Рис. 79. Мачтово-стреловые краны
а — кран-мачта; б — подкосный кран; в — вантовый кран

Кран-мачта состоит из мачты, установленной на временном фундаменте и прикрепленной к строящемуся зданию или удерживаемой растяжками. Стрела-укосина этого крана выполнена поворотной. Лебедка подъема груза установлена независимо от крана. Грузоподъемность крана 1—5 т, высота подъема груза до 12 м.

Мачтово-стреловой подкосный кран состоит из мачты, лежней и подкосов, образующих жесткую пирамиду. В нижней части мачты прикреплена стрела, связанная стрелоподъемным полиспастом с оголовком мачты. Вращение мачты со стрелой обеспечивается поворотным механизмом. Операции рабочего цикла обеспечиваются тремя лебедками: грузовой-подъемной, стрелоподъемной и поворотной. Наличие жестких подкосов, расположенных в плане под углом 90°, ограничивает поворот мачты до 250°. Грузоподъемность подкосных кранов колеблется в пределах 0,75—25 т, а высота подъема крюка до 25 м.

Мачтово-стреловой вантовый кран имеет мачту, удерживаемую четырьмя — восемью вантами (растяжками), расположенными под углом 30° к горизонту. Стрела делается такой длины, чтобы она свободно проходила под вантами. Стрела вместе с мачтой вращается относительно вертикальной оси на 360° с помощью канатной передачи от поворотной лебедки и круга, прикрепленного к основанию мачты. Основание мачты заканчивается шаровой пятой, опирающейся на сферический подпятник. Шаровая пята и подпятник имеют отверстие, через которое проходят канаты, грузовой и стрелоподъемной лебедок. Вверху на мачте шарнир-но установлен оголовок (паук), к которому прикрепляются ванты. Для увеличения вылета и высоты подъема груза стрела вантового крана имеет дополнительное устройство — клюв (гусек), что необходимо при монтаже высоких цилиндрических сооружений. Стрелоподъемный и грузовой полиспасты крана имеют шести — восьмикратную запасовку канатов. Грузоподъемность основного крюка 15 т, высота и вылет крюка равны соответственно 35 и 40 м. Грузоподъемность вспомогательного крюка, установленного на гуське, 3—5 т.

Стреловые самоходные краны. благодаря их универсальности и высокой маневренности получили широкое применение на строительных и складских работах. В зависимости от грузоподъемности они разделяются на Легкие (до 10 т), средние — (от 10 до 25 т) и тяжелые (от 25 до 250 т). По конструкции ходового оборудования различают краны гусеничные, пневмоколесные, автомобильные, на специальном шасси автомобильного типа и железнодорожные. В зависимости от выполняемой работы конструкции стрел могут быть прямолинейными, изогнутыми с оголовком, телескопическими, с гусь-кем, закрепленными на поворотной платформе или на башне при башенно-стреловом рабочем оборудовании. Телескопическая стрела позволяет бесступенчато изменять вылет груза и с большой точностью подавать грузы в труднодоступные места. Башенно-стреловое оборудование значительно, расширяет область применения стреловых кранов и в ряде случаев позволяет успешно заменять башенные рельсовые краны. Стрелы кранов с помощью дополнительных секций могут быть удлинены или оборудованы гуськом, допускающим применение второго крюка. Краны, оборудованные двумя крюками, имеют и два подъемных механизма. Один (основной), используемый для подъема больших грузов с малой скоростью, а второй вспомогательный — с полиспастом малой кратности для подъема малых грузов с большой скоростью. Все механизмы стреловых кранов, кроме механизма передвижения, размещаются на поворотной платформе (раме). Для удобства транспортировки стреловые краны имеют опорную базу небольшой ширины, которая б целях разгрузки при работе и увеличении устойчивости крана снабжается четырьмя выносными опорами. Выносные опоры могут быть откидными или поворотными, устанавливаемые вручную с земли или с помощью гидроцилиндров с пульта управления.

