3 ПОРТАЛЬНЫЕ КРАНЫ. ОПИСАНИЕ. ХАРАКТЕРИСТИКИ
3.1 Перегрузочные портальные краны.
Портальный кран – сложная подъёмно-транспортная машина, сложность конструкции которой определяется сложностью технологических операций и повышенных требований к точности исполнения и работы крана.
Рисунок 3.1 – Кран портальный. Общий вид.
1-ходовая тележка;
2-портал;
3-опорно поворотное устройство;
4-неподвижный противовес;
5-кабина управления;
6-кабина для механизмов;
7-механизм изменения вылета;
8-подвижный противовес;
9-стрела;
10-жёсткая оттяжка;
11-хобот;
12-сменное рабочее оборудование;
3.2 Классификация портальных кранов по их назначению
Портальные краны по функциональному назначению разделяются на: перегрузочные, монтажные, строительные, судостроительные (рис. 3.2)
Рисунок 3.2 – Блок-схема классификации портальных кранов
3.3 Перегрузочные портальные краны
Портовые краны. Грузоподъемность кранов, используемых в портах при погрузке массовых грузов, колеблется в пределах от 1,5 до 20 тонн. При грузоподъемности свыше 3 т. они обычно снабжаются сменным оборудованием - грейферами для работы с насыпными грузами и крюками для работы со штучными грузами. Для кранов грузоподъемностью до 3 т., включительно применение грейферов весьма ограничено, в основном они используются для снабжения углем каботажных и речных судов. Поэтому для упрощения подъемного механизма такие краны обычно изготовляются только с крюками. Для специализированных морских причалов при больших количествах насыпных грузов целесообразно применение грейферных кранов грузоподъемностью до25 т.
Портовые краны обычно имеют постоянную грузоподъемность на всех вылетах. В зависимости от ширины прикордонных складов и обслуживаемых судов портовые краны имеют максимальный вылет от 15 до 40 м (и 30 м обычно 25). Минимальный вылет принимается из конструктивных соображений. В целях обслуживания наибольшей площади с одной установки крана следует стремиться иметь этот вылет наименьшим. Ширина колеи портала (расстояние между осями подкрановых рельс зависит от количества железнодорожных путей, перекрываемых порталом. Обычно порталы выполняются однопутными, трехпутными двухпутными и. В некоторых случаях порталы заменяются Г-образными полупорталами, в которых горизонтальная рама металлоконструкции одной стороной опирается непосредственно на ходовые тележки, катающиеся по подкрановым рельсам, уложенным на несущих конструкциях зданий прикордонных складов (рис. 3.3) или на специальных эстакадах. В речных портах, имеющих откосные набережные, иногда применяются полупорталы специальной конструкции, которые перемещаются по рельсам, уложенным
Рисунок 3.3 – Полупортальный кран
на разных уровнях (рис. 3.4). Это позволяет приблизить ось вращения крана к разгружаемому судну, не прибегая к возведению дорогостоящих массивных стенок набережных. При больших колебаниях уровня воды в реке во время паводков ходовые тележки, идущие по нижнему рельсу, и часть металлической конструкции полупортала часто работают под водой.
Поворотная часть крана на однопутном портале устанавливается на середине его пролета, на двухпутном она иногда смещается к одному из подкрановых рельсов в зависимости от условий работы крана. Поворотная часть крана на трехпутном портале иногда выполняется передвижной, что увеличивает обслуживаемую площадь, но усложняет конструкцию крана.
Ввиду высокой стоимости сооружения подкрановых путей и набережных давление на ходовые колеса кранов обычно ограничивается 20-30 т. В зависимости от этого давления определяется число ходовых колес.
Рисунок 3.4 – Перегрузочный портальный крана на полупортале специальной конструкции
Возможности применения портальных кранов для выполнения широкого спектра операций:
▬ перевалки штучных грузов при помощи грузового крюка;
▬ работы с тяжелыми грузами;
▬ обработки навалочных грузов при помощи грейфера;
▬ работы с магнитом;
▬ перегрузки металлолома при помощи прямоугольного грейфера;
▬ обработки контейнеров при помощи спредера.
Краны с бункером (краны типа «кенгуру») на портале (рис. 5) применяют для выгрузки сыпучих грузов из судов при устойчивом грузопотоке.
