Классификация н конструкции башен. По конструкции башни бывают: решетчатые из уголков (кран КБ-308) или из труб (краны КБ-403А, КБ-674А) либо в виде сплошной одно- или двухсекционной трубы большого диаметра (кран КБ-100. ЗА). Металлоконструкция решетчатой башни состоит из продольных уголков (труб), называемых поясами, и диагонально расположенных уголков (труб) — раскосов. В плане решетчатые башни имеют квадратное, прямоугольное, в некоторых случаях треугольное сечения.

Рис. 14. Башни:
а – с жестким креплением

В зависимости от места расположения опорно-поворотного устройства башни бывают неповоротные и поворотные.

Неповоротная башня снизу жестко крепится (рис. 14, а) к ходовой раме, фундаменту (у стационарных и приставных кранов) или к опорным балкам крепления к зданию III (у самоподъемных кранов). С ходовой рамой башня соединяется подкосами или без них. Поворотная башня устанавливается на поворотной платформе жестко или шарнирно и фиксируется в вертикальном положении подкосами. При шарнирном опирании пояса башни попарно сходятся к двум проушинам -опорам. Использование высоко поднятых подкосов позволяет уменьшить свободную высоту башни крана и как следствие снизить ее колебания. Это создает более благоприятные условия для работы машиниста.

Для соединения неповоротной башни с поворотной частью на верху башни размещается неповоротная рама, на которой находится опорно-поворотное устройство (ОПУ), связанное с поворотной рамой, которая соединена трубчатыми поясами с оголовком. Неповоротная рама (рис. 15) – кольцевая коробчатого сечения, с трубчатыми опорами, крепится к поясам башни. На верхнем листе рамы есть отверстия для крепления роликового или шарикового круга. Сверху на роликовый круг крепится поворотная рама, аналогичная неповоротной, но перевернутая на 180°. Внутри рамы установлена лестница для прохода обслуживающего персонала.

По способу монтажа башни подразделяются на неразбираемые (рис. 16, а) (краны КБ-100.1, АБКС-5), разбираемые на земле: телескопические (рис. 16, б), складывающиеся (рис. 16, б), подращиваемые (рис. 16, г) и наращиваемые (рис. 16, д).

Неразбираемая при монтаже башня, например крана КБ-100, выполнена из цилиндрической трубы диаметром 920 мм. Опорные проушины в нижней части разведены в сторону на 1,8 м для лучшего восприятия нагрузок. На поворотной платформе башня закреплена шарнирно и в вертикальном положении удерживается двумя телескопическими подкосами. Вверху башня заканчивается коническим оголовком. В башню входят через открытый снизу торец трубы и по внутренней лестнице поднимаются в кабину. Возле кабины в башне сделано овальное отверстие люк. На задней стороне башни расположены решетки, на которые укладывают канаты и блоки стрелового полиспаста при демонтаже и перевозке крана.

Рис. 15. Неповоротная рама для крепления опорно-поворотного круга:
1 — опора, 2 — лестница, 3 — отверстие ДЛИ крепления

Телескопическая башня, например крана КБ-100, состоит из наружной (опорной) и внутренней (выдвижной) секций. Опорная секция снизу шарнирно соединена с поворотной платформой. На высоте 3,4 м к башне приварены два кронштейна для закрепления ее телескопическими подкосами при работе и транспортировании. Выдвижная секция в выдвинутом положении опирается на боковые упоры наружной стенки и центрируется к ней. К выдвижной секции прикреплены площадка для кабины, лестница внутри башни, распорка и оголовок.

Складывающаяся башня, например крана МСК-5-20, состоит из двух частей: верхней (складывающейся) и нижней (опорной) — В рабочем положении верхняя часть жестко соединена с опорной. При демонтаже перед транспортированием башня складывается в боковом направлении с помощью монтажного сектора и монтажного полиспаста.

Подращиваемую снизу башню имеют краны КБ-403А, КБ-504. Башня крана КБ-504 состоит из шести рядовых и одной головной секций, заканчивающейся оголовком. При подращивании секции башни проходят через основание (портал).

