Лекции по строительным машинам

На кранах устанавливают  стреловое и башенно-стреловое  оборудование. Основными видами стрелового оборудования являются невыдвижная (жесткая) и выдвижная решетчатые стрелы 3, телескопическая стрела 15 с одной или несколькими выдвижными секциями для изменения их длины. Длину выдвижных стрел можно изменять только в нерабочем состоянии крана, телескопических - действующей рабочей нагрузке. Основное стреловое оборудование обеспечивает наибольшую грузоподъемность крана при требуемых ГОСТом вылете от ребра опрокидывания и высоте подъема крюка. Наибольшая грузоподъемность соответствует наименьшему вылету стрелы. С увеличением вылета грузоподъемность уменьшается. Зависимость грузоподъемности и высоты подъема груза от вылета стрелы называется грузовой характеристикой крана и изображается графически в виде кривых, которые даются в паспортах кранов. Пользуясь графиками, можно определить грузоподъемность и высоту подъема крюка для любого вылета основной стрелы и сменного рабочего оборудования. К сменному рабочему оборудованию относят удлиненные дополнительными вставками (секциями) жесткие и выдвижные стрелы, с применением которых увеличивается зона, обслуживаемая краном, но соответственно снижается грузоподъемность.

В комплекс стрелового оборудования входят также стреловой  полиспаст 6 или гидроцилиндры 16 для  изменения угла наклона стрелы и  крюковая подвеска 4 с грузовым полиспастом 5 для подъема и опускания груза. Для увеличения вылета и полезного подстрелового пространства основные и удлиненные сменные стрелы оснащают дополнительными устройствами - управляемыми и неуправляемые гуськами, которые могут иметь второй (вспомогательный) крюк, подвешиваемый на полиспасте малой кратности и предназначенный для подъема с большей скоростью небольших по массе грузов.

У некоторых  моделей кранов на основных жестких  стрелах взамен крюка может навешиваться двухчелюстной грейферный ковш (грейфер) с канатным управлением для погрузки - разгрузки сыпучих и мелкокусковых материалов. Подъем основного груза или замыкание челюстей грейферного ковша производится главной грузовой лебедкой 7. Подъем-опускание крюковой подвески гуська и грейфера осуществляется вспомогательной грузовой лебедкой 8.

Башенно-стреловое оборудование кранов состоит из башни, управляемого гуська или маневровой стрелы, стрелового полиспаста и грузового полиспаста с крюковой подвеской. Такое оборудование по сравнению со стреловым обеспечивает увеличение обслуживаемой зоны в плане примерно в два раза.

Стреловое и  башенно-стреловое оборудование вместе с главной грузовой, вспомогательной  и стреловой лебедками, механизмом вращения поворотной части крана, узлами их привода и управления монтируют на поворотной платформе 13. Для уравновешивания крана во время работы на поворотной платформе устанавливают противовес 12. У кранов с гибкой подвеской стрелового оборудования (см. рис. 2, а) на поворотной платформе смонтирована двуногая опорная стойка 11, несущая стреловой полиспаст 6. Краны с жесткой подвеской стрелового оборудования (см. рис. 2,б) не имеет двуногую стойку, стрелоподъемные - лебедку и полиспаст; подъем-опускание стрелы у таких машин осуществляется одним или двумя гидроцилиндрами 16. Поворотная платформа соединена с рамой ходового устройства унифицированным опорно-поворотным кругом 2, который обеспечивает возможность вращения платформы с рабочим оборудованием в плане.

Привод исполнительных механизмов кранов с одномоторным (механическим) приводом осуществляется от дизельного или электрического двигателя через механическую трансмиссию. Эти краны имеют сложную кинематическую схему с большим количеством зубчатых передач, муфт и тормозов. Для изменения направления рабочих движений в кинематическую цепь одномоторных кранов включен реверсивный механизм.

