющими. Пульт управления кабиной и выдвижной площадкой располагают внутри кабины. Лебедки грузопассажирских подъемников подвергаются полному техническому освидетельствованию перед их пуском в работу, а также периодически каждые 12 мес. Статические испытания при техническом освидетельствовании проводят нагрузкой, на 50 % превышающей тяговое усилие при подъеме, а динамические испытания — нагрузкой, превышающей тяговое усилие на 10 %.  Рис. 11.3. Грузопассажирский строительный подъемник: а — схема общего вида; 6 — схема канато- ведения /////////////////////Л а Вышки (рис. 11.4, а) предназначены для вертикального подъема людей и грузов при обслуживании осветительной сети, контактных линий общественного транспорта, при монтажных и ремонтных работах и т. п. Рис. 11.4. Вышка: а — общий вид; б ив — схемы раздвижки секций Вышка состоит из смонтированной в задней части кузова грузового автомобиля 1 телескопической мачты 3 с люлькой 2 в ее верхней части и механизмов подъема мачты и ее раздвижки. Для работы с грузами массой до 1 т вышку оборудуют кра- ном-укосиной с лебедкой. Механизмы приводятся в движение от базового автомобиля. Мачта представляет собой несколько трубчатых секций, вставленных одна в другую и раздвигаемых различными способами канатно- блочной системой с помощью лебедки (рис. 11.4, б); гидравлически, для чего ее выполняют в виде телескопического гидроцилиндра, или комбинированно (рис. 11.4, в) — рюжняя секция гидроцилиндром, остальные — канатно-блочной (Системой. Вдвигаются секции гравитационно. Вход в люльку осуществляется через люк в полу или боковой проем. О Перед переводом мачты в рабочее положение автомобиль уста- рйвливают на выдвижные опоры 4 в его задней части. Для предупреждения падения секций мачты при обрыве канатов ее оборудует замедлителями или ловителями. В качестве замедлителей используют компрессионные кольца на нижних торцах секций, кото- рые разделяют все внутримачтовое пространство на отдельные замкнутые полости. В случае указанной аварийной ситуации сжимаемый в этих полостях воздух замедляет опускание расположенных выше секций до безопасной скорости. Механические ловители при обрыве каната заклинивают падающую секцию. В последнее время все большее распространение получают вышки с гидроприводом и телескопическими мачтами и стрелами — сменным рабочим оборудованием стреловых самоходных кранов. Основными параметрами вышек являются: грузоподъемность, рабочая высота и продолжительность подъема люльки. 11.3. Башенные краны Башенными называют строительные краны со стрелой, закрепленной в верхней части вертикально установленной башни, и выполняющие работу по перемещению грузов и монтажу строительных конструкций за счет сочетания рабочих движений: подъема и опускания груза, изменения вылета, поворота стрелы с грузом и передвижения самого крана (для передвижных кранов). Башенные краны используют как основные грузоподъемные машины для выполнения строительно-монтажных и погрузочно-разгрузоч- ных работ в гражданском, промышленном и энергетическом строительстве. Грузоподъемность кранов, используемых в жилищном строительстве, обычно составляет 5...25 т, а кранов для монтажа конструкций и тяжелого промышленного оборудования — до 50 т и даже до 250 т. Широкое распространение башенных кранов в строительстве предопределяется их высокой маневренностью, большой зоной обслуживания и подстреловым пространством. Башенные краны классифицируют следующим образом: по назначению (строительные, монтажные, краны-перегружатели); по возможности передвижения (передвигающиеся по рельсовым путям; стационарные или приставные, прикрепляемые к возводимому сооружению; самоподъемные, устанавливаемые на каркасы зданий и перемещаемые по ним в вертикальном направлении); по способу изменения вылета крюка (с подъемной и с горизонтальной балочной стрелой); по типу вращающихся элементов башенно-стре- лового оборудования (с поворотными башнями или головками); по типу металлических конструкций основных элементов (решетчатые и трубчатые). Согласно действующей системе индексации в технической документации и деловой переписке башенные краны обозначают индексом типа КБ-0000. Для конкретной модели крана нули заменяют цифрами. Первая цифра обозначает размерную группу крана (от 1 до 9 соответственно грузовым моментам до 300, 750, 1000, 1750, 3000, 5500, 8000, 12000 и более 12000 кНм). Следующие две цифры обозначают порядковый номер базовой модели: краны с поворотной башней нумеруют цифрами от 01 до 69, а краны с неповоротной башней — от 71 до 99. Четвертой цифрой обозначают порядковый номер исполнения, отличающегося от базовой модели, например, длиной стрелы, высотой подъема, грузоподъемностью. Модели кранов, прошедшие первую модернизацию, помечают буквой А, помещаемой после цифровой части индекса, прошедшие вторую модернизацию — буквой Б и т.