8. Расчет требуемых технических параметров башенного крана

Выбор грузоподъемного крана производится по его техническим параметрам, а именно: грузоподъемность, наибольший вылет стрелы, наибольшая высота подъема крюка.

Башенные краны.

Высота подъема крюка:

Н_к = h₀ + h₃ + h_э+ h_ст, м (8.1)

h₀ – превышение монтажного горизонта над уровнем стоянки крана, м (высота до верха смонтированного элемента);

h₃ – запас по высоте для обеспечения безопасности монтажа (не менее 1÷2,5 м);

h_э – высота поднимаемого элемента, м;

h_ст – высота строповки (грузозахватного приспособления) от верха элемента до крюка крана, м. h_ст = 0,3 ÷ 9,3 м.

Рис. 8.1 - Схема для определения требуемых технических параметров башенного крана

Вылет крюка (стрелы):

L_к.баш. = (а/2) + b + c, (8.2)

а – ширина подкранового пути. Определяется предварительно по следующей таблице.

Таблица 8.1 - Определение ширины подкранового пути

Грузоподъемность Qт	Ширина подкранового пути а, м	Максимальное расстояние от выступающих частей здания до оси головки подкранового рельса b, м	Габарит поворотной части крана, Rн
До 8	4,5	2,0	3,6
До 10	6,0	2,3	5,5
До 12	7,5	2,5	5,5
Более 12	7,5	2,6	6,4

После подбора марки крана эту величину необходимо уточнить для данного крана (табл. 8.2) и пересчитать L_к.баш.

b – расстояние от оси головки подкранового рельса до ближайшей выступающей части здания с учетом балконов, эркеров и др. элементов, м (табл.8.2).

с – расстояние от центра тяжести монтируемого элемента до выступающей части здания со стороны крана, м.

Таблица 8.2 - Ширина колеи и приближение подкрановых путей к выступающим конструкциям здания башенных и козловых кранов

Марки кранов	Ширина подкранового пути а , м	Минимальное расстояние от выступающих частей здания до оси рельса b , м
КБ-100.0А; КБ-100.2; КБ-100.3; КБ-100.1 КБ-160.2; КБ-308; КБ-160.4; КБ-401.Б КБ-402.А; КБк-160.2; КБ-405.2; 1 МСК-10-20 КБ-503; КБ-674.А; КБ-674.А-1; КБ-674.А-2; КБ-674.А-3; КБ-674.А-4	4,5 6,0 6,5 7,5 16,0…52,0	2,3 2,0 2,5 2,6 2,0

Грузоподъемность:

При подборе крана по грузоподъемности должно соблюдаться условие:

Q_к ≥ Q_э + Q_пр + Q_гр или М_гр.кр. > М_мax (8.3)

Здесь Q_э - масса монтируемого элемента (максимального), т;

Q_пр – масса монтажных приспособлений, т;

Q_гр – масса грузозахватного устройства, т;

М_гр.кр – грузовой момент выбранного крана;

М_мax – максимальный расчетный момент.

М_мax= Q ∙ L, тм (8.4)

Для безопасной работы крана необходимо, чтобы соблюдалось условие:

а/2 + b ≥ R_н + 0,70, (8.5)

R_н – радиус габарита поворотной части крана, м (предварительно по табл.8.1) с последующим уточнением после выбора марки крана).

Стреловые самоходные краны.

Высота подъема крюка

Н_к = h₀ + h₃ + h_э+ h_ст+h_п, м (8.6)

Определяют оптимальный угол наклона стрелы крана к горизонту.

tg α = , (8.7)

h_ст – высота строповки, м, (табл. 6.1);

h_п – длина грузового полиспаста крана. Ориентировочно принимают от 2 до 5 м;

b₁ – длина или ширина сборного элемента, м;

S – расстояние по горизонтали от здания или ранее смонтированного элемента до оси стрелы (~1,5 м) или от края элемента до оси стрелы.