Основными недостатками кранов с механическим приводом являются невозможность бесступенчатого и плавного регулирования скоростей исполнительных механизмов, отсутствие низких «посадочных» скоростей опускания груза, необходимых при ведении монтажных работ. Выпуск кранов с одномоторным приводом постоянно сокращается, они будут заменены машинами с многомоторным приводом.

Многомоторный привод обеспечивает независимую работу исполнительных механизмов, бесступенчатое регулирование их скоростей в широком диапазоне, получение монтажных скоростей перемещения груза, упрощает кинематику кранов, улучшает технико-эксплуатационные показатели машин и т. п.

У кранов с многомоторным  приводом исполнительные механизмы  приводятся индивидуальными электрическими или гидравлическими двигателями. Питание электродвигателей механизмов может осуществляться от внешней силовой сети переменного тока напряжением 380В, частотой 50 Гц или от генераторной установки машины. Питание индивидуальных гидравлических двигателей механизмов обеспечивается гидронасосами через распределительную систему, Привод генератора и гидронасосов осуществляется обычно от основного двигателя машины - дизеля.

Рис. 3. Основные параметры стреловых самоходных кранов

Грузоподъемность Q- главный параметр стреловых самоходных кранов. К основным параметрам этих кранов (рис. 3) относятся: вылет L - расстояние от оси вращения поворотной части крана О-О до центра зева крюка; вылет от ребра опрокидывания - расстояние от ребра опрокидывания до центра зева крюка: А₁ - при работе без выносных опор, А₂ - при работе на выносных опорах; высота подъема крюка Н - расстояние от уровня стоянки крана до центра зева крюка, находящегося в крайнем верхнем положении; глубина опускания крюка h - расстояние от уровня стоянки крана до центра зева крюка, находящегося в крайнем нижнем рабочем положении; скорость подъема и опускания груза vгр; скорость посадки груза vn - минимальная скорость опускания груза при монтаже и укладке конструкций, а также при работе с предельными по массе для данной модели крана грузами; частота вращения поворотной части крана n_п; скорость изменения вылета v_в - скорость перемещения крюка по горизонтали при изменении его вылета; время изменения вылета t_в - продолжительность перемещения крюка от одного предельного положения стрелы до другого; скорость телескопирования v_T - скорость движения секций выдвижных или телескопических стрел относительно основной (невыдвижной) секции при изменении длины стрел; рабочая скорость передвижения v_р - скорость передвижения крана с грузом на крюке; транспортная скорость крана v_тр - скорость передвижения крана, стреловое оборудование которого находится в транспортном положении; колея крана К - расстояние между вертикальными осями, проходящими через середины опорных поверхностей ходового устройства; база крана Б - расстояние между вертикальными осями передних и задних ходовых тележек или колес; минимальный радиус поворота крана R_K - расстояние от центра поворота до наиболее удаленной точки крана при минимальном радиусе поворота шасси крана; размеры опорного контура выносных опор (поперек и вдоль); преодолеваемый уклон пути α- наибольший угол подъема, преодолеваемый краном, движущимся с постоянной скоростью, установленная мощность Р_у; конструктивная т_к и эксплуатационная т_э массы крана.

Автомобильные краны

Автомобильные краны - это стреловые полноповоротные краны, смонтированные на стандартных шасси грузовых автомобилей нормальной и повышенной проходимости. Автокраны обладают довольно большой грузоподъемностью (до 40 т), высокими транспортными скоростями передвижения (до 70...80 км/ч), хорошей маневренностью и мобильностью, поэтому их применение наиболее целесообразно при значительных расстояниях между объектами с небольшими объемами строительно-монтажных и погрузочно-разгрузочных работ. В настоящее время автомобильные краны составляют более 80 % от общего парка стреловых самоходных кранов.

При использовании  на строительно-монтажных работах  автокраны обычно оборудуют сменными удлиненными стрелами различных модификаций, удлиненными стрелами с гуськами, башенно-стреловым оборудованием.

