Его производительности

Цель работы: изучение конструкции и работы башенного крана.

Задачи:

1) изучить конструкцию и основные параметры башенного крана;

2) изучить систему индексации башенных кранов;

3) изучить основные движения элементов крана;

4) изучить методику расчета производительности крана. Выполнить расчет основных параметров крана и его производительности.

Основные сведения [1, 4]

Башенный кран – это грузоподъемная машина со стрелой, закрепленной в верх­ней части вертикальной башни и выпол­няющая работу по перемещению и монта­жу конструкций за счет сочетания рабо­чих движений: подъема и опускания гру­за, изменения вылета, передвижения са­мого крана по рельсам и поворота стрелы с грузом (рис. 6.1).

Башенные краны классифицируют по назначе­нию, конструкции башен, типу стрел, способу установки и типу хо­дового устройства.

По назначению: краны для строительно-мон­тажных работ в жилищном, гражданском и промышленном строи­тельстве, для обслуживания складов и полигонов заводов железобе­тонных изделий и конструкций, для подачи бетона на гидротехниче­ском строительстве.

По конструкции башен различают краны с поворотной и неповоротной башнями. Башни кранов могут быть постоянной дли­ны и раздвижными (телескопическими).

У кранов с поворотной башней (рис. 6.1, а)опорно-поворотное устройство 1, на которое опирается поворотная часть крана, распо­ложено внизу на ходовой раме крана или на портале. Поворотная часть кранов включает (за исключением кранов 8-й размерной груп­пы) поворотную платформу 2, на которой размещены грузовая 12 и стреловая 3 лебедки, механизм поворота, противовес 4, башня 11 с оголовком Строительные башенные краны являются ведущими грузоподъ­емными машинами в строительстве и предназначены для механиза­ции строительно-монтажных работ при возведении жилых, граж­данских и промышленных зданий и сооружений, а также для выполнения различных погрузочно-разгрузочных работ на складах, полигонах и перегрузочных площадках. Они обеспечивают верти­кальное и горизонтальное транспортирование строительных конст­рукций, элементов зданий и строительных материалов непосредст­венно к рабочему месту в любой точке строящегося объекта. Темп строительства определяется производительностью башенного кра­на, существенно зависящей от скоростей рабочих движений.

а) б)

Рис. 6.1. Типы и параметры башенных кранов: а – с поворотной башней: 1 – опорно-поворотное устройство, 2 – поворотная платформа, 3 – стреловая лебедка, 4 – противовес, 5 – стреловой полиспаст, 6 – распорка, 7 – оголовок, 8 – стреловой расчал, 9 – стрела, 10 – крюковая подвеска, 11 – башня, 12 – грузовая лебедка, 13 – ходовая рама, 14 – ходовые тележки; б – с балочной стрелой: 1 – опорно-поворотное устройство, 7 – оголовок, 9 – стрела, 10 – крюковая подвеска, 11 – башня, 12 – грузовая лебедка, 13 – ходовая рама, 14 – ходовые тележки, 15 – противовесная консоль, 16 – тележечная лебедка, 17 – грузовая тележка, 18 – монтажная стойка с лебедкой и полиспастом, 19 – плиты балласта

Рабочими движениями башенных кранов являются подъем и опускание груза, изменение вылета стрелы (крюка) с грузом, пово­рот стрелы в плане на 360°, передвижение самоходного крана. От­дельные движения могут быть совмещены, например подъем груза с поворотом стрелы в плане.

Основные параметры базовых моделей передвижных на рельсо­вом ходу и приставных кранов регламентируются ГОСТ 13556-85. К основным параметрам относятся (см. рис. 6.1) [1, 4]:

грузоподъемность Q – наибольшая допустимая для соответст­вующего вылета масса груза, на подъем которого рассчитан кран; грузовой момент М – произведение грузоподъемности Q на соответствующий вылет L(часто используется в качестве главного обобщающего параметра крана);

вылет L – расстояние по горизонтали от оси вращения поворотной части крана до вертикальной оси крюковой подвески;

высота подъема H и глубина опускания h – соответственно рас­стояние по вертикали от уровня стоянки крана (головки рельса для рельсовых кранов, нижней опоры самоподъемного крана, пути перемещения пневмоколесных и гусеничных кранов) до центра зева крюка, находящегося в крайнем верхнем или нижнем рабочем положении;

диапазон подъема D – сумма высоты подъема и глубины опускания;

колея К – расстояние между продольными осями, проходящими через середину опорных поверхностей ходового устройства крана, измеряемое по осям рельсов у рельсовых кранов, и по продольным осям колес или гусениц (автомобильных пневмоколесных и гусеничных кранов);