д. в порядке русского алфавита. Также буквами русского алфавита обозначают специальное климатическое исполнение крана — для холодного (XJI), тропического (Т) и тропического влажного (ТВ) климата. Большинство моделей башенных кранов выполнены по единой конструктивной схеме с максимальным использованием унифицированных узлов и механизмов, а также устройствами плавного пуска и торможения механизмов и посадки грузов с малой скоростью. Все механизмы башенных кранов оборудованы нормально закрытыми тормозами, автоматически размыкающимися при включении привода. Иногда в поворотных механизмах устанавливают также нормально открытые тормоза с устройством (на рычагах или педалях управления тормозом) для фиксации в закрытом состоянии. Башенный кран с поворотной башней (рис. 11.5, а, б) состоит из неповоротной рамы с ходовым устройством 5, его приводом и поворотной части. Последняя включает поворотную платформу 4 с противовесом 7, механизмом вращения 3, грузовой 8 и стреловой 9 лебедками, башню 2, стрелу 1, грузовой 13 и стреловой 10 полиспасты. Все механизмы крана имеют индивидуальный электрический привод. Поворотная часть опирается на неповоротную через опорно-поворотный шариковый или роликовый круг 6закрытого типа. Башня решетчатой или трубчатой конструкции закреплена на поворотной платформе, а стрела — шарнирно в верхней части башни. Стрела удерживается растяжками 12, огибающими направляющие блоки и закрепленными своими концами на верхней обойме стрелового полиспаста, с помощью которого, а также стре- лоподъемной лебедки она может подниматься и опускаться, изменяя при этом высоту подъема и вылет груза. Поднимают и опускают груз грузовой лебедкой с полиспастом 13 и крюковой подвеской. В кранах этого типа реализована оригинальная схема канатове- дения, в которой свободный конец каната грузового полиспаста закреплен на барабане 8(см. рис. 11.5, б) стрелоподъемной лебедки. При подъеме стрелы набегающей на этот барабан будет ветвь стрелового, а сбегающей — ветвь грузового полиспаста; при опускании стрелы — наоборот. Таким образом, при невращающемся барабане 9 грузовой лебедки подъем стрелы сопровождается удлинением грузового полиспаста, а опускание стрелы — его укорочением. Благодаря соответствующему подбору диаметров барабанов 8 и 9  Рис. 11.5. Башенный кран с поворотной башней: а — обший вид крана с подъемной стрелой; г — схемы крана с горизонтальной и наклонной (с переломом) балочной стрелой; схемы канатоведения: б — грузового каната при подъемной стреле и четырехкратном полиспасте; в — то же при двукратном полиспасте; д — тягового каната при горизонтальной стреле; е — то же грузового каната; ж — то же грузового и тягового канатов при наклонной (с переломом) балочной стреле в любом случае груз будет оставаться примерно на одной и той же высоте. Обычно грузовые полиспасты бывают четырех- или двукратными (рис. 11.5, в). Первые используют для подъема больших грузов на малой скорости, а вторые — для подъема малых грузов на повышенной скорости. Устройство нижней и верхней обойм полиспаста допускает его переналадку. Стрела может быть оборудована грузовой кареткой 15 (рис. 11.5, г), перемещающейся по направляющим вдоль горизонтально или наклонно установленной стрелы с помощью тяговой электрореверсивной лебедки 14 (рис. 11.5, д), расположенной на стреле или на поворотной платформе. На каретке установлены блоки грузового полиспаста. При перемещении каретки они обкатываются по грузовому канату, и груз перемещается вдоль стрелы в горизонтальной плоскости (рис. 11.5, е). При необходимости подъема стрелы грузовую каретку фиксируют на стреле. В случае перемещения грузовой каретки по наклонной стреле с углом наклона до 30° грузовой и тяговый канаты запасовывают по схеме (рис. 11.5, ж), при которой обеспечивается горизонтальное перемещение груза. Для увеличения высоты подъема (при сопутствующем этому уменьшении вылета груза) стрелы некоторых кранов выполняют из двух частей, соединенных между собой шарнирно. Корневую часть устанавливают вертикально (см. рис. 11.5, г), а удлиняющую — наклонно. Грузовая каретка в этом случае может быть зафиксирована на наклонной части стрелы или перемещаться по ней. Обычно нижнюю (грузовую) обойму выполняют с разнесенными блоками (два блока вместо одного с углом обхвата 90° каждый), благодаря чему предотвращается закручивание канатов грузового полиспаста. В кранах с грузовой кареткой для изменения вылета груза требуются меньшие затраты энергии, чем в случае подъемной стрелы, однако конструкция крана при этом получается более сложной. Управляют краном из кабины 11 (см. рис. 11.5, а). Опорная часть башенных кранов с поворотной башней (рис. 11.6, а) включает нижнюю ходовую раму 4, шарнирные кронштейны 2 и четыре ходовые тележки 1. В рабочем положении, при передвижении крана по прямолинейному рельсовому пути, кронштейны фиксированы тягами 7. Для движения на закруглениях тяги снимают. В транспортном положении ходовые тележки устанавливают вдоль продольной