Вращение исключено из рабочего цикла крана, тем самым повышается производительность. Движение грейфера из трюма к бункеру и обратно обеспечивают только механизмы подъема и изменения вылета. Из грейфера
(а) (б)
Рисунок 3.5 – Портальные краны с бункером (типа «кенгуру»)
груз высыпается в бункер и доставляется на склад транспортерами, один или два из которых установлены на кране. Размеры бункера в плане, с учетом раскачивания грейфера на канатах, значительны. Для уменьшения раскачивания длина подвеса должна быть возможно меньшей. При передвижении крана вдоль судна бункер не должен выступать в сторону берегового рельса за габарит портала. В кране завода ПТО им. С. М. Кирова (рис. 3.5, а) бункер выполнен поворотным. При выгрузке груза из судна бункер устанавливают горизонтально, а при перемещениях крана вдоль пирса - вертикально; при этом бункер не задевает надстроек судна. В кране фирмы "Кампнагель" из тех же соображений бункер выполнен передвижным (рис. 5, б). Это позволяет уменьшить длину перемещения грейфера и массу стреловой системы.
3.4 Монтажные судостроительные и судоремонтные краны
Монтажные краны предназначены для работ с ответственными штучными грузами. Судостроительные и судоремонтные краны обычно устанавливаются на высоких порталах для лучшего обслуживания работ по монтажу и ремонту судов. Портальные краны, устанавливаемые на набережных судоверфей для достройки судов на плаву, называются достроечными кранами. Они применяются также при ремонте судов у ремонтных набережных и в сухих доках.
Портальные краны, применяемые для сборки судовых корпусов на стапелях, называются стапельными кранами (рис. 3.6). Современная технология постройки судов предусматривает сборку корпуса корабля крупными узлами, поэтому грузоподъемность стапельных и достроечных кранов достигает 80 т., и более.
Рисунок 3.6 – Стапельный кран
Высота подъема крюка над головкой подкрановых рельсов монтажных кранов (рис. 3.7) достигает 50 м. Обычно они устанавливаются на специальных высоких порталах (рис. 3.7) и, начиная с грузоподъемности 20 т., и более, снабжаются двумя крюками – главным и вспомогательным.
Часто монтажные краны имеют переменную грузоподъемность в зависимости от вылета. Скорости рабочих движений подобных кранов, в отличие от перегрузочных, назначаются небольшими.
Для удобства установки монтируемого оборудования механизм главного подъема, а иногда и другие механизмы крана имеют дополнительную малую (посадочную) скорость. Максимальные вылеты монтажных кранов иногда достигают 35-40 м.
Особую группу составляют устанавливаемые на бортах плавучих доков доковые краны (рис. 3.8, 3.9 и 3.10), которые служат для выполнения работы внутри доков. Они перемещаются вдоль стенки дока по путям с очень малой
Рисунок 3.7 – Монтажный кран
Рисунок 3.8 – Доковый кран со стрелой решётчатой конструкции
колеей-3.0 до 4.5 м. В связи с этим приходится принимать специальные меры для обеспечения устойчивости кранов. Устойчивость крана обеспечивают противовесами на поворотной части и при необходимости заливкой бетона в
Рисунок 3.9 – Доковый кран со стрелой коробчатого типа
Рисунок 3.10 – Применение доковых кранов на плавучих доках (Рижская судоверфь)
опоры портала. Помимо противоугонных захватов доковые краны снабжают противоопрокидывающими захватами (клещами-захватами) охватывающими постоянно головки подкрановых рельсов и предохраняющими кран от возможного опрокидывания при перегрузках и удерживающими кран при
боковом ураганном ветре. Подкрановые рельсы на доке должны быть при этом надежно закреплены для сопротивления отрывающим усилиям. Иногда стрелы доковых кранов должны укладываться в походное положение на время транспортирования в открытом море. Доковые краны проектируют с учетом крена и дифферента дока.
3.5 Строительные портальные краны
Строительные портальные краны используются для механизации строительных работ. Применение портальных кранов на строительстве вследствие их высокой стоимости целесообразно только при перегрузке больших количеств материалов, когда кран работает длительное время на одном месте.
