Стреловые самоходные краны

Стреловые самоходные краны представляют собой стреловое или башенно-стреловое крановое оборудование, смонтированное на самоходном гусеничном или пневмоколесном шасси. Такие краны являются основными грузоподъемными машинами на строительных площадках и трассах строительства различных коммуникаций. Широкое распространение стреловых самоходных кранов обеспечили: автономность привода, большая грузоподъемность (до 250 т), способность передвигаться вместе с грузом, высокие маневренность и мобильность, широкий диапазон параметров, легкость перебазировки с одного объекта на другой, возможность работы с различными видами сменного рабочего оборудования (универсально) и т. д.

Различают стреловые самоходные краны общего назначения для строительно-монтажных и погрузочно-разгрузочных работ широкого профиля и специальные для выполнения технологических операций определенного вида (краны-трубоукладчики, железнодорожные и плавучие краны и т. п.).

Стреловые самоходные краны предназначены для монтажа строительных конструкций, ремонтных работ, погрузки и разгрузки штучных грузов, при оборудовании грейфером – сыпучих и мелкокусковых материалов.

Данные краны представляют собой стреловые или башенно-стреловое крановое оборудование, смонтированное на самоходном гусеничном или пневмоколёсном шасси. Широкое распространение стреловых самоходных кранов обеспечили: автономность привода, большая грузоподъёмность (до 160т), способность передвигаться вместе с грузом, высокая маневренность и мобильность, широкий диапазон параметров, лёгкость перебазировки с одного объекта на другой, возможность работы с различными видами сменного рабочего оборудования (универсальность) и т.п.

Краны общего назначения классифицируются по грузоподъёмности – на лёгкие (грузоподъёмность до 10т), средние (грузоподъёмностью 10 ÷ 25т) и тяжёлые (грузоподъёмностью от 25т и более); по типу ходового устройства – на гусеничные, пневмоколёсные, тракторные (навесные на серийные тракторы), на базе стандартного или специального шасси автомобильного типа; по виду привода – с одномоторным (механическим) и многомоторным (дизель-электрическим или гидравлическим) приводом; по способу подвески стрелового оборудования – с гибкой подвеской при помощи канатного полиспаста и с жёсткой подвеской при помощи гидравлических цилиндров.

Основные параметры стреловых самоходных кранов стандартизованы ГОСТ 9692 – 71, предусматривающим девять размерных групп кранов грузоподъёмностью 4; 6,3; 10; 16; 25; 40; 63; 100; 160т и более. Указанная грузоподъёмность кранов является максимально допустимой при минимальном вылете стрелы (крюка).

Стреловые самоходные краны могут осуществлять следующие рабочие операции: подъём и опускание груза; изменение угла наклона стрелы при изменении вылета L; поворот стрелы в плане на 360°; выдвижение телескопической стрелы с грузом (у автокранов); передвижение крана с грузом. Отдельные операции могут быть совмещены (например, подъём груза или стрелы с поворотом стрелы в плане). Ходовые устройства пневмоколёсных кранов снабжаются выносными опорами – аутригерами 1 (рис.) в виде поворотных (откидных) или выдвижных кронштейнов с опорными винтовыми или гидравлическими домкратами на концах.

Стреловые самоходные краны общего назначения классифицируют следующим образом; по грузоподъемности - легкие (грузоподъемностью 10 т), средние (грузоподъемностью 10...25 т) и тяжелые (грузоподъемностью выше 25 т); по типу ходового устройства - автомобильные (на стандартных шасси грузовых автомобилей), тракторные (навесные на серийные тракторы), на шасси автомобильного типа, пневмоколесные и гусеничные, имеющие специальные шасси; по количеству и расположению силовых установок - с одной силовой установкой на ходовом устройстве (шасси), с одной силовой установкой на поворотной части и с двумя силовыми установками; по количеству приводных двигателей механизмов - с одно- и многомоторным приводами; по типу привода - с механическим, электрическим и гидравлическим приводами; по количеству и расположению кабин управления - с кабинами только на шасси, только на поворотной платформе, на шасси и на поворотной платформе; по конструкции стрелы - со стрелой неизменяемой длины, с выдвижной и телескопической стрелами; по способу подвески стрелы - с гибкой (на канатных полиспастах) и жесткой (с помощью гидроцилиндров) подвеской.

