Строительные машины и оборудование, справочник





Стоимость эксплуатации башенного крана

Категория:
   Общие сведения о башенных кранах

Стоимость эксплуатации башенного крана

Затраты на эксплуатацию кранов складываются из следующих элементов: отчислений на амортизацию, стоимости ремонта и текущего обслуживания, стоимости устройства основания и перебазирования, стоимости энергии и материалов, расходуемых во время работы, и расходов по оплате машиниста крана.

Сумма этих затрат определяет стоимость работы крана за единицу времени. Обычно в качестве таковой принимается машино-смена, но более удобна единица машиночас.

Необходимо отметить, что указанное выше деление стоимости эксплуатации на составные части, хотя и является общепринятым, но не совсем удобно для анализа этого показателя работы крана. Оно связано с существующими формами учета работы машины и поэтому, учитывая потребности практики, значительно упрощено.



Необходимо отметить, что указанное выше деление стоимости эксплуатации на составные части, хотя и является общепринятым, но не совсем удобно для анализа этого показателя работы крана. Оно связано с существующими формами учета работы машины и поэтому, учитывая потребности практики, значительно упрощено.

Так как учет работы машин основан на этом делении, будем его придерживаться, но несколько детализируем зависимости отдельных элементов эксплуатационных затрат от условий работы кранов. Для этого разделим их на три группы: затраты, связанные с износом машины и ее отдельных частей (к ним относятся амортизация и оплата всех видов ремонтов и текущего обслуживания); затраты, зависящие от времени нахождения крана на объекте, которые могут быть разделены на пропорциональные этому времени (зарплата крановщика с начислениями) и обратно пропорциональные (расходы по устройству основания и перебазированию крана); затраты, связанные непосредственно с работой крана (стоимость энергии и смазки).

Износ отдельных деталей и крана в целом зависит от интенсивности его работы, скоростей движений, характера и величины нагрузок и принятого ресурса или срока службы.

К сожалению, мы не располагаем данными, которые позволили бы установить точные зависимости затрат на амортизацию и ремонт, и поэтому в первом приближении будем считать их пропорциональными первоначальной стоимости.

Процент годовых отчислений должен зависеть от интенсивности работы крана и от его веса, так как у более тяжелых кранов, срок службы которых принимается большим, годовые затраты на амортизацию и ремонт ниже, чем у легких.

Затраты на перебазирование крана и устройство путей для его работы зависят от его веса и конструкции. Для мобильных башенных кранов они в 3—4 раза ниже, чем для кранов, разбираемых при демонтаже.

Рис. 140. Зависимость удельных эксплуатационных затрат от высоты возводимого здания:
1 — для крана Т-226; 2—для крана МБТК-80; пунктирные кривые относятся к случаю использования инвентарных подкрановых путей

При изменении высоты в связи с изменением числа часов работы крана будут меняться только затраты на оплату обслуживающего персонала, электроэнергию, смазку и текущие ремонты.

На рис. 140 представлена графическая зависимость, полученная на строительстве трехсекционных сборных зданий в условиях Москвы, причем высота Н выражена числом этажей.

Кривые на рис. 140 показывают, что для некоторых из рассмотренных кранов (Т-226 и МБТК-80 на инвентарных металлических путях) кривые имеют минимум при определенном количестве этажей.

При обычных путях кривые не имеют минимума в пределах максимальной высоты подъема указанных кранов. Но, очевидно, для более высоких кранов будут иметь место перегибы кривых.

Рис. 141. Зависимость удельных эксплуатационных затрат от общего веса груза, поднимаемых на одном строительном объекте:
1 — подъемник грузоподъемностью 600 кг; 2 — башенный кран с грузовым моментом 8 тм; 3 — то же, с грузовым моментом 14 тм (эксплуатационные затраты выражены в марках ФРГ)

При увеличении числа этажей уменьшение производительности сильнее сказывается на эксплуатационных затратах, нежели увеличение объема сооружения. Это свидетельствует о наличии оптимальных условий работы для крана, имеющего определенные скорости движений.

