Назначение и устройство крана. Приборы и устройства безопасности. Патентный анализ. Выбор кинематической схемы. Расчёт механизма подъёма груза. Выбор крюковой подвески и двигателя крана. Максимальное статическое усилие в канате. Расчёт барабана.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

1. Назначение и устройство крана. Приборы и устройства безопасности

Башенные краны являются ведущими грузоподъемными машинами в строительстве и предназначены для механизации строительно-монтажных работ при возведении жилых, гражданских и промышленных зданий и сооружений, а также для выполнения различных погрузочно-разгрузочных работ на складах, полигонах и перегрузочных площадках. Они обеспечивают вертикальное и горизонтальное транспортирование строительных конструкций, элементов зданий и строительных материалов непосредственно к рабочему месту в любой точке строящегося объекта. Темп строительства определяется производительностью башенного крана, существенно зависящей от скоростей рабочих движений.

Башенный кран состоит из следующих основных узлов: башня, ходовая рама с колесами, опорно-поворотное устройство, поворотная платформа с грузовой и стреловой лебедкой, с противовесом; механизм поворота и электрооборудования, механизм подъема груза, механизм для изменения вылета, механизм передвижения крана и т.д.

Рабочими движениями башенных кранов являются подъем и опускание груза, изменение вылета стрелы (крюка) с грузом, поворот стрелы в плане на 360°, передвижение самоходного крана. Отдельные движения могут быть совмещены, например, подъем груза с поворотом стрелы в плане. Все башенные краны снабжены многодвигательным электроприводом с питанием от сети переменного тока напряжением 220/380 В.

Рассмотрим назначение и устройство основных узлов и механизмов башенных кранов.

Балочная стрела - основной рабочий орган крана. По ней перемещается грузовая тележка, несущая грузовой полиспаст с крюковой подвеской.

Балочные стрелы являются в основном жестко закрепленными и удерживаются в рабочем состоянии одной или несколькими подвесками, состоящими из канатов большого диаметра или металлических тяг, соединенными с верхним поясом стрелы в одной или нескольких точках. Однако имеются также конструктивные решения балочной стрелы, которая при необходимости может устанавливаться под углом до 30° к горизонту. При этом в одних случаях грузовая тележка закрепляется на конце стрелы, а в других имеет возможность перемещаться с грузом вдоль наклонной стрелы. Поперечные сечения подъемных и балочных стрел могут быть треугольными, прямоугольными и квадратными. Балочные стрелы различаются между собой также местом установки грузовой тележки, которая может перемещаться по двутавровой балке, закрепленной вдоль оси нижнего пояса стрелы, либо по направляющим, расположенным по сторонам нижней грани стрелы, или по двум верхним поясам стрелы прямоугольного сечения.

Башня крана является поворотной. Башни могут быть выполнены сплошностенчатыми, изготовленными из металлического листа или из труб, и решетчатыми из уголков, труб малого диаметра, гнутых профилей и комбинированными из разных профилей металла. Различают башни с постоянным и переменным сечением по высоте, при этом последние могут быть с жестким и подвижным (телескопическим) соединением. Наиболее распространены решетчатые из труб башни с квадратным сечением.

Опорная часть строительных башенных кранов на рельсовом ходу воспринимает все действующие на кран нагрузки и передает их через ходовые колеса на подкрановые пути.

Опорно-поворотные устройства (ОПУ) башенных кранов предназначены для соединения и обеспечения вращения поворотной части крана относительно неповоротной. В кранах с большим грузовым моментом используются однорядные и двухрядные роликовые и шариковые круги, а также комбинированные шарико-роликовые круги.

Поворотная платформа, расположенная в нижней части башенного крана, через опорно-поворотное устройство соединяется с рамой ходовой части крана. На поворотной платформе устанавливаются башня и стойка, к которым крепятся удерживающие башню подкосы, механизмы крана, электроаппаратура и противовес.

Противовес состоит из маркированных по массе железобетонных плит, которые укладывают на поворотную платформу и закрепляют на ней.

Для горизонтального перемещения груза в кранах с балочными стрелами применяют грузовые тележки (рисунок 1.1), представляющие собой сварную раму 1, в нижней части которой расположены два блока 2 для грузового каната, а в верхней - опорные катки 3. Передвижение тележки по стреле осуществляется лебедкой, с барабана которой сходят два конца каната, закрепленные на передней и задней сторонах тележки. В тележках с балансирными катками блоки смещены один относительно другого в поперечном направлении, а грузовой канат 4 огибает блоки с внешней стороны.

