6.5. Краны

Кран (подъёмный кран) – грузоподъёмная машина циклического действия с возвратно-поступательным движением грузозахватного органа. Цикл работы подъёмного крана состоит из захвата груза, рабочего хода для перемещения груза и разгрузки, холостого хода для возврата к месту приёма очередного груза.

Историческая справка.

Простейшие подъёмные краны, как и большинство грузоподъёмных машин, до конца XVIII века изготавливались из деревянных деталей и имели ручной привод. К началу XIX века отдельные, быстро изнашивающиеся детали стали делать металлическими. Подъёмные краны с механическим приводом появились только к 30-м годам века. Первый паровой подъёмный кран создан в Великобритании в 1830 году, гидравлический – там же в 1847, а электрический двигатель – в 1880-1885 годах почти одновременно в США и Германии.

Изготовление подъёмного типа в России началось в конце XIX века (Путиловский, Брянский, Краматорский, Николаевский и др. заводы). В настоящее время краностроение – крупная отрасль тяжёлого машиностроения со специализированными заводами.

В практике применяются различные типы кранов. Краны бывают поворотные и пролётные. Поворотные краны бывают стационарными и передвижными. По типу привода краны бывают ручными и механическими – электрическими, паровыми или моторными (с д.в.с.). Наиболее распространены краны с электроприводом. Консольные краны бывают полноповоротными и неполноповоротными, стационарными и передвижными. Неполноповоротные краны - укосины и настенные краны, полноповоротные краны на колонне и т. д. В зависимости от характера перерабатываемых грузов краны оборудуются различными грузозахватными приспособлениями.

Передвижные пролётные краны – это краны мостовые электрические общего назначения, краны-штабелёры, козловые и другие краны, в частности, подвесные однобалочные краны, опорные однобалочные краны. Краны-штабелёры служат для обслуживания складов при хранении материалов и изделий в таре или на поддонах. По конструкции они делятся на мостовые, стеллажные и специальные (для длинномеров).

Мостовые краны предназначены для выполнения погрузо-разгрузочных и транспортных операций в цехах промышленных предприятий, на монтажных и контейнерных площадках, в открытых и закрытых складах. Они перемещаются по рельсовым путям, расположенным на значительной высоте от пола, мало занимают полезного пространства цеха и обеспечивают обслуживание почти по всей площади.

На открытых складах, монтажных и контейнерных площадках используют мостовые краны, перемещающиеся по рельсовым путям, уложенным на земле. Это козловые краны.

Мостовой кран состоит из грузоподъёмной тележки с механизмом подъёма с грузозахватным устройством, механизма передвижения и из моста – сплошных или решетчатых ферм, присоединённых к концевым балкам; в фермы вмонтированы приводные и неприводные колёса. Механизм передвижения моста по балкам имеет привод от одного или двух двигателей. Управление всеми приводами осуществляется из кабины или от переносного пульта управления. Несущие конструкции мостовых кранов выполняют в виде одной или двух балок сплошного сечения различных профилей проката или балок составных сечений и решетчатых ферм. Балки проще ферм и ниже по конструкции, но уступают им по затрате материала и весу. При большой грузоподъёмности и длине пролёта (свыше 12 м) для увеличения жёсткости конструкции используют шпренгельные балки и решетчатые фермы.

Козловые краны имеют решётчатые формы, смонтированные на опорах-ногах. Перемещается кран с помощью ходовых тележек по подкрановым путям. Козловые краны больших пролётов позволяют перекрывать значительные складские площади, железнодорожные пути и автодороги, обеспечивая тем самым удобную организацию перегрузки.

Кран-штабелёр мостового типа – это мостовой кран с тележкой, оборудованной вращающейся колонной, по которой с помощью механизма подъёма передвигается грузовой захват, обычно с виде вил.

Стеллажные краны-штабелёры – разновидность мостовых кранов-штабелёров. Они перемещаются в проходе между двумя стеллажами и обслуживают их. Ездовой путь, по которому перемещается стеллажный кран-штабелёр, подвешивается к конструкции, опирающейся непосредственно на стеллажи.

Самоходные стреловые краны бывают железнодорожными, пневмоколёсными, гусеничными и на автомобильном ходу. В зависимости от условий работы краны оборудуют сменными стрелами различной длины и конфигурации (прямые, изогнутые, телескопические). Длина стрел у пневмоколёсных и гусеничных монтажных кранов при больших высотах подъёма груза может достигать 60-100 м и более. Для увеличения устойчивости служат выносные опоры (аутригеры).

У стреловых передвижных кранов стрела закреплена на раме ходового устройства или на поворотной платформе, размещённой непосредственно на ходовой раме. Гусеничные и пневмоколёсные краны характеризуются повышенной маневренностью, позволяющей эксплуатировать их в замкнутом пространстве.

По типу привода стреловые краны разделяются на краны с одно- и многомоторным приводом, когда все рабочие движения могут приводиться от одного двигателя (как правило, двигателя автомобиля) или каждый механизм имеет свой двигатель.