оси, уменьшая этим габаритную ширину неповоротной части крана. Обычно ходовые тележки выполняют многоколесными, соединяя колеса балансирами как показано на рис. 11.6, б. Такая схема обеспечивает автоматическую установку колес в нужное положение вне зависимости от неровностей рельсового пути, а также их равномерную загрузку. Приводными обычно являются Две тележки из четырех. Их располагают либо диагонально, либо, при передвижениях крана на закруглениях, на стороне большего радиуса последних. Ходовые колеса 5 (рис. 11.6, а, в) приводятся  Рис. 11.6. Опорная часть передвижных башенных кранов: а — общий вид; б — балансирная подвеска ходовых колес; в — кинематическая схема механизма передвижения в движение электродвигателем 6 обычно через червячный редуктор 12 и открытую зубчатую передачу 11. Трансмиссия оборудуется нормально замкнутым колодочным тормозом 13, автоматически размыкаемым при включении электродвигателя.  Для передачи нагрузок от верхней, поворотной, части крана на нижнюю раму служит опорный круг 3. Он представляет собой упорный подшипник большого диаметра, состоящий из наружного 10 и внутреннего # колец, и шариковых или роликовых тел качения 9 между ними. Внутреннее кольцо закреплено болтами на неподвижной нижней раме, а внешнее соединено с поворотной платформой. Тела качения загружаются неодинаково. Зона, расположенная со стороны рабочего оборудования более нагружена. Наоборот, противоположная зона опорного круга испытывает меньшую нагрузку. Для выравнивания нагрузок в указанных зонах и обеспечения устойчивости крана служит противовес 7 (см. рис. 11.5, а). Внутреннее кольцо опорного круга является одновременно зубчатым венцом с зубьями внутреннего зацепления, в постоянном зацеплении с которым находится шестерня 4 (рис. 11.7) механизма вращения, состоящего из электродвигателя 2 с тормозом 3 и цилиндрического или планетарного 1 редуктора. Механизм вращения установлен на поворотной платформе эксцентрично относительно оси вращения I—I. При вращении шестерни 4 она обегает вокруг зубчатого венца, заставляя платформу вращаться относительно указанной оси. Механизм вращения вместе с опорным кругом образуют о порноповоротное устройство крана.  Рис. 11.7. Кинематическая схема механизма вращения с планетарным редуктором Краны с неповоротной башней (рис. 11.8, а) отличаются от рассмотренных выше кранов с поворотной башней тем, что вместе с нижней рамой 2 и ходовыми тележками 3, конструктивно сходными с таковыми для кранов с поворотной башней, к неповоротной части относится также башня 1 с порталом и балластом 4 в нижней части. Балласт обеспечивает крану требуемую устойчивость против опрокидывания как под нагрузкой, так и в ненагруженном состоянии. Поворотная же часть крана включает поворотную головку 12, опирающуюся на верхнюю часть башни через опорно-поворотное устройство 6, обычно горизонтально расположенную стрелу 14 с грузовой кареткой 15 и лебедкой 13 для ее передвижения и про- тивовесную консоль 7 с передвижным противовесом 8, грузовой лебедкой 9 и лебедкой передвижения противовеса 11. Стрела и про- тивовесная консоль поддерживаются растяжками 10. Как и в случае кранов с поворотной башней, противовес служит для выравнивания нагрузок на тела качения опорно-поворотного круга. Его положение на противовесной консоли зависит от положения грузовой каретки на стреле и массы поднимаемого груза. Схемы кана-  Рис. 11.8. Башенный кран с неповоротной башней а — общий вид; б, в — схемы канатоведения противовеса и грузовой каретки; г, д — схемы канатоведения грузоподъемного механизма с четырех- и двукратным полиспастами товедения механизмов передвижения противовеса и грузовой каретки представлены соответственно на рис. 11.8, б, в, а грузоподъемного механизма — на рис. 11.8, г, д — соответственно с четырех- и двукратным полиспастами. По мере возведения здания башню уд линяют с помощью монтажной стойки 5 (см. рис. 11.8, а). Для этого, предварительно уравновесив поворотную часть соответствующим расположением грузовой каретки и противовеса, с помощью монтажной стойки и специальной лебедки поднимают башню вместе с поворотной частью и в образовавшийся зазор вводят дополнительную секцию, которую пристыковывают к нижней части поднятой башни, после чего на нее опускают верхнюю часть. В кранах с поворотной башней масса высокорасположенных элементов меньше, чем в кранах с неповоротной башней, а следовательно, общий центр масс расположен ниже, что способствует уменьшению общей массы крана, повышению его динамической устойчивости и удобства его транспортирования и монтажа. Однако при больших грузоподъемности и высоте подъема груза у этих кранов значительно увеличивается их общая масса, в связи с чем при грузоподъемности более 10 т целесообразно использовать краны с неповоротной башней.  Рис. 11.9. Приставной стационарный башенный кран: а — общий вид; б — крепление к зданию; в — подъем монтажной лебедкой а |