Характеристики башенного крана

Устройство, назначение, принцип работы, технические

характеристики башенного крана

Башенный кран – поворотный кран со стрелой, закрепленной в верхней части вертикально расположенной башни (рис. 1). Основные параметры башенного крана: грузоподъемность, вылет, высота подъема груза, глубина опускания груза, скорость подъема (опускания) груза, скорость поворота башни, скорость перемещения крана.

Существует множество типов башенных кранов. Они нашли широкое применение при строительстве зданий и сооружений в производстве погрузочно-разгрузочных работ. Башенный кран состоит из следующих основных узлов: башня, ходовая рама с колесами, опорно-поворотное устройство, поворотная платформа с грузовой и стреловой лебедкой, с противовесом; механизм поворота и электрооборудования, механизм подъема груза, механизм для изменения вылета, механизм передвижения крана и т.д.

 

Рис. 1 – Башенные краны.

а – быстромонтируемый кран на винтовых опорах РБК-2-20; б – кран на рельсовом ходу КБ-504А: 1 - ходовая рама; 2 - опорно-поворотное устройство; 3 - поворотная платформа; 4 - механизм поворота; 5 - грузовая лебедка; 6 - стреловая лебедка; 7- противовес; 8 - башня; 9 - кабина; 10 - стреловой расчал; 11 - тележечная лебедка; 12 - стрела; 13 - грузовая тележка; 14 - крюковая подвеска.

 

 

Все башенные краны имеют башню, что подразумевается уже самим их названием, и стрелу; эти башни и стрелы бывают самыми разнообразными. Башня крана – как бы его остов, который служит для поддержания стрелы на определенной высоте, а также для передачи нагрузок со стрелы на ходовую раму и крановые пути. Башню изготовляют из металлических уголков или труб, иногда бывают башни, выполненные в виде сплошной трубы. В вертикальном положении башни крепятся на портал или шарнирно с помощью подкосов.

У ряда кранов высота башни при необходимости может меняться с помощью выдвижных секций (телескопические и наращиваемые башни). Существуют краны с башней, которая складывается в боковом направлении с помощью монтажного полиспаста. Такой тип башни особенно удобен при транспортировке крана с одного объекта на другой. Если башня крана – его корпус, то стрела – его рука, с помощью которой кран дотягивается до нужного предмета, находящегося от него на определенном расстоянии. Стрелы крепят к верхней части башни. Они бывают подъемными или балочными.

Преимущество подъемных стрел заключается в сравнительно малом их весе и размерах, меньшей трудоемкости монтажа и перевозки. Краны с подъемными стрелами наиболее распространены в строительстве. Недостатком подъемных стрел является то, что для изменения вылета крюка нельзя горизонтально переместить груз, поэтому необходимо производить поворот и передвижение крана: Стрелы бывают подвесные, подвесные с гуськом, подвесные со стойками, молотовидные. Больше всего из них распространены подвесные подъемные стрелы. Так же, как и башни, стрелы изготовляют из уголков или труб большого диаметра. Решетчатые конструкции из труб легки, прочны, способны выдерживать большие ветровые нагрузки. Балочные стрелы бывают подвесные и молотовидные. Последние менее распространены из-за довольно значительного веса и больших габаритов. Нижний пояс подвесной балочной стрелы представляет собой двутавровую балку, по которой перемещаются катки грузовой тележки, необходимой для подвешивания и перемещения грузов.

 

Важный элемент башенного крана – ходовая рама для передачи действующих нагрузок на крановые пути. У кранов с неповоротными башнями ходовые рамы выполнены в виде закрытого шатрового или открытого П-образного портала. У большинства кранов, имеющих неповоротную башню, ходовая рама – шатровая, выполненная в форме усеченной пирамиды. В кранах с поворотными башнями действующие на кран нагрузки передаются на ходовую раму через опорно-поворотное устройство, размещенное в верхней части рамы, и с нее – на крановые пути. Через опорно-поворотное устройство у мобильных кранов башня соединена с ходовой рамой. Само по себе опорно-поворотное устройство необходимо для обеспечения вращения поворотной части башенного крана относительно неповоротной части и для передачи нагрузок с поворотной части на неповоротную. Это устройство расположено на поворотной платформе крана.