Можно также ожидать, что для каждой высоты подъема должны существовать оптимальные скорости.

Используя технико-экономические показатели, можно сопоставить краны с другими подъемными средствами. На рис. 141 даны зависимости удельных эксплуатационных затрат башенных кранов и подъемников от общего веса грузов, поднимаемых на одной площадке, для условий ФРГ.

Как видно, наивыгоднейшая скорость получается прямо пропорциональной корню квадратному из произведения отношения постоянных эксплуатационных расходов к переменным и на путь подъема и обратно пропорциональна корню из продолжительности пауз между движениями подъема. В последнюю величину входит также время простоя крана вследствие отсутствия грузов, аварий, текущих ремонтов и т. п.

Таким образом, оптимальные скорости подъема башенных кранов типа Т-128 при возведении 7—9-этажных зданий близки к фактической, равной 0,5 м/сек.

Вместе с тем при подаче на полную высоту эта скорость становится явно недостаточной. На практике часто можно наблюдать такиеслучаи, когда при подъеме грузов на верхние этажи строители, стремясь увеличить скорость подъема, подвешивают груз на одной ветви подъемного каната вместо двух.

Такое решение вполне целесообразно, и во всех кранах с переменной высотой подъема следует предусматривать возможность изменения кратности полиспаста.

Близость фактической скорости подъема к оптимальной при обычной степени использования кранов Т-128 на строительстве зданий с кирпичными стенами делает понятным, почему скоростная характеристика крана Т-128 обычно не вызывает нареканий. Однако, если будут приняты меры к сокращению потери времени на ручные операции, то, как следует из формулы (35), возникает необходимость в увеличении скоростей. Это иллюстрируется графиком (рис. 143), на котором по оси абсцисс отложено время tn, а по оси ординат — оптимальная скорость подъема v крана Т-128 при средней высоте подъема 15 м.

Как видно из графика, при уменьшении tn до 100 сек становится целесообразным увеличить скорость подъема с 30 до 60 м/мин.

Снижение же tn достигается за счет бесперебойного снабжения стройки материалами и самое главное за счет применения наиболее удобных захватных приспособлений, обеспечивающих быструю отцепку и прицепку грузов.

В условиях крупнопанельного строительства большое значение имеют приспособления для выверки монтируемых элементов, благодаря которым значительно сокращается время установки груза.

Таким образом, при проектировании новых и модернизации существующих кранов необходимо выбирать основную скорость по формуле (35), ориентируясь на возможность улучшения использования кранов и предельного сокращения ручного времени и простоев.

Таким образом, для достижения наибольшего числа циклов следует идти одновременно двумя путями: сокращая непроизводительные потери времени и увеличивая скорости.

По выбранной основной скорости (в рассмотренных случаях ею была скорость подъема; должны быть подобраны остальные скорости.

Так, при определении скорости поворота крана Т-128 можно принять, что поворот совмещается с подъемом с момента, когда груз поднят на безопасную высоту (для склада строительной площадки это примерно составит 3 м). Совмещение движений прекращается в момент, когда груз еще не дошел до заданного положения примерно за 2 м. Таким образом, если высота подъема составляет 14,5 м, то поворот должен быть совершен за время, в течение которого груз поднимается на высоту 14,5—3—2 = 9,5 м.

Рис. 143. График зависимости оптимальной скорости подъема от продолжительности нерабочего времени подъемного механизма крана Т-128

У крана Т-128 скорость вращения составляет всего 0,6 об/мин. В кранах зарубежных фирм с близкими параметрами эта скорость равна 0,9—1,1 об!мин при скорости подъема 0,5 м/сек. Наиболее рациональное соотношение скоростей подъема и вращения не всегда может быть выдержано, так как при значительных вылетах окружная скорость конца стрелы становится слишком большой, что приводит к раскачиванию груза при разгоне и торможении и требует специальных мер для повышения плавности и гашения колебаний.

