Стреловые стационарные краны
В отличие от подъемников стреловые стационарные краны механизируют не только вертикальное, но и горизонтальное перемещение груза в зоне, охватываемой стрелой. Для этого краны имеют механизмы подъема груза, изменения вылета стрелы и поворота стрелы.
К стреловым стационарным кранам относятся мачтово-стреловые краны, краны-мачты и заводские поворотные краны.
Мачтово-стреловые краны. Их характерной особенностью является стационарно устанавливаемая мачта, поддерживаемая канатными растяжками — вантами или жесткими раскосами. При первом способе крепления мачты краны называются вантовыми, а при втором — жестконогими.
К мачте кранов шарнирно крепится стрела. Стрела и мачта сов местно поворачиваются вокруг вертикальной оси. Подъем груза, изменение вылета стрелы и поворот мачты осуществляются лебедками, расположенными у основания мачты.
Байтовые краны (рис. 58, а) состоят из мачты 9,стрелы 8, грузового полиспаста 6, стрелового полиспаста 3, электрических лебедок 14, опорной балки 11 и удерживающих мачту вант 2. Нижний и верхний концы мачты находятся в специальных неподвижных опорах 1 и 15 (рис. 58, г), дающих возможность мачте совместно с закрепленной у ее основания стрелой поворачиваться при помощи поворотного круга 10 и тягового каната 16 на 360° вокруг вертикальной оси.
(рис. 58 б) натягивают стяжными муфтами или полиспастами с ручными лебедками и прикрепляют к естественным или искусственным якорям. Ручные лебедки или стяжные муфты служат для регулирования натяжения вант в процессе эксплуатации крана. В вантовых мачтово-стреловых кранах мачта длиннее стрелы примерно на 20-40%, и поэтому при угле наклона вант около 30° стрела имеет возможность свободно проходить под вантами.
Нижней опорой мачты является шаровая пята 15 с осевым отверстием для прохода сбегающих ветвей канатов 17 крановых полиспастов к лебедкам. Шаровая опорная поверхность пяты обеспечивает возможность некоторого отклонения мачты от вертикали в связи с упругими деформациями вант и неравномерностью их натяжения.
Стрела 8 мачтово-стреловых кранов удерживается в наклонном положении стреловым полиспастом 3; на конце стрелы подвешен грузовой полиспаст 6. Сбегающие ветви канатов обоих полиспастов через направляющие блоки вводятся внутрь мачты к оси ее вращения: канат стрелового полиспаста — в верхней части мачты, а канат грузового полиспаста — в нижней. Оба каната проходят через отверстие в пяте мачты вниз и через направляющие блоки 12 и 13 идут на барабаны лебедок 14, устанавливаемых на расстоянии 15— 30 м от крана. В мачтово-стреловых кранах применяют электрореверсивные или многобарабанные фрикционные лебедки.
Иногда к оголовку основной стрелы шарнирно крепят дополни тельную насадку-гусек 4 (рис. 58, а), имеющую свой грузовой полиспаст 5. Сбегающий канат полиспаста 5 также пропускается через отверстие в опорной пяте мачты и навивается на отдельный барабан лебедки. Грузоподъемность гуська значительно меньше грузоподъемности основной стрелы (обычно 20—25%). Хвостовая часть гуська удерживается канатными тягами 7, прикрепленными к стреле через стяжки, которые позволяют изменять угол наклона гуська по отношению к оси стрелы. Наличие гуська в мачтово-стреловых кранах увеличивает вылет основной стрелы и дает возможность вести монтаж конструкций на большой высоте.
Как видно из рис. 58, в грузоподъемность крана постоянна при любом вылете стрелы.
Описанные вантовые мачтово-стреловые краны применяют для монтажа сборных конструкций в промышленном строительстве. Однако во многих случаях шарнирное крепление стрелы к низу мачты создает известные неудобства, так как по мере увеличения высоты строения полезный вылет стрелы уменьшается.
Этот недостаток устранен в совмещенных мачтово-стреловых кранах (рис. 59), у которых, кроме основной, установлена дополнительная стрела, прикрепляемая к средней секции мачты. Совмещенные мачтово-стреловые краны можно использовать для монтажа много пролетных цехов промышленных предприятий. В этом случае основной стрелой устанавливают тяжелые колонны, подстропильные и стропильные фермы и подкрановые балки, а вспомогательной стрелой монтируют фермы, фонари и прогоны смежных пролетов.
Жестконогие краны (рис. 60) отличаются от Байтовых тем, что у них мачта поддерживается не вантами, а жесткими подкосами, которые опираются на балки-лежни, расположенные обычно под прямым углом друг к другу. В местах опирания подкосов балки-лежни загружают балластом или заанкеривают для придания устойчивости крапу против его опрокидывания в сторону груза. Основание крана устанавливают и закрепляют на фундаменте или на конструкциях строящегося здания. Таким образом, мачта, горизонтальные балки-лежни и подкосы образуют жесткую пространственную конструкцию, причем горизонтальные балки разгружают фундамент от восприятия горизонтальных нагрузок.
Отсутствие вант дает возможность делать стрелу этих кранов длиннее мачты в 1,5— 2 раза. Однако наличие подкосов ограничивает угол поворота мачты со стрелой в пределах 270р и обычно не превышает 240°. Конструкция опор мачты, расположение лебедок, механизм поворота, схема канатоведения принципиально
не отличаются от описанных ранее устройств вантовых мачтово-стреловых кранов.
Жестконогие мачтово-стреловые краны изготовляются грузоподъемностью от 0,75 до 35 т.
Легкими жестконогими кранами грузоподъемностью до 5 т монтируют многоэтажные каркасы зданий, прогоны, связи и элементы кровли. Для выполнения этих работ краны устанавливают на перекрытиях зданий и загружают балластом или крепят к конструкциям возводимого здания. Жестконогие краны большей грузоподъемности применяют при монтаже промышленных объектов (мартеновских и иных цехов тяжелого типа), на сборке пролетных строений
мостов, эстакад.
В кранах-мачтах (рис. 61) стрелу монтируют в верхней части мачты, над местом крепления вантовых канатов. Такие краны удобны для монтажа высоких сооружений, имеющих небольшие размеры в плане (газгольдеры, градирни, воздухонагреватели и т. п.).
Кран-мачта состоит из неподвижной мачты 9, на верхушку которой надет поворотный оголовок 3 со стрелой 6 и противовесом 2. Ванты 7 крепятся к мачте ниже поворотного оголовка, и они не препятствуют вращению стрелы и противовеса. Однако ванты мешают повороту груза, так как груз с помощью полиспаста 5 приходится каждый раз поднимать выше вант, что является серьезным недостатком кранов этого типа.
Подъем и опускание груза, изменение вылета стрелы полиспастом 4 и поворот оголовка со стрелой (с помощью каната 1) осуществляются лебедками, установленными у основания мачты так же, как и у мачтово-стреловых кранов обычной конструкции. Кран имеет вспомогательный полиспаст 8 большой грузоподъемности, подвешенный непосредственно к мачте и используемый при монтаже других кранов или тяжелых конструкций. В этом случае кран используют как монтажную мачту.
Расчет усилий в вантах стационарного стрелового крана (рис. 62) представляет довольно сложную задачу, так как под влиянием нагрузок верх мачты отклоняется и усилия в вантах распределяются в зависимости от ряда факторов: заложения вант и их положения в плане, величины предварительного натяжения и т.д. С достаточной точностью (с некоторым запасом) усилие в ванте определяют в предположении, что стрела крана находится в плоскости ванта и вся на грузка стрелы передается на один вант.
Из формулы (130) видно, что усилие в ванте возрастает с увеличением вылета стрелы и угла наклона ванта р. Поэтому ванты закладывают с таким расчетом, чтобы угол их наклона был не более 30°.
В действительности мачта поддерживается несколькими вантами, и при их равномерном расположении по окружности усилие в наиболее загруженном ванте Sв.кр зависит от их количества и может быть уточнено по формуле
Sв.кр = SBk кгс (дан), (131)
где k — коэффициент, зависящий от количества вант:
Число вант...... 4 6 8 10 12
k .......... 1 0,667 0,5 0,4 0,3
Стальные канаты для вант подбирают по максимальному усилию, причем коэффициент запаса прочности k должен быть не менее 3,5
Стационарная установка и сравнительная сложность перемещения являются основными недостатками рассмотренных мачтово-стреловых кранов, ограничивающими область их применения. Одна ко благодаря простоте устройства и большой грузоподъемности их используют на строительстве сооружений с большой концентраци ей веса поднимаемых элементов на 1 м2 площади застройки, а также на складах готовой продукции.
Стационарные поворотные (заводские) краны применяют для обслуживания рабочих мест на заводах стройиидустрии. Они бывают с неподвижной (рис. 36) и поворотной (рис. 63) колонной, с ручным (таль) и машинным (электроталь) приводом.
Поворотные краны конструируются с переменным (рис. 63) и постоянным (рис. 64) вылетом стрелы. После расчета механизмов пере движения тележки и подъема груза (см. § 3 и 4) следует рассчитать горизонтальную балку, по полкам которой движется тележка (рис. 63). Расчет производят на изгиб, исходя из условия равнопрочности
балки при положении тележки с грузом в средине пролета l и на концах консоли lmax.
Найдем зависимость между l и lmax:
Q (lmax - l) = Ql , (132)
откуда
l = 0,8lmax. (133)
Определив lmax и зная вес груза, тали и тележки Q, можно под считать максимальный изгибающий момент и момент сопротивления опасного сечения балки, затем подобрать стандартные размеры ее поперечного сечения. Реакции Н находят из уравнений равновесия сил при максимальном вылете крана с учетом веса балки Gб. Реак цию R, возникающую в узле крепления струны с балкой, подсчи тывают по уравнению
RI = Qlmax + 0,5Gбlб, (134)
где lб— длина балки.
Струну надо рассчитать на растяжение. Растягивающую силу S и силу Т легко определить, разложив силу R.
Колонну рассчитывают по нагружающему изгибающему моменту Hh.
Устойчивость стационарных поворотных кранов зависит от раз меров и веса фундамента, а кранов с противовесом — также и от его величины и положения (рис. 64).
Для определения наивыгоднейшего веса противовеса нужно, чтобы горизонтальные реакции Н в опорах груженого и ненагруженного крана были равны.
Уравнение равновесия сил для груженого крана имеет такой вид:
Мгр = -QL — GкJк + GпJп + Hh = 0, (135)
момент наивыгоднейшего веса противовеса равен опрокидывающему моменту от половины груза и полному моменту от собственного веса крана.