В верхней части башни находится оголовок, который жестко соединен с башней или связан с нею с помощью опорно-поворотного устройства. На противовесной консоли, расположенной со стороны, противоположной стреле, размещены противовесы, а также грузовая, стреловая и тележечная лебедки. На башенных кранах с поворотной башней вместо противовесной консоли устанавливают более простые по конструкции распорки, предназначенные для отвода от башни ветвей стреловых канатов. На распорках крепят только блоки стрелового расчалю и грузового каната. Железобетонные блоки балласта и блоки противовеса нужны для повышения устойчивости крана как в рабочем, так и в нерабочем состоянии. В кранах с неповоротной башней противовес располагают на конце противовесной консоли, а в кранах с поворотной башней — на поворотной платформе

Механизмы передвижения различных кранов существенно отличаются друг от друга; их компоновка во многом зависит от типа и характера ходового оборудования. Ходовое оборудование бывает автомобильное, пневмоколесное, гусеничное, шагающее и рельсовое. Передвижные башенные краны выпускаются на рельсовом и автомобильном ходу. Приставные краны не имеют механизма передвижения. Башенный кран на автомобильном ходу (например, АБКС-5) во время работы вывешивается на опорах и передвигаться не может. Как правило, башенные краны опираются на рельс четырьмя, восемью, двенадцатью, а тяжелые – 32 колесами. При наличии восьми или большего числа колес их объединяют в ходовые балансирные (рычажные) тележки. Это делают для того, чтобы равномерно распределить нагрузку от крана на все колеса.

Рис.2 Схемы ходовой части рельсовых кранов.

а – жесткое крепление; б – балансирное крепление при двухколесных тележках;

в – то же, при трехколесных тележках;

1 – ходовая рама; 2 – ходовые колеса; 3 – балансиры.

G – нагрузка от массы крана на ходовую часть; l – расстояние между осями колес.

 

Расположение приводных (ведущих) ходовых колес и тележек бывает двустороннее – на разных рельсах и одностороннее – на одном рельсе. При расположении ведущих колес на разных рельсах кран движется более ровно, без перекосов. Однако при движении по путям с закруглением ходовые колеса, движущиеся по внутреннему рельсу, пробуксовывают и изнашиваются, поэтому чаще устраивают привод на колеса, расположенные на одном рельсе (односторонний).

При установке крана с односторонним приводом на пути, где есть участок с закруглением, ведущие колеса или тележки располагают на внешнем, относительно центра закругления, рельсе. Это позволяет снизить скорость и мощность механизма передвижения при проходе по кривым, повысить плавность движения крана и уменьшить износ реборд.Кран, имеющий четыре ходовых колеса, приводится обычно от одного механизма передвижения с приводом на два колеса. При большем количестве колес, когда они объединены в тележки, каждая ведущая тележка имеет самостоятельный привод. В этом случае кран комплектуется обычно двумя ведущими и двумя ведомыми тележками.

Механизм передвижения кранов типа БКСМ и кранов-погрузчиков КП-8выполнен в виде двух ведомых (без привода) и двух ведущих (приводных) ходовых тележек (рис.3 а,б).Электродвигатель 1 передает крутящий момент через муфту на ведущий вал двухступенчатого цилиндрического зубчатого редуктора 3. На выходном валу редуктора сидит шестерня 4, находящаяся в зацеплении с зубчатым венцом 9 одного из ходовых колес 5. Вращение на венец второго ходового колеса передается через промежуточную шестерню 8. Все передачи выполнены на подшипниках качения, что снижает износ передач, упрощает эксплуатацию и уменьшает потери на трение.

На торцах рамы тележки размещены рельсовые откидные захваты 11, служащие как противоугонное устройство при действии ветровых нагрузок на кран в нерабочем состоянии. Они представляют собой пару губок, свободно висящих на поперечной горизонтальной оси. При перерывах в работе губки опускают вниз (как показано на рис.3) и с помощью рукояти и стяжного винта притягиваются друг к дугу. При этом нижние концы губок, имеющие пазы, прочно обжимают головку рельса, препятствуя угону крана ветром. Для работы крана губки разводятся в стороны и переводят в верхнее положение, опирая их винт на выемки в щеках торца тележки. На одной из тележек крана закреплен конечный выключатель 10 ограничителя передвижения. При наезде на путевую линейку рычаг выключателя поворачивается и размыкает цепь питания привода тележки.

Рис. 3 Ведущая ходовая тележка кранов типа БКСМ и крана-погрузчика КП-8

а – кинематическая схема; б – общий вид

1 – электродвигатель; 2 – тормоз; 3 – редуктор; 4 – ведущая шестерня открытой передачи; 5,6 – колеса; 7,9 – зубчатые венцы колес; 8 – промежуточная (паразитная) шестерня; 10 – рычаг конечного выключателя; 11 – рельсовый откидной захват; 12 – рама; 13 – кожух колеса.