Изложенные соображения основаны на предположении о постоянстве скорости подъема. При больших высотах подъема бывает целесообразно менять скорость, устанавливая ее в зависимости от нагрузки так, чтобы в каждой операции по возможности полнее была использована мощность двигателя. Для этой цели применяются многоскоростные лебедки, о которых было сказано в гл. IV.

Недостаточная надежность может приводить к поломкам, потере устойчивости крана и его элементов, к недопустимому износу и другим отказам, препятствующим работе крана.

Отказы крана и его элементов могут быть разбиты на следующие группы:

1. По состоянию отказавших элементов и узлов: а) временные, при которых не происходит снижения несущей способности и после прекращения действия нагрузок, вызывающих отказ, восстанавливается работоспособность. К ним, например, относятся остановка механизма из-за «опрокидывания» электродвигателя или проскальзывания муфты, буксования ходовых колес; продолжение движения механизма после отключения в результате проскальзывания тормоза, скольжения ходовых колес; сильное раскачивание груза из-за колебаний и т. п. б) постоянные, связанные с недопустимым снижением несущей способности. Восстановление работоспособности возможно лишь после замены или ремонта поврежденных элементов или узлов крана.

По имеющимся данным, интенсивность отказов, приводящих к остановкам башенных кранов, составляет примерно Ь10~6 на час работы, что примерно того же порядка, что и интенсивность отказов самолетов, указываемая И. Базовским («Надежность, теория и практика». М., «Мир», 1966 г.)

2. По характеру появления отказа: а) внезапные (опрокидывание крана, поломка стрел, башен в результате потери устойчивости сжатых стержней и т. д, б) постепенные.

Условия появления отказов того или другого типа зависят от характера действия нагрузок и доступности элементов крана для систематического осмотра во время эксплуатации.

3. По характеру действия нагрузок: а) отказы, возникающие в результате однократного действия, максимальных нагрузок, обычно они происходят внезапно; б) отказы в результате снижения несущей способности из-за многократного действия нагрузок. Как известно, повторение даже малых нагрузок может привести к потере усталостной прочности, абразивному износу, в результате чего уменьшается сечение элемента, усиливается концентрация напряжений. Чаще всего такие отказы происходят постепенно, но если контроль затруднен или проводится небрежно, то отказ может произойти внезапно; в) отказы, вследствие совместного влияния снижения несущей способности из-за многократного действия всех нагрузок и однократного приложения макисмальной нагрузки. Эти отказы в общем достаточно редки, так как в тех случаях, когда снижение несущей способности существенно, разрушение происходит при сравнительно небольших нагрузках.

Эти случаи для упрощения расчетов можно не учитывать, что обычно и делается.

4. По влиянию отказа рассматриваемого элемента на соседние: а) местные, при которых отказ элемента не сказывается на других элементах крана; б) распространяющиеся на другие элементы.

5. По последствиям: а) вызывающие простой крана или снижение его производительности; б) не вызывающие простой.

Последнее возможно при резервировании отказавшегося элемента (случаи применения дублированных механизмов, работа кранов при выходе из строя дополнительных механизмов, выполняющих установочные движения и др.), а также при профилактических ремонтах, предотвращающих постепенные отказы.

Интенсивность отказов непосредственно связана с принятыми условиями расчета кранов и его элементов на прочность и устойчивость при однократном действии максимальных нагрузок и на долговечность по всему ряду (спектру) нагрузок.

До последнего момента методика расчета основывалась на предположении, что соответствующим выбором запаса прочности или устойчивости может быть достигнута неразрушимость конструкции. Многочисленные исследования показали, что все величины, учитываемые в расчете, правильнее рассматривать как случайные и в качестве критерия надежности принимать не абсолютную неразрушаемость, которая практически недостижима, а ее вероятность либо сопряженную с ней вероятность отказа.

Анализ аварий башенных кранов показывает, что возможны случаи, хотя и довольно редкие, когда нагрузки возрастают настолько, что никакой запас прочности и устойчивости не может предохранить от поломок и потери устойчивости.