По исполнению подвески стрелового оборудования различают краны с гибкой и жёсткой подвеской. У кранов с гибкой подвеской стреловое оборудование удерживается системой канатов, с помощью которой изменяется и угол наклона стрелы, а у кранов с жёсткой подвеской – гидравлическими цилиндрами или, что значительно реже, винтовыми механизмами.

Поворотный стреловой кран с вращающейся колонной представляет собой колонну, несущую стрелу с грузовым полиспастом, механизм подъёма груза, механизм поворота крана. Колонна опирается на один упорный и два радиальных подшипника. Стрела поддерживается жёсткой тягой или полиспастом. Это стационарный стреловой кран с вращающейся колонной. Существуют поворотные краны с канатным приводом. Стреловые краны с вращающейся колонной могут устанавливаться стационарно, на самоходных и –несамоходных тележках. В промышленности применяются также краны с невращающейся колонной и с поворотным кругом.

При машинном приводе частота вращения крана колеблется в пределах 0.4-2.0 об/мин. Поэтому при электрическом приводе передаточный механизм поворота должен иметь значительное передаточное отношение, что существенно отражается на его конструкции. Обычно механизмы поворота двух- или трехступенчатые. Более скоростные передачи выполняются как редукторы, другие могут быть открытыми. В механизм поворота не рекомендуется ставить самотормозящие передачи, т.к. при этом торможение происходит слишком быстро, что вызывает большие усилия и даже может привести к аварии. По этой же причине в механизмах поворота ставят фрикционные муфты, допускающие пробуксовку при перегрузках.

По конструкции механизмы привода поворота крана могут быть механическими и гидравлическими.

Краны ручного действия подразделяются на:

- краны-укосины, состоящие из металлической мачты с прикреплённой к ней прямоугольно-треугольной фермой-укосиной с двумя блоками (установленными по острым углам фермы), через которые переброшен канат, закреплённый к лебёдке. Грузоподъёмность – до 1 тонн;

- консольные краны, состоящие из мачты, перпендикулярно которой крепится двутавровая балка с перемещающейся по ней талью. Грузоподъёмность – до 5 тонн.

Настенно-консольные поворотные краны обычно выполняют стационарными, реже – передвижными.

Башенные краны используются на открытых складах для механизации ПРТС-работ. Состоят краны из портала, башни, опорно-поворотного устройства грузоподъёмной стрелы, противовеса и механизмов подъёма груза, поворота стрелы и передвижения крана. Существующие многообразные конструкции кранов отличаются одна от другой устройством башен, стрелы, её подвеса, опорной части и местом расположения кабины. Управление краном осуществляется из кабины крана. Башенные краны на автомобильном ходу изготавливают на базе обычных стреловых кранов; имеют стреловые устройства в виде подъёмной (качающейся) стрелы или консольной стрелы, по которой перемещается грузовая тележка с канатной тягой

Портальные краны применяют для перегрузочных работ в портах и на открытых складах. Поворотная часть кранов может устанавливаться на полупорталах (один рельс на стене здания), а на откосных набережных – на треугольных подставах

Стеллинги – это подъёмно-транспортные устройства, применяемые для выгрузки рыбы и другой продукции в портах из трюмов судов. Все механизмы стеллинга монтируют на стреле. Стрела – это металлическая, разрезная по длине балка шарнирно соединённая с береговой конструкцией. Она может занимать вертикальное положение и опускаться в наклонном положении над трюмом судна, удерживаемая на весу тросом и ограничительной цепью. Трос перекинут через блок и крепится к барабану лебёдки, натянутая цепь удерживает стрелу в крайне нижнем положении. Стрелу с помощью боковых тросов и лебёдок можно перемещать на небольшой угол в горизонтальной плоскости. Вдоль стрелы перемещается грузовая каретка с помощью грузового троса от лебёдки. В конце стрелы укреплён упорный башмак. Грузозахватным приспособлением служит опрокидывающаяся бадья, подвешиваемая к грузовому крюку каретки. Каретка состоит из обоймы, перемещающейся по стреле на четырёх колёсах. Внутри обоймы находится блок с храповым механизмом. Каретка с поднятым крюком катится вниз по наклонной стреле до упорного башмака, по достижении которого собачка храпового механизма упирается в планку, освобождая храповое колесо, удерживающее крюк вверху. Крюк с бадьёй опускается на судно. При подъёме гружёной бадьи грузовой блок упирается в фасонный рычаг, который поворачивает собачку, фиксирующую храповое колесо. Каретка вместе с крюком и грузом подтягивается лебёдкой к месту разгрузки. Грузоподъёмность стеллинга 350 кг, скорость движения троса 0.98 м/с, вылет подъёмной стрелы 6 м. Стеллинг обеспечивает производительность 10-12 т/ч. Продолжительность цикла - 210 с. Для повышения производительности стеллинга рекомендуется работать не с одной, а с тремя бадьями - продолжительность цикла резко снижается.