Рисунок 3.11 – Строительные портальные краны на бетоновозной эстакаде
В настоящее время портальные краны широко применяются на постройках плотин, шлюзов и силовых зданий крупных гидростанций (рис.11) для укладки бетона, подаваемого в бадьях по бетоновозной эстакаде. Кран разгружает бадьи, подвозимые по эстакаде под порталом крана, и подает их в блоки, где бадьи опоражниваются и обратно грузятся на транспортные средства. При помощи портальных кранов подают и устанавливают опалубку (в виде щитов), арматурные фермы, плиты, оболочки, устанавливают закладные части затворов и турбин и т. д. В конце строительства эти краны используются для монтажа основного оборудования.
Строительные портальные краны обычно имеют грузоподъемность 10-20 т. В зависимости от вылета стрелы она может быть переменной. Величина максимального вылета этих кранов зависит от ширины плотин и достигает 50 м, высота подъема крюка над головой подкрановых рельсов, 36 м. Глубина опускания крюка ниже головки подкранового рельса зависит от высоты эстакады и достигает 70 м и более.
Для обеспечения высокой производительности при таких больших высотах подъема строительные краны имеют такие же высокие скорости подъема, как и перегрузочные краны. Однако скорости поворота и изменения
Рисунок 3.12 – Строительный портальный кран повышенной грузоподъёмности в порту г. Балтимор США
вылета у строительных кранов несколько меньше, чем у перегрузочных, вследствие необходимости уменьшения раскачивания груза, висящего обычно на длинных канатах. Строительные краны делаются только крюковыми. Порталы их имеют большую высоту, так как под ними могут перевозиться по эстакаде арматурные фермы и обечайки трубопроводов к турбинам (рис. 3.12).
3.6 Классификация портальных кранов по типам стрел
При рассмотрении различных типов портальных кранов правильнее всего различать их по кинематическим схемам стрел, которые определяют как конструкцию крана в целом, так и его эксплуатационные качества.
Рисунок 3.13 – Простая подъёмная стрела
Простая подъемная стрела показана на (рис. 3.13) Такая стрела не обеспечивает горизонтального перемещения груза при изменении вылета.
Неуравновешенность веса стрелы и подъем или опускание груза при изменении вылета требуют весьма мощных механизмов изменения вылета, поэтому такие стрелы встречаются только в кранах старых типов. Краны с простыми стрелами обладают пониженной производительностью, так как на установку груза в нужное положение затрачивается большое время.
В настоящее время для портальных кранов применяются полностью или частично уравновешенные стрелы, обеспечивающие перемещение груза по траектории, горизонтали близкой к горизонтали. Мощность двигателей механизмов изменения вылета таких стрел расходуется только на преодоление трения в шарнирах стрелы, перекатывание канатов по блокам и преодоление ветровых и инерционных сопротивлений. Обычно незначительная часть мощности расходуется на небольшой подъем и опускание груза вследствие отклонения его траектории от точной горизонтальной линии и на преодоление неуравновешенной части момента от веса стрелы.
Рисунок 3.14 – Шарнирно-сочленённая стрела с профилированным хоботом и гибкой оттяжкой
Было предложено и выполнено большое число схем стрел с горизонтальным перемещением груза при изменении вылета. Ниже рассмотрены четыре схемы, получившие наибольшее распространение.
Первая схема - шарнирно-сочлененные стрелы с профилированным хоботом и гибкой оттяжкой (рис. 3.14). Стрела состоит из стрелы 3, 1 хобота и канатной оттяжки 2. Криволинейная часть хобота профилируется так, чтобы обеспечивалось перемещение груза по горизонтали. Траектория движения конца хобота зависит от положения грузового каната. Если канат параллелен оси стрелы, то конец хобота перемещается по горизонтали. С помощью такой стрелы возможно получить наибольшее приближение траектории перемещения груза к горизонтали при изменении вылета.
Вторая схема - шарнирно-сочлененные стрелы с прямолинейным хоботом (рис. 3.15) и с жесткой или с гибкой оттяжкой.
Жесткая оттяжка хобота, имеющая достаточную ширину в нижней части, значительно уменьшает скручивание стрелы под действием сил инерции, приложенных к концу хобота, и удерживает хобот от опрокидывания в случае обрыва груза. Благодаря этим свойствам жесткая оттяжка широко применяется в быстроходных портальных кранах и в кранах
Рисунок 3.15 – Шарнирно-сочленённая стрела с прямым хоботом и жёсткой оттяжкой.
с большой грузоподъемностью (75-100 т). Грузоподъемность плавучих кранов, оборудованных укосинами такого типа, достигает 350 т.
При гибкой оттяжке хобота уменьшается вес стрелы, но возрастает опасность скручивания стрелы и опрокидывания хобота.
Разработана конструкция стрелы с дополнительным шарниром, обеспечивающим вращение хобота в поперечном направлении. Оттяжка хобота в этой стреле сделана в виде одной ветви каната.
При возникновении поперечных сил на конце хобота последний поворачивается, не скручивая стрелу.
К недостаткам стрел с прямолинейным хоботом следует отнести большую длину хобота, большой вес и большую парусность при наличии жесткой оттяжки.
Третья схема - стрелы с уравнительными полиспастами. Такие стрелы обеспечивают перемещение груза по линии, близкой к горизонтали. Для уменьшения длины грузового каната иногда применяют укороченные уравнительные полиспасты (рис. 3.16).
Стрелы с уравнительными полиспастами легки, просты в изготовлении, удобны в монтаже и позволяют без затруднений осуществлять укладку их в походное положение.
Рисунок 3.16 – Стрела с укороченным уравнительным полиспастом
К недостаткам этих стрел относятся большая длина канатов от груза до головки стрелы при малых вылетах и, как следствие, большое раскачивание груза, а также повышенный расход грузовых канатов за счет их большой длины и дополнительного износа от перекатывания по блокам при изменении вылета.
Четвертая схема - стрелы с уравнительными блоками, расположенными на качающемся рычаге и оттягивающими грузовой канат при изменении вылета (рис. 3.17). Траектория движения груза таких стрел значительно отклоняется от горизонтали. Улучшение этой траектории обычно вызывает значительное усложнение стрелового устройства. Уравновешивание собственного веса стрел во всех четырех схемах достигается за счет подвижного противовеса, который располагается на качающемся рычаге-коромысле, соединенном жесткой тягой со стрелой, или на канатной подвеске, стрелой соединенной со стрелой.
Рисунок 3.17 – стрела с уравнительным блоком
3.7 Механизмы изменения вылета
Механизмы изменения вылета портальных кранов должны иметь жесткую кинематическую связь со стрелой, чтобы исключить самопроизвольные движения последней под действием горизонтальных сил (ветра, сил инерции, отклонения грузовых канатов от вертикали и т. п.).
Основными типами механизмов изменения вылета являются: реечный (рис. 3.18, а) с зубчатой или цевочной рейками; винтовой с вращающейся гайкой (рис. 3.18, б) или с вращающимся винтом, гидравлический (рис. 3.18, в), секторный (рис. 3.18, г); секторно-кривошипный (рис. 3.18, д) и кривошипно-шатунный, у которого шатун соединяется непосредственно со стрелой или с коромыслом (рис. 3.18, е).
Рисунок 3.18 –Основные типы механизмов изменения вылета: а- реечный; б – винтовой; в – гидравлический; д – секторно-кривошипный; е – кривошипно-шатунный.
Из приведенных типов реечный механизм самый легкий по весу и простой в изготовлении и находит все большее применение у краностроительных фирм.
Винтовой механизм по весу не тяжелее реечного, но сложнее и дороже в изготовлении и требует тщательного ухода и наблюдения за состоянием резьбы гайки и винта во время эксплуатации кранов.
Гидравлический механизм может обеспечивать весьма плавные пуски и торможения механизма, но сложен и дорог в изготовлении. При эксплуатации требует квалифицированного ухода и наблюдения.
Секторный механизм громоздок, тяжел и сложен в изготовлении.
Секторно-кривошипный механизм является промежуточным между секторным и кривошипно-шатунным, он проще и легче секторного.
Кривошипно-шатунный механизм при условии, если крайние положения стрелы соответствуют мертвым точкам механизма, надежен и безопасен в эксплуатации, так как не требует концевых защит и исключает возможность падения или запрокидывания стрелы на кран при переходе ее за крайние положения. По весу это один из самых тяжелых механизмов.
3.8 Механизмы передвижения
3.8.1 Система передвижения на рельсовом ходу.
В подавляющем большинстве современных портальных кранов механизмы передвижения выполняются с индивидуальными приводами на каждую приводную тележку. Синхронизация приводов осуществляется не электрическим путем, а за счет жесткости порталов.
Число приводных колес составляет обычно 25-100% от общего числа ходовых колес. Небольшое число приводных ходовых колес допустимо только при передвижении крана по строго горизонтальному пути, уложенному на надежном основании, и при небольшой наветренной площади крана и груза. При несоблюдении этих условий может иметь место пробуксовывание колес малонагруженных опор крана.
Существует большое количество различных конструкций ходовых частей. Наиболее часто встречаются конструкции, имеющие по 16 ходовых колес - по 8 приводных и по 8холостых, но скомпонованы они могут быть по-разному. Первый вариант предполагает всего две приводные тележки, расположенные по диагонали на ногах портала. Двигатель каждой тележки приводит в движение четыре приводных колеса. Во втором варианте предусмотрено четыре приводные тележки, расположенные под всеми четырьмя ногами, двигатель каждой тележки приводит в движение два приводных колеса.
Установка двух двигателей большой мощности с соответствующей аппаратурой управления обходится дешевле, чем четырех двигателей такой же суммарной мощности, но при четырех приводных колесах от одного двигателя получается очень длинная кинематическая цепь (10 зубчатых колес и червячная пара). При двух приводных колесах от одного двигателя кинематическая цепь может быть значительно укорочена (3 зубчатых колеса и червячная пара) что в значительной мере компенсирует дополнительные затраты на установку четырех двигателей вместо двух.
При двух двигателях привод получается менее надежным, так как в случае выхода из строя одного из них кран передвигаться не может, в то время как временная работа на трех двигателях вместо четырех вполне возможна. При двух двигателях часто имеют место случаи перегрузки одного из двигателей при работе на неровных подкрановых путях, когда опора, на которой установлен другой двигатель, выключается из работы вследствие неравномерной осадки путей.
В тяжелых портальных кранах применяются ходовые тележки с большим числом ходовых колес. На рисунке 3.19 показана такая тележка 75 тонного портального крана завода ПТО им. Кирова на 10 колесах с двумя
Рисунок 3.19 – Ходовая тележка 75-тонного крана завода ПТО им С. М. Кирова
двигателями. Характерной особенностью этой тележки является доступность для осмотра или ремонта любого ходового колеса. Эти колеса установлены в съемных угловых буксах, каждая из которых присоединяется к раме двумя болтами. Для снятия любого колеса (тележки) необходимо с помощью гидравлического домкрата и специального приспособления освободить его от нагрузки, после чего достаточно приподнять колесо на 2-3 мм и выкатить его вбок.
3.8.2 Пневмоколёсная ходовая система.
Фирма «Kranbau Eberswalde» сделала свои краны мобильными. Процесс отхода от сковывающей системы на рельсовом ходу начался в рамках сотрудничества с фирмой «I-BAU» из Гамбурга с гусеничных механизмов передвижения балансирных кранов, с первых мобильных контейнерных перегружателей системы «FEEDER SERVER» в городе Хошимине и с выпуска двух мобильных конвейерных перегружателей. Теперь мобильность обеспечивается и для высокопроизводительного крана, поворотного крана с шарнирно-сочлененной стрелой «Articulated Harbour Crane AHC».
Конструкция крана AHC на рельсовом ходу с чрезвычайно высокой перегрузочной производительностью, безопасностью и надежностью адаптируется с учетом требований рынка на базе зарекомендовавшего себя оборудования механизма передвижения марки «Кирова».
Чтобы не мешать транспортному потоку в порту, сохраняются преимущества высокого портала. Оптимальная погрузка в вагоны возможна за счет охвата двух или более рельсовых путей. В распоряжении имеются два варианта ходовой части:
▬ для движения по прямой и небольшой частоты движения по кривой. Ходовая часть на базе модифицированной конструкции крана типа RTG (рис. 3.20).
Рисунок 3.20 – Пневмоколёсные ходовые тележки, обеспечивающие движение по прямой траектории
▬ для обеспечения полной гибкости, ходовая часть, предлагающая возможность вращаться на месте. Зарекомендовавшее себя оборудование арки Кирова, многократно используемое в области средств для транспортировки тяжелых грузов. Новинка в мировом масштабе - FEEDER сервер ". (Рис. 3.21).
Рисунок 3.21 – Ходовая система FEEDER SERVER, обеспечивает полную мобильность: а - вид спереди; б - вид сбоку
Преимущества системы FEEDER SERVER:
▬ Лёгкая стальная несущая конструкция и крановая тележка;
▬ Стандартизованные машинные узлы;
▬ Модульные узлы привода;
▬ Короткое время монтажа;
▬ Малые инвестиционные затраты;
▬ Невысокие эксплуатационные издержки;
▬ Мобильность;
▬ Высокая эффективность;
▬ Небольшой уровень шума;
▬ Универсальные возможности применения.
3.9 Конструкции порталов
Разнообразие конструкции порталов объясняется разнообразием требований к порталам и кранам, различием в традициях и опыте краностроительных предприятий и малой изученностью границ рационального применения структур порталов. Порталы различаются по типу присоединения опор к верхнему ригелю (шарнирное и жесткое) по числу соединений с частью (трех-и четырёхопорные) по способу образования конструкции (решетчатые, рамные (см. рис. 3.22 а, б) рамно-башенные (рис. 3.22, в), рамно-раскосные (рис. 3.22, г), по числу присоединений опор к верхнему ригелю: двух-(рис. 3.22, 6) и четырехстоечные (рис. 3.22, а) и т. д. На конструкцию портала влияет тип опорно-поворотного устройства: на многокатковом круге, на поворотной колонне и на шаровом опорно-поворотном круге.
Рисунок 3.22 – Порталы: а – рамный четырёхстоечный; б – рамный двухстоечный; в – рамно-башенный; г – рамно-раскосный
Четырехстоечные порталы по сравнению с двухстоечными более металлоемки, но менее подвержены деформациям, что важно для монтажных кранов. В конструкциях кранов, выпускаемых в последние годы, широко применяют рамно-башенные порталы, в которых цилиндрическая (рис. 3.22, в), цилиндроконическая или пирамидальная башня присоединена к рамной
Рисунок 3.23 – Схемы порталов: а – однопутного; б – двухпутного; в – трёхпутного
Рисунок 3.24 – Рамный четырёхстоечный портал коробчатой конструкции
конструкции. Согласно статистическим данным применение дзухстоечных и рамно-башенных порталов расширяется, а четырехстоечных сокращается.
3.10 Механизмы поворота
Механизм поворота портальных кранов состоит из опорно-поворотного устройства, поддерживающего и центрирующего поворотную часть, и привода, вращающего поворотную часть. В зависимости от типа опорно-поворотного устройства различают краны на колонне и на поворотном круге.
Опорно-поворотные устройства кранов на колонне.
Портальные краны на колонне применяются двух типов - с неповоротной или поворотной колонной (рис. 3.25).
В первом случае (рис. 3.25, а) колонна служит продолжением портала, а поворотная часть вращается вокруг нее. Вес поворотной части с грузом воспринимается упорным подшипником наверху колонны, а опрокидывающий момент – радиальными опорами наверху колонны и у ее основания.
В кранах с поворотной колонной (Рис. 3.25, б) последняя составляет одноцелое с поворотной частью. В этом случае вес поворотной части с грузом воспринимается подшипником, расположенным внизу колонны, а опрокидывающий момент-радиальными опорами внизу колонны и в верхней части портала. Краны с поворотной колонной получили наиболее широкое распространение.
Рисунок 3.25 – Схема опоры кранов на колонне: а – с неповоротной колонной; б - с поворотной колонной
Опорно-поворотные устройства кранов на поворотном круге.
Портальные краны на поворотном круге применяются двух типов: с колесными и с катковыми (или шаровыми) опорно-поворотными устройствами.
Колесное опорно-поворотное устройство обычно имеет четыре опоры, причем в зависимости от нагрузки в каждой опоре устанавливается либо одно колесо, либо двухколесная балансирная тележка.
Катковые опорно-поворотные устройства выполняются с коническими или с цилиндрическими катками (рис. 3.26). В первом случае оно представляет собой большой конический роликоподшипник, у которого оба кольца обработаны на конус так, что образующие этих конусов и оси вращения роликов пересекаются в одной точке на оси вращения поворотной части, при этом катки катятся по рельсам без скольжения. Во втором случае катки имеют цилиндрическую форму, поверхности колец представляют собой две плоскости и катки катятся со скольжением.
