ЛЕКЦИЯ №2
Грузоподъемные машины.
План лекций:
1. Общие сведения и классификация
2. Строительные краны
А) автомобильные краны
Б) башенные краны
Общие сведения и классификация
В зависимости от конструкции, конфигурации обслуживаемой зоны и назначения различают следующие основные группы грузоподъемных машин:
I группа – простейшие грузоподъемные устройства и машины – домкраты, тали и лебедки, используемые в основном в качестве вспомогательного оборудования на ремонтных и монтажных работах.
Домкраты (грузоподъемностью от 0,1 до 500 т) обычно используют для подъема груза на небольшую высоту (до 2 м), причем воздействуют на груз снизу; они разделяются на речные, винтовые и гидравлические (рис. 1).
Тали применяют только для подъема и опускания или подтягивания небольших грузов, стягивания между собой отдельных монтируемых элементов, натяжения канатов и проводов при усилиях от 0,1 до 5 тс. Тали разделяются на ручные и электрические.
Лебедки применяют для подъема и подтягивания грузов; они разделяются на ручные и приводные. Последние могут быть реверсивные (с электрическим, гидравлическим и пневматическим приводом) и фрикционные. Лебедки имеют от одного до пяти канатных барабанов. Во многих строительных машинах приводные лебедки являются встроенными в машину узлами, служащими для подъема и опускания груза.
II группа – строительные подъемники, предназначаются для вертикального подъема грузов, размещаемых на грузовой платформе или насыпаемых в ковш, или же перемещающихся в направляющих. Подъем осуществляется лебедками со скоростью порядка 15 – 60 м/мин.
Подъемники разделяются на шахтные, мачтовые (стоечные), ковшовые (скиповые) и подъемные вышки.
В шахтных подъемниках направляющие для грузовой площадки или ковша размещены внутри закрытой шахты, которая служит несущей конструкцией.
Наиболее распространены мачтовые подъемники – одно- и двухстоечные. Их применяют главным образом при отделочных, санитарно-технических, электромонтажных и ремонтных работах. Грузоподъемность их обычно0,5 – 0,8 т, иногда до 3 т, скорость подъема 0,4 – 0,6 м/с, высота подъема может быть до 60 м. Мощность электродвигателя (в кВт) для привода лебедки подъемников определяется зависимостью
,
где 
– грузоподъемность подъемника;
- скорость подъема;
и 
- к. п. д. системы блоков и к. п. д. лебедки.
Подъемные вышки устраиваются в виде ряда вертикальных телескопически раздвижных секций, верхняя из которых несет площадку и служит для подъема одного – двух рабочих при ремонтных и уборочных работах на небольшой высоте.
III группа – строительные краны – наиболее сложные и универсальные грузоподъемные машины, которые поднимаемый груз могут перемещать в двух – трех направлениях по пространственной трассе в произвольной конфигурации и различной протяженности.
Специфическим требованием гидротехнического строительства наиболее отвечают следующие разновидности кранов:
1.Перегрузочные краны, используемые преимущественно на перегрузке строительных материалов, элементов конструкций и оборудования. Эти краны, как правило. Оборудуются короткими стрелами со сменными рабочими органами и характеризуются высокими скоростями подъема груза и поворота.
К группе перегрузочных кранов, применяемых в гидротехническом строительстве, в основном относятся: передвижные стреловые краны общего назначения, мачтово-стреловые, козловые, тракторные, плавучие.
Рис. 1 Домкраты
а-винтовой; б-реечный; в-гидравлический; 1-рукоять; 2-винт; 3-храповое колесо;4-шток с рейкой и лапой; 5-основной поршень; 6-клапан; 7-цилиндр ручного насоса; 8-шток ручного насоса; 9-масляный бак; 10-всасывающий клапан.
2. Монтажные краны, предназначенные для монтажа конструкций основных и вспомогательных сооружений гидроузла, бетоновозных эстакад, установка опалубочных блоков, армопанельных конструкций, закладных частей и оборудования. К этой группе относят краны монтажного типа средней и большой грузоподъемности, оборудованной длинными стрелами (до 100 – 130 м) и имеющие пониженные рабочие скорости, включая посадочную скорость для точной остановки монтажного элемента.
Для этих целей обычно применяют: подкосные и вантовые мачтово-стреловые краны грузоподъемностью до 500 – 1000 т; козловые краны с большими пролетами и высотой подъема, грузоподъемностью до 200 – 300 т; башенные краны грузоподъемностью до 150 т и более; передвижные поворотные стреловые краны грузоподъемностью 250 т; самоходные плавучие краны грузоподъемностью до 1000 т.
