Грузоподъемные машины
В строительстве грузоподъемные машины используют для перемещения строительных материалов, монтажа строительных конструкций, погрузочно-разгрузочных операций на складах строительных материалов, монтажа и обслуживания технологического оборудования в процессе его эксплуатации.
По характеру работы — это машины цикличного действия. Главным параметром грузоподъемных машин является грузоподъемность, под которой понимают наибольшую допустимую массу груза, включая массу съемного грузозахватного приспособления, на подъем которой она рассчитана. Грузоподъемность выражают в единицах массы (кг, т).
Классификация грузоподъемных машин
Главным классификационным признаком грузоподъемных машин является общность конструкций. Основные типы грузоподъемности машин, в зависимости от назначения, области применения и выполняемой функции, подразделяются на: подъемные механизмы; краны; подъемники; промышленные роботы. Домкраты предназначены для подъема груза на небольшую высоту (до 0,7 м), в основном, при монтаже и ремонтных работах. По конструкции их разделяют на: реечные, винтовые, гидравлические и пневматические. Реечные домкратыприменяются, главным образом, на установочных работах, когда необходимо произвести перемещение деталей и узлов машины или легких конструкций без соблюдения точности выполнения операций. Наиболее распространены реечные домкраты грузоподъемностью от 0,5 до 10 т.
Тали предназначены для подъема грузов в стесненных условиях и применяются при производстве строительно-монтажных работ, ремонте машин в полевых условиях, в мастерских и при других работах. Тали представляют собой простые по устройству и небольшие по размерам ГПМ, подвешиваемые к высоко расположенным опорам. Они бывают с ручным приводом и приводом от электродвигателя с редуктором. Обычно ручные тали имеют цепную или канатную передачу с червячным или шестеренчатым механизмом подъема.
Ручная таль – это полиспаст, у которого в качестве тягового органа используются пластинчатые шарнирные или сварные калиброванные цепи, огибающие звездочки или цепные блоки. Наибольшее распространение получили ручные тали с червячным подъемным механизмом грузоподъемностью от 1 до 10т.
Шестеренчатые тали выпускаются грузоподъемностью от 0,25 до 10т. с высотой подъема груза до 3 м.
Электрические передвижные тали (электротельферы) – компактные лебедки, подвешиваемые к тележкам, которые передвигаются по рельсам (балкам). Тележки передвигаются с помощью электрического привода. Промышленностью выпускаются электротали грузоподъемностью от 0,5 до 10т. высотой подъема от 6 до 36 м.
Лебедки предназначены для подъема (опускания) груза и (или) его перемещения в горизонтальном направлении. Могут применяться как самостоятельно, так и в качестве составных частей более сложных машин с канатно – блочным управлением. Передачи лебедок бывают зубчатые, реже – червячные. По роду привода различают лебедки с ручным и механическим приводом. Каждая лебедка с ручным приводом снабжена автоматическим тормозом, обеспечивающим торможение барабана при спуске груза, а также мгновенную остановку его при внезапном освобождении рукоятки.
Назначение грузоподъемных машин и область применения
Краны служат для подъема и опускания груза, перемещения его на небольшие расстояния в горизонтальной плоскости при производстве строительно – монтажных и погрузочно – разгрузочных работ. Грузоподъемные машины (краны) могут быть классифицированы по конструктивному исполнению, конструкции грузозахватного устройства, по виду перемещения, конструкции ходового устройства, по виду привода механизмов, степени поворота и способу опирания:
Кабельные краны применяются для транспортировки грузов через водные препятствия, к строительным объектам гидросооружений, на складах лесоматериалов, а также в случаях, когда требуется обслуживать большие складские площади. Их грузоподъемность доходит до 150т., пролет до 1 км. (наибольший пролет крана, переброшенного через реку, обычно составляет 1800 м.), скорость подъема груза до 3м/с, а передвижение тележки до 8 – 10 м/с, скорость передвижения опорных башен небольшая (6 – 20 м/мин).
Стреловые краны являются наиболее распространенным типом кранов. По конструктивным особенностям ходовой части и зоне обслуживания стреловые краны делятся на краны, передвигающиеся на большие расстояния – мобильные (железнодорожные, пневмоколесные, автомобильные, гусеничные) и краны, передвигающиеся на сравнительно небольшие расстояния в соответствии с фронтом работ на обслуживаемой площадке (башенные, портальные, передвижные, настенные и др.). Для обслуживания работ в цеховых пролетах и на других сравнительно узких и длинных площадях применяются передвижные консольные краны, двигающиеся по рельсам, уложенным вдоль пролета. Кроме того, настенные (консольные) краны могут быть поворотные и неповоротные. Неподвижные настенные краны, как правило, крепятся на колоннах зданий. Грузоподъемность таких кранов до 5т, вылет стрелы до 4м.
Башенными кранами называют полноповоротные краны со стрелой, шарнирно закрепленной в верхней части вертикально расположенной башни. Эти краны предназначены для механизации строительно – монтажных работ при возведении различных зданий и гидротехнических сооружений. Грузоподъемность башенных кранов колеблется в широких пределах от 1 о 80т, максимальный вылет стрелы до 45 м, высота подъема груза 5 – 150 м, частота вращения 0,2 – 0,7 об/мин. Преимущества башенных кранов: большая высота подъема, что дает большое подстреловое пространство; возможность обслуживания нескольких объектов или площадок с одной стоянки; высокая маневренность; простота перемещения крана по подкрановым путям; хороший обзор площадки крановщиком; простота конструкции. К недостаткам следует отнести значительную продолжительность и трудоемкость монтажно – демонтажных работ при перебазировании и устройства подкрановых путей.
Портальные краны это стреловые краны, поворотная часть которых расположена на П – образной металлоконструкции – портале. По назначению эти краны делят на портовые, монтажные и строительные. Их применяют для погрузочно – разгрузочных работ в портах, судостроительных заводах, строительстве гидротехнических сооружений и др. Грузоподъемность кранов достигает 100т, вылет стрелы до 50 м, скорость подъема груза – 80 м/мин, скорость изменения вылета стрелы – 60м/мин, скорость передвижения крана – 40м/мин.
Стационарные краны устанавливаются на открытых площадках и обслуживают ограниченные участки, соответствующие максимальному и минимальному вылету стрелы. Эти виды кранов удерживаются от опрокидывания массой фундамента. По конструкции бывают с неподвижной колонной, с вращающейся колонной и с поворотным кругом. К стационарным кранам относятся и настенные неподвижные краны.
Подъемником называют грузоподъемную машину циклического или непрерывного действия для подъема груза и людей в специальных грузонесущих устройствах, движущихся по жестким вертикальным (иногда наклонным) направляющим или рельсовому пути. По способу передачи воздействия от привода к грузонесущему устройству различают канатные, цепные, реечные, винтовые и плунжерные подъемники. Преимущественное распространение получили канатные подъемники, в которых грузонесущие устройства подвешены на стальных канатах, огибающих канатоведущие шкивы, или навиваемых на барабаны подъемных лебедок. Различают строительные, шахтные, доменные подъемники, лифты для подъема людей и грузов. Они отличаются от кранов тем, что грузонесущее устройство перемещаются по направляющим. Грузоподъемность подъемников от 0,25 до 50т, скорость подъема 0,1 – 16м/с. Грузонесущие устройства выполняются в виде кабины, клетки, скипа, платформы, тележки или вагона.
Клетьевые подъемники предназначены для вертикального перемещения грузов и людей в клети, движущейся на жестких направляющих.
Скип представляет собой самозагружающуюся вагонетку на двухосных колесных парах со специальной формой кузова, изготовленного из листовой стали. Характерной особенностью скиповых подъемников является возможность полной автоматизации загрузки и разгрузки сыпучих грузов.
6. Грузоподъёмные и монтажные машины в строительстве.
Возможности: грузоподъёмность, высота подъёма и вылет крюка, быстродействие, мобильность и способы привода, но принцип действия остался неизменным.
Все современные краны имеют:
несущий остов, обеспечивающий точку опоры для подвески и пространственного перемещения рабочего крюка,
органы управления и передвижения
систему тросов для подъёма и опускания крюка.
Все механизмы современных кранов работают от электрического привода, а электроэнергия используется от внешнего источника или от собственного генератора.
Большинство кранов перемещают груз в горизонтальной плоскости за счёт возможности поворота и подъёма- опускания стрелы, а также собственного передвижения по строительной площадке.
Современные краны могут быть стационарными, передвижными и самоходными;
по виду ходовой части:
пневмоколёсными, гусеничными, рельсовыми, плавучими, летающими.
По конструкции несущего остова:
стреловыми, кабельными, козловыми, башенными.
Конструктивное решение крана во многом определяет его возможности и область применения:
для подъёма особо тяжелых грузов с минимальным горизонтальным перемещением используют монтажные мачты и порталы;
для обслуживания постоянных складов габаритных грузов – козловые;
для строительства гидротехнических сооружений – дамб, плотин и некоторых мостов – кабельные;
для многоэтажных зданий – башенныеразличных конструкций,
для строительства одно–и малоэтажных сооружений различного назначения, фундаменты, сборные конструкции мостов и др. — гусеничными и пневмоколёсными кранами
для монтажа и демонтажа отдельных конструкций, не требующих длительной работы крана — краны на спец. шасси с телескопической стрелой, имеющие высокую манёвренность при перемещении с объекта на объект, выдвижную стрелу без тросовой подвески и высокую грузоподъёмность.
Гусеничные краны состоят из ходовой части в виде двух гусениц с электроприводом и опорно-поворотным устройством, на которое устанавливается платформа со всеми механизмами, органами управления, опорой стрелы и противовесами (рис.31). Перемещение кранов с объекта на объект осуществляется в разобранном виде со снятием противовесов, гусениц или всей ходовой части и стрелы, кроме первой её секции. Собирают кран с помощью другого крана, а краны последнего поколения – самособираемые.
Стрела крана – решетчатая многосекционная с возможностью установки гуська или клюва опирается шарнирно на поворотную платформу и поднимается или опускается с помощью стрелоподъёмного полиспаста и отдельной лебёдки. На платформе размещены:
механизм привода поворота платформы,
дизельный двигатель с электро-генератором.
Основными характеристиками крана являются:
длина стрелы и гуська,
максимальный габарит крана (радиус поворота платформы).
При выборе необходимого крана важно знать грузоподъёмность крана, оснащённого стрелой необходимой длины, при необходимом вылете крюка. Эта информация находится в таблицах грузоподъёмности из характеристик крана. Виды стрел кранов показаны на рис. 36.
Рис. 31. Основные элементы гусеничного крана на примере СКГ – 40 [18]. 1-ходовая часть; 2 – противовес; 3 – обстройка поворотной платформы; 4 – опорные блоки стрелоподъёмного и грузоподъёмных тросов; 5 – ограничитель максимального подъёма стрелы; 6 – стрелоподъёмный полиспаст; 7- гусёк; 8 – дополнительный грузовой крюк; 9 – основной крюк; 10 – кабина управления.
Гусеничные краны, обладая жёсткой равноустойчивой ходовой частью (колея гусениц равна их длине), могут работать без дополнительных опор и перемещаться по строительной площадке с грузом на крюке, что делает их самыми манёвренными кранами на площадке.
Сегодня на рынке есть радиоуправляемые мини-краны массой до двух тонн, стрелой 6-10м., которые можно перевозить в кузове небольшого грузовика, а использовать в стеснённых условиях или на крыше строящегося здания. Ведущие производители кранов выпускают гусеничные краны с телескопическими стрелами, грузоподъемностью до 60т.
Краны с телескопической стрелой на специальном шасси. Эти краны не требуют разборки на отдельные части для перемещения с объекта на объект, т.к. имеют допустимые для автодорог габариты и большое количество колёс с допустимой для общих дорог нагрузкой на ось. Транспортная скорость, несмотря на большую массу, составляет около 60 км /час. Длина раздвижной стрелы доходит до 70 метров, кроме того, она может быть увеличена съёмным удлиннителем, длиной до 10 метров. Краны имеют выдвижные гидравлические выносные опоры, раскладываемые перед началом работы. Грузоподъёмность таких кранов составляет от 50 до 150тонн, но существуют машины с грузоподъёмностью в 600 тонн. Используются краны для монтажа единичных конструкций, в т.ч. и внутри помещений в стеснённых условиях. Перевод крана из транспортного в рабочее положение, даже с установкой удлинителя стрелы занимает не более 30 – 40 минут.
Автомобильные краны выпускаются на шасси серийно выпускаемых тяжёлых грузовиков. Вместо кузова на раме автомобиля устанавливается поворотная платформа с телескопической стрелой, кабиной управления краном и крановыми механизмами. Шасси также оборудуется выносными опорами и генератором для привода механизмов крана. Грузоподъёмность таких кранов составляет от 18 до 30 тонн, а используются они, в основном, для погрузо – разгрузочных и вспомогательных работ, строительстве малоэтажных жилых зданий и др. аналогичных работ.
Рис. 34. Виды стрел самоходных стреловых кранов: 
а – в стрелы с жестким оголовником;
г – телескопическая стрела;
е, ж – управляемый и неуправляемый гусёк. [1.с.334].
Башенные краны принципиально отличаются от гусеничных и пневмоколёсных не только видом ходовой части, но и тем, что кабина управления находится на большой высоте, превышающей отметку монтируемых конструкций, что позволяет машинисту видеть всю зону монтажа. Такие краны применяются для монтажа многоэтажных зданий. Все современные башенные краны имеют решетчатые башни и стрелы. Краны высотой до 30 – 40 метров обычно передвигаются по специальным рельсовым путям вдоль возводимого здания, а при необходимости вести работы на большей высоте, сразу устанавливаются на собственный фундамент, либо крепятся к возводимому сооружению после достижения им соответствующей высоты. Большинство современных кранов имеют устройства для изменения высоты, т.е, кран может «расти» вместе с возводимым объектом за счёт наращивания или подращивания башни. Наращивание выполняют с помощью монтажной обоймы, охватывающей башню с трёх сторон и поднимающую верхнюю часть крана на высоту одной секции (рис.35). Очередную секцию кран поднимает или опускает собственным крюком. Подращивание выполняется при подъёме всей башни системой тросов и блоков, размещённых в «портале» крана (рис.36-5), установленном на поворотной платформе ходовой части. Краны с подращиваемой башней относятся к категории кранов с поворотной башней, где поворот крана осуществляется на поворотном круге, расположенном между ходовой частью и поворотной платформой.
Такие краны более устойчивы за счёт низкого центра тяжести, но имеют ограниченную высоту, т.к. не могут быть закреплены к возводимому объекту. Вращение кранов с неповоротной башней происходит на поворотном круге, смонтированном на оголовке башни. Краны того и другого типа могут иметь как поднимаемую, так и горизонтально закреплённую стрелу, у которой изменение вылета крюка осуществляется перемещением грузовой каретки по рельсам на стреле. На строительстве высотных сооружений используются самоподъёмные башенные краны, особенностью которых является отсутствие опоры на землю, т.к. кран опирается на само возводимое им сооружение. Принцип действия устройства подъёма крана аналогичен устройству подъёма башни с помощью монтажной обоймы.
Рисунок 36. Схема транспортировки и сборки башенного крана с поворотной подращиваемой башней [18].
Грузоподъёмность башенных кранов для гражданского строительства составляет от 7 до 20 тонн, а вылет крюка до 50 метров,
высота подъёма крюка (и башни) ограничивается только ёмкостью барабана грузоподъёмной лебёдки. С целью сокращения количества троса на барабане, в кранах, используемых при строительстве высотных башен в Дубае, производитель кранов отказался от использования полиспастов, что потребовало использования очень мощных лебёдок и увеличило скорость подъёма груза.
Монтаж и демонтаж крана производятся с помощью другого, обычно, автомобильного крана. Противовесы, стрела крана и секции башни перевозят на отдельном трейлере. Перебазирование крана с объекта на объект занимает около двух суток.