Портал крана КБ403А имеет четырехгранную конструкцию, открытую сверху и снизу для прохода секций башни. В рабочем положении башня крепится в нижнем ярусе диагональными балками Л В момент выдвижения башня поддерживается в вертикальном положении роликами, расположенными в верхнем и нижнем ярусах портала. В процессе подращивания башню поднимают с помощью полиспаста выдвижения башни.

Рис. 18. Монтажная стойка кранов КБ-674А:
1,2 — полиспасты, 3 — лебедка, 4,5 — пояса, 6 — раскосы, 7, 8 — канаты

Наращиваемую сверху башню, например крана КБ-676, собирают из секций, которые последовательно устанавливают между верхней и предыдущей секциями. Для подъема верхней части 10 крана в процессе наращивания на башне сбоку устанавливают монтажную стойку 9 трехгранного сечения. Нижняя часть монтажной стойки вместе с монтажной лебедкой крепится к неподвижной части 12 башни, верхняя — к поднимаемой части 10 башни.

Монтажная стойка (рис. 18) крана КБ-674А состоит из трехгранной фермы. Два пояса, примыкающие к башне, выполнены из швеллеров и служат ездовыми для катков, размещенных в выдвижной секции башни. Третий пояс и раскосы — трубчатые. Обойма монтажного полиспаста предназначена для подъема верхней части крана при наращивании башни. Для перемещения, подъема или опускания монтажной стойки используют полиспаст. В нижней части монтажной стойки размещается двухбарабанная лебедка, один барабан которой используется для навивки монтажного каната выдвижения башни, второй — для каната подъема и опускания самой стойки.

Типы оголовков. Оголовок кранов с поворотной башней представляет собой пространственную пирамидальную металлоконструкцию, которая жестко связана с башней и является ее продолжением. В нижней части оголовка есть проушины для крепления опорного шарнира стрелы и распорки (или про — “тивовесной консоли), в верхней -блоки или проушины для крепления стреловых тяг и канатов.

В кранах с неповоротной башней поворотные оголовки имеют следующую конструкцию.

Оголовок типа «колокол» состоит из оголовка с разнесенными опорами, размещенного сверху жесткого оголовка, который служит продолжением башни.

Оголовок типа «стакан» имеет разнесенные опоры и хвостовик, входящий внутрь башни.

Оголовок, закрепленный на опорно-поворотном круге, дополнительной связи с башней не имеет.

Конструкция распорки. Распорка – это плоская конструкция А-образной формы, расширяющаяся к башне и соединенная с ней шарнирно. Узкий конец распорки связан с верхом оголовка канатом-оттяжкой. На этом же конце распорки на общей оси крепятся блоки каната стрелового расчала.

В зависимости от конструкции кранов их башни могут при действии веса груза работать на изгиб и сжатие или только на сжатие. Последнее возможно лишь в кранах с поворотной башней и вертикальной оттяжкой, направленной при всех положениях стрелы параллельно башне.

Конструктивно башни могут быть выполнены из одной трубы (круглой или прямоугольной) или в виде решетчатой фермы (четырех или трехпоясной).

Трубчатые башни рассчитывают так же, как и стрелы, на совместное действие изгиба и сжатия. Кручение, создаваемое в трубчатой башне силами инерции и бокового ветра, оказывает малое влияние и практически им можно пренебречь.

Решетчатые неповоротные башни, работающие на изгиб, обычно имеют большую ширину, и поэтому общая устойчивость их значительно больше местной устойчивости панели наиболее нагруженного пояса. В практических расчетах обычно проверяют устойчивость только поясов, определяя напряжение, которое может возникнуть в деформированной башне при совместном действии осевых сил изгибающих и крутящих моментов.

Решетчатые башни имеют конфигурацию, показанную на рис. 116.

Нагрузки на верхнюю часть башни всегда меньше, чем на нижнюю, поэтому желательно сечение ее делать переменным. Так как повреждение нижней части башни всегда опаснее, чем верхней, следует подбирать ее размеры так, чтобы запас прочности и устойчивости нижних частей был больше, нежели верхних. Это требование удовлетворяется в башнях переменного сечения (рис. 116, а).