Стреловые самоходные краны обозначаются индексами, состоящими из буквенной и цифровой частей. Буквенная часть, стоящая перед цифрой, обозначает принадлежность машины к группе кранов с учетом некоторых отличительных особенностей его конструкции или назначения: К —кран; АК — автомобильный кран; МКГ, МКП или МКА — монтажный кран гусеничный, пневмоколесный или автомобильный; ДЭК — дизель-электрический кран; СКГ — специальный кран гусеничный; СМК — специальный монтажный кран. Цифровая часть обозначает грузоподъемность крана, тип ходового оборудования, исполнение стрелового оборудования и порядковый номер модели. Буквенная часть, стоящая после цифровой, характеризует очередную модернизацию (А, Б, В,”…) и исполнение крана (ХЛ — северное, Т — тропическое). Первая цифра в индексе обозначает размерную группу крана 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, которой соответствует грузоподъемность 4; 6,3; 10; 16; 25; 40; 63; 100, более 100 т. Вторая цифра может быть 1, 3, 4 или 5 и соответственно обозначать ходовое оборудование гусеничное, пневмоколесное, на специальном шасси и на шасси грузового автомобиля. Третья цифра может быть 6 или 7 и соответственно обозначать канатную или жесткую (на гидроцилиндрах) подвеску стрелы. Последняя цифра обозначает порядковый номер модели. Например, индексом КС-8161ХЛ обозначается кран восьмой размерной группы (грузоподъемностью 100 т), на гусеничном ходу, с гибкой (канатной) подвеской стрелы, первой модели, в северном исполнении.

Гусеничные краны, выполненные на базе гусеничных тележек, применяются при строительстве зданий и сооружений с большим объемом работ. В СССР выпускаются гусеничные краны с механическим приводом грузоподъемностью 6,3; 10 и 16 т (серии MKT) и с электрическим приводом грузоподъемностью 16, 25, 40, 50, 63, 100 и 160 т (серии МКГ, ДЭК, СКГ и КС). Благодаря развитой опорной поверхности гусениц эти краны отличаются наибольшей проходимостью, могут перемещаться с грузом и не нуждаются в выносных опорах. На небольшие расстояния (5—8 км) гусеничные краны могут перемещаться своим ходом со скоростью от 0,8 до 5 км/ч.

Гусеничный кран (рис. 80, а) состоит из рамы и двух гусеничных тележек, с помощью которых все вертикальные нагрузки передаются на грунт. Механизмы крана установлены на поворотной платформе, которая вращается на опорно-поворотном устройстве и через опорные ролики последнего передает нагрузки на неповоротную раму ходового оборудования. Стрела крана может иметь переменную длину за счет вставок. Специальные краны, предназначенные для монтажных работ, как правило, имеют два грузовых крюка: основной и вспомогательный. Управление краном осуществляется из кабины. Крановое оборудование на базе экскаваторов не обеспечивает хороших монтажных свойств, так как оно не имеет малых скоростей опускания груза и поворота крана. В связи с этим промышленность также выпускает специальные гусеничные стреловые краны.

Рис. 80. Стреловой кран на гусеничном ходу
а — конструктивная схема; б—кривые изменения грузоподъемности в зависимости от вылета стрелы

На рис. 80,6 показаны кривые изменения грузоподъемности крана в зависимости от вылета стрелы для главной и вспомогательной лебедок и для стрелы с гуськом. Индивидуальный привод механизмов крана является наиболее экономичным, обладает простотой конструкции и удобством управления.

Механизм основного подъема выполнен на базе унифицированной типовой многоскоростной лебедки, позволяющей получить четыре различные скорости подъема и опускания груза. Механизм вспомогательного подъема выполнен с электрической реверсивной лебедкой, в которой применен электродвигатель с фазовым ротором. Применение таких двигателей позволяет за счет изменения активного сопротивления в цепи ротора регулировать скорость подъема и опускания груза.

Механизм поворота обычно состоит из вертикального фланцевого электродвигателя с фазовым ротором и трехступенчатого редуктора с вертикальными соосными валами. На выходном валу редуктора посажена бегун-ковая шестерня, которая находится в постоянном зацеплении с зубчатым венцом неподвижного кольца опорно-поворотного устройства. При включенном электродвигателе ведущая шестерня обегает вокруг зубчатого венца и ведет за собой поворотную платформу крана, осуществляя вращение.

