1.2.Металлические конструкции
1.2.1.Порталы
Разнообразие конструкций порталов объясняется разнообразием требований к кранам и порталам, различием в традициях и опыте краностроительных предприятий, а также недостаточной изученностью границ рационального применения структур порталов.
Классификация порталов представлена на рис. 1.7.
Рис. 1.7. Классификация порталов портальных кранов
Р
а) б)
в)
г)
д) е)
Рис. 1.8. Порталы кранов на опорно-поворотном круге и с круговым рельсом: а —рамный четырехстоечный серийных кранов АО «Подъемтрансмаш»; б — двухстоечный; в — рамно-башенный двухстоечный; г — рамно-башенный четырехстоечный; д — рамный четырехстоечный докового крана АО «Подъемтрансмаш»; е — рамный трехопорный
При трехопорном портале (рис. 1.8,е) нагрузка на опоры не зависит от неравномерности просадки крановых путей, улучшается прохождение крана по кривым, но ухудшается его устойчивость против опрокидывания, что исключает применение таких кранов при большой грузоподъемности.
По типу опорно-поворотного устройства различают порталы кранов на опорно-поворотном круге и с круговым рельсом (рис. 1.9), на поворотной (рис. 1.10,а – д) и неповоротной колонне, являющейся частью портала. При однорядном круговом рельсе (см. рис. 1.9,а) для устойчивости поворотной части против опрокидывания должны быть значительные диаметры кругового рельса и большие диаметры оголовка.
При двухрядных опорно-поворотных кругах габариты оголовка в плане резко уменьшаются (см. рис. 1.9,б – е), исключено опрокидывание поворотной части, рациональнее используется свободное пространство внутри круга. В кранах на поворотной колонне (см. рис. 1.10,а – д) порталы имеют два ригеля — верхний (оголовок) и нижний. При этом исключается опрокидывание поворотной части, в элементах опорно-поворотного устройства применяются серийные подшипники качения, однако усложняются схема и монтаж портала, возрастает его масса.
По способу образования пространственной системы портала различают рамные, рамно-башенные, рамно-раскосные, решетчатые и рамно-решетчатые порталы. Рамные порталы (см. рис. 1.9,а,д,е и 1.10,а – в) обычно имеют коробчатое исполнение. По сравнению с решетчатыми у них снижаются масса за счет уменьшения числа нерасчетных элементов, число деталей и монтажных стыков, общая трудоемкость изготовления и стоимость.
В рамно-башенных порталах (см. рис. 1.9,в,г и 1.10,е) цилиндрическая, цилиндро-коническая или пирамидальная башня соединена с нижней рамной конструкцией. Рамно-башенный портал удачно сочетается с опорно-поворотным кругом, установленным на башне. Однако башня (как и оголовок двухстоечного портала) получает значительные перемещения за счет изгибных деформаций.
В рамно-раскосных порталах кранов на колонне (см. рис. 1.10,г) ригель, воспринимающий вертикальную нагрузку от нижней опоры колонны, является верхним ригелем рамной конструкции; оголовок связан с нижней рамой восемью раскосами коробчатого, трубчатого или открытого сечения.
Раскосы работают в основном на осевые силы, что в ряде случаев позволяет снизить массу по сравнению с чисто рамной конструкцией.
Решетчатые порталы (см. рис. 1.10,д) представляют собой пространственные ферменные конструкции, собираемые из отдельных стержней; в
а) б)
в) г)
д) е) е)
Рис. 1.9. Порталы кранов на колонне: а — рамный четырехстоечный с крестообразным ригелем; б — рамный двухстоечный; в — рамный двухстоечный с А-образными стойками; г — рамно-раскосный; д —решетчатый; е — рамно-башенный
рамно-решетчатых порталах (см. рис. 1.8,б) некоторые элементы выполнены листовыми.
По числу присоединения опор к верхнему ригелю порталы подразделяются на двухстоечные (см. рис. 1.8,б и 1.9,б,в) и четырехстоечные (см. рис. 1.8,а,г,д и 1.9,а,д,е). Трехопорные порталы являются трехстоечными. Порталы могут иметь один — три ригеля и более. Четырехстоечные порталы обычно имеют нижние затяжки трубчатого (см. рис. 1.8,а,д и 1.9,а) или коробчатого (см. рис. 1.8,г и 1.9,в,е) сечения. В некоторых порталах имеются и верхние затяжки для разгрузки верхних частей опор от изгиба; их целесообразно располагать вдоль главных осей инерции сечений соединяемых опор (см. рис. 1.8,а,д). Двухстоечные порталы весьма податливы в вертикальной плоскости и практически нечувствительны к неровностям пути. Они проще в изготовлении и монтаже, но при положении стрелы вдоль пути оголовок получает значительные перемещения.
Сравнение эффективности оптимальных конструкций порталов кранов перспективного ряда АО «Подъемтрансмаш» показало, что для монтажных кранов грузоподъемностью Q < 30 т с высотой портала до 25 м целесообразно применять рамные двухстоечные порталы (минимум себестоимости), в остальных случаях — рамно-башенные. Для грейферных кранов при Q > 16 т целесообразны рамно-башенные порталы, при Q < 10 т — двухстоечные. Тенденция мирового краностроения — сокращение четырехстоечных порталов и увеличение двухстоечных и рамно-башенных.