Конечно перегрузки, в особенности большие, являются всегда результатом нарушения правил эксплуатации крана. Тем не менее в расчете приходится в какой-то мере их учитывать, так как нарушение правил эксплуатации всегда возможно. Однако потеря прочности или устойчивости может произойти также при отсутствии перегрузки, если по каким-либо причинам (дефекты заводского изготовления и монтажа, небрежная эксплуатация, недогруз балласта, неисправные подкрановые пути и т. д.) снижена несущая способность конструкции.

Пределы повышения нагрузок и снижения несущей способности не могут быть точно определены. На основе массового опыта можно лишь установить вероятность их появления в течение заданного промежутка времени. В связи с этим Н. С. Стрелецкий предложил оценивать прочность и устойчивость при однократном нагружении путем сопоставления кривых распределения вероятностей нагрузки и несущей способности.1

Систематическая регистрация отказов в условиях эксплуатации позволяет получить сведения о закономерностях их появления и сравнить фактические данные с расчетными. На рис. 145 даны типичные кривые плотности вероятности безотказной работы элементов крана, являющейся важным показателем надежности. Но он не является решающим, так как в конечном итоге необходимо учитывать технические и экономические последствия отказа.

Рис. 144. Совмещенные кривые распределе ния нагрузки и несущей способности

Допустимая интенсивность или вероятность отказов зависят от вызываемых ими убытков. Очевидно, что чем больше убытки от простоя крана из-за отказов, тем выгоднее снижать вероятность отказа и увеличить наработку на отказ. С другой стороны, снижение вероятности отказа может быть достигнуто всегда за счет увеличения несущей способности, т. е. веса и стоимости крана, что, в свою очередь, сказывается на величине эксплуатационных расходов.

Рис. 145. Типичные кривые распределения плотности вероятности безотказной работы по данным НИИСП:
а — быстроходных передач привода поворота крана КБ-100 (закон Пуассона); б — механизма передвижения крана КБ-100 (закон Вейбула)

Отсюда может быть сделан вывод о том, что должно существовать оптимальное значение вероятности отказа. Наши исследования ряда случаев указали на существование таких оптимумов.

Во многих нормах оба вида расчета (на прочность и долговечность) сводятся к одному — введению переходных коэффициентов, что может быть объяснено историческими причинами, но, на наш взгляд, этого сейчас делать не следует, так как эти расчеты отражают различные физические процессы и в соответствии с этим в них должны учитываться различные нагрузки и их следует выполнять отдельно.

В первом случае учитывается однократное воздействие максимальной нагрузки, а во втором — принимается во внимание вся совокупность воздействий с момента начала работы рассматриваемого элемента крана до наступления отказа.

Также должны быть различными и результаты расчета. Если в первом случае он может быть сведен к сопоставлению напряжений или нагрузок, то во втором лучше непосредственно определять ресурс до отказа.

Не всегда нужно выполнять оба вида расчета. Например, для металлоконструкций кранов легкого режима решающее значение имеет расчет на прочность и устойчивость по максимальной однократной нагрузке, тогда как при тяжелом режиме определяющим является расчет на долговечность. Быстровращающиеся детали механизмов также достаточно рассчитывать на долговечность.

Следует упомянуть о некоторых видах временных отказов (раскачивание крана, длительные колебания груза), на вероятность которых можно влиять, ограничивая деформации, частоты и время колебаний, ускорения и т. п. В настоящее время для рассмотрения этого вида расчета башенных кранов еще нет достаточных данных.

Изложенные общие соображения являются основанием для разработки практической методики расчета кранов. Некоторые, необходимые для этого данные о статистике нагрузки, режимах работы башенных кранов и их экономические показатели были приведены в гл. VI. Но следует указать на их недостаточность. Несмотря на это, можно сделать ряд практических предложений, основываясь частично на данных исследований, частично на опыте проектирования и эксплуатации кранов.

Ниже дается практическая методика расчета на прочность и устойчивость при неоднократном нагружении по ГОСТу 13994—68 и приводятся первые результаты работ по определению оптимальной долговечности.

Читать далее:

Категория: - Общие сведения о башенных кранах

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины