Стреловые самоходные краны

Стреловые самоходные краны широко используются при производстве строительно-монтажных и погрузочно-разгрузочных работ. Основным достоинством стреловых самоходных кранов является автономность их привода, способность быстрого перебазирования с одного объекта на другой, большое разнообразие сменного оборудования.

Рис.85. Кинематические схемы механизмов вращения: а - с цилиндрическим планетарным редуктором; б - с червячным редуктором; в - с канатным приводом от электрореверсивной лебедки

Стреловые самоходные краны классифицируют по типу ходового оборудования и привода, по исполнению и виду стрелового оборудования. По типу ходового оборудования их разделяют на краны автомобильные, пневмоколесные, на специальном шасси автомобильного типа, гусеничные, на короткобазовом шасси, на тракторах и прицепные. По типу привода краны бывают с одно- и многомоторным (индивидуальным) приводом. Чаще применяют многомоторный привод - электрический, дизель-электрический, гидравлический или комбинированный (с различными типами привода отдельных механизмов). По исполнению и виду стрелового оборудования стреловые самоходные краны выпускаются с не выдвижными (постоянной длины), выдвижными и телескопическими стрелами. Длина выдвижных стрел изменяется без нагрузки, телескопических - с нагрузкой на крюке. Телескопические стрелы в сочетании с гидроприводом преимущественно применяют в конструкциях автомобильных кранов и кранов на специальном шасси автомобильного типа, так как благодаря взаимному перемещению секций относительно друг друга обеспечивается наводка монтажного элемента на место установки, в том числе и в труднодоступных местах. Длину стрел изменяют вставкой дополнительных секций или установкой управляемых гуськов. На стреловых кранах широко используется башенно-стреловое оборудование.

Паспортная грузоподъемность всех стреловых кранов (кроме гусеничных) может быть реализована только при работе на выносных опорах, когда ходовое оборудование полностью освобождается от нагрузки. При работе без выносных опор грузоподъемность снижается в несколько раз. Движение самоходных кранов с грузом допускается со значительными ограничениями по грузоподъемности и скорости, указываемой в технической характеристике крана, и только при стреле, расположенной вдоль оси ходовой части крана.

Кранам, выпускаемым заводами, присваивается индекс, состоящий из двух букв - КС (кран стреловой) и четырех цифр. Цифры означают: первая - размерную группу, вторая - тип ходового оборудования, третья - исполнение стрелового оборудования, четвертая - порядковый номер модели. После цифр в индексе могут указываться очередная модернизация (А, Б, В) и климатическое исполнение (ХЛ, Т, ТВ). Так, индекс КС-8362ХЛ означает: кран стреловой грузоподъемностью 100 т, пневмоколесный с гибкой подвеской, второй модели в северном исполнении. Действует и другая индексация. Например, МКГ-25БР - монтажный кран гусеничный, грузоподъемностью 25т с башенно-стреловым оборудованием и раздвижными гусеницами, СКГ-63А - стреловой кран гусеничный, грузоподъемностью 63 т, модернизация А.

Автомобильные краны. Автомобильные краны выпускаются грузоподъемностью 4; 6, 3; 10 и 16т. Их монтируют на двух- или трехосном шасси серийно выпускаемых грузовых автомобилей. Привод всех механизмов автомобильных кранов осуществляется от двигателя автомобиля. По типу привода различают автомобильные краны с механическим (преимущественно малых типоразмеров), гидравлическим и электрическим приводом. Кроме основной стрелы краны оснащаются удлиненными стрелами, стрелами с гуськами, башенно-стреловым оборудованием, а гидравлические краны - телескопическими выдвижными стрелами. В зависимости от массы поднимаемого груза и вылета стрелы, краны могут работать на выносных опорах или без них, перемещаться с грузом в пределах строительной площадки, масса которого меньше номинального на соответствующем вылете, со скоростью до 5 км/ч при положении груза вдоль оси крана («стрела назад») и поднятом на высоту не более 0, 5 м.