база В – расстояние между вертикальными осями передних и задних колес у пневмоколесных и автомобильных кранов, ведущими и ведомыми звездочками у гусеничных кранов или ходовых тележек, установленных на одном рельсе;

задний габарит l – наибольший радиус поворотной части (поворотной платформы или противовесной консоли) со стороны, противоположной стреле;

скорость V_nподъема и опускания груза, равного максимальной грузоподъемности крана (при установке на кране многоскоростных лебедок указываются все скорости и массы грузов, соответствующие каждой скорости подъема и опускания);

скорость посадки груза v_м – наименьшая скорость плавной по­садки груза при его наводке и монтаже;

частота вращения nповоротной части крана при максимальном вылете с грузом на крюке;

скорость передвижения крана v_д – рабочая скорость передвиже­ния с грузом по горизонтальному пути;

скорость передвижения грузовой тележки V_T с наибольшим рабо­чим грузом по балочной стреле;

скорость изменения вылета v_г стрелы (у кранов с подъемной стрелой) от наибольшего до наименьшего;

установленная мощность Р_у– суммарная мощность одновремен­но включаемых механизмов крана);

Эксплуатация грузоподъемных машин в строительстве регламентируется требова­ниями СНиПов и правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов, контроль за соблюдением которых возложен на органы Госгортехнадзора.

Эти требования направлены на обеспечение длительной работы грузоподъ­емных машин с максимально возможной производительностью и обязательное вы­полнение правил техники безопасности ­обеспечение устойчивости кранов, обору­дование их устройствами безопасности, систематическое проведение технического освидетельствования кранов и грузоза­xватныx приспособлений и др.

Выбирают кран по грузоподъемности, вылету стрелы, высоте подъема крюка.

Рис. 6.2.Схема к определению основных параметров башенного крана

Схема для определения основных параметров башенного крана приведена на рис. 6.2 [3].

В состав грузоподъемности включают массу поднимаемого элемента (конструкции) q_э и массу грузозахватного приспособления q_гп (табл. 6.1):

Q_к = q_э + q_гп. (6.1)

Вылет крюка определяется по рис. 6.2:

L_к = C + b₁ + R_bх, (6.2)

где С – расстояние между осями возводимого сооружения, м; b – расстояние от оси объекта до его выступающей части, м; b₁ – расстояние между выступающей частью здания и хвостовой частью крана при его повороте, принимается 0, 7 м [2]; R_bх – радиус, описываемый хвостовой частью крана при его повороте (задний габарит), ориентировочно принимаемый равным: при грузоподъемности до 5 т – 3, 5 м, при грузоподъемности от 5 до 15 т – 4, 5 м, свыше 15 т – 5, 5 м [3].

Таблица 6.1

Варианты заданий

Высота подъема крюка определяется по рис. 6.2:

H_к = h₀ + h_з + h_э + h_стр, (6.3)

где h₀ – высота монтажного горизонта над уровнем стоянки крана, м; h_з – расстояние между уровнем монтажа и низом монтируемого элемента, h_з=(0, 3...0, 6) м; h_э – высота (толщина) монтируемого элемента, м; h_стр – высота строп (монтажного приспособления), h_стр » 1 м.

Высота стрелы

H_c = H_к + h_п, (6.4)

где h_п – высота полиспаста, h_п = 2 м.

По табл. 6.2 выбрать наиболее близкий по характеристикам кран и разобраться в его конструкции.

Таблица 6.2

Параметры основных моделей башенных кранов

Производительность строительных кранов. Среднечасовая эксплуатационная производительность (т/ч) строительных кранов характеризуется массой поднятых грузов за один машино-час [1, 4]:

П_эч = 60Qk_гk_в/ t_ц, (6.5)

где Q – грузоподъемность, т; k_г – коэф­фициент использования крана по грузо­подъемности; k_в– то же, по времени (значения k_г и k_впринимают в зависимости от типа рабочего оборудования: при крю­ковом оборудовании k_г = 0, 8...0, 9, k_в = 0, 75...0, 9; при грейферном k_г = 0, 8...0, 9, k_в= 0, 85...0, 95); t_ц – продолжительность рабочего цикла, мин,

t_ц= t_m + t_ро, (6.6)

t_m –средняя продолжительность машинного времени цикла, приведенная к конкретным условиям эксплуатации (высота подъема груза, угол поворота крана, длина гори­зонтального перемещения проекции груза при изменении вылета, расстояние пере­движения крана в течение цикла и др.), определяемая с учетом совмещенных дви­жений механизмов, мин; t_ро – средняя продолжительность ручных операций по строповке, наводке и установке груза в проектное положение, определяемая видом грузозахватных устройств, типом монтаж­ных элементов и квалификацией монтаж­ников, мин.