В кранах с подращиваемыми снизу башнями (рис. 116, в) это требование трудно выполнить, так как размеры поперечного сечения должны быть одинаковыми по всей высоте. Можно, правда, менять сечения поясов, но это целесообразно только при крупносерийном производстве кранов.

В кранах с телескопическими башнями (рис. 116, б) иногда Для этой цели суживают верхнюю секцию кверху.

Поворотные башни выполняют опирающнмися‘на четыре точки (рис. 116, г и д) или на две (рис. 116, е). В последнем случае башня поддерживается в равновесии подкосами. Опирание на две точки статически определимо и поэтому более целесообразно.

Рис. 116. Схемы решетчатых башен: а — неповоротная переменного сечения: б — неповоротная телескопическая; в — неповоротная, подращиваемая снизу; г — поворотная с отогнутым назад оголовком; д — поворотная со смещенным от оси колонны вперед опорным шарниром стрелы; е — шарнирно опертая на платформу поворотная с задней распоркой

Обычно сечение решетчатых башен выполняют квадратным (рис. 117, а) или треугольным (рис. 117, б). Последняя конструкция менее рациональна, так как такая башня хуже воспринимает крутящие моменты.

Если для обеспечения прочности необходимо большое сечение, то башню иногда выполняют из двух прямоугольных ферм, соединяемых вместе при монтаже (рис. 117, в). При этом расположенные по середине пояса не воспринимают нагрузки от изгиба.

Лишних затрат металла можно избежать, составляя прямоугольную башню большого сечения из пространственных трехгранных элементов.

Ширину башни квадратного сечения обычно стремятся делать не более 2,5 м, чтобы башню можно было перевозить по железной дороге целиком.

В кранах всех типов башни снабжают лестницами, размещаемыми внутри или снаружи. Внутреннее расположение наиболее удобно: лестницы меньше повреждаются при перевозке и требуют меньшей затраты металла. Наружные лестницы приходится делать тогда, когда сечение башни недостаточно.

Рис. 117. Поперечные сечения решетчатых башен:
а — квадратное; б — треугольное; в — из двух квадратных ферм

Трубчатые башни круглого сечения изготовляют из готовых труб либо из листовой стали вальцовкой (рис. 118 и 119). Отдельные секции соединяются на фланцах.

На рис. 119 показаны типичные конструкции трубчатых поворотных башен. Башни, показанные на рис. 119, а—в, опираются шарнирно на поворотную платформу. Башни для легких кранов малой высоты изготовляют из тонкостенных труб. Для кранов средних размеров (грузоподъемность до 5 т, высота 20—25 м) применение готовых труб нерационально, так как они имеют чрезмерно большую толщину. В этом случае выгоднее вальцевать и сваривать трубы из тонких листов. Применение автоматической сварки делает такую конструкцию экономичной.

На рис. 119, г показана поворотная башня крана, опирающаяся на кольцевой шариковый подпятник и удерживаемая внизу подшипником. Для подъема с портала на поворотную платформу и на верх башни внутри нее установлена лестница и в соответствующих местах сделаны проемы для входа и выхода. Места проемов усилены накладками. Башню в таких местах необходимо тщательно проверить расчетом, так как ослабление ее сечения отверстием резко снижает прочность при действии крутящих моментов. Кроме того, весьма важно, чтобы края отверстия были очерчены кривыми большого радиуса, во избежание концентрации напряжений.

Рис. 118. Трубчатая башня приставного крана; болтовые соединения фланцев размещены внутри трубы

Рис. 119. Трубчатые поворотные башни:
а — шарнирно опертая на платформу башня из тонкостенных электросварных труб;

Экспериментальное исследование образцов труб, работающих на сжатие, с отверстием в боковой стенке, проводившееся Е. Баке, показало, что при наличии отверстия, занимающего 13% площади сечения труб, разрушающая нагрузка составляет не более 39% нагрузки целой трубы.

Правильное усиление башни, имеющей местный проем, при незначительной затрате металла может обеспечить ее равнопрочность.