ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №5
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМНО-МОРФОЛОГИЧЕСКОГО ПОДХОДА ПРИ ВЫБОРЕ И ПРОЕКТИРОВАНИИ АВТОКРАНА
Цель работы: изучение и анализ основных конструкций автокранов на основе системно – морфологического подхода.
Общие сведения
Краны относятся к грузоподъемным машинам с рабочим органом прерывного
действия. Они предназначены для погрузки и выгрузки оборудования, тяжелых ма- шин, проката, металлических конструкций, контейнеров, пакетных грузов, сборных
железобетонных изделий и т.п.
Стационарные краны не имеют самоходного шасси и монтируются в пунктах погрузки и разгрузки постоянно или на длительное время.
Передвижные (мобильные) краны монтируются на самоходном шасси и могут быть перемещены в течение небольшого отрезка времени на погрузочно-
разгрузочные пункты. К передвижным кранам относятся автомобильные краны, а также краны на пневмоколѐсном, гусеничном или железнодорожном ходу.
В основном автомобильные краны выпускаются заводами Министерства строительного, дорожного и коммунального машиностроения. Этим кранам присваивается индекс, состоящий из двух букв (КС – кран самоходный) и четырѐх
цифр (рисунок 5.1). Первая цифра обозначает номер размерной группы или грузоподъѐмность машины, вторая – тип ходового устройства, третья – исполнение подвески стрелового оборудования и четвѐртая – порядковый номер модели крана.
Кроме того, после цифр в индексе могут быть буквы, обозначающие очередную модернизацию (А, Б, В,...) и климатическое исполнение крана (северное – ХД, тропическое – Т или тропическое влажное – ТВ).
|
ХЛ – холодное (до -60 Сº); Т – тропическое; ТВ – тропическое влажное;
Г – гусеничное; ГУ – гусеничное уширенное; П – пневмоколесное; Ш – шасси; АВ – автомобильное; Тр – шасси тракторное; Пр – прицепное ходовое устройство;
Сохранились также старые маркировки ранее выпускаемых кранов с электрическим приводом – К-67 и К-162. Индекс кранов, выпускаемых другими министерствами и ведомствами, состоит из трѐх букв и цифр, отражающих основное назначение крана и его грузоподъѐмность (СМК-10 – специальный монтажный кран автомобильный грузоподъѐмностью 16 т). В настоящее время освоен серийный выпуск кранов грузоподъѐмностью 4(40), 6,3(63), 10(100),
16(160) тс (кН).
По типу привода основных механизмов различают краны с одномоторным приводом, у которых все рабочие механизмы приводятся в действие одним двигателем внутреннего сгорания, и с многомоторным индивидуальным приводом, у которых привод каждого механизма осуществляется от отдельного двигателя. По исполнению подвески стрелового оборудования различают краны с гибкими подвесками, у которых стреловое оборудование удерживается винтовыми механизмами или гидроцилиндрами.
Краны автомобильные выпускаются с решѐтчатыми стрелами длиной от 6 до
10 м и снабжаются вставками, надставками и гуськами для увеличения длины стре- лы, длина которых за счѐт выдвижения внутренней секции из наружной увеличива- ется с 8 до 12 и с 10 до 18 м. В соответствии с ГОСТом краны должны нормально работать со сменным оборудованием, удлинѐнными стрелами, стрелами с гуськом, башенно-стреловым оборудованием.
Пневмоколесные краны имеют специальную ходовую часть в виде опорной
рамы на пневматических колѐсах. По сравнению с автомобильными они менее мобильны, но значительно превосходят их по грузоподъѐмности. Пневмоколѐсные краны изготовляются грузоподъѐмностью до 100 тс (1000 кН) и могут работать как с дополнительными опорами, так и без них. Они выполняются с механическим, дизель-электрическим и дизель-гидравлическим приводами, оснащаются сменным стреловым оборудованием, удлинѐнными стрелами и стрелами с гуськами.
Гусеничные краны обладают хорошей проходимостью и маневренностью, могут работать и передвигаться с грузом на крюке. Скорость движения их невелика. На дальние расстояния краны перевозят на специальных платформах, при этом некоторые из них большой грузоподъемности частично демонтируют. Гусеничные краны применяют для выполнения различных погрузочно-разгрузочных и строительно-монтажных работ без специально подготовленной площадки,
вследствие небольшого удельного давления на грунт. Краны грузоподъемностью до
16 тс (160 кН) имеют дизель механический привод, более 16 тс – дизель-
электрический.
На основе системного анализа система «мобильный кран» может быть разбита на подсистемы (рисунок 5.2).
Подсистемы с их альтернативами располагаются в форме морфологической матрицы (табл. 5.1). Характеристики подсистем (элементов) автокрана представле-
ны в виде комбинаторного файла (например, для шасси – табл. 5.2).
Наиболее распространенный автокран грузоподъемностью 3т ЛАЗ-690 (рису- нок 5.4) монтировался на шасси ЗИЛ-150, ЗИЛ-164, позднее – на шасси ЗИЛ-130. Крановое оборудование состоит из съемной неповоротной рамы 1 с опор- ными домкратами (аутригерами) 3, стабилизатором и опорным кругом поворотной платформы 2, на которой размещены стрела 7, портал 5 с промежуточными блока- ми, механизм 4 для подъѐма и опускания груза на крюке, подъѐма и опускания стре-
лы в вертикальной плоскости и повороте стрелы в горизонтальной плоскости, каби- ны 6 крановщика. К нижней части опорного круга прикреплен корпус конического редуктора. Привод рабочих механизмов крана осуществляется от коробки отбора мощности, откуда через карданную передачу и конический редуктор вращение пе- редается вертикальному валу центрального реверса. Лебедки подъема груза и подъ- ѐма стрелы приводятся во вращение при помощи червячных пар. На концах червяч-
ных валов закреплены шкивы с ленточными тормозами замкнутого типа, лированными так, чтобы при выключенном приводе лебедки барабан не мог произ- вольно поворачиваться под действием веса груза.
Крюк
Грейфер
Захватное устройство
Автомобильное
Специальное шасси автомобильного типа
Пневмоколѐсное
Шасси
механический
Кабина кра- новщика
МОБИЛЬНЫЙ КРАН
Привод ме- ханизмов
гидравлический
Стрела
Выносные опоры
электрический
телескопическая постоянная
Рисунок 5.2 – Структурный анализ системы мобильного крана
Таблица 5.1 – Морфологическая матрица
| Шасси X | Стрела Y | Привод меха- низмов Z | Аутригеры W | Захватное уст- ройство V |
| X1 –автомобильное X2 – пневмоколѐсное X3 – специальное автомобильного типа | Y1 - постоянная Y2 - телескопиче- ская | Z1 - механиче- ский Z2 - гидравличе- ский Z3 - электриче- ский | W1 – гидравлические W2 - механические | V1 - крюк V2 - грейфер |
Таблица 5.2 – Комбинаторный файл элемента Х «шасси»
| Элемент Х1 | Характеристика узла | Элемент Х2 | Характеристика узла | Элемент Х3 | Характеристика узла |
| Х1.1 – ГАЗ – 53 А Х1.2 – ЗИЛ – 43–412 Х1.3 – ЗИЛ – 130 Х1.4 – ЗИЛ – 133 ГЯ Х1.5 – МАЗ – 5334 Х1.6 – МАЗ – 73101 Х1.7–КрАЗ–257К–1. Х1.8 – КрАЗ – 257К Х1.9 –КамАЗ – 532I2 | Х2. 1 – длиннобазовое Х2.2 – короткобазовое | Х3 1 – «Бумар» (6×4) Х3.2 – «Бумар» (8×4) Х3.3 – «Бумар» (12×4) Х3.4 – «Бумар» (14×6) Х3.5 – МЗКТ73165 «Волат» (8×8) Х3.6 – МЗКТ7907 (24×24) |
|
Рисунок 5.3 – Кран автомобильный КС-2571: 1 – шасси автомобиля ЗИЛ-130; 2 – поворотная рама;
3 – крановое оборудование
Рисунок 5.4 – Автокран ЛА3 – 690
Автокран 4056 (рисунок 5.5) смонтирован на шасси автомобиля ЗИЛ-130, имеет гидравлический привод рабочего оборудования крана и поэтому отличается весьма высокими эксплуатационными качествами. Грузоподъемность крана – 6,3 т.
