Башенные краны общего назначения
Башенные краны общего назначения по конструкции целесообразно разделить на три основные группы: краны с неподвижной (неповоротной) башней и поворотным оголовком, краны с поворотной платформой и краны с поворотной башней.
Краны с неподвижной башней и поворотным оголовком (рис. 65) состоят из башни 3, поворотного оголовка 8, надетого на верхнюю пирамидальную часть башни (рис. 65, а) или вставленного внутрь башни (рис. 65, б), стрелы 13 и консоли противовеса 4 с балластом 5, укрепленных на поворотном оголовке. Башня крана через опорную часть 1 установлена на ходовые колеса и механизмом 16 может перемещаться по рельсовому пути; она имеет шарнирное крепление к опорной части в точке А, которое используется при ее опускании и подъеме во время демонтажа и монтажа. На опорной части уложен балласт 2, обеспечивающий устойчивость крана как в рабочем, так и в нерабочем состоянии.
Поворотный оголовок опирается на центрирующую цапфу 9, а в нижней части перекатывается по укрепленным на башне роликам 14. Оголовок вращается механизмом поворота 15, состоящим из двигателя 17, колодочного тормоза 18, червячного редуктора 19, муфты
предельного момента 20, открытой зубчатой передачи 21 и цевочного колеса 22 (рис. 65, г). Механизм 15 расположен на неподвижной башне, и его работа вызывает вращение цевочного колеса 22 вместе с поворотным оголовком 8.
Стрела шарнирно крепится к поворотному оголовку и поддерживается стреловым полиспастом 11, сбегающая ветвь каната которого через направляющие блоки 10 закреплена на барабане лебедки 7. Эта лебедка служит для изменения вылета стрелы при ее подъеме и опускании.
Сбегающая ветвь грузового полиспаста 12 укреплена на барабане грузовой лебедки 6, при помощи которой выполняется рабочее движение подъема и опускания груза.
Кран питается электроэнергией при помощи гибкого кабеля, а управляют механизмами из кабины, располагаемой в любой части башни на поворотном оголовке.
В рабочем состоянии башня крана воспринимает сжимающее усилие GcyM (рис. 65, в) от веса груза Q и веса поворотного оголовка со всеми укрепленными на нем конструкциями и изгибающий момент
М = Ra = Ql + Gстрl1 — Gбb — Gкb1 , (141)
где R — реакции опор поворотного оголовка; а, l, l1 b, b1 — плечи действующих усилий; Gстр — вес стрелы;
Gб — вес балласта на консоли противовеса; GK — вес консоли противовеса. Балласт на консоли противовеса и собственный вес консоли уменьшают действие изгибающего момента при работе крана, но создают изгибающий башню момент при нерабочем состоянии крана, т. е. при отсутствии груза на крюке. Чтобы этот момент не оказался больше рабочего, величину балласта противовеса подбирают, исходя из условия
Gбb + Gкb1 ≤ Gстрl1 + 0,5Ql. (142)
Таким образом, балласт противовеса в кранах с поворотными оголовками уравновешивает вес стрелы и часть полезного грузового момента от максимального веса груза для данного вылета стрелы.
Краны с поворотной платформой (рис. 66) имеют опорно-ходовую часть 1, передвигающуюся по рельсам при помощи механизма 2, на которую через специальный упорный шариковый подшипник 14 опирается поворотная платформа 3. Она вращается механизмом 13 вокруг центральной оси I—I. На платформе установлена башня 11, уложен балласт 4 и смонтированы стреловая 5 и грузовая 12 лебедки. Башня имеет шарнирное крепление в точке A, используемое при ее подъеме и опускании.
Стрела 10 шарнирно крепится непосредственно к башне и поддерживается канатными тягами 7, которые через направляющие блоки 8 соединены с подвижной обоймой стрелового полиспаста 6. При изменении длины стрелового полиспаста лебедкой 5 можно менять вылет стрелы.
Подъем и опускание груза выполняются грузовым полиспастом 9 при помощи лебедки 12.
Рабочее движение поворота стрелы осуществляется вследствие вращения платформы с башней, балластом, механизмами и др.
Специальный упорный шариковый подшипник 14 (рис. 66, в) состоит из трех колец, между которыми располагаются стальные шары. Наружное кольцо 15 укреплено на неподвижном основании крана, а внутренние — соединены с поворотной платформой 5. Наружное кольцо имеет зубья или цевки, по которым обкатывается ведущая шестерня механизма поворота 13, установленного на поворотной платформе. Конструкция колец такова, что шариковое опорно-поворотное устройство воспринимает вертикальные нагрузки, направленные вниз и вверх, а также горизонтальные нагрузки.
Питание крана электроэнергией него управление обеспечивают так же, как и в кранах с неподвижной башней.
В этих кранах любой груз Q и вес стрелы Gстp (рис. 66, б) всегда уравновешиваются усилием Т в канатной тяге стрелового полиспаста, т. е. сохраняется равенство
Ta = Ql + Gстрl1. (143)
При параллельности канатной тяги и оси башни последняя испытывает только сжимающее усилие Gcyм и разгружается от изгибающего момента.
Нижнее расположение всего балласта крана и механизмов, отсутствие поворотного оголовка и консоли противовеса дают возможность расположить ниже общий центр тяжести крана и центр приложения суммарной ветровой нагрузки, а также уменьшить сжимающее усилие Сcyм, воспринимаемое башней. Все это позволяет значительно уменьшить массу крана.
Расположение всех основных элементов конструкции крана на поворотной платформе в 3—4 раза снижает трудоемкость монтажно-демонтажных работ, что особенно существенно для кранов общего назначения, применяемых в гражданском строительстве.
Краны с поворотной башней (рис. 67) характерны тем, что сама башня 12 вращается вокруг собственной оси I—I в опорно-поворотном устройстве 13, установленном на опорно-ходовой части 1 с механизмом передвижения 15.
Как правило, краны этой группы изготовляют с трубчатыми колоннами (башнями) 12, которые позволяют наиболее целесообразно выполнять конструкцию крана. Трубчатая колонна имеет шарнирное соединение в точке А, используемое при монтаже и демонтаже. К колонне крепится специальная конструкция платформы 5, несущая на себе балласт 3, механизм поворота 4, стреловую 6 и грузовую 7 лебедки. Платформа 5 оборудована внизу опорными роликами 2, которые перекатываются между направляющими полками опорного кольца 14. К верху колонны шарнирно крепится стрела 10, поддерживаемая за хвостовую часть канатной тягой 9, соединенной с подвижной обоймой стрелового полиспаста 8.
Вылет стрелы изменяется лебедкой 6, а подъем и опускание груза производится грузовым полиспастом 11 при помощи лебедки 7.
Рабочий поворот стрелы осуществляется вращением колонны с платформой относительно неподвижных опорно-поворотного и ходового устройств. При этом червяк механизма поворота 4 (рис. 67, в) обкатывается по окружности неподвижного червячного колеса 16, увлекая за собой платформу с установленными на ней механизмами и трубчатую колонну со стрелой.
В кранах с поворотной башней всегда сохраняется равенство моментов (рис. 67, б):
Та + G'стрl2 = Gстрl1 + Ql, (Н4)
а при вертикальном положении тяги Т колонна разгружается от изгибающего момента.
Для этих кранов, как и кранов с поворотной платформой, характерна небольшая трудоемкость монтажно-демонтажных работ. Отсутствие изгибающего момента на башне, низкое расположение центра тяжести и центра приложения суммарных ветровых нагрузок дают возможность снизить массу крана.
Из рассмотренных трех конструктивных групп ясен принцип устройства всего многообразного парка башенных кранов, используемого в строительстве как у нас, так и за рубежом.
При равной производительности конструктивные схемы кранов с поворотной платформой и кранов с поворотной башней удовлетворяют условиям снижения стоимости работы машины. Масса таких кранов на 10—20% меньше массы кранов с неподвижной башней, а трудоемкость работ по их перебазировке составляет 10—40% трудоемкости перебазирования кранов с неподвижной башней.
С увеличением грузового момента краны с поворотной башней не дают выигрыша в массе и более сложны в изготовлении. Поэтому наиболее целесообразны краны общего назначения с поворотной плат формой. Такие краны выпускаются грузоподъемностью до 8 т при вылете до 30 м, высоте подъема до 60 м и грузовых моментах до 150 тс • м.
При грузоподъемности 10—25 г, высоте подъема до 70 м и грузовых моментах 250—400 тс • м применяются краны с поворотными оголовками с противовесной консолью и стрелой с грузовой тележкой.