Механизм передвижения крана выполняется с приводом либо от силового двигателя при одномоторном приводе, либо с индивидуальным двигателем на обе гусеницы (рис. 81). Движение от электродвигателя передается ведущим колесам через одноступенчатый конический редуктор, одноступенчатые планетарные редукторы и трехступенчатые цилиндрические бортовые редукторы. Бортовые редукторы включаются с помощью тормозов. При прямолинейном движении тормоза планетарных редукторов замкнуты, а тормоза бортовых редукторов разомкнуты. Для осуществления разворота в ту или другую сторону тормоз планетарного редуктора со стороны заторможенной гусеницы размыкается, а тормоз бортового редуктора замыкается. Дробными числами на кинематической схеме указаны числа зубьев (в числителе) и модули зацепляющихся колес (в знаменателе).

В настоящее время выпускаются краны с индивидуальным приводом каждой гусеницы. Это позволяет повысить маневренность крана и улучшить его ходовые качества. В некоторых кранах применяется дизель-электрический привод исполнительных механизмов крана, который создает хорошие условия для регулирования скоростей и позволяет совмещать рабочие операции. В фанах такого типа предусмотрена также возможность питания от внешней электросети общего назначения (трехфазный ток напряжением 380 В).

Рис. 81. Кинематическая схема механизма передвижения гусеничного стрелового крана

Тракторные стреловые краны являются разновидностью гусеничных и представляют собой грузоподъемное навесное оборудование, смонтированное на серийных тракторах. По характеру работы они подразделяются на монтажные и краны-трубоукладчики, применяемые для укладки трубопроводов, а также для монтажа оборудования газонефтепроводов. Основным преимуществом тракторных кранов по сравнению с автомобильными является возможность работы без выносных опор и свободное передвижение их по неподготовленной рабочей площадке.

На рис. 82,а показан стреловой кран, поворотная часть которого смонтирована над кабиной трактора. Кран может совершать повороты на 3£>0° на опорно-поворотном устройстве 4, однако из-за увеличения высоты центра тяжести уступает в устойчивости кранам, смонтированным на ходовой тележке трактора. Для размещения крановой части на ходовой раме базовый трактор претерпел некоторые конструктивные изменения: двигатель вынесен вперед, гусеничный ход несколько удлинен. Кран оборудован решетчатой стрелой 5, которая при транспортных перебросках устанавливается в горизонтальное положение. Грузоподъемность тракторных стреловых кранов 5—10 т.

Кран-трубоукладчик (см. рис. 82, б) смонтирован на гусеничном шасси трактора. Неповоротная стрела шарнирно соединена с продольной балкой гусеничной тележки, а грузоподъемный механизм и противовес размещены над противоположной гусеницей и укреплены на ее раме. Некоторые краны для увеличения устойчивости во время работы имеют дополнительные опоры со стороны стрелы и откидные противовесы. Грузоподъемность кранов-трубоукладчиков достигает 35 т.

Пневмоколесные краны применяют для монтажных работ при строительстве зданий и сооружений укрупненными блоками. По сравнению с гусеничными пневмоколесные краны обладают большей подвижностью и маневренностью, что определяет их более широкое развитие. Транспортная скорость передвижения их может изменяться в пределах 10—25 км/ч, что позволяет применять эти машины на объектах, находящихся на небольшом удалении друг от друга. В СССР выпускаются пневмоколесные краны с механическим приводом грузоподъемностью 16 т (МКП-16) и с электрическим приводом грузоподъемностью 16, 25, 63 и 100 т.

Рис. 82. Стреловые тракторные краны
а — монтажный кран; б — кран трубоукладчик

Рис. 83. Пневмоколесные краны
а — с двумя опорными мостами; б —с четырьмя опорными мостами

Пневмоколесный кран (рис. 83, а) состоит из неповоротной (опорной) и поворотной частей, связанных между собой опорно-поворотным устройством. Неповоротная рама вместе с опорно-ходовым устройством обеспечивает передвижение крана и передает нагрузки на грунт. Ходовое устройство состоит из сварной рамы, опирающейся на передний и задние мосты и оборудованной выносными опорами. В зависимости от грузоподъемности крана общее количество мостов изменяется от двух до четырех (рис. 83,6), а ведущих — от одного до четырех. Для лучшего распределения нагрузки ведущие мосты могут соединяться в балансирные тележки. На поворотной раме располагаются силовая установка и основные механизмы крана (грузовая, стреловая, вспомогательная лебедки и механизм поворота).