|
На рисунке 5.6 показан автокран КС-3571Б производства Ивановского ПО
«Автокран» на шасси автомобиля МАЗ-5334. Привод на шасси – гидравлический, грузоподъѐмность – 10 т. Технические характеристики основных моделей автокра-
нов приведены в табл. 5.3.
Автокраны КС-4561 и КС-4571 смонтированы на шасси автомобиля КрАЗ-
257К (рисунки 5.8 и 5.9). Предназначены для погрузки и выгрузки особо тяжелых грузов, а также для строительно-монтажных работ. Грузоподъемности этих кранов соответственно 12 т и 16 т.
|
Рисунок 5.6 – Автомобильный кран КС-3571Б: 1 – телескопическая стрела; 2 – силовая установка
Рисунок 5.7 – Кран автомобильный КС-1562А: 1 – шасси автомобиля ГАЗ – 53А; 2 – поворотная рама;
3 – крановое оборудование
Таблица 5.3 – Краны автомобильные (ГОСТ 22827 – 85)
| Параметры | КС – 1562А | КС – 2561К | КС – 2561Л | КС – 2571А-1 |
| База Мощность, кВт Привод на шасси Длина стрелы, м Тип стрелы Грузоподъѐмность, т Вылет крюка, м Высота подъема крюка, м Скорость подъѐма крюка, м/мин Скорость передви- жения, км/ч Масса, т Изготовитель | ГАЗ – 53А механический 6 и 10 выдвижная и башенно- стреловая (баш- ня – 7,95 м, стрела – 6,1 м) 0,9 – 5 1 – 7 3,8 – 15 0,36 – 12,6 9,5 Балашихинский завод автомо- бильных кранов | ЗИЛ – 43 – 412 механический 8 выдвижная или постоянная уд- линѐнная до 12 м 0,8 – 7 3,3 – 7 5,5 – 12 0,4 – 13 9,3 Балашихинский завод автомо- бильных кранов | ЗИЛ – 130 механический 8 выдвижная или постоянная уд- линѐнная на 12 м на выносных опорах 6,3; без выносных опор 1,1 на выносных опорах 1,5; без выносных опор 2,5 8; с основной стрелой 9,3 и 12 13,1 8,7 Дрогобыческий завод автомо- бильных кранов | ЗИЛ – 43 – 412 гидравлический 9 – 10,8 телескопическая 6,3 – 4 3,3 – 9,7 8; с основной стрелой 9,3 и 12 13,03 10,4 Ставропольский завод автомо- бильных кранов |
|
1 – крюковая обойма; 2 – стрела; 3 – полиспаст; 4 – указатель вылетов; 5 – портал;
6 – неповоротная рама; 7 – опорно-поворотное устройство; 8 – стабилизатор;
9 – генератор; 10 – ограничитель подъема стрелы; 11 – поворотная рама;
12 – механизм поворота; 13 – тормоз механизма поворота; 14 – механизм подъема стрелы; 15, 16 – лебедки; 17 – кабина; 18 – управление топливоподачей;
19 – пост управления; 20 – автомобиль КрАЗ-257К
Продолжение таблицы 5.3
| Параметры | КС – 3562Б | КС – 3571Б | КС – 3577А | КС – 3575А |