Основные типоразмеры и параметры современных стреловых самоходных кранов, а также технические требования к ним регламентированы ГОСТ 22827-85 «Краны стреловые самоходные общего назначения. Технические условия». В соответствии с этим стандартом предусмотрен выпуск десяти размерных групп стреловых самоходных кранов грузоподъемностью 4; 6,3; 10; 16; 25; 40; 63; 100; и 250 т. Указанные грузоподъемности кранов - это максимально допустимая масса груза, которую может поднять кран данной размерной группы при минимальном вылете основной стрелы.

Всем моделям стреловых самоходных кранов общего назначения, выпускаемых в Российской Федерации, присваивается индекс, структурная схема которого показана на рис. 9.119. Первые две буквы индекса КС обозначают кран стреловой самоходный; четыре основные цифры индекса последовательно обозначают: размерную группу (грузоподъемность в т) крана, тип ходового устройства, способ подвески стрелового оборудования и порядковый номер данной модели крана.

Рис. 9.119. Схема индексации стреловых самоходных кранов

Десять размерных групп кранов обозначаются соответственно цифрами 1...10. Тип ходового устройства указывается цифрами 1...9, причем цифра 1 обозначает гусеничное устройство (Г), 2 - гусеничное уширенное (ГУ), 3 - пневмоколесное (П), 4 - специальное шасси автомобильного типа (Ш), 5 - шасси стандартного грузового автомобиля (А), 6 - шасси серийного трактора (Тр), 7 - прицепное ходовое устройство (Пр), 8, 9 - резерв. Способ подвески стрелового оборудования указывается цифрами 6 или 7, обозначающими соответственно гибкую или жесткую подвеску. Последняя цифра индекса (цифры 1...9) обозначает порядковый номер модели крана. Следующая после цифрового индекса дополнительная буква (А, Б, В и т. д.) обозначает порядковую модернизацию данного крана, последующие буквы (ХЛ, Т или ТВ) - вид специального климатического исполнения машины: ХЛ - северное, Т - тропическое, ТВ - для работы во влажных тропиках.

Например, индекс КС-4561АХЛ обозначает: кран стреловой самоходный, четвертой размерной группы (грузоподъемностью 16 т), на стандартном шасси грузового автомобиля, с гибкой подвеской стрелового оборудования, первая модель, прошедшая первую модернизацию, в северном исполнении.

Рис. 9.120. Схемы стреловых самоходных кранов

а – гусеничного с гибкой подвеской стрелового оборудования; б – пневмоколесного с жесткой подвеской стрелового оборудования

Каждый стреловой самоходный кран (рис. 9.120.) состоит из следующих основных частей: ходового устройства 1, поворотной платформы 13 (с размещеными на ней силовой установкой 10, узлами привода 9, механизмами и кабиной машиниста 17 с пультом управления), опорно-поворотного устройства и сменного рабочего оборудования. Исполнительными механизмами кранов являются: механизм подъема груза, изменения вылета стрелы (крюка), вращения поворотной платформы и передвижения крана.

Стреловые самоходные краны могут осуществлять следующие рабочие операции: подъем и опускание груза; изменение угла наклона стрелы при изменении вылета; поворот стрелы в плане на 360°; выдвижение телескопической стрелы с грузом; передвижение крана с грузом. Отдельные операции могут быть совмещены (например, подъем груза или стрелы с поворотом стрелы в плане). Шасси кранов 14 с пневмоколесным ходовым устройством (рис. 9.120, б), оборудуется выносными опорами-аутригерами 18 в виде поворотных (откидных) или выдвижных кронштейнов с опорными винтовыми или гидравлическими домами на концах. Аутригеры снижают нагрузки на пневмоколеса, увеличивают опорную базу и устойчивость крана. При работе без выносных опор грузоподъемность крана резко снижается и составляет 20...30 % от номинальной.

