Стреловые самоходные краны общего назначения

Стреловые самоходные краны являются одним из наиболее универсальных средств механизации строительно-монтажных работ. Многообразие существующих конструкций и типоразмеров кранов дает возможность рационального выбора крана, наиболее соответствующего условиям его работы в конкретных условиях.

Основными факторами, определяющими грузоподъемные возможности стрелового крана, являются устойчивость положения крана при действии опрокидывающего грузового момента и высота подъема крюка крана относительно уровня его стоянки. Влияние указанных факторов графически представляется в виде номограмм грузовысотных характеристик, т.е. совмещенных графиков зависимостей G = f₁(L) и Н = f₂(L), где G - грузоподъемность крана, т; H - высота подъема крюка, м; L - вылет крюка, м (рис. 40). Грузовысотные характеристики даны в справочниках для каждого крана при работе его как без выносных опор (аутригеров), так и на них, для разных длин стрелы l_с крана.

Кривые высоты подъема груза заданного габарита В рассчитаны по приведенной ниже методике, пригодной для любого стрелового крана.

Высота подъема верхней кромки груза

(23)

где l - расчетная длина стрелы крана; L - вылет крюка; с - расстояние от оси вращения поворотной платформы крана до оси пяты стрелы; В - габарит груза; f - толщина стрелы в месте предполагаемого соприкосновения с грузом; k - допустимый зазор между стрелой крана и грузом; h - расстояние от опорной поверхности крана до оси пяты стрелы.

Рис. 40. Номограмма грузовысотных характеристик стрелового крана:

1 - кривая грузоподъемности при работе крана без выносных опор; 2 - то же, на выносных опорах; 3 - кривая высоты подъема верхней кромки груза данного габарита; 4 - кривая высоты подъема крюка; 5 - дуга, описываемая концом стрелы

Расчетная длина стрелы крана складывается из следующих составляющих (см. рис. 40):

l = l_с+l₂ = l₁+l₂+l₃ cos α, (24)

(25)

где l_с = l₁+l₃ cos α - длина стрелы (расстояние между осью пяты и осью верхнего блока грузового полиспаста основного подъема); S = l₃ sin α - расстояние от оси блока полиспаста до продленной оси стрелы.

Определение высоты подъема груза по грузовысотным характеристикам производится следующим образом:

1) зная массу груза G, находим соответствующую точку на кривой грузоподъемности (см. рис. 40, график 2);

2) проводим вертикальную линию до пересечения с осью абсцисс и определяем вылет стрелы L, соответствующий грузоподъемности;

3) продолжаем вертикаль до пересечения с кривой, соответствующей высоте подъема крюка (см. рис. 40, график 4);

4) проводим горизонталь до пересечения с ординатой высоты подъема крюка и определяем максимальную высоту подъема H, соответствующую вылету стрелы L.

Если задан габарит груза В, аналогично можно поступить с определением максимальной высоты подъема верхней кромки груза (см. рис. 40, график 3). При этом в задаче фигурируют толщина стрелы крана f и допустимый зазор между стрелой и грузом k, которые в расчетах принимают приближенно по 1,0 м.

Технолог-мостостроитель занимается решением задачи о подборе грузоподъемного крана весьма часто. Причем данная задача может решаться по крайней мере в двух постановках:

1. Для заданных технологических условий, т.е. H₃, G₃, В и параметрах строповочных устройств, необходимо определить необходимые вылет L, длину стрелы l_с и подобрать по справочнику марку крана.

2. Проверить возможности конкретного крана по установке грузах параметрами G₃ и В на высоту Н₃.

В любом случае должны соблюдаться условия

G(L) ≥ G₃; (26)

H(L) ≥ Н₃; (27)

k ≥ 1 м; (28)

L_min ≤ L ≤ L_max; (29)

H ≤ H_max, (30)

где L_min, L_max - соответственно минимально и максимально допустимый вылет стрелы по техническим характеристикам крана; H_mах- максимально допустимая высота подъема крюка.

Решение задачи типа 1 осложняется тем, что вокруг точки, отстоящей на расстоянии k+f/2 от крайней точки груза (конструкции), может быть описано под разными углами к горизонту бесчисленное множество стрел с параметрами L и l (l_с). Причем уменьшение вылета L, при котором увеличивается грузоподъемность G(L), приводит к возрастанию длины стрелы l, а значит, к обратному эффекту - снижению грузоподъемности крана. Как видим, эти два искомых параметра одновременно присутствуют в выражениях (23) - (25), поэтому аналитически выразить один из них невозможно.