Кинематические схемы основных механизмов выполнены по принципу электрической реверсивной лебедки (см. рис. 75,6) с трехступенчатыми редукторами. Выносные опоры устанавливают с помощью гидропривода.

В кранах большой грузоподъемности применяются выносные катучие опоры (рис. 83,6), которые во время работы воспринимают на себя все вертикальные нагрузки.

Автомобильные краны применяются для погрузочно-разгрузочных и монтажных работ на рассредоточенных объектах. Обладая автономностью привода и высокой скоростью передвижения автомобильные краны обеспечивают выполнение работ на объектах, находящихся на значительном удалении друг от друга. Кран монтируется на шасси грузовых автомобилей, выпускаемых серийно отечественными заводами: ГАЗ, ЗИЛ, МАЗ, КрАЗ. Для повышения проходимости крана используют шасси грузовых автомобилей повышенной проходимости: ЗИЛ-131; «Урал-375», КрАЗ-255Б и др. Грузоподъемность автомобильных кранов, согласно утвержденному ряду, равна 4; 6,3; 10 и 16 т. Стрелы кранов бывают постоянной и изменяющейся длины, последние выполняют телескопическими. Подвеска стрелы выполнена гибкой на канатах или жесткой на гидродилиндрах при гидравлическом приводе крана. Телескопические стрелы позволяют быстро изменять длину стрелы во время работы. Секции стрелы выдвигаются с помощью гидроцилиндров или в комбинации с канатными передачами.

Автомобильный кран (рис. 84) состоит из неповоротной и поворотной частей, связанных между собой опорно-поворотным устройством. Стрела поднимается гидроцилиндром. Механизмы подъема груза и поворота платформы выполнены с индивидуальными приводами от гидромоторов. Гидравлический привод также имеют выносные опоры и механизм блокировки рессор. Рабочая жидкость под давлением 16 МПа (160кгс/см2) подается в систему двумя аксиально-порш-незыми насосами, расположенными на ходовой раме и приводимыми в действие через редуктор отбора мощности. Давление жидкости на поворотную платформу передается через вращающиеся соединения, а затем с помощью гидрораспределителей подается к гидромоторам.

При отказе приводного двигателя кран приводится в транспортное по‘ложение ручным насосом, давление жидкости от которого поступает в напорную линию основных гидронасосов. Барабан грузоподъемной лебедки приводится в движение от гидромотора через червячную передачу, пристраиваемую к торцу барабана или с помощью планетарного редуктора, размещенного внутри барабана. На барабан навивается канат с крюковой подвеской. Для увеличения устойчивости кран снабжен противовесом 6 и выносными опорами. Управление краном осуществляется из кабины.

Рис. 84. Автомобильный кран с жесткой подвеской стрелового оборудования

Кроме телескопических стрел автомобильные краны имеют башенно-стреловое оборудование, монтаж которого не требует дополнительных подъемных средств. В качестве башни башенно-стрелового оборудования используется телескопическая стрела, на верхней части которой монтируется специальный оголовок с проушиной для крепления решетчатой стрелы-гуська. От запрокидывания назад стрела-гусек удерживается канатной растяжкой. Установка башни в рабочее положение производится подъемным гидроцилиндром.

Железнодорожные краны применяют на монтажных работах в транспортном строительстве, а также для выполнения погрузочно-разгрузочных работ на складах изделий и деталей. Грузоподъемность железнодорожных кранов изменяется в пределах 6—20 т при работе без выносных опор и 45—75 т — на выносных опорах. Железнодорожный кран (рис. 85) состоит из нижней ходовой части, перемещающейся по рельсовому пути, несущей рамы, опорно-поворотного устройства 10, поворотной платформы, на которой монтируют стрелу, силовое трансмиссионное оборудование и механизмы подъема груза, изменения вылета стрелы и вращения платформы. Кроме того, на поворотной платформе расположены контргруз и пульт управления.