На кранах устанавливают стреловое и башенно-стреловое оборудование. Основными видами стрелового оборудования являются невыдвижная (жесткая) и выдвижная решетчатые стрелы 3, телескопическая стрела 15 с одной или несколькими выдвижными секциями для изменения их длины. Длину выдвижных стрел можно изменять только в нерабочем состоянии крана, телескопических - действующей рабочей нагрузке. Основное стреловое оборудование обеспечивает наибольшую грузоподъемность крана при требуемых ГОСТом вылете от ребра опрокидывания и высоте подъема крюка. Наибольшая грузоподъемность соответствует наименьшему вылету стрелы. С увеличением вылета грузоподъемность уменьшается. Зависимость грузоподъемности и высоты подъема груза от вылета стрелы называется грузовой характеристикой крана и изображается графически в виде кривых, которые даются в паспортах кранов. Пользуясь графиками, можно определить грузоподъемность и высоту подъема крюка для любого вылета основной стрелы и сменного рабочего оборудования. К сменному рабочему оборудованию относят удлиненные дополнительными вставками (секциями) жесткие и выдвижные стрелы, с применением которых увеличивается зона, обслуживаемая краном, но соответственно снижается грузоподъемность. В комплекс стрелового оборудования входят также стреловой полиспаст 6или гидроцилиндры 16 для изменения угла наклона стрелы и крюковая подвеска 4 с грузовым полиспастом 5 для подъема и опускания груза. Для увеличения вылета и полезного подстрелового пространства основные и удлиненные сменные стрелы оснащают дополнительными устройствами - управляемыми и неуправляемые гуськами, которые могут иметь второй (вспомогательный) крюк, подвешиваемый на полиспасте малой кратности и предназначенный для подъема с большей скоростью небольших по массе грузов.

У некоторых моделей кранов на основных жестких стрелах взамен крюка может навешиваться двухчелюстной грейферный ковш (грейфер) с канатным управлением для погрузки - разгрузки сыпучих и мелкокусковых материалов. Подъем основного груза или замыкание челюстей грейферного ковша производится главной грузовой лебедкой7. Подъем-опускание крюковой подвески гуська и грейфера осуществляется вспомогательной грузовой лебедкой 8.

Башенно-стреловое оборудование кранов состоит из башни, управляемого гуська или маневровой стрелы, стрелового полиспаста и грузового полиспаста с крюковой подвеской. Такое оборудование по сравнению со стреловым обеспечивает увеличение обслуживаемой зоны в плане примерно в два раза.

Стреловое и башенно-стреловое оборудование вместе с главной грузовой, вспомогательной и стреловой лебедками, механизмом вращения поворотной части крана, узлами их привода и управления монтируют на поворотной платформе 13. Для уравновешивания крана во время работы на поворотной платформе устанавливают противовес 12. У кранов с гибкой подвеской стрелового оборудования (см. рис. 9.120, а) на поворотной платформе смонтирована двуногая опорная стойка 11, несущая стреловой полиспаст 6. Краны с жесткой подвеской стрелового оборудования (см. рис. 9.120, б) не имеет двуногую стойку, стрелоподъемные - лебедку и полиспаст; подъем-опускание стрелы у таких машин осуществляется одним или двумя гидроцилиндрами 16. Поворотная платформа соединена с рамой ходового устройства унифицированным опорно-поворотным кругом 2, который обеспечивает возможность вращения платформы с рабочим оборудованием в плане.

Привод исполнительных механизмов кранов с одномоторным (механическим) приводом осуществляется от дизельного или электрического двигателя через механическую трансмиссию. Эти краны имеют сложную кинематическую схему с большим количеством зубчатых передач, муфт и тормозов. Для изменения направления рабочих движений в кинематическую цепь одномоторных кранов включен реверсивный механизм.

Основными недостатками кранов с механическим приводом являются невозможность бесступенчатого и плавного регулирования скоростей исполнительных механизмов, отсутствие низких «посадочных» скоростей опускания груза, необходимых при ведении монтажных работ. Выпуск кранов с одномоторным приводом постоянно сокращается, они будут заменены машинами с многомоторным приводом.

Многомоторный привод обеспечивает независимую работу исполнительных механизмов, бесступенчатое регулирование их скоростей в широком диапазоне, получение монтажных скоростей перемещения груза, упрощает кинематику кранов, улучшает технико-эксплуатационные показатели машин и т. п.

