С учётом всех обстоятельств задачу по удержанию башенного крана в равновесии можно сравнить с выполнением стойки на руках акробатом или гимнастом. Судите сами – с грузом или без, в спокойную или ветреную погоду центр тяжести всей конструкции самоходного крана должен находиться в пределах небольшого, в сравнении с рабочими габаритами, прямоугольника, ограниченного шириной подкрановых путей и расстоянием между осями ходовых колёс.
Конструкция башенного крана рассчитывается таким образом, чтобы при его установке и эксплуатации запас устойчивости был достаточным для двух случаев:
- опрокидывания в сторону груза (грузовая устойчивость);
- опрокидывания в сторону противовеса (собственная устойчивость при нерабочем состоянии крана).
Основные типы конструкции башенного крана
Существует несколько основных конструктивных решений, на основе сочетания которых создаются башенные краны различных видов.
По типу конструкции башни:
- Краны с поворотной башней. В таких кранах башня, вместе с закреплённой на ней стрелой и противовесом, вращается вокруг своей вертикальной оси. Противовес в таких кранах может иметь верхнее или нижнее расположение.
- Краны с неподвижной неповоротной башней. В таких кранах стрела и противовес закреплены на особом шатре, который вращается вокруг неподвижной башни.
По типу стрелу:
- Кран с подъёмной стрелой. Такие краны имеют оголовок для возможности изменения угла наклона стрелы.
- Кран с балочной стрелой. В таких кранах по неподвижной горизонтальной стреле перемещается грузовая тележка с грузозахватным механизмом.
По способу установки:
- Стационарный кран – при установке фиксируется в определённом месте ( приставной кран).
- Передвижной кран – самоходный или перемещаемый тягачом.
Самоходные краны, как правило, выполняются по схеме с поворотной башней. Такая схема башенного крана удешевляет его конструкцию, уменьшает время, необходимое на его монтаж-демонтаж и упрощает транспортировку. Однако чемпионами по грузоподъёмности и высотности всё же являются стационарные краны с неповоротной башней, среди которых особо выделяются приставные краны.
Устройство башенного крана приставного типа даёт возможность реализовать особое преимущество – самостоятельное увеличение собственной высоты благодаря использованию механизмов наращивания башни. Приставной кран устанавливается в начале строительства вблизи строящегося здания, жёстко прикрепляется к нему и увеличивает свою высоту по мере роста этого здания. Имея стрелу длиной 30-60 м., кран может обслуживать широкий фронт, постепенно наращивая высоту подъёма крюка до нескольких сотен метров.
Основные элементы конструкции башенного крана
Устройство башенного крана
Рис 1. Слева — кран с поворотной башней и подъемной стрелой; справа — кран с неповоротной башней и балочной стрелой
Устойчивая и безопасная работа самоходного башенного крана обеспечивается объединением в единой конструкции нескольких базовых элементов (см. рис 1.):
рама – самоходная или транспортируемая тягачом платформа на колёсном или гусеничном ходу, на которой крепится вся конструкция крана;
опорно-поворотное устройство – в кранах с поворотной башней расположено прямо на раме, в кранах с неповоротной башней – на вершине башни;
платформа;
противовес — в кранах с поворотной башней имеет нижнее расположение на платформе, в кранах с неповоротной башней расположен вверху на консоли;
башня – элемент крана, придающий ему высоту и воспринимающий основную нагрузку;
кабина – помещение оператора с органами управления краном. Расположено на уровне стрелы для полноценного обзора фронта работ;
стрела – элемент крана, обеспечивающий горизонтальное перемещение груза и подвод грузозахватного механизма. Различают краны с подъёмной и балочной стрелой;
ходовая тележка – конструкция, содержащая ходовую часть рамы башенного крана;
консоль – конструкция, необходимая для балансировки и компенсации опрокидывающих усилий;
оголовок – конструкция, позволяющая управлять стрелой крана и изменять её положение в вертикальной плоскости. Некоторые виды кранов с балочной стрелой могут не иметь оголовка;
грузовая тележка – элемент кранов со стрелами балочного типа, служит для горизонтального перемещения груза.
По типу ходового устройства башенные краны делятся на следующие виды:
- рельсовые – получили наибольшее распространение благодаря простоте эксплуатации и безопасности работы;
- автомобильные – смонтированные на шасси автомобиля;
- на шасси автомобильного типа – смонтированные на специально разработанном под кран пневмоколёсном шасси с кабиной;
- пневмоколёсные – смонтированные на специальном пневмоколёсном шасси без кабины;
- гусеничные – смонтированные на гусеничном ходовом устройстве;
- шагающие – краны, имеющие ходовое устройство шагающего типа.
Подкрановые пути башенных кранов
Мобильные и подвижные самоходные башенные краны на рельсовом ходовом устройстве требуют для своей работы особый элемент – подкрановые пути. От качества изготовления этих путей зависит устойчивость и безопасность работы крана, поэтому им уделяется большое внимание при организации строительных работ.
Подкрановые пути башенных кранов испытывают значительные нагрузки в процессе эксплуатации, поэтому должны подвергаться регулярным осмотрам и проверкам на предмет выявления повреждений и дефектов, соответствия геометрическим нормам и пр.
Электрическая схема башенного крана насыщена многими высоковольтными и многоамперными элементами, поэтому подкрановый путь самоходного крана должен также обеспечивать надёжное заземление.
Башенные краны являются ключевым механизмом для решения всё более сложных строительных задач современности. Конструктивное развитие этого вида устройств продолжается уверенными темпами, и своё первое столетие семейство этих строительных гигантов встречает, величаво возвышаясь над строительными площадками всего мира.
Основы устойчивости башенного крана
На башенный кран действуют различные силы, создающие опрокидывающий момент. Основные действующие силы – это вес поднимаемого груза и грузозахватного устройства. Дополнительные силы – это:
- инерция, возникающая во время спуска, подъёма, торможения или изменения скорости работы различных механизмов, таких, как передвижение крана или груза по стреле, а также изменение вылета стрелы;
- центробежная сила, возникающая во время изменения наклона стрелы или вращения поворотной части крана;
- атмосферные факторы – давление ветра на конструкцию крана и на подвешенный груз, а также вес снега или наледи при работе в условиях отрицательных температур.