В общем случае (рис. 6.2)

t_ц = 2[H_к /v_г + L₁ / v₁ + L₂/v₂ + …] + α /(360n)k + t_ро, (6.7)

где v_г – скорость подъема (опускания) груза, м/мин; L₁ – средний путь каретки, стрелы (при изменении выле­та), м; v₁ – скорость изменения вылета, м/мин; L₂ – средний путь крана, м; v₂ – скорость передвижения крана, м; α – угол поворота крана (стрелы), град.; k– ко­эффициент, учитывающий совмещение операций; n – частота вращения крана (стрелы), мин^–1.

Годовую эксплуатационную производи­тельность можно определить через средне­часовую по формуле

П_эг = П_эчТ_гk_в, (6.8)

где Т_г– рабочее время крана в году, ч; k_в – коэффициент использования внутрисменного времени, принимаемый на осно­вании статистических данных; усредненное значение k_в= 0, 86.

Длительность рабочего цикла без совмещения операций

t_ц = t_руч + t_маш, (6.9)

где t_руч – продолжительность ручных операций, с; t_маш – продолжительность машинного времени, с;

t_руч = t₁ + t₆ + t₇, (6.10)

t₁ – продолжительность строповки элементов, с (см. табл. 6.1); t₆ – продолжительность удерживания монтируемых элементов во время установки, выверки положения, закрепления, подливки раствора и других операций, с; t₇ – продолжительность расстроповки монтируемого элемента, с.

Продолжительность ручных операций t₁, t₆, t₇ принимаем по нормативным данным (табл. 6.3)

t_маш = t₂ + t₃ + t₄ + t₅ + t₈ + t₁₀ + t₁₁, (6.11)

где t₂ – продолжительность подъема этих элементов до нужного уровня, с,

t₂ = (H+ h)/v_под, (6.12)

v_под – скорость подъема груза, м/с;

t₃ – продолжительность поворота стрелы крана, с,

t₃ = (α _р60)/(2π n), (6.13)

α _р – рабочий угол поворота стрелы, рад; n – частота вращения стрелы, мин^–1.

Рабочий угол поворота стрелы находят по схеме рабочей зоны крана (рис. 6.3) графическим или аналитическим способом по формуле

α _р = α ₁ + α ₂ = arcsin[(K +C/2)/R] + arcsin(K + О/2)/R, (6.14)

где R – расчетный вылет стрелы, м; К – расстояниеот оси подкранового пути до здания и склада, можно принять равным 4–5 м.

Таблица 6.3

Время вспомогательных операций и размеры рабочей площадки (к рис. 6.3)

Продолжительность перемещения крана по рельсовому пути, с,

t₄ = S/v_пер, (6.15)

где S – средний путь перемещения крана, м; v_пер – скорость перемещения крана (см. табл. 6.2).

Средний путь перемещения крана (см. рис. 6.3) принимаем равным расстоянию между центрами рабочих зон склада и здания и определяем его графически или аналитически по формуле

S = (F + M)/2 – E + R(cosα ₁ + cosα ₂). (6.16)

Продолжительность опускания груза до уровня монтажа, с,

t₅ = h_oп /v_oп, (6.17)

где h_oп – глубина опускания груза до уровня монтажа, м; v_oп – скорость опускания груза, м/с.

Продолжительность подъема крюка с грузозахватным приспособлением над уровнем монтажа, с,

t₈ = h_з/v_под. (6.18)

где h_з показана на рис. 6.2.

Продолжительность возвратного поворота стрелы, с, t₉ = t₁;

Продолжительность возвратного перемещения крана, с,

t₁₀ = t₄; (6.19)

Продолжительность возвратного опускания крюка с грузозахватным приспособлением,

t₁₁ = (H + h_зап)/v_oп. (6.20)

На основании полученных данных вычисляют t_руч – продолжительность ручных операций и t_маш – длительность машинного времени. Затем t_ц – длительность рабочего цикла без совмещения операций.

Для повышения производительности крана некоторые операции можно совмещать по времени (например, подъем и перемещение груза).

В этом случае при подсчете длительности рабочего цикла учитывают только наиболее длительную (t_{дл совм}) из совмещенных операций

t^совм_ц = t₁ + t_{дл совм} + t₃ + t₅ + t₆ + t₇ + t₈ + t₉ + t_{10> (11)}. (6.21)