Во многих учебниках и справочниках приводятся формулы для определения расчетных параметров подбираемого крана. Но в силу изложенных выше особенностей, практический расчет по формулам вызывает затруднения и приводит к неверным результатам. Поэтому более просто и реально решается задача 2, причем лучше всего ее решать графическим построением схемы монтажа в масштабе.

При решении этой задачи известны: масса груза со строповочными приспособлениями G = G₃, габарит груза В и требуемая высота его подъема Н = H₃, (см. рис. 40). Берем конкретный кран и принимаем для начала длину его стрелы приближенно (1,3...1,5) H₃. Выбираем по справочнику ближайшую (в большую сторону) длину стрелы l (l_c).

Далее производим графические построения: из точки, отстоящей на расстоянии k+f/2 от крайней точки груза (конструкции), проводим наклонную прямую, добиваясь того, чтобы между точкой ее пересечения с уровнем расположения шарнира пяты стрелы h и точкой пересечения с осью подвешивания груза длина отрезка была равна длине стрелы. При этом стремимся достичь минимума вылета стрелы L. Если стрела не укладывается между указанными точками, то либо k > 1 м, что вполне приемлемо, либо можно уменьшить длину стрелы. Если же наоборот - стрела «режет» груз, необходимо увеличить ее длину.

При полученном таким образом вылете стрелы L по грузовысот-ным характеристикам крана проверяем условия (26) - (30). При несоблюдении хотя бы одного из них кран «не проходит», необходимо выбрать из числа имеющихся кранов приемлемый, повторив заново всю описанную схему решения задачи.

Пример 4. Проверим возможность установки балки пролетного строения массой G₃ = 12 т на опоры путепровода пневмоколесным краном КС-6362 грузоподъемностью 40 т.

Исходные данные (рис. 41): h₀ = 7 м; h₃ = 1 м; h_k = 2 м; h_с = 3 м; B = 4 м; h = 1,5 м; с = 2,5 м; d ≥ 0,5+1 = 1,5 м.

Решение: определяем заданную высоту подъема крюка

Н₃ = h₀+h₃+h_k+h_c = 7+1+2+3 = 13 м.

Рис. 41. Схема монтажа конструкции (к примеру 4)

Необходимая длина стрелы l_с ≈ 1,5×13 = 19,5 м. По справочнику [24] принимаем кран с длиной стрелы 20 м (с. 57, рис. 3.26).

Путем графического построения при выполнении условия (28) получен минимально возможный вылет стрелы L = 9 м. Условие (29) соблюдается: L_min = 5,5 м ≤ L ≤ L_max = 17 м.

По грузовысотным характеристикам (рис. 3.27, кривая 11) G(L) = 13 т, т.е. условие (26) соблюдено. По кривой 10 - Н(L) = 19 м > Н₃ = 13 м, т.е. выполняются и условия (27), (30).

Таким образом, пневмоколесный кран КС-6362 с длиной стрелы 20 м может выполнить требуемую монтажную операцию.

В России и странах ближнего зарубежья серийно выпускаются автомобильные краны грузоподъемностью 4-16 т, пневмоколесные - 16-100 т, гусеничные - 16-150 т, на спецшасси автомобильного типа - 25-160 т. Имеются опытные образцы кранов на спецшасси грузоподъемностью до 250 т. Довольно широко применяются также краны японских фирм на специальном шасси нормальной базы фирмы Kato грузоподъемностью 16-120 т, гусеничные краны фирм Hittachi и Sumitomo, германские краны Liebherr, финские Lokomo - грузоподъемностью до 250 т. Известны случаи осуществления уникальных монтажных операций кранами на спецшасси грузоподъемностью до 650 т.

Таблица 17

Техническая характеристика железнодорожных кранов типа ЕДК (Германия)

При монтаже пролетных строений железнодорожных мостов и строительстве путепроводов через железнодорожные пути эффективны краны большой грузоподъемности на железнодорожном ходу. Для этих монтажных операций на сети железных дорог России применяют в основном семейство железнодорожных дизель-электрических стреловых кранов типа ЕДК, выпускаемых в Германии (табл. 17). Наиболее часто используют на монтаже пролетных строений краны ЕДК-500, ЕДК-1000 и ЕДК-2000 (рис. 42). Краны имеют по четыре откидных аутригера с гидравлическими домкратами, под которые при монтаже тяжелых конструкций устраивают свайные опоры.

Рис. 42. Железнодорожный кран ЕДК-1000 грузоподъемностью 125 т (а) и грузовысотные характеристики кранов ЕДК (б):

1 - график G = f₁,(L) для главного подъема при работе па выносных опорах с максимальной базой b; 2 - график Н = f₂(L) для главного подъема; R - максимальная сила давления аутригера на опору