У кранов с многомоторным приводом исполнительные механизмы приводятся индивидуальными электрическими или гидравлическими двигателями. Питание электродвигателей механизмов может осуществляться от внешней силовой сети переменного тока напряжением 380В, частотой 50Гц или от генераторной установки машины. Питание индивидуальных гидравлических двигателей механизмов обеспечивается гидронасосами через распределительную систему, Привод генератора и гидронасосов осуществляется обычно от основного двигателя машины - дизеля.

Грузоподъемность Q- главный параметр стреловых самоходных кранов. К основным параметрам этих кранов (рис. 9.121.) относятся: вылет L - расстояние от оси вращения поворотной части крана О-О до центра зева крюка; вылет от ребра опрокидывания - расстояние от ребра опрокидывания до центра зева крюка: А₁ - при работе без выносных опор, А₂ - при работе на выносных опорах; высота подъема крюка Н - расстояние от уровня стоянки крана до центра зева крюка, находящегося в крайнем верхнем положении; глубина опускания крюка h - расстояние от уровня стоянки крана до центра зева крюка, находящегося в крайнем нижнем рабочем положении; скорость подъема и опускания груза vгр; скорость посадки груза vn - минимальная скорость опускания груза при монтаже и укладке конструкций, а также при работе с предельными по массе для данной модели крана грузами; частота вращения поворотной части крана n_п; скорость изменения вылета v_в - скорость перемещения крюка по горизонтали при изменении его вылета; время изменения вылета t_в - продолжительность перемещения крюка от одного предельного положения стрелы до другого; скорость телескопирования v_T - скорость движения секций выдвижных или телескопических стрел относительно основной (невыдвижной) секции при изменении длины стрел; рабочая скорость передвижения v_р - скорость передвижения крана с грузом на крюке; транспортная скорость крана v_тр - скорость передвижения крана, стреловое оборудование которого находится в транспортном положении; колея кранаК - расстояние между вертикальными осями, проходящими через середины опорных поверхностей ходового устройства; база крана Б- расстояние между вертикальными осями передних и задних ходовых тележек или колес; минимальный радиус поворота крана R_K - расстояние от центра поворота до наиболее удаленной точки крана при минимальном радиусе поворота шасси крана; размеры опорного контура выносных опор (поперек и вдоль); преодолеваемый уклон пути - наибольший угол подъема, преодолеваемый краном, движущимся с постоянной скоростью, установленная мощность Р_у; конструктивная Т_к и эксплуатационная Т_э массы крана

Рис. 9.121. Основные параметры стреловых самоходных кранов

Гидравлические стреловые краны на специальных шасси оснащены телескопическими, жестко подвешенными стрелами, имеют индивидуальный гидравлический привод каждого механизма и смонтированы на специальных шасси, приспособленных для специфических крановых режимов работы. Выдвижение - втягивание телескопической стрелы может выполняться с грузом на крюке. Сменное рабочее оборудование кранов (рис. 9.122.) - удлинители, неуправляемые гуськи, неуправляемые гуськи с удлинителями, управляемые гуськи (башенно-стреловое оборудование). Шасси автомобильного типа изготовляются многоосным (3...8 осей в зависимости от грузоподъемности) с использованием сборочных единиц серийных грузовых автомобилей. Краны на таких шасси обладают высокой мобильностью и значительными скоростями передвижения (до 50…70 км/ч) и благодаря относительно небольшим нагрузкам на оси и колеса имеют высокую проходимость. Обычно они обслуживают удаленные друг от друга рассредоточенные строительные объекты с небольшими объемами крановых работ.

Рис. 9.122. Схемы сменного рабочего оборудования кранов на специальных шасси

а – удлинитель; б – неуправляемый гусек; в - неуправляемый гусек с удлинителем; г - управляемый гусек (башенно-стреловое оборудование)

Краны на специальных шасси автомобильного типа. Такие краны выпускаются 5-10-й размерных групп и представляют собой однотипные по конструкции, максимально унифицированные машины. Краны могут работать на выносных опорах и без них и передвигаться по площадке с твердым покрытием с грузом на крюке при стреле, направленной вдоль оси крана назад.