При механическом приводе движение от двигателя рабочим механизмам передается через систему промежуточных передач. При этом скорость рабочих движений регулируют частотой вращения двигателя и коробками перемены передач, а направление вращения - коническими и цилиндрическими реверсами. Для управления механизмами (муфтами, тормозами) применяют пневматическую систему управления, действующую от компрессора, приводимого в работу от двигателя автомобиля.

На рис.86. показана схема автомобильного крана с механическим приводом. Для снижения нагрузок на шасси автомобиля и обеспечения его устойчивости шасси 1 усиливают дополнительной рамой 4, которую оборудуют выносными опорами 3 и 8 и стабилизирующим устройством 6, блокирующим подвеску автомобиля при работе крана. Поворотная платформа 9 вращается на роликовом опорно-поворотном устройстве 7, закрепленном на дополнительной раме. На поворотной платформе кроме стрелы размещены: противовес 10, двуногая стойка 11, реверсивно-распределительный механизм 13, механизм вращения 14, грузовая 15 и стреловая 12 лебедки, кабина крановщика и электрооборудование.

Крутящий момент двигателя через коробку перемены передач, коробку отбора мощности 2 и промежуточный редуктор 5 передается реверсивно-распределительному механизму 13 и далее при переключении муфт в распределительной коробке - механизму вращения 14, грузовой 15 и стрелоподъемной 12 лебедкам. Кинематическая схема позволяет совмещать операции подъема груза с поворотом поворотной платформы. Гидравлический и электрический приводы существенно упрощают кинематическую схему крана, расширяют технологические возможности крана и обеспечивают более глубокое регулирование скоростей рабочих движений.

Рис.86. Автомобильный кран с механическим приводом (а) и его кинематическая схема (б)

На рис.87, а показан общий вид гидравлического крана. Основным видом рабочего оборудования является телескопическая стрела 1, состоящая из подвижных и неподвижной секций. Передвижение подвижной секции производится гидроцилиндром 2 двустороннего действия. Для увеличения подстрелового пространства на подвижной секции устанавливают гуськи разной длины и под различными углами к ее продольной оси Изменение угла наклона стрелы производится параллельно действующими гидроцилиндрами 3 с фиксацией их штоков в заданном положении гидрозамками. Подъем и опускание груза осуществляются грузовой лебедкой, состоящей из гидромотора 10, редуктора 8, барабана 9 и нормально-замкнутого тормоза. Механизм вращения 7 состоит из гидромотора 6, редуктора 4, на выходном валу которого установлена шестерня, входящая в зацепление с неподвижным венцом опорно-поворотного круга. Фиксирование механизма поворота осуществляется тормозом 5.

Рис.87. Гидравлический автомобильный кран: а - общий вид и кинематические схемы механизмов; б - график грузоподъемности и высоты подъема груза крана четвертой размерной группы

Гидравлический насос 11 приводится в движение от двигателя автомобиля 14 через коробку передач 13 и редуктор отбора мощности 12. Система привода и управления им допускает совмещение операций: подъем и опускание груза - с подъемом и пусканием стрелы, с поворотом платформы, с выдвижением и втягиванием секции телескопической стрелы; подъем и опускание стрелы - с выдвижением и втягиванием ее секции, с поворотом платформы; поворот платформы - с выдвижением и втягиванием секции стрелы.

На рис.87, б показаны: 1) характеристика грузоподъемного крана четвертой размерной группы: а - при работе на выносных опорах со стрелой 9, 75...21, 7 м; б - для телескопической стрелы с гуськом общей длиной 27 м; в - при работе без выносных опор; 2) высота подъема крюка: I - для стрелы с гуськом; II - для стрелы длиной 21, 7; III-то же, 9, 75 м.

При дизель-электрическом приводе каждый механизм имеет индивидуальный электродвигатель, получающий энергию от генератора трехфазного тока, вращаемого двигателем автомобиля.

Автомобильные краны оснащаются устройствами, обеспечивающими их безопасную эксплуатацию: ограничителями грузоподъемности, высоты подъема крюка, угла наклона стрелы, указателями крена и грузоподъемности.