| База Мощность, кВт Привод на шасси Длина стрелы, м Тип стрелы Грузоподъѐмность, т Вылет крюка, м Высота подъема крюка, м Скорость подъѐма крюка, м/мин Скорость передви- жения, км/ч Масса, т Изготовитель | МАЗ – 5334 гидравлический 10 – 14, 18 с гуськом (две вставки длиной по 4м и гусѐк 3м) 0,4 – 16 4 – 20 4 – 18 0,4 10,4 Ставропольский завод автомобильных кранов | МАЗ – 5334 гидравлический 8 – 14, гусѐк 14м двухсекционная телескопическая 0,3 – 10 4 – 19,1 8,5 – 20 0,4 – 10 14,96 Ивановское ПО «Автокран» | МАЗ – 5334 гидравлический 8 – 14 двухсекционная телескопическая; решѐтчатый гу- сѐк 7 м, длина вставки 2 м 12,5 2,85 – 13,2 с основной стре- лой 14,5 м, со сменным обору- дованием 22,5 0,4 - 8,5 15,3 Ивановское ПО «Автокран» | ЗИЛ – 133ГЯ 154,4 гидравлический 9,5 – 15 двухсекционная телескопическая 4 – 14,6 на втянутой стреле 10,2; на выдвинутой 16,5; с гуськом 21,5 0,4 – 10 16,38 Ивановское ПО «Автокран» |
|
2 – крановое оборудование
|
2 – поворотная рама; 3 – крановое оборудование
Продолжение таблицы 5.3
| Параметры | КС – 4561 А | КС – 4571 – 1 | КС – 5573 | КС – 4572 |
| База Мощность, кВт Привод на шасси Длина стрелы, м Тип стрелы Грузоподъѐмность, т Вылет крюка, м Высота подъема крюка, м Скорость подъѐма крюка, м/мин Скорость передвиже- ния, км/ч Масса, т Изготовитель | КрАЗ – 257К – 1 177 дизель- электрический 10, 14, 18 решѐтчатая 1,2 – 12 3,8 – 13 10 – 18 2,6 – 7,2 (стрелы до 14 и 18) 22,7 Камышинский крановый завод | КрАЗ – 257К гидравлический 9,75(втянутая) 21,7(вытянутая) телескопическая трѐхсекционная 0,075 – 16 3,8 – 20,45 1,5 – 22 3,6 – 0,18 24,37 Камышинский крановый завод | МАЗ – 73101 гидравлический 14,3 решѐтчатая двухсекционная до 25 4 – 10 до 14 – Одесский завод тяжѐлого кра- ностроения | КамАЗ - 53212 гидравлический 14,3 решетчатая двухсекционная 16 на опорах и 4 без опор 3,8 на опорах, и 3 без опор 14,6 9,6 22,5 Галический экскаваторный завод |
Краны на специальном шасси автомобильного типа отличаются от других мо- бильных кранов высокой транспортной скоростью, повышенной проходимостью и маневренностью, а также лучшими грузовыми характеристиками при работе без вы- носных опор. Кран (рисунок 5.11) состоит из шасси автомобильного типа с 3…8 осями, жесткой балансирной подвески и телескопической стрелы, что обеспечивает движение кранов по дорогам различной категории. Все краны имеют кабину шасси и отдельную кабину для управления краном при производстве грузовых работ. На шасси кранов грузоподъемностью 25…40 т силовая установка шасси обеспечивает работу всех рабочих механизмов, а на кранах грузоподъемностью 63…100 т имеется дополнительный двигатель для механизмов на поворотной части. Краны имеют гид- равлический привод, телескопические выдвижные стрелы и выносные опоры.
|
1 – телескопическая стрела; 2 – удлинитель; 3 – крюк вспомогательного подъема;
4 – крюк основного подъема
Технические характеристики основных моделей кранов на спецшасси автомо- бильного типа приведены в табл. 5.4.