Механизм передвижения кранов серии КБ. Унифицированные механизмы передвижения бывают двух типов: тип I – для кранов, не имеющих ходовых тележек, с креплением механизма непосредственно на металлоконструкциях ходовой рамы и тип II – в виде отдельных ходовых тележек. В обоих случаях крепление механизма передвижения выполняется самоустанавливающимся по трехопорной схеме (рис.4 а,б). Двумя опорами 1 и 2 являются подшипники, поддерживающие выходной вал редуктора. Один подшипник зафиксирован в осевом направлении. Третьей опорой 3 служит лапа электродвигателя 4 или проушина 7. Эта опора обеспечивает восприятие крутящего момента и удерживает механизм от проворачивания вокруг выходного вала 6 редуктора 5.

 

 

Рис. 4 Схема трехопорного крепления механизма передвижения

а – агрегата МТРГУ; б – агрегата ТКЧг

1,2,3 – опоры; 4 – электродвигатель; 5 – редуктор; 6 – вал выходной (промежуточный) тележки; 7 – проушина.

На ходовые тележки кранов серии КБ установлены глобоидные редукторы, смонтированные в единый блок: мотор – тормоз – редуктор (МТРГУ-120). С 1998 г. эти модернизированные агрегаты имели марку ТКЧг-125, и с 1999г. – ПК-5.

На рис.5 а изображена кинематическая схема механизма передвижения, применяемого для кранов серии КБ с грузовым моментом до 200 т∙м (КБ-60, КБ-100, КБ-160.2, КБ-401А, КБ-405). Приводной агрегат, состоящий из электродвигателя 4, редуктора 2 и тормоза 11, расположен сбоку от рамы тележки. Электродвигатель имеет фланцевое исполнение и соединен с корпусом редуктора через промежуточную деталь – фонарь 5, также имеющий фланец. На валу электродвигателя посажена цилиндрическая шестерня 3 с косым зубом, находящаяся в зацеплении с шестерней быстроходного (глобоидного) вала редуктора. Подбирая соотношение зубьев этой пары шестерен можно изменить общее передаточное отношение всего агрегата. На другом конце быстроходного вала редуктора закреплен тормозной шкив 1, совмещенный с маховиком. Маховик предназначен для повышения плавности пуска и остановки механизма. Шкив охватывают колодки тормоза 11, закрепленного на кронштейне, привернутом к нижним лапам редуктора.

Глобоидный редуктор имеет неразъемный корпус со смонтированной в нем на подшипниках червячной парой. Червяк расположен под червячным колесом, сто гарантирует ему лучшую смазку и отвод тепла. Корпус редуктора и фонарь заливают маслом, для которого предусмотрены заливные и сливные пробки. Вал червячного колеса выполнен пустотелым со шлицами внутри, которыми он соединяется с промежуточным валом 6 тележки.

Рис. 5 Унифицированная ходовая тележка грузоподъемностью 40 и 60 т

1 – шкив-маховик; 2 – редуктор; 3 – шестерня цилиндрической пары; 4 – электродвигатель; 5 – фонарь; 6 – промежуточный вал тележки; 7 – рама; 8 – ведущая шестерня; 9 – ведомая шестерня; 10 – ходовое колесо; 11 – тормоз; 12 – шкворень; 13 – кожух тормоза; 14 – буфер; 15 – противоугонный клин; 16 – плужок сбрасывающий; 17 – центральный захват; 18 – кожух шестерен открытой передачи.

 

На втором конце промежуточного вала закреплена на шпонке или шлицах ведущая шестерня 8 открытой передачи. Две ведомые шестерни 9 посажены на вал ходовых колес. Таким образом, оба ходовых колеса ведущие.

Ходовые тележки выпускают как с приводом (ведущие), так и без него (ведомые). Ведущая унифицированная тележка грузоподъемностью 40 и 60т (рис.5 б) состоит из сварной рамы 7, к которой крепятся два колеса 10 и приводной агрегат. В верхней части рамы имеется шарнирный шкворень 12 для соединения с флюгером ходовой рамы крана. Наличие шкворня позволяет тележке поворачиваться относительно флюгера при движении крана по закруглениям, а также приводить ее в транспортное положение для перебазирования крана. Конструкция шкворня допускает перемещение тележки по вертикали в пределах 60мм по отношению к флюгеру, что уменьшает опасность схода крана с рельсов из-за неравномерных посадок пути. Подшипники ходовых колес закреплены в съемных буксах, что позволяет легко выкатывать колесо в сборе с валом и буксами для замены при поддомкрачивании тележки. Шестерни открытой передачи закрыты кожухом 18. Для отчистки рельсов от случайных предметов ходовая тележка оборудована двумя сбрасывающими плужками 16. Один из торцов тележки оснащен буфером 14 с резиновым амортизатором, который предназначен для восприятия нагрузки при наезде на тупиковый упор, установленный в конце кранового пути.

Рис. 6 Рельсовые противоугонные устройства

а – центральный захват тискового типа; б – то же, полуавтоматический; в – противоугонный клин при работе крана; г – то же, во время стоянки 1 – корпус; 2 – болт; 3 – подвижная губка; 4 – ограниченная шайба; 5 – упор; 6 – клин (съемный); 7 – прижимная губка; 8,9 – губки-рычаги; 10 – ось; 11 – бобышка; 12 – клин противоугонный; 13 – плужок сбрасывающий; 14 – цепочка; 15 – ходовое колесо.

Тележка оснащена центральным рельсовым захватом 17, размещенным между колесами непосредственно под шкворнем. Благодаря этому ходовой тележке достаточного одного захвата. Захват имеет губки, постоянно подведенные под головку рельса. Они препятствуют сходу крана с рельсов и развороту тележки при отрыве ее от рельса, когда кран работает на плохо уложенных путях.

В настоящее время на многих кранах серии КБ установлены захваты тискового типа (рис.6 а). Эти захваты требуют применения для крановых путей специальных стыковых рельсовых накладок. Для работы с обычными железнодорожными накладками применяются полуавтоматические захваты (рис.6 б). Такой захват состоит из сварного корпуса 1 с бобышками 11, которыми он опирается на выступы в центральном проеме ходовой тележки. К корпусу шарнирно прикреплены рычажные губки 8 и 9, причем ось 10 их шарнира выбрана так, чтобы при восприятии отрывающей нагрузки губки не соскакивали с головки рельса. Для фиксации крана в нерабочем состоянии необходимо вставить клин 6 и затянуть болт 2. Для ускорения фиксации крана на путях в настоящее время применяют полуавтоматические захваты без съемных клиньев 6 и болтов 2, но с клиньями 12, подставляемыми под колеса (рис.6 в,г). Противоугонные клинья 12 тележек представляют собой металлический клин с приваренной ручкой. Во время работы крана клин располагается на металлоконструкции тележки, а для остановки крана и закрепления его в нерабочем состоянии клин подводится под колесо 15.

Рис. 7 Ходовая тележка крана КБ-674

а – общий вид; б – кинематическая схема ведущей тележки

1 – тележка ведомая; 2 – балансир; 3 – пята; 4 – тележка ведущая; 5 – тормоз ТКТ-200/100; 6,10 – противоугонный захват; 7 – редуктор ТКЧг-125; 8 – подхват; 9 – двигатель; 11 – штурвал привода захвата; 12 – колесо ходовое ведомое; 13 – дополнительный редуктор; 14 – маховик-шкив; 15 – цилиндрическая пара шестерен.

 

На рис 7. показана ходовая тележка крана КБ-674, состоящая из двух тележек, объединенных балансиром 2. Одна из тележек ведомая 1, вторая ведущая 4. Конструкция тележек аналогична унифицированной. Особенность ведущей тележки состоит в том, что привод осуществляется на одно колесо вместо двух. Для снижения скорости передвижения помимо агрегата ТКЧг-125 использован дополнительный редуктор 13. Каждая тележка оснащена откидными захватами 6 по торцам и подхватом 8 в центре тележки. Для быстрой остановки крана при угоне его ветром предусмотрен быстродействующий захват 10. Его губки зажимают, вращая штурвал 11.

Механизм поворота предназначен для вращения поворотной части крана вокруг вертикальной оси.

Механизм поворота по компоновке подразделяют на две группы: с горизонтальным и вертикальным расположением двигателя.

Механизмы поворота с вертикально расположенным двигателемболее компактны, чем механизмы с горизонтально расположенным двигателем, поэтому они более распространены. К этому типу относятся все унифицированные механизмы поворота, а также усовершенствованная конструкция механизма поворота крана.

Этот механизм состоит из электродвигателя, тормоза и вертикального соосного редуктора, смонтированных в один агрегат. Крепление электродвигателя к редуктору на фланце позволяет исключить соединительные муфты и облегчает обслуживание механизма. В редукторе применены цилиндрические шестерни. Нижние шестерни смазываются за счет масляной ванны, а верхние – с помощью плунжерного насоса. Чтобы смазка не вытекала из редуктора вдоль выходного вала, на корпусе редуктора сделано кольцевое ребро, поднятое выше уровня масляной ванны, а также манжетные уплотнения. На выходном валу редуктора закреплена цевочная (или зубчатая) шестерня, которая входит в зацепление с цевочным (зубчатым) венцом опорно-поворотного круга. С верхним концом выходного вала редуктора соединен конечный выключатель угла поворота.