Пневмоколесные краны. Они имеют грузоподъемность 25, 40, 63 и 100 т. Большая грузоподъемность пневмоколесных кранов в сочетании со значительными высотой подъема (до 55 м) и вылетом крюка (до 38м) обусловили их широкое использование на строительстве промышленных предприятий, сооружений, тепловых электростанций и установке технологического оборудования.

Пневмоколесный кран состоит из двух основных частей: поворотной и ходовой, соединенных между собой опорно-поворотным устройством. На поворотной части крана располагаются рабочее оборудование, силовая установка, механизм главного и вспомогательного подъема груза, механизм изменения вылета стрелы, механизм вращения поворотной части и кабина управления. Рабочим оборудованием крана служит основная решетчатая стрела, удлиненные вставками стрелы с управляемыми и неуправляемыми гуськами различных размеров, а также башенно-стреловое оборудование. Все механизмы крана имеют индивидуальный электрический привод постоянного тока по системе Г–Д (генератор – двигатель). Силовая установка обеспечивает глубокое регулирование рабочих скоростей в широком диапазоне путем изменения напряжения генератора, питающего якори двигателей, что особенно существенно для механизмов подъема груза и передвижения крана при выполнении монтажных операций.

Ходовая часть крана состоит из сварной ходовой рамы, опирающейся на ведущие и управляемые мосты автомобильного типа, и выносных опор. Количество мостов (2...5) зависит от грузоподъемности крана. При большой грузоподъемности мосты крана объединяются в балансирные тележки с жесткой подвеской к ходовой раме. Управление передвижением из кабины машиниста и жесткая подвеска мостов ограничивают скорость передвижения крана до 18 км/ч. В рабочем положении кран опирается на выносные опоры. Допускается работа крана без выносных опор и передвижение его с грузом на крюке в соответствии с грузовой характеристикой крана.

Рис.88. Пневмоколесный кран грузоподъемностью 100т: а - схема конструкции; б - схема запасовки канатов механизмов главного подъема, в - то же, вспомогательного подъема; г -- графики грузоподъемности; д - схема запасовки канатов стрелоподъемного механизма; 1 - барабан лебедки главного подъема; 2 -- то же, вспомогательного подъема

На рис.88 показан общий вид мощного пневмоколесного крана грузоподъемностью 100 т, схемы запасовки при работе с основным и сменным оборудованием, характеристики грузоподъемности для некоторых его видов. Кран оборудован основной стрелой длиной 15 м. Длину последней с помощью секций можно увеличивать до 26, 25, 30, 40, 50 и 55 м. Стрелы длиной 20...40 м оснащают неуправляемым гуськом,; длиной 45...55 м - управляемым. Гуськи крана состоят из отдельных секций длиной по 5 м каждая.

При работе крана без гуська лебедки основного и вспомогательного подъемов используются для подъема основного груза; при оборудовании управляемым гуськом лебедка главного подъема обеспечивает изменение вылета гуська. Силовая установка состоит из дизеля 1, вращающего основной 2 и вспомогательный 3 генераторы, насоса 5 гидравлической системы управления выносными опорами. При длительной работе на площадке вместо дизеля используют электрический двигатель 4, питаемый от сети переменного тока. Основной генератор обеспечивает работу двигателей основного и вспомогательного подъемов, стрелоподъемного механизма и механизма передвижения.

Вспомогательный генератор питает двигатель механизма вращения. Механизмы кранов состоят из рабочих двигателей, редукторов, соединительных муфт и тормозов и исполнительных органов (барабанов, зубчатых колес).

Кинематическая схема крана позволяет совмещать операции: подъем и опускание груза на крюке главного подъема с поворотом крана; подъем и опускание стрелы с подъемом и опусканием груза; подъем и опускание груза крюком вспомогательного подъема с поворотом крана. Пневмоколесный кран транспортируется собственным ходом, на буксире к тягачу или по железной дороге.