Рис. 85. Железнодорожный кран

Наибольшими преимуществами обладают краны с электрическим индивидуальным приводом механизмов от дизель-генераторной установки по системе Г—Д, что создает возможность регулировать скорости движения механизмов.

Башенные краны предназначены для выполнения монтажных и строительных работ при возведении жилых и промышленных зданий и сооружений. Они используются также в качестве погрузочно-разгрузочных машин при работе на складах, в качестве кранов для нулевого цикла и др. В соответствии с ГОСТ 13809—68 башенные краны классифицируются по способу установки; по типу ходового устройства; по типу,, башни и по типу стрелы. По способу установки на строительной площадке башенные краны бывают стационарные, передвижные и самоподъемные.

Стационарные краны устанавливают на фундаменте, для обслуживания площадки с одной стоянки. При строительстве высотных зданий такие краны подобно кран-мачтам крепят к возводимому объекту и они называются приставными. Высота этих кранов может достигать 100 м и более. Передвижные краны оборудуют ходовым устройством, обеспечивающим перемещение крана на строительной площадке в рабочем положении.

Самоподъемные краны устанавливают на конструкции возводимого сооружения и перемещают вверх с помощью механизмов по мере возведения этого сооружения. По типу ходового устройства башенные краны разделяют на рельсовые, автомобильные, пневмоколесные, гусеничные и шагающие. Наибольшее распространение получили башенные краны, устанавливаемые на рельсовый путь, так как это упрощает эксплуатацию и повышает безопасность работы (рис. 86).

По типу применяемых башен различают краны с поворотной и неповоротной башней. В кранах с поворотной башней (см. рис. 86, а) весь кран вращается на опорно-поворотном устройстве, размещенным На неповоротной раме хода или портала. В кранах с неповоротной башней (см. рис. 86, б) стрела с оголовком и противовесной консолью вращается на опорно-поворотном устройстве, размещенным на верху башни. Краны с поворотной башней обладают большей мобильностью, удобством монтажа и транспортировки. Устойчивость этих кранов значительно выше благодаря тому, что противовес размещается внизу на поворотной платформе и снижает центр тяжести крана.

Рис. 86. Башенные краны
а — с поворотной башней и подъемной стрелой; б — с поворотной головкой и балочной стрелой

По типу стрелы башенные краны бывают с подъемной и балочной стрелой. Вылет стрелы у этих кранов осуществляется соответственно подъемом стрелы и перемещением грузовой тележки по направляющим балкам стрелы. У кранов первой группы стрел (см. рис. 86, а) груз подвешивают на крюковой подвеске, грузовой канат которой крепится к концу стрелы, а у второй (см. рис. 86, б) — к грузовой тележке, перемещаемой тяговой лебедкой.

Башня 6 крана представляет собой жесткую пространственную конструкцию, установленную строго вертикально на поворотной платформе или ходовой раме. В верхней части башни посредством проушин крепится стрела, которая устанавливается в требуемое положение стрелоподъемным полиспастом. На уровне проушин стрелы с противоположной стороны башни устанавливается распорка (в кранах с поворотной башней) или противовесная консоль с грузовой лебедкой и противовесом на конце (в кранах с поворотной головкой). Кабина машиниста для лучшего обозрения устанавливается на верху башни или на поворотном оголовке. На поворотной платформе крана с поворотной башней находятся стрелоподъемная и грузовая лебедки, механизм поворота и противовес. Для лучшей устойчивости крана с поворотной головкой внизу на ходовой раме устанавливается балласт. Кран движется на четырех ходовых тележках, две из которых, расположенные по диагонали, являются приводными.

Для обеспечения движения по кривым малого радиуса ходовые тележки кранов установлены на поворотных опорах (шкворнях). В целях равномерного распределения нагрузки ходовые колеса тележки имеют ба-лансирную подвеску.

