6.11. Краны пролетного типа

У кранов пролетного типа перемещаемый груз располагается в пределах опорного контура. К этому типу кранов относятся козловые, полукозловые, мостовые краны, кран-балки и кабельные краны. Последние широкого распространения в строительстве не получили.

Каждый из кранов пролетного типа имеет две опоры, перемещающиеся по рель­сам или на пневмоколесах, и пролетную часть, функцию которой у кабельных кранов выполняет несущий канат, а у всех других кранов - мост решетчатой или коробчатой