Стрела без гуська( рис. 8.2 а):

- длина стрелы:

L_с = м (8.8)

где h_c – расстояние от оси крепления стрелы до уровня стоянки крана (~1,5 м)

- вылет крюка:

L_k = L_c ∙ cos α + d, м (8.9)

d – расстояние от оси вращения крана до оси крепления стрелы (около 1,5 м).

Рис. 8.2 – Схемы для определения требуемых технических параметров стрелового самоходного крана

а) - без гуська; б) – с гуськом; в) без гуська с поворотом в плане

Стрела с гуськом (рис. 8.2 б):

- длина стрелы:

L_c.г = , (8.10)

Н – расстояние от оси вращения гуська до уровня стоянки крана, м.

- вылет крюка:

L_к.г = L_c.г∙ cos α + l_г ∙ cos β + d , (8.11)

Вылет определен на момент, когда проекция оси стрелы совпадает с осью движения крана.

При монтаже крайних плит покрытия, ряда параллельных элементов с одной стороны стоянки крана необходимо повернуть стрелу в горизонтальной плоскости (рис. 8.2 в). При повороте изменяется вылет, длина и угол наклона стрелы при заданной высоте подъема крюка.

Определяют угол поворота стрелы в горизонтальной плоскости.

tg φ = , (8.12)

D – горизонтальная проекция отрезка от оси пролета здания до центра тяжести установленного элемента;

L_к – вылет крюка, определенный ранее.

Определяют проекцию на горизонтальную плоскость длины стрелы крана в повернутом положении

L ^/ _c.φ = , (8.13)

Величина Н_к – h_с в процессе монтажа остается постоянной, поэтому определяют угол наклона стрелы крана в повернутом положении:

tg α_φ = , (8.14)

α_φ – угол наклона стрелы к горизонту в новом, повернутом положении, град.

Определяют наименьшую длину стрелы крана при монтаже крайней плиты покрытия.

L_c.φ = м (8.15)

Вылет крюка в повернутом положении крана

L_к.φ = L ^/_c.φ + d, м (8.16)

В табл. 8.3 и 8.4 указывается по три сборных элемента, которые в основном влияют на величину технических параметров:

• Самый тяжелый элемент;

• Элемент, монтируемый на самой высокой отметке здания;

• Элемент, наиболее удаленный от крана, для которого определяются технические параметры.

После заполнения всех граф табл. 8.3 выбираются их максимальные значения, по которым выбирается башенный кран (см. приложение 1), после чего уточняют ширину подкранового пути, привязку крана к зданию и радиус поворотной части крана, учитываемый в формуле 8.5.

Таблица 8.3

Технические характеристики башенного крана

Наименование монтируемого (ых) элементов	Монтажная масса Q, т	Высота подъема крюка Н, м	Вылет стрелы Lк.баш.	Максимальный грузовой момент М мах, кН∙м
Самый тяжелый элемент
Самый удаленный элемент

Таблица 8.4

Технические характеристики стрелового самоходного крана

Наименование монтируемых элементов	Монтажная масса, Q, т	Высота подъема крюка Н, м	Вылет стрелы Lк, м	Длина стрелы Lс, м	Грузоподъемность, тс

Для упрощения определения требуемых значений вылета и длины стрелы стреловых кранов может быть применен графический метод, обеспечивающий точность, достаточную для курсового проекта. По этому методу в масштабе вычерчивают контуры возводимого здания, оси поднимаемых элементов и ось стрелы крана, которая должна пройти через три точки С, Е, А. Затем замеряют отрезки L_С и L_В и, учитывая масштаб построения чертежа, определяют их реальную длину и угол .