Каждый автокран оснащают четырьмя выносными опорами, устанавливаемыми, как правило, с  помощью гидропривода. Для повышения  устойчивости кранов во время работы задние мосты автомашин оборудованы гидравлическими стабилизаторами для вывешивания заднего моста при работе на выносных опорах и для блокировки рессор при работе без опор. Автокраны могут перемещаться вместе с грузом со скоростью до 5 км/ч. При движении грузоподъемность автокранов снижается примерно в 3...5 раз.

Основное силовое  оборудование автокранов - двигатель  автомобиля. При включении трансмиссии крановых механизмов трансмиссия автомобиля отключается.

Привод крановых механизмов может быть одномоторным (механическим) и многомоторным (дизель-электрическим и гидравлическим), подвеска стрелового оборудования - гибкой (канатной) и жесткой. Управление крановыми механизмами осуществляется из кабины оператора, расположенной на поворотной платформе, управление передвижением крана - из кабины автошасси.

Краны с механическим приводом имеют гибкую подвеску стрелового оборудования, краны с гидравлическим приводом - жесткую.

Автомобильные краны второй размерной группы с  механическим приводом КС-2561К и КС-2561 К-1 грузоподъемностью 6,3 т монтируют на шасси грузового автомобиля ЗИЛ-431412 или ЗИЛ-433362 (4 х 2).

Рис. 1. Автомобильный  кран КС-2561  К-1: а - общий вид; б - кинематическая схема

Краны состоят  из неповоротной и поворотной частей, опорно-поворотного устройства и  стрелового оборудования (рис. 1, а). Поворотная и неповоротная части соединены между собой роликовым опорно-поворотным устройством 13.

Неповоротная  часть крана включает ходовую  раму 12, жестко прикрепленную к раме автошасси 11, коробку отбора мощности, промежуточный конический редуктор, зубчатый венец опорно-поворотного  устройства 13, выносные опоры 1 и стабилизирующее  устройство. Поворотная часть крана состоит из поворотной платформы 2, на которой смонтированы решетчатая стрела 7, двуногая стойка 4, противовес, грузовая 5 и стреловая 3 лебедки, реверсивно-распределительный механизм, механизм поворота крана и кабина машиниста 6 с рычагами и педалями управления. Краны оснащаются жесткой решетчатой или выдвижной основной стрелой длиной 8 м в выдвинутом положении.

В комплект сменного оборудования кранов входят: удлиненная выдвижная стрела (длиной 10,4 м в выдвинутом положении) и две решетчатые удлиненные (до 12 м) стрелы - прямая и с гуском длиной 1,5 м. Изменение угла наклона стрелы осуществляется стреловой лебедкой 3 через стреловой полиспаст 8, подъем-опускание крюковой подвески 10 (груза) - грузовой лебедкой 5 через грузовой полиспаст 9. Крановые механизмы приводятся в действие от двигателя (рис. 1, б) шасси автомобиля через коробку отбора мощности 21, промежуточный редуктор 20 и реверсивно-распределительный механизм 15, который обеспечивает распределение крутящего момента между стреловой 3 и грузовой 5 лебедками и поворотным механизмом 16, их независимый раздельный привод и реверсирование. На выходном валу поворотного механизма закреплена поворотная шестерня 18, находящаяся во внутреннем зацеплении с зубчатым венцом 19 опорно-поворотного круга.

Операции подъема-опускания  груза и поворота стрелы в плане  могут быть совмещены. Регулирование рабочих скоростей крановых механизмов производится за счет изменения частоты вращения вала двигателя автомобиля. Лебедки снабжены индивидуальными ленточными нормально замкнутыми тормозами: автоматическим электропневмоуправлением. Механизм поворота оснащен ленточным постоянно замкнутым тормозом 17.

Краны КС-2561К  и КС-2561К-1 оснащают выносными опорами  с гидравлическим приводом. Питание гидродомкратов выносных опор и гидроцилиндров блокировки подвески осуществляется гидронасосом 22 с приводом от коробки мощности 21.