Таблица 5.4 – Краны на специальном шасси автомобильного типа
(ГОСТ 22827 – 85)
| Параметры | КС – 5473 | КС – 6471 | КС – 7471 | КС – 8471 |
| Тип стрелы Длина стрелы, м Грузоподъѐмность, т: на опорах без опор Вылет крюка, м Высота подъема крюка, м Скорость подъѐма крюка, м/мин Скорость телеско- пирования стрелы, м/мин Частота вращения поворотной части, мин-1 База, м Колея колес, м: передних задних Число колес: передних/задних управляемых ведущих (при- водных) Мощность двигате- ля, кВт: поворотной части шасси Преодолеваемый уклон пути, град Транспортная ско- рость передвиже- ния, км/ч Масса, т Изготовитель | телескопическая трѐхсекционная 10 – 24 7 – 25 1 – 5 3,2 – 8* 22,6** (4,2 – 10) 0,19 – 11,4 12 – 25 0,1 – 1,5 2,1 2,1 2/4 – 148,5 27,8 Никопольский завод строи- тельных машин и объединение «Бумар», ПНР | телескопическая трѐхсекционная 10,7 – 27 10 – 40 0,8 – 10 3,2 – 9* 27** (5,2 – 10,6) 0,09 – 15 6 – 12 0,1 – 1,5 5,37 2,5 2,1 4/4 – Одесский завод тяжѐлого кра- ностроения и объединение «Бумар», ПНР | телескопическая четырѐхсекцион- ная 12,6 – 38,1 18 – 63 2 – 15,2 3,5 – 10* 38,5** (5,7 – 12,3) 0,15 – 4,86 5,18 – 10,58 0,05 – 0,75 5,85 2,54 2,15 4/8 132,5 67,8 Одесский завод тяжѐлого кра- ностроения и объединение «Бумар», ПНР | телескопическая четырѐхсекцион- ная 13,7 – 47,7 34 – 100 0,6 – 20 3,5 – 11* 47,7** (5,9 – 12,7) 0,09 – 9 – 0,5 7,2 2,09 2,09 6/8 Одесский завод тяжѐлого кра- ностроения и объединение «Бумар», ПНР |
*При втянутой стреле.
**При вытянутой стреле.
Пневмоколѐсные краны по виду шасси разделены на длиннобазовые (база свыше 4,1 м) и короткобазовые (с базой не более 3,5м), рисунок 5.12.
Рисунок 5.12 – Короткобазовый пневмоколесный кран КС – 4371
Длиннобазовые пневмоколѐсные краны монтируют на шасси с применением сборочных единиц от автомобилей. У кранов 2...5 осей, из которых две являются ве- дущими. Краны имеют дизель-электрический и механический приводы, а также ре- шетчатые стрелы.
Короткобазовые пневмоколѐсные краны монтируют на специальном шасси с применением сборочных единиц от автомобилей и имеют большую маневренность
и проходимость. Ходовое устройство крана имеет две оси. Могут быть следующие схемы исполнения:
-одна ось управляемая, а другая – приводная;
-две оси управляемые и приводные;
- две оси приводные, из них одна управляемая.
Короткобазовый пневмоколѐсный кран имеет гидравлический привод управ- ления и телескопическую выдвижную стрелу, на которую может навешиваться гу-
сак. Благодаря маневренности и проходимости короткобазовый кран можно широко
использовать на погрузочно-разгрузочных работах в стесненных условиях как на строительной, так и на складских площадках.
Основные характеристики пневмоколѐсных кранов основных моделей приве- дены в табл. 5.5.
Гусеничные краны монтируют на гусеничном ходу, позволяющем им пере- двигаться по грунту даже в условиях бездорожья. Они работают без выносных опор и не имеют стабилизаторов. Отличаются большой грузоподъемностью и предназна- чены для выполнения работ с тяжеловесными грузами. В зависимости от типа при- вода бывают с обычным механическим приводом (Э-2006, Э-1254 и др.) и с дизель- электрическим многомоторным приводом (СКГ – 25, СКГ – 3О и др.).