3. Краны – бетоноукладчики, предназначенные для подачи бетонной смеси в блоки бетонирования гидросооружений, а также обслуживания всего смежного комплекса работ в зоне основной механизации. К этим кранам относятся: а) портально-стреловые; б) передвижные, двухконсольные; в) гусеничные и пневмоколесные средней и большой грузоподъемности; г) кабельные специальных типов.
Краны – бетоноукладчики характеризуются высокими скоростями рабочих движений, длинными стрелами и значительной грузоподъемностью (до 300 т и более).
Рис.2 Схемы кранов
а-стрелового; б-пролетного
4. Вспомогательные краны, используемые непосредственно в блоках бетонирования для перестановки элементов опалубки, плит – оболочек и обслуживания различных вспомогательных операций в блоке. К этим кранам относятся: а) башенные стационарные малой грузоподъемности; б) самоходные пневмоколесные гидравлические с телескопическими стрелами малой и средней грузоподъемности.
5. Краны для строительства морских портов и портовых сооружений – специальные сухопутные и плавучие средней и большой грузоподъемности.
Помимо указанных выше строительных кранов, в гидротехническом строительстве находят применение и специальные краны, например, для установки опор линий электропередач, краны – трубоукладчики, летающие краны (специально приспособленные вертолеты). К основным параметрам, характеризующим грузоподъемные машины относят (рис. 2): грузоподъемность 
(в т), грузовой момент 
(в тс*м), высоту подъема 
(в м), пролет 
(в м) у кабельных и козловых кранов, вылет груза 
(в м) у стреловых кранов, скорости рабочих движений – подъема груза 
(в м/мин или м/с), передвижения 
(в м/мин или км/час) и вращения поворотной части (в рад/с или об/мин) и скорость перемещения тележки 
. К дополнительным параметрам относят массу крана 
(в т), суммарную мощность установленных двигателей 
(в кВт или л. с.) и скорость подъема стрелы 
. К геометрическим размерам относят длину, ширину, высоту и др.
Грузоподъемность машины принята в качестве основного параметра для стандартизации. На основе ряда предпочтительных чисел установлен стандартный ряд грузоподъемности, который охватывает диапазон значений от 0,05 до 1000 т.
Для ориентировочного сопоставления различных машин одного типа в целях выявления наиболее экономичной из них пользуются показателями удельной металлоемкость характеризуется коэффициентом (в т/тс*м)
;
для стреловых (консольных) кранов
,
где
-масса крана в т;
и -соответственно пролет и вылет в м.
Удельная энергоемкость (в кВт/т) для всех типов кранов составляет
,
Где 
– суммарная мощность установленных двигателей в кВт.
Автомобильные краны.
Автомобильные краны являются наиболее маневренными из всех самоходных передвижных кранов. Поворотная часть этих кранов монтируется на шасси грузового автомобиля. Наибольшая грузоподъемность крана в известной мере зависит от грузоподъемности шасси автомобиля, однако обычно определяется для крана, установленного на выносные опоры. Грузоподъемность крана, не установленного на выносные опоры, обычно не превышает 30% максимальной.
Скорость передвижения автомобильных кранов без груза составляет 25-60 км\ч, с грузом – до 5 км\ч. Скорость подъема груза 8-13 м\мин; скорость поворота платформы 0,5 1,35 об\мин. Масса крана составляет примерно 0,64-0,68 т на 1 тс.м полезного грузового момента.
Башенные краны.
Башенный кран представляет собой свободно стоящий полноповоротный кран, остов которого выполнен в виде развитой по высоте башни, в верхней части которой установлена стрела. Помимо стрелы и башни, кран имеет следующие основные части: опорную конструкцию, противовес, устройство для подъема груза и изменения вылета, опорно-поворотное устройство и ходовое устройство. Опорная конструкция, выполняемая в виде П-образной рамы, называется порталом. Несущая конструкция крана, состоящая из башни и стрелы, имеет Г-образную форму с большим и свободным подстреловым пространством, что обеспечивает не только удобную подачу грузов, но и монтаж и установку различных конструкций и оборудования.
Башенные краны могут быть: стационарными – неподвижными, обслуживающими площадку с одной стоянки; передвижными – для перемещения вдоль фронта работ; самоподъемными, устанавливаемыми непосредственно на возводимом сооружений, самостоятельно перемещающимися по высоте с одной стоянки на другую.