Механизмы изменения вылета и выдвижения башни. Вылет башенных кранов меняется либо изменением угла наклона стрелы с помощью стреловой лебедки на кранах с подъемными стрелами, либо перемещением грузовой тележки по стреле с помощью тележечной лебедки – на кранах с балочными стрелами. На некоторых кранах с установочным изменением вылета, например БКСМ-5-5А, имеются обе лебедки. Стреловая лебедка предназначена для установочного, т.е. разового изменения вылета путем подъема стрелы без груза с зафиксированной на ее конце тележкой, а также для опускания стрелы при демонтаже крана. Тележечная лебедка служит для постоянного перемещения тележки с грузом по направляющим балкам горизонтально расположенной стрелы.

Тележечные лебедки характеризуются малой мощностью двигателя и небольшими габаритами. На цилиндрический барабан лебедки, встречно навиваются два тележечных каната для передвижения грузовой тележки вперед или назад. Канаты крепят на разных концах барабана. На валу двигателя этих лебедок часто устанавливают маховики, что позволяет повысить плавность пуска и торможения привода лебедки. Тележечные лебедки кранов серии КБ грузоподъемностью до 160т∙м, аналогичные лебедкам кранов АБКС-5, выполнены с использованием глобоидного редуктора ТКЧг-125. Крепление лебедки к металлоконструкции крана выполнено по трехопорной схеме.

На тяжелых кранах (свыше 160т∙м), применяют П-образную компоновку для тележечной лебедки. Чтобы исключить трехопорное опирание выходного вала редуктора и барабана, ставят зубчатую муфту. Двигатели для этих лебедок применяют двухскоростные. Такие двигатели дают возможность эффективнее использовать лебедку при не нагруженном крюке и тем самым увеличивать производительность крана.

На кранах КБ-674 конструкция лебедки отличается от рассмотренных тем, что трехступенчатый редуктор расположен вертикально и навешен на вал барабана, опирающийся на конструкцию стрелы двумя опорами. Перегрузка вала барабана исключается за счет шарнирного одноопорного крепления редуктора к конструкции стрелы. Электродвигатель имеет встроенный тормоз. Конец вала барабана заканчивается винтом, связывающим барабан с механизмом переключения ограничителя грузоподъемности.

Механизм подъема. Основными рабочими движениями самоходного башенного крана являются: подъем груза, передвижение по путям, поворот стрелы, изменение вылета крюка.

 

Рис. 14. Схемы грузоподъемных механизмов башенного крана

а – схема запасовки грузового каната крана с управляемой стрелой;

б – кинематическая схема лебедки с тормозным генератором;

в – схема запасовки грузового каната у крана с грузовой тележкой на стреле

 

Грузоподъемный механизм (рис. 14) башенных кранов состоит из реверсивной однобарабанной электролебедки 1—4, направляющих блоков, канатного полиспаста и крюковой обоймы. На рис. 14, показана кинематическая схема грузоподъемного механизма башенного Крана с управляемой стрелой. Неподвижный конец каната полиспаста у этих кранов крепится к металлоконструкции или к рычагу ограничителя грузоподъемности, установленного у оголовка стрелы, а неподвижный блок полиспаста находится на оголовке стрелы.

Короткозамкнутый ротор тормозного генератора насаживается на первичный вал редуктора, а статор на фланце крепится к корпусу редуктора. При прохождении тока в обмотке возбуждения статора создается неподвижное магнитное поле, взаимодействие которого с током, возникающим во вращающемся роторе, создает тормозной момент, величина которого зависит от силы тока в обмотке возбуждения и скорости вращения. Изменяя силу тока в обмотке, можно менять величину тормозного момента и соответственно замедлять скорость вращения электродвигателя 1 лебедки.

У кранов с большой высотой подъема крюка для сокращения времени цикла применяется ускоренное опускание порожнего крюка.

У кранов с поворотной башней грузоподъемная лебедка, как и все остальные механизмы, расположена на поворотной платформе; у кранов с неповоротной башней — на противовесной консоли или внутри конструкции башни.

У башенных кранов с грузовой тележкой на стреле схема запасовки грузового каната (рис, 14 в) отличается от описанной выше тем, что неподвижный конец каната грузового полиспаста крепится к рычагу ограничителя, установленного у основания стрелы, а неподвижные блоки полиспаста находятся на грузовой тележке, перемещающейся по стреле.