Основными операциями рабочего цикла крана являются: строповка груза, подъем груза, поворот к месту установки груза, передвижение, установка груза и расстроповка. Строповка и расстроповка груза в большинстве кранов пока еще выполняется вручную и составляет ручное время в рабочем цикле. Подъем груза, поворот и передвижение крана, а также подъем стрелы или перемещение грузовой каретки осуществляются соответствующими механизмами, выполненными с индивидуальными электрическими реверсивными лебедками. Индивидуальный привод механизмов позволяет совмещать операции подъема, поворота, передвижения и тем самым сокращать время рабочего цикла.

При выборе крана пользуются данными основных параметров, к которым относятся: вылет, грузоподъемность, грузовой момент, высота подъема, глубина опускания, колея, база, скорость рабочих движений крана, установленная мощность, радиус закругления поворот—ной части крана, конструктивная и общая масса крана, максимальное давление колеса на рельс, производительность.

Вылет — это расстояние по горизонтали от оси вращения поворотной части крана до вертикальной оси грузозахватного устройства. Грузоподъемность характеризуется максимально допустимой массой груза, на подъем которого рассчитан кран. Грузовой момент представляет собой произведение грузоподъемности на соот* вегствующий вылет.

Высота подъема — расстояние, измеренное по вертикали от уровня стоянки крана до грузозахватного органа, находящегося в верхнем рабочем положении. Колея — расстояние, измеренное по горизонтали между осями рельсов. База — расстояние, измеренное между осями опор крана, размещающихся с одной стороны крана и перемещающихся по одному рельсу. Скорости подъема — опускания груза, перемещения каретки и передвижения крана в м/мин. Установленная мощность — суммарная мощность электродвигателей всех механизмов, установленных на кране. Общая мсссса — масса крана-с балластом, противовесом и механизмами в заправленном состоянии.

Под циклом понимается комплекс операций, выполняемых краном от начала подъема одного груза до начала подъема следующего. Башенный кран является дорогостоящей машиной, поэтому использовать его необходимо как с полной загрузкой по грузоподъемности, так и по времени.

Краны, выполненные без башни, с креплением стрелы к поворотной платформе используются для выполнения работ нулевого цикла (рис. 87, а) или как портальные краны-погрузчики (см. рис. 87,6). Основанием крана для работ нулевого цикла (рис. 87, а) служит опорно-ходовая рама и поворотная платформа башенного крана КБ-100. Стрела опирается на проушины, приваренные спереди к поворотной платформе. Для уменьшения усилий в стрелоподъемном полиспасте и стреле на поворотной платформе закреплена рабочая стойка (пилон) длиной 6 м, удерживаемая канатом.

Кран-погрузчик (рис. 87,6) предназначен для выполнения работ при строительстве путепроводов, шахт метрополитена и обслуживания складов.

Рис. 88. Козловые и кабельные краны а — козловой; б — кабельный

В соответствии с требованиями Госгортехнадзора, предусмотренными «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов», все краны допускаются к эксплуатации только лишь после их освидетельствования и испытаний. Испытания бывают статические и динамические.

Статическое испытание проводят под нагрузкой, превышающей на 25% грузоподъемность крана. Груз, поднятый на высоту 200 мм, выдерживают на весу в течение 10 мин, после чего проверяют, не появились ли остаточные деформации в элементах металлоконструкций и механизма подъема. Динамическое испытание проводят при массе груза, превышающем на 10% грузоподъемность крана. При выполнении рабочих циклов проверяют работу механизмов крана и его тормозов. Для подъема груза и перемещения его на значительные расстояния применяют козловые и кабельные краны.

Козловые краны применяют для монтажа тяжеловесного оборудования. Грузоподъемность их изменяется в пределах от 1 до 300 т. Козловый кран (рис. 88, а) состоит из мостовой балки, опирающейся на две ноги с ходовыми рельсовыми тележками. По мостовой балке передвигается грузовая тележка с подъемным механизмом. Длина пролета козлового крана достигает 40 м. У козловых кранов, балка моста которых имеет консоли с обеих сторон, длина пролета достигает 130 м. Такие краны называются перегрузочными мостами. Специальные козловые краны, применяемые при монтаже гидротурбин при меньшем пролете, имеют грузоподъемность 700 т. В настоящее время для нужд «Атоммаша» создан козловый кран грузоподъемностью 1200 т.