Разновидностью стационарных башенных кранов являются так называемые приставные краны, которые выполняются с башнями, прикрепляемыми к возводимому сооружению и наращиваемыми по мере увеличения его высоты.
По грузоподъемности башенные краны разделяют на краны общего назначения малой мощности – грузоподъемностью до 5т, краны средней мощности – грузоподъемностью до 25т и краны большой мощности – грузоподъемностью от 25 до 160 т.
По конструктивному выполнению башенные краны различаются:
а) по способу соединения стрелы с башней: краны с поворотной башней и краны с неповоротной башней.
б) по характеру изменения вылета: краны с изменением вылета наклоном стрелы и краны с изменением вылета в результате передвижения по горизонтальной стреле грузовой тележки.
Рис.1 Башенный кран с неповоротной башней.
Основными рабочими движениями башенного крана являются: подъем груза, поворот стрелы, изменение вылета крюка и передвижение крана.
Механизмы подъема груза и стрелы, обычно представляющие собой однобарабанные лебедки, могут быть расположены в различных местах в зависимости от общей компоновки крана. Механизмы передвижения и поворота размещаются всегда непосредственно у ходовых колес и, соответственно, - у опорно-поворотного устройства. Наиболее удобно для обслуживания нижнее размещение механизмов, поскольку в этом случае центр тяжести и центр ветрового давления располагаются ниже. У кранов с неповоротной башней нижнее размещение механизмов приводит к увеличению числа направляющих блоков для канатов, поэтому здесь чаще располагают лебедку подъема груза в башне, а стреловую – на консоли противовеса.
У самоподъемных кранов, устанавливаемых непосредственно па возводимом сооружений, все механизмы и пост управления размещают на консоли противовеса или в головке башни. У кранов с поворотной башней все механизмы располагаются внизу, на поворотной платформе. В кранах с неповоротной башней кабину машиниста в зависимости от условий строительства размещают внизу на портале, на поворотном оголовке, внутри или сбоку башни; в кранах с подращиваемой снизу башней – на поворотном оголовке или внутри средней части башни. При большой высоте крана делают несколько постов управления или передвижную кабину.
На виду с кранами средней и большой грузоподъемности широкое распространение получили строительные передвижные башенные краны общего назначения грузоподъемностью при наибольшем вылете крюка от 0,5 до 25 тонн. Они могут быть с неповоротной башней и поворотным оголовком, с неповоротной и поворотной платформой. Такие краны изготовляются с подъемными стрелами и с горизонтальными стрелами с грузовой тележкой. Башенные краны средней и большой грузоподъемности обычно монтируют методом «подращивания»; при этом основные монтажные операции выполняются на небольшой высоте при помощи передвижного крана.
Рис.2 Самоподъемный передвижной башенный кран
В процессе эксплуатации башенных кранов особое внимание надо уделять состоянию подкрановых путей, соблюдению правил строповки и подъема груза а также техническому обслуживанию.
Башенные краны всех типов оборудуются ограничителями грузоподъемности, высоты подъема грузового крюка и передвижение крана. Для обеспечения неподвижности и устойчивости крана в нерабочем состоянии захваты на ходовых тележках надежно закрепляют за рельсы, а стрелу крана располагают горизонтально, по направлению ветра.
Самоподъемные башенные краны грузоподъемностью от 1,5 до 15 т. выполняются с поворотным оголовоком и горизонтальной стрелой с перемещающейся по ней грузовой кареткой. Они устанавливаются непосредственно на конструкциях строящегося сооружения и периодически поднимаются с помощью собственных устройств по мере возведения сооружения. На строительстве высоких сооружений и на высоте подъема груза, превышающей 40-50 м., используют краны с наращиваемой башней – так называемые приставные башенные краны. У таких кранов отсутствует механизм передвижения, они устанавливаются стационарно вблизи строящегося сооружения и прикрепляются к нему в нескольких точках по мере увеличения собственной высоты в результате наращивания башни. При необходимости башни крана используются в качестве направляющих для подъемной платформы, при помощи которой может производиться подача грузов в проемы сооружения. Грузоподъемность крана 6 – 10 т., вылет крюка 30 – 60 м, высота подъема крюка – до 110 м.
Приставные башенные краны равно как и самоподъемные, могут обслуживать строительство зданий и сооружений практически любой высоты, ограничиваемой только канатоемкостью подъемной лебедки.
Рис.3 Приставной кран: