Эксплуатация грузоподъемных машин

Кабельные краны.

В кабельном кране (рис.96) грузовая тележка 6 перемещается тяговым канатом 5 по стальному проволочному несущему канату 3 специальной конструкции, натянутому между двумя мачтами /. Мачты крана растянуты вантами 2, прикрепленными к якорям. Грузовой канат 4 образует полиспаст 8 между блоками на грузовой тележке и на крюковой подвеске. Один конец этого каната закреплен на мачте, а другой - на барабане грузовой лебедки. Натяжение несущего каната обеспечивается полиспастом 7. Между мачтами натянут также поддерживающий канат, на котором размещены устройства для удержания всех канатов на определенном расстоянии друг от друга и относительно несущего каната. Лебедки крана размещены в машинном отделении на опорах мачт.

По степени подвижности мачт различают кабельные краны: с обеими неподвижными мачтами; с качающимися мачтами в обе стороны на угол до 8°; с обеими подвижными на тележках мачтами, передвигающимися по рельсовым путям;

с одной подвижной мачтой, передвигающейся по дуге окружности, и др. В зависимости от степени подвижности мачт зона обслуживания представляет линию, прямоугольник или сектор круга.

Кабельные краны используют для транспортирования строительных материалов через водные препятствия, при строительстве и реконструкции действующих предприятий, подаче крупных блоков, бетона, закладных деталей к объектам ГЭС и прочим труднодоступным местам, где применение других грузоподъемных машин затруднено или становится невозможным. К достоинствам кабельных кранов относится также большая протяженность зоны обслуживания - от 250...400 до 1000 м. Высота подъема груза определяется конкретными условиями рельефа местности и габаритами сооружения. Она назначается такой, чтобы при максимальной стреле провисания несущего каната груз свободно проходил над возводимым или реконструируемым сооружением. Грузоподъемность кабельных кранов 5...15 т, а в отдельных случаях может достигать 25 т и более.

Недостатком кабельных кранов являются колебания несущего каната в вертикальной плоскости в результате изменения стрелы провисания при кратковременном снятии нагрузки (например, при разгрузке грейфера, опорожнении бадьи с бетоном и др.), а также необходимость постоянного контроля за натяжением несущего каната и вант.

Эксплуатация грузоподъемных машин в строительстве регламентируется требованиями СНиПов и правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов, контроль за соблюдением которых возложен на органы Госгортехнадзора. Эти требования направлены на обеспечение длительной работы грузоподъемных машин с максимально возможной производительностью и обязательное выполнение правил техники безопасности - обеспечение устойчивости кранов, оборудование их устройствами безопасности, систематическое проведение технического освидетельствования кранов и грузозахватных органов и др.

Производительность строительных кранов. Среднечасовая эксплуатационная производительность (т/ч) строительных кранов характеризуется массой поднятых грузов за один машино-час:

П_эч = 60 Q · k_г · k_в / t_ц;

где Q - грузоподъемность, т; k_г - коэффициент использования крана по грузоподъемности; k_в - то же, по времени (значения k_г и k_в принимают в зависимости от типа рабочего оборудования: при крюковом оборудовании k_г=0,8...0,9, k_в = =0,75...0,9; при грейферном k_г =0,8...0,9, k_в =0,85...0,95); t_ц ‑продолжительность рабочего цикла, мин; t_ц= t_м + t_ро, где t_м - средняя продолжительность машинного времени цикла, приведенная к конкретным условиям эксплуатации (высота подъема груза, угол поворота крана, длина горизонтального перемещения проекции груза при изменении вылета, расстояние передвижения крана в течение цикла и др.), определяемая с учетом совмещенных движений механизмов, мин; t_ро - средняя продолжительность ручных операций по строповке, наводке и установке груза в проектное положение, определяемая видом грузозахватных устройств, типом монтажных элементов и квалификацией монтажников, мин.

В общем случае (рис.97) t_ц =2 · [Н / υ_г+l₁ / υ₁+ l₂ / υ₂+α / (360n)] · k + t_ро,

Рис.97. Схема к определению среднего машинного времени

где Н=Н₁+h - высота подъема груза, м; Н₁ ‑ высота монтируемого здания, м; h ‑ расстояние от верхней отметки здания до низа груза, м; υ_г - скорость подъема (опускания) груза, м/мин; l₁ - средний путь каретки, стрелы (при изменении вылета), м; l₂-средний путь крана, м; υ₁- скорость изменения вылета, м/мин; υ₂- скорость передвижения крана, м; α - угол поворота крана (стрелы), град; k -коэффициент, учитывающий совмещение операций; п ‑ частота вращения крана (стрелы), мин^-1.