Рисунок 1.1 - Грузовая тележка башенного крана с балансирными катками: 1 - сварная рама; 2 - блок; 3 - опорные катки; 4 - грузовой канат

В механизмах поворота башенных кранов используют в основном двигатели с вертикальным расположением вала и цилиндрическими, червячными или планетарными редукторами, на выходных валах которых установлены шестерни, находящиеся в зацеплении с зубчатым венцом опорно-поворотного устройства. Торможение механизма поворота осуществляется с помощью одноступенчатого (автоматически при отключении электродвигателя), двухступенчатого (поочередное прижатие колодок к шкиву) или управляемого (педального) тормозов.

Механизмы передвижения башенных кранов имеют различные исполнения в зависимости от конструкции ходового оборудования. Опирание кранов на рельсы осуществляется через ходовые колеса. Для того чтобы нагрузка воспринималась всеми колесами их объединяют в балансирные тележки (по два, три, четыре колеса). Две тележки являются приводными (ведущими) и две - ведомыми. Для более плавного движения крана приводные тележки устанавливают на разных рельсах (одна напротив другой или по диагонали). При работе крана на путях с закруглениями обе ведущие тележки располагают на внешнем рельсе, обеспечивая тем самым плавность движения крана.

В кранах с поворотной башней кабины подвешивают под стрелой на правой от нее боковой поверхности башни. Кабина может быть подвешена и к нижнему поясу балочной стрелы у места ее крепления, а также переставляться по высоте башни.

Башенный кран снабжается рядом приборов и устройств, обеспечивающих его безопасную эксплуатацию. К таким приборам относятся:

а) концевые выключатели, предназначенные для автоматической остановки механизмов крана с электрическим приводом;

б) блокировочные контакты, применяемые для электрической блокировки двери входа в кабину крана с посадочной площадки;

в) ограничители грузоподъемности, предназначенные для предотвращения аварии крана, связанных с подъемом груза массой, превышающей его (с учетом вылета крюка) грузоподъемность;

г) указатель грузоподъемности, устанавливаемый на кранах стрелового типа, у которых грузоподъемность изменяется с изменением вылета крюка. Прибор автоматически показывает, какова грузоподъемность крана при установленном вылете, что помогает предотвратить перегрузки крана;

д) анемометр. Таким прибором должны оборудоваться башенные краны для автоматической подачи звукового сигнала при опасной для работы скорости ветра;

е) противоугонные устройства, применяемые на кранах, работающих на наземных рельсовых путях, для предупреждения угона их ветром;

ж) опорные детали, которыми снабжаются башенные краны, а также грузовые тележки для уменьшения динамических нагрузок на металлоконструкцию в случае поломки осей ходовых колес;

з) упоры, устанавливаемые на концах рельсового пути для предупреждения схода с них грузоподъемных машин;

и) звуковой сигнальный прибор, хорошо слышимый в местах перемещения груза, и отличающийся по тональности от автомобильного сигнала.

2 . Патентный анализ

Рассмотрим первое изобретение. Оно относится к грузоподъемным механизмам, в частности к крюкам для перекрытия зева предохранительным приспособлением. Сущность изобретения: верхний элемент представляет свободно охватывающего хвостовик одним концом пластину, выполненную с окном на другом конце для носовой части рога крюка.

Цель изобретения повышение безопасности работы крюка за счет замыкания его зева по контуру тела крюка предохранительным приспособлением, предотвращающим одновременно выпадение строповочной петли.

Грузовой крюк 1 (рисунок 2.1) содержит предохранительное приспособление, выполненное из двух элементов: нижнего 2 с вытачкой 3 по наружному диаметру и верхнего 4 с окнами 5 и 6 в виде пазов на концах. Пластина окном 5 свободно охватывает хвостовик 7 крюка, а окном 6 она охватывает носовую часть рога 8 крюка. При этом нижний элемент 2 с верхним элементом 4 соединены винтом 9 и гайкой 10. Для быстродействия между гайкой и верхним элементом устанавливается быстросъемная шайба 11, а крепежное отверстие 12 пластины при этом выполняется больше наружного диаметра гайки.

Рисунок 2.1 - Грузовой крюк

Грузовой крюк работает следующим образом.

Предохранительное приспособление устанавливается на крюке 1 путем вставки в зев крюка нижнего элемента 2 и поворота на хвостовике 7 предварительно установленной на нем верхнего элемента 4, который в свою очередь окном 6 устанавливается на носовую часть рога 8 крюка. Верхний элемент 4 совмещается с нижним элементом 2, после чего они стягиваются между собой винтом 9 и гайкой 10, а между ними устанавливается через гайку быстросъемная шайба 11. При этом нижний элемент 2 вытачкой 3 упирается в тело крюка, а...