Шаровые опорно-поворотные устройства. Применяют шаровые опорно-поворотные устройства двух видов: воспринимающие только вертикальную нагрузку и воспринимающие вертикальную нагрузку, горизонтальные силы и опрокидывающий момент. Во всех случаях применения шаровых устройств для нормальной их работы необходимо обеспечить значительно большую жесткость оголовков, порталов и поворотных платформ, чем при Катковых и колесных устройствах.
Рисунок 3.26 – Схемы катковых опорно-поворотных устройств: а – с коническими катками; б – с цилиндрическими катками
3.11 Механизмы подъёма
В грейферных кранах наибольшее распространение имеют механизмы подъема, состоящие из двух независимых лебедок - подъемной и замыкающей, не имеющих ни механической, ни электрической связи, каждая из которых управляется своим командоконтроллером. Рукоятки командоконтроллеров этих лебедок установлены так, чтобы ими можно было управлять раздельно или совместно (одной рукой).
Лебедки изготовляются из отдельных унифицированных блоков (электродвигатель, тормоз, редуктор, барабан, коренной подшипник барабана, соединительные муфты), которые устанавливаются на общей раме. Такая конструкция лебедок обеспечивает их удобную сборку почти без подгоночных работ, а взаимозаменяемость отдельных блоков значительно упрощает организацию ремонтных работ.
Как видно из рисунка 3.27, оси электродвигателя, входного и выходного валов редуктора и барабана этих лебедок лежат на одной прямой. Такая так называемая соосная схема имеет ряд существенных преимуществ по сравнению со схемой с параллельными осями, а именно: меньшие габариты лебедки в плане, возможность установки двух лебедок рядом при сохранении удобного доступа ко всем их частям для обслуживания, значительно упрощенную конструкцию рам лебедок, редуктора уменьшение веса редуктора.
Рисунок 3.27 - Лебёдка подъёма грейферного крана
Механизмы подъёма крюковых кранов. На рисунках 3.28 и 3.29 показана лебедка 10 -тонного крюкового портального крана. Она состоит из таких же отдельных блоков, как и грейферная лебедка (рис. 3.27), но в отличие от нее здесь ось двигателя и ось барабана параллельны между собой. Регулирование скорости, необходимой для крюковых кранов, осуществляется электрическим методом.
Рисунок 3.28 Устройство лебёдки подъёма крюкового крана: 1 - тормоз, 2 - барабан, 3 - двигатель, 4 - редуктор.
Рисунок 3.29 – Кинематическая схема лебёдки с микроприводом
Для монтажных портальных кранов, применяемых в судостроении, при судоремонте, на строительно-монтажных работах и в других аналогичных случаях, требуется более широкий диапазон регулирования скорости. В связи с этим широкое распространение на монтажных кранах получили лебедки с так называемым микроприводом (рис. 3.29).
3.12 Рабочее оборудование
К рабочему оборудованию относятся; спредеры, двухчелюстные грейферы, электромагниты, многочелючтные грейферы, крюковые подвески, траверсы.
а
б
в
г
Рисунок 3.30 – Рабочее оборудование: а – спредер; б – двухчелюстной грейфер; в – электромагнит; г – многочелюстной грейфер
а
б
Рисунок 3.31 – Рабочее оборудование: а – крюковая подвеска; б – траверса
3.13 Кабины
Кабины управления. Кабины управления портальных кранов (рис. 3.32 и 3.33) обычно располагаются на поворотной раме, в передней ее части. Для обеспечения хорошей видимости из кабины наиболее удобно, когда ось ее совпадает с осью симметрии крана.
В кабине управления устанавливается сиденье для крановщика и размещаются приборы управления и аппаратура для освещения крана (командо-контроллеры, трансформаторы, щит освещения и пр.) в задней части кабины управления помещается отопительно-вентиляционная
Рисунок 3.32 - Кабина управления крана ЗПТО им. С. М. Кирова
Рисунок 3.33 - Вариант исполнения кабины
управления
Электрооборудование, которое может являться источником тепловыделений (сопротивления, пускатели, коммутационная аппаратура), как правило, размещается в кабине механизмов. Пол кабины управления должен быть покрыт резиновым ковриком.