Таблица 5.5 – Пневмоколесные краны (ГОСТ 22827 – 85)
| Параметры | КС – 4361А | КС – 4371А | КС – 4327 | КС – 4362 |
| Длина основной стрелы, м Тип стрелы Тип шасси База, м Привод на шасси Грузоподъѐмность, т: на опорах без опор Вылет крюка, м Скорость подъѐма крюка, м/мин Высота подъема крюка, м Частота вращения платформы, мин-1 Скорость пере- движения, км/ч Мощность двига- теля, кВт Преодолеваемый уклон пути, град Сменное оборудо- вание – грейфер вместимостью, м3 Масса, т Изготовитель | 10,5 решѐтчатая длиннобазовое 4,1 механический 3,4 – 16 2,3 – 9 3,8 – 10 0,66; 14,4 9,5 – 10,5 0,4 – 2,8 1,5 Юргинский ма- шинострои- тельный | 7,4 – 17,4 телескопическая трѐхсекционная с гуськом короткобазовое 3,5 гидравлический 5,5 – 16 2 – 6,3 7 – 17 – 1,7 – 7,2 0,5 132,5 – Камышенский крановый | 7,5 – 16,5 телескопическая трѐхсекционная с гуськом короткобазовое 3,5 гидравлический 5,5 – 16 2 – 6,3 7,1 – 16 – 1,7 – 7,2 0,1 – 1,6 132,5 – Юргинский ма- шинострои- тельный | 12,5 решѐтчатая длиннобазовое 4,12 дизель- электрический 3,4 – 16 2 – 8 3,8 – 10 4,4 – 12 13,8 – 15,7 0,4 – 1,2 84,5/94 1,5 Камышенский крановый |
Последовательность выполнения работы
1. Ознакомиться с разновидностями и структурой мобильных кранов.
2. На основе системно-морфологического подхода для заданного преподавате- лем варианта крана составить комбинаторные файлы его подсистем и элементов.
3. Предложить новые структурные варианты, полученные в результате морфо- логического анализа.
4. Изобразить общий вид предложенного варианта.
Продолжение таблицы 5.5
| Параметры | КС – 5363 | КС – 6362 | КС – 7362 | КС – 8362А |
| Длина основной стрелы, м Тип стрелы Тип шасси База, м Привод на шасси Грузоподъѐм- ность, т: на опорах без опор Вылет крюка, м Скорость подъѐма крюка, м/мин Высота подъема крюка, м Частота вращения платформы, мин-1 Скорость пере- движения, км/ч Мощность двига- теля, кВт Преодолеваемый уклон пути, град Сменное оборудо- вание – грейфер вместимостью, м3 Масса, т Изготовитель | 15 решѐтчатая длиннобазовое 5 дизель- электрический 3,5 – 25 2 – 14 4,5 – 13,8 0,3 – 6 8 – 14 0,1 – 1,2 Одесский тяжѐ- лого кранострое- ния | 15 решѐтчатая длиннобазовое 4,65 дизель- электрический 0,4 – 40 3,1 – 20 4,5 – 14 0,2 – 4,98 8,3 – 14,5 0,1 – 1,1 – Одесский тяжѐ- лого кранострое- ния | 15 решѐтчатая длиннобазовое 4,38 дизель- электрический 5 – 63 2,7 – 30 5 – 14 0,24 – 4,98 8,1 – 14,1 0,1 – 0,6 – Одесский тяжѐ- лого кранострое- ния | 15 – 55 решѐтчатая длиннобазовое 7,54 дизель- электрический 9 – 100 7 – 32 5,2 – 18* 0,4 – 3 10 – 18,1 0,05 – 0,45 10 – 12 – 197,8 Одесский тяжѐ- лого крано- строения |