Наибольшее  распространение в России получили автомобильные краны с гидравлическим приводом исполнительных механизмов, обеспечивающим простоту управления краном, плавное бесступенчатое регулирование в широком диапазоне рабочих скоростей крановых механизмов, малые посадочные скорости грузозахватного рабочего органа, совмещение крановых операций.

Отечественные гидравлические автомобильные краны  различных производителей выполнены по единой конструктивной схеме с широкой унификацией узлов и агрегатов как внутри типоразмерного ряда, так и между размерными группами (унифицированы грузовые лебедки, механизмы поворота, кабины оператора, выносные опоры, гидроцилиндры, гидронасосы, гидромоторы, гидроаппараты).

Автомобильные краны с гидравлическим приводом выпускаются 3-5-й размерных групп  и оборудуются жестко подвешенными телескопическими стрелами (основное рабочее оборудование), длину которых можно изменять при рабочей нагрузке. В качестве сменного рабочего оборудования кранов применяются удлинители стрел, гуськи и башенно-стреловое оборудование, башней которого служит основная телескопическая стрела.

На краны  устанавливают телескопические  двухсекционные стрелы с одной выдвижной секцией, трехсекционные стрелы с двумя выдвижными секциями и четырехсекционные стрелы с тремя выдвижными секциями. Перемещение выдвижных секций стрел осуществляется с помощью длинноходовых, последовательно действующих гидроцилиндров двойного действия (ход поршня до 6 м) или с помощью гидроцилиндров и канатного полиспаста.

В качестве источника  энергии рабочей жидкости на всех кранах применяют аксиально-поршневые  гидронасосы.

Рис. 2. Типовая  гидрокинематическая схема автомобильного крана четвертой размерной группы грузоподъемностью 20 т

На рис. 2 показана типовая гидрокинематическая схема автокрана четвертой размерной группы грузоподъемностью 20 т, смонтированного на шасси КрАЗ-65101 (6x4).

Гидравлический  привод рабочего оборудования машины обеспечивает изменение длины телескопической стрелы, подъем и опускание груза, изменение угла наклона стрелы, поворот стрелы (платформы) в плане на 360°. Причем операции подъема-опускания груза или стрелы могут быть совмещены с поворотом платформы или выдвижением - втягиванием телескопической стрелы. С помощью гидропривода производится также управление четырьмя гидродомкратами выносных опор, гидроцилиндрами выдвижения - втягивания выносных опор и двумя гидроцилиндрами механизма блокировки подвески. Кран может работать на опорах без выдвижения опорных балок, что позволяет эксплуатировать его в стесненных условиях.

Телелескопическая стрела крана состоит из трех секций коробчатого сечения - неподвижной наружной (основания), шарнирно прикрепленной к стойкам поворотной платформы, и выдвижных средней и верхней секций. На переднем конце верхней секции установлены неподвижные блоки 3 грузового полиспаста для подъема-опускания крюковой подвески 2. Выдвижение и втягивание секций стрелы производится двумя длинноходовыми гидроцилиндрами 4 двойного  действия и осуществляется в такой последовательности: сначала выдвигается средняя секция, а затем после полного ее выдвижения, верхняя секция. Стрела может выдвигаться с грузом 4 т на длину до 14,7 м, с грузом 2 т - на полную длину (21,7 м). Изменение угла наклона стрелы производится гидроцилиндром 5. Стрела может быть оборудована удлинителем 9 м и гуськом со вспомогательной крюковой подвеской.

Грузовая лебедка  крана состоит из регулируемого  аксиально-поршневого гидромотора 8, цилиндрического двухступенчатого редуктора 10, барабана 9 и нормально замкнутого ленточного тормоза 7 с гидроразмыкателем, включенным параллельно гидромотору. Регулируемый гидромотор грузовой лебедки позволяет осуществлять ускоренный подъем грузов массой до 6 т со скоростью 18,2 м/мин, вдвое превышающей номинальную. Кран оборудован вспомогательной лебедкой, но конструкции аналогичной грузовой, которая обслуживает крюковую подвеску гуська.