Краны на специальных шасси автомобильного типа. По своему технологическому назначению краны данного типа должны обеспечивать эффективную работу на рассредоточенных объектах, иметь большую грузоподъемность, хорошую проходимость и маневренность в условиях строительной площадки. В современных конструкциях кранов эти требования реализуются путем применения специальных шасси автомобильного типа, гидравлического привода механизмов крана и телескопических стрел, что создает им значительные преимущества по сравнению с пневмоколесными кранами с решетчатыми стрелами. Грузоподъемность кранов на специальных шасси 25...500 т, скорость передвижения 60...70 км/ч.

По конструкции специальные шасси существенно отличаются от обычных шасси автомобиля числом приводных и управляемых осей, их распределением на базе, конструкцией подвесок и управления. Для удовлетворения требований о предельной нагрузке на ось специальные шасси изготовляют многоосными (3...8 осей). Число приводных осей назначают, исходя из условий достижения проходимости при движении по стройплощадке, а число управляемых осей выбирается из расчета минимального радиуса поворота, достаточного для вписывания крана в сушествующую дорожную сеть.

На рис.89 показан общий вид крана грузоподъемностью 120 т на шестиосном шасси с колесной формулой 12Х8 с четырьмя управляемыми осями. Отличительной особенностью кранов на специальных шасси является также наличие у них двух силовых установок, из которых одна размещена на шасси.1, а вторая - на поворотной части крана 4. Силовая установка, расположенная на шасси, обеспечивает передвижение крана и привод гидравлических насосов для управления выносными опорами 6. Силовая установка поворотной части крана обеспечивает работу крановых механизмов. Она состоит из дизеля, гидравлических насосов (одного или нескольких), питающих через гидрораспределители гидравлические моторы лебедок главного и вспомогательного подъемов 5 и механизма вращения крана.

Рис.89. Стреловой кран на специальном шасси автомобильного типа грузоподъемностью 120т: а – общий вид; б – график высоты подъема груза

Кроме того, эти насосы питают гидроцилиндры подъема стрелы 3 и гидроцилиндры выдвижения секций телескопической стрелы 2. Гидропривод кранов позволяет получить широкий диапазон скоростей рабочих движений механизмов за счет совмещения расходов жидкости двух напорных линий по параллельной или последовательной схеме, а также совмещение рабочих движений в разных вариантах. Управление рабочими операциями крана производится из кабины, расположенной на поворотной части.

Механизмы лебедок состоят из одного или двух гидромоторов, цилиндрических редукторов, встроенных в барабаны, колодочных или дисковых тормозов. Телескопические стрелы конструктивно выполняются из трех (у кранов грузоподъемностью 25 и 40 т) и четырех (у кранов грузоподъемностью 63 и 100 т) секций и оснащаются удлинителями различных размеров. Выдвижение секций осуществляется гидроцилиндрами, а последней секции - канатным приводом.

При работе крана вся нагрузка от собственной силы тяжести и массы груза воспринимаются выносными опорами, при этом горизонтальность платформы контролируется системой автоматики. Отечественной промышленностью выпускаются краны на специальных шасси грузоподъемностью 25, 40, 63 и 100 т.

Краны на короткобазовом шасси. Они бывают двухосными, с обеими ведущими и управляемыми осями и базой в пределах 1, 8...2, 0 м, имеют малый радиус поворота и предназначены для работы в стесненных условиях. Гидравлические насосы приводятся от коробки отбора мощности привода шасси. Краны изготовляются грузоподъемностью 6, 3...10, 16 и 25 т.

Гусеничные краны. Применение для стреловых кранов гусеничного ходового оборудования привело к созданию монтажных гусеничных кранов с большой номенклатурой их по грузоподъемности - 16, 25, 40, 63, 100, 160, 250 т. Гусеничные краны работают без выносных опор и могут передвигаться в пределах строительной площадки в любом направлении со скоростью 0, 5...1, 0 км/ч. Высокая маневренность, а также большая грузоподъемность обусловили их широкое применение в различных отраслях строительства на объектах с большими и в том числе с рассредоточенными объемами работ для монтажа укрупненных конструкций и технологического оборудования. Эти качества создали гусеничным кранам высокую конкурентную способность по отношению к специальным башенным кранам, требующим устройства подкрановых путей. На рис.90 приведена конструктивная схема монтажного гусеничного крана с

Рис.90. Гусеничный кран грузоподъемностью 160 т: а ‑ основная стрела; б ‑ удлиненная стрела; в ‑ башенно-стреловое оборудование; г ‑ графики грузоподъемности; 1 ‑ с основной стрелой; 2 ‑ с башенно-стреловым оборудованием

различными видами рабочего оборудования. Он состоит из поворотной платформы, опирающейся через опорно-поворотное устройство на ходовую часть крана. На поворотной платформе монтируются рабочее оборудование, силовая установка, механизмы стреловой и грузовых (основного и вспомогательного подъема) лебедок, механизм вращения и управления краном. Гусеничные краны изготовляются с механическим (групповым) и электрическим приводом. Для тяжелых гусеничных кранов грузоподъемностью 25т и более применяется электрический привод по системе двигатель - генератор - двигатель.

Кинематические схемы силовой установки и механизмов показаны на рис.91, а. Ходовая часть гусеничных кранов состоит из неповоротной рамы, опирающейся на две приводные гусеничные тележки с многоопорными гусеничными звеньями, обеспечивающими низкие (до 0, 1МПа) удельные давления на грунт. Механизмы передвижения тележек выполняются с независимым приводом каждой гусеницы, либо с приводом от одного или от двух двигателей, работающих на один вал. Кинематическая схема механизма передвижения с независимым приводом монтажного гусеничного крана дана на рис.91, б. Привод каждой гусеницы 7 состоит из тихоходного электрического двигателя, редукторов, ведущей звездочки гусеницы и тормоза. Поворот крана осуществляется торможением одной из гусениц. Для увеличения опорного контура при работе поперек гусениц у ряда моделей гусеничных кранов применяют раздвижные гусеничные тележки.

Рис.91. Кинематические схемы механизмов гусеничного крана: а - расположенных на поворотной платформе; б - то же, на ходовой части; 1 - стреловая лебедка; 2 - силовая установка; 3 ‑ механизм вспомогательного подъема; 4 - механизм вращения; 5 - механизм главного подъема; 6-механизм передвижения; 7-гусеницы

Перебазирование гусеничных кранов с одной строительной площадки на другую осуществляется с помощью специальных транспортных средств - тяжеловозов.

Специальные краны-трубоукладчики. Используются в строительстве нефте- и газопроводов для укладки сварных трубопроводов в траншею, обслуживания очистных и изоляционных машин и других подъемно-транспортных операций. Стрела крана монтируется сбоку трактора, который в рабочем положении передвигается вдоль траншеи.

Кран-трубоукладчик (рис.92) состоит из базового трактора 1, стрелы 4, лебедок для полиспастов

Рис.92. Кран-трубоукладчик

независимого подъема стрелы 3 и груза 5 и выдвижного противовеса 2. Ходовое оборудование крана должно обеспечивать надежную продольную и поперечную устойчивость машины и быть приспособленным к работе в сложных дорожных и климатических условиях. Для этого оно выполняется с расширенной колеей, удлиненными и уширенными гусеницами, а для увеличения силы тяги - ходоуменьшителями. Независимый привод стреловой и грузовой лебедок, а также изменение вылета противовеса осуществляются от вала отбора мощности трактора через редукторы. У некоторых моделей кранов привод - гидравлический. Грузоподъемность крана зависит от диаметра укладываемого трубопровода. Так, для укладки трубопроводов малых диаметров (425, 720 мм) применяют трубоукладчики грузоподъемностью 6, 3...12, 5 т; для средних диаметров (1020 мм) - грузоподъемностью до 30 т; больших диаметров (1420, 1620 мм) - грузоподъемностью до 80 т. В укладке длинных сварных труб одновременно участвуют три-четыре машины.