Специальное шасси автомобильного типа включает ходовую раму, двигатель, трансмиссию, ведущие управляемые и неуправляемые мосты и неведущие управляемые оси, кабину водителя, рулевое управление и тормозную систему. Колесная схема шасси определяется формулой А х Б, где А - число полуосей шасси, Б - число ведущих полуосей. Составными частями трансмиссии являются: муфта сцепления, коробка передач, раздаточная коробка и карданные валы. На ходовой раме крепятся выносные гидроуправляемые опоры, зубчатый венец роликового опорно-поворотного устройства, с помощью которого поворотная часть крана соединяется с неповоротной. На кранах грузоподъемностью 25 и 40 т двигатель шасси служит также для привода крановых механизмов. На шах большей грузоподъемности крановое оборудование и шасси имеют самостоятельные силовые установки.

На поворотной платформе размещены: телескопическая стрела, механизм подъема груза, механизм подъема-опускания стрелы, механизм поворота, кабина машиниста с пультом управления и противовес.

Механизм подъема груза имеет две конструктивно одинаковые грузовые лебедки - главную и вспомогательную. Главная лебедка осуществляет главный подъем, вспомогательная используется для работы с крюковыми подвесками управляемых гуськов, а при башенно-стреловом оборудовании приводит в движение управляемый гусек через полиспаст управления. Привод механизмов подъема груза и поворота осуществляется аксиально-поршневыми насосами; механизмы подъема - опускания стрелы и выдвижения-втягивания ее секций водятся в действие гидроцилиндрами двойного действия. Гидродвигатели кранового оборудования получают питание от аксиально-поршневых насосов с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Насосы развивают давление в гидросистеме до 26 МПа.

Рис. 9.123. Гидрокинематическая схема крана шестой размерной группы грузоподъемностью 40 т на специальном шасси автомобильного типа

На рис. 9.123. показана типовая гидрокинематическая схема крана шестой размерной группы на специальном шасси автомобильного типа.

Стреловое оборудование крана состоит из телескопической трехсекционной стрелы длиной 11...27 м, средняя и верхняя выдвижные секции которой выдвигаются синхронно длинноходовыми гидроцилиндрами двойного действия З и 4. Подъем-опускание стрелы осуществляются двумя синхронно действующими гидроцилиндрами двойного действия 7 и 8, штоки которых в заданном положении фиксируются гидрозамками, установленными на гидроцилиндрах. Механизм подъема груза крана включает одинаковые по конструкции главную и вспомогательную 16грузовые лебедки, которые различаются между собой длиной барабана.

Рис. 9.124. Кран КС-6476

а – общие вид; б – грузовысотные характеристики

Основная грузовая лебедка состоит из аксиально-поршневого гидромотора 13, двухступенчатого редуктора, встроенного в барабан 14 с кольцевой нарезкой, дискового нормально замкнутого тормоза 17 с гидроразмыкателем и канатоукладчика 15. Механизм поворота включает аксиально-поршневой насос 9, четырехступенчатый цилиндрический редуктор 12 и нормально замкнутый дисковый тормоз 10 с гидроразмыкателем. На выходном валу редуктора установлена шестерня 11, входящая в зацепление с зубчатым венцом опорно-поворотного устройства. Питание гидравлических двигателей крановых механизмов обеспечивается тремя аксиально-поршневыми насосами, привод которых осуществляется от двигателя 2 шасси через муфту сцепления5, коробку передач 6, раздаточную коробку 21 и редуктор 20. Привод переднего ведущего моста 1 с управляемыми колесами и двух ведущих задних мостов 18 и 19осуществляется от раздаточной коробки через карданные валы.

Кран КС-6476 грузоподъемностью 50 т (рис. 9.124, а) на специальном шасси автомобильного типа МЗКТ-6923 (8 х 4) оборудован четырехсекционной телескопической стрелой длиной 11,4...34 м, которая может быть оснащена гуськами длиной 9 и 14,5 м. Максимальная высота подъема на основной стреле - 33,8 м, на стреле с гуськом - 48,5 м.

Грузовысотные характеристики крана КС-6476 показаны на рис. 9.124, б. Техническая характеристика гидравлических кранов на специальных шасси автомобильного типа приведена в табл. 9.45.

Таблица 9.45.