Годовую эксплуатационную производительность можно определить через среднечасовую по формуле

П_эг = П_эч Т k_в

где Т - рабочее время крана в году, ч; k_в ‑ коэффициент использования внутрисменного времени, принимаемый на основании статистических данных; усредненное значение k_в =0,86.

Для определения эффективности использования для всего списочного парка кранов установлены директивные нормы выработки кранов, исчисляемые в тоннах на 1т грузоподъемности крана. Например, для стреловых самоходных кранов грузоподъемностью 25т годовая директивная норма выработки при монтаже металлоконструкций составляет 155т на 1т грузоподъемности.

Устойчивость кранов. Степень устойчивости свободно стоящих кранов, определяемая коэффициентами устойчивости, представляет собой отношение удерживающего момента к опрокидывающему. Нагрузки, создающие опрокидывающий момент в этих кранах, как правило, приложены за пределами опорного контура, а сила тяжести крана, приложенная внутри опорного контура, создает соответственно удерживающий момент. При разных положениях рабочего оборудования изменяются координаты его центра тяжести, значения действующих сил и их плечи, а, следовательно, значения опрокидывающих и удерживающих моментов. Коэффициенты устойчивости и методика их определения регламентированы правилами Госгортехнадзора, а для башенных кранов - ГОСТ 13994-81.

Устойчивость проверяют для следующих состояний крана: грузовую - при работе крана с грузом (рис.98,а); собственную - для рабочего состояния крана без груза с предельно поднятой стрелой (рис.25,б); для нерабочего состояния (рис.98,в и г). Состояние (рис.98,в) является расчетным в случае, если у кранов в нерабочем состоянии допускается свободное вращение поворотной части, которая под действием ветра займет положение, показанное на рис.98, в. Кроме того, устойчивость проверяют для случая внезапного обрыва груза (рис.98,д), когда кран может опрокинуться в сторону, противоположную рабочему оборудованию, вследствие преобразования накопленной в предшествующем расчетному случаю нагруженном состоянии потенциальной энергии в кинетическую энергию опрокидывания крана. Устойчивость проверяют также при монтаже (демонтаже) крана - в начале монтажа или в конце демонтажа в момент отрыва монтируемого блока от земли (рис.98,е) и при

Рис.98. Схемы для расчета устойчивости свободно стоящих кранов

вертикально установленном, но не полностью смонтированном блоке (рис.98ж).

Устойчивость проверяют для наиболее неблагоприятных условий состояния крана: при наиболее неблагоприятном в отношении опрокидывания сочетании действующих на кран нагрузок при расположении крана на наклонной в сторону возможного опрокидывания поверхности. При расчете учитывают упругую деформацию элементов крана под действием приложенных к нему сил, деформацию кранового пути (для рельсоколесных кранов), а также просадку основания под опорными элементами крана.

Во всех случаях, кроме начального монтажного состояния (рис.98,е), удерживающий момент формируется силами тяжести элементов крана, а для случая (рис.98,е) - только силой тяжести ее нижней части G_П. Опрокидывающий момент создается силой тяжести груза (только при проверке грузовой устойчивости), ветровой и инерционными нагрузками при подъеме груза и передвижении крана, а для случая (рис.98,е) -силой тяжести поднимаемого блока G_П. Расчетную массу груза принимают равной грузоподъемности крана. Ветровую нагрузку для случаев (рис.98,а, б и д) принимают по нормам рабочего состояния, для всех других случаев - по нормам нерабочего состояния. Последняя примерно в 3,6 раз больше ветровой нагрузки рабочего состояния. Расчетное направление ветровой нагрузки - в сторону возможного опрокидывания. Инерционные нагрузки определяют в соответствии с инерционными параметрами (массами и моментами инерции, жесткостью связей) движущихся элементов привода, груза и крана в целом, а также динамическими характеристиками привода.

Грузовую устойчивость проверяют расчетом и испытанием изготовленного крана по Правилам Госгортехнадзора при приемочных испытаниях на предприятии-изготовителе и при техническом освидетельствовании на строительной площадке. Остальные виды устойчивости проверяют только расчетом. Параметры устойчивости рассчитывают в соответствии с нормативной документацией головных научно-исследовательских организаций, согласованной с Госгортехнадзором РФ.