Рис. 8.3 Схема для определения длины стрелы самоходного крана графическим методом

Сборные конструкции одноэтажных промышленных зданий, как правило, состоят из отдельных элементов, из которых колонны, фермы, плиты, панели и др. могут иметь различную массу. Однако из этого не следует, что для каждого конструктивного элемента, имеющего различные монтажные параметры, следует брать отдельный кран. Наличие нескольких различных кранов должно быть оправдано целесообразностью полного использования других кранов, возможно более мощных и дорогих, но необходимых для монтажа тяжелых элементов.

Стреловые самоходные краны во время работы меняют вылет крюка, высоту подъема и грузоподъемность. Поэтому при выборе крана необходимо вначале найти место его стоянки, соответствующей всем технологическим требованиям при наименьших денежных затратах. Следует также учитывать наличие кранов других типоразмеров, надобность в которых появляется при монтаже других конструкций того же здания или сооружения.

Рис. 8.4 Выбор стоянок монтажного крана

а) кран устанавливает с одной стоянки четыре колонны; б) то же, две колонны при продольной проходке крана; в) то же, две колонны при поперечной проходке крана; г) то же, одну колонну; Ст 1, Ст 2, Ст 3, Ст 4 – стоянки крана

Выбор марки самоходного стрелового крана и оптимальные места его стоянки рекомендуется производить по данным, которые получаются в результате заполнения табл. 8.5.

Таблица 8.5 – Данные для выбора монтажного крана

Стоянки крана (рис 8.4)	Наименование монтируемых конструкций	Требуемая высота подъема крюка крана, м	Вылет крюка крана, м	Масса поднимаемого груза, т	Марка крана	Стоимость маш.-см.	Количество маш.-см.
1	2	3	4	5	6	7	8
а	Колонна	9	13,4	4,5	Э-2508		Из табл. 7.1 гр. 11
б	- - -	9	12	4,5	МКП-25
в	- - -	9	6	4,5	МКТ-25
г	- - -	9	6	4,5	КС-4361

После заполнения граф табл. 8.5 берутся максимальные их значения, по которым подбирается кран.

Окончательный выбор кранов осуществляется после проверки возможности их применения для монтажа всех элементов, не вошедших в табл. 8.5 , по графикам грузовых характеристик, которые показывают, как осуществляется грузоподъемность крана в зависимости от вылета стрелы. График крана вычерчивается на листе технологической карты.

Технико-экономическое сравнение целесообразно выполнять для кранов с различной ходовой частью и оборудованием: стреловые краны на гусеничном ходу сравнивают с кранами на пневмоколесном ходу и т. п. При этом выбранные краны должны быть близки по грузоподъемности, но не менее подобранных по расчету.

Стоимость работы, руб, крана составляет:

, (8.17)

Е – единовременные затраты, связанные с обеспечением работы крана на объекте (монтаж, демонтаж транспортировка и т.п.);

Э_год – годовые эксплуатационные затраты (все виды ремонта, техническое обслуживание крана и пр.) прил. 1;

Т_год – плановое число смен работы крана в году (обычно принимается 400 смен) прил 1;

Э_см - сменные затраты на электроэнергию, смазку, воду и др. течении смены, руб, прил 1;

Т_ф – необходимое число смен работы крана на объекте (определяется расчетом), смен.

(8.18)

Т_ф можно взять из табл. 7.1 гр. 11.

6,67 час - продолжительность рабочей смены при 6-ти дневной рабочей недели;

8,0 час – то же, при 5-ти дневной рабочей недели;

Необходимое количество кранов определяется по формуле:

, шт (8.19)

- суммарная масса всех элементов и конструкций, т (см. табл. 5.1 гр. 9);

к_вс – коэффициент, учитывающий вспомогательные работы (разгрузка элементов, подача материалов и т.п.), к_вс=1,2;

- эксплуатационная производительность крана в смену (ориентировочно можно принять для жилищного строительства 50-60 т в смену и 70-80 т в смену в промышленном строительстве).

Если к=0,8-1,2, то принимается один кран; если к=1,3-2,2, то принимаются два крана и т. д.

Вспомогательные краны для складирования конструкций и материалов принимаются без расчетов.