Кабины механизмов. Механизмы поворотной части портальных кранов располагаются в закрытых, водонепроницаемых, неотепленных кабинах (рис. 3.34). Механизм изменения вылета укосины часто устанавливается в специальной кабине, помещаемой на площадке над кабиной механизмов или
Рисунок 3.34 - Кабина механизмов крана ЗПТО им. С. М. Кирова
в верхней части каркаса, а в кранах с колонной - внутри последней. Кроме механизмов, в кабине размещают панели и сопротивления.
К каркасу перекрытия кабины механизмов обычно крепится на болтах двутавровая балка, по которой перемещается ручная тележка с талью для обслуживания механизмов и оборудования, кабине установленных в кабине.
3.14 Устройства безопасности
Главнейшим устройством безопасности портального крана является устройство ограничителя грузоподъемности, состоящее из силоизмерительной ячейки, измерительного усилителя и электронного устройства для восприятия получаемых сигналов, показывающее через индикаторное устройство (световое табло) значения поднимаемого портальным краном груза. Важнейшей задачей электронного устройства грузоподъемности крана является запрет перегрузки портального крана в случае возникновения подъема чрезмерных грузов, превышающих допускаемую грузоподъемность крана и позволяет всего лишь опустить на землю поднимаемый груз.
К числу других важных устройств безопасности крана относится анемометр, постоянно измеряющий и регистрирующий давления ветра. Принцип действия применяемого анемометра основан на лопастном устройстве измерения скорости ветра. При достижении настроенного в устройстве значения скорости ветра и при превышении допускаемого значения скорости ветра устройство анемометра сначала выдает оповещающий, предупреждающий сигнал, а потом выдает команду для остановки движений и отключения крана. В случае достижения давления ветра, превышающего значение давления, принятого в расчет при проектировании крана, устройство анемометра приводит в действие рельсовые противоугонные захваты и останавливает механизм передвижения крана.
Портальный кран обладает специальной системой электрической защиты применяемых электрических устройств и аппаратуры, что, в случае возникновения неполадок в сети служит для защиты электрических устройств и аппаратуры.
К числу дальнейших устройств защиты и безопасности крана следует отнести различные устройства блокировки, устройства механической защиты, конечные выключатели и ограничивающие выключатели, срабатывание которых происходит под действием и совместно с программируемой системой управления приводных устройств крана, они в основном выполняют роль защиты механизмов и узлов крана и в случае возникновения крайних или аварийных ситуаций ограничивают крайние положения или выдают сигнал запрета на выполнение той или иной функции.
В случае возникновения аварийной ситуации на портальном кране его работа может быть остановлена также кнопкой аварийного выключения из кабины крановщика, что, в свою очередь также означает своего рода защитное мероприятие по защите устройств крана.
В интересах безопасности эксплуатации портального крана на нем применены следующие устройства безопасности и сигнализации:
Механические защиты:
▬ устройство электрического рельсового противоугонного захвата
▬ ограничитель от выскакивания каната из ручья канатных блоков
Устройства электрической защиты крана:
▬ система защиты от прикосновения
▬ система защиты от перегрузок токов
▬ защита от токов короткого замыкания
▬ защита от нулевого напряжения
▬ внутренняя молниеотводная защита
▬ защита от перегрузки крана
▬ защита от нулевого положения командоконтроллеров
▬ аварийные выключатели
▬ защита от пуска в закрытом состоянии рельсовых противоугонных захватов (механизм передвижения, портал)
Ограничители крайних положений:
▬ Конечные выключатели верхнего и нижнего конечных положений груза
▬ Конечные положения наибольшего и наименьшего вылета стрелы
▬ Ограничитель от столкновения двух кранов, перемещающихся на одних и тех же подкрановых путях
Применяемые на кране измерительные приборы:
▬ вольтметр
▬ амперметры
▬ анемометр для измерения давления ветра
▬ измеритель нагрузки (ограничитель грузоподъемности)
Сигнализации на кране:
▬ звуковая и световая сигнализация при перемещении крана
▬ сигнальный гудок
▬ сигнальная сирена
▬ индикаторное устройство (дисплей) и операторская панель на пульте управления краном (для целей функции проверки режимов и параметров работы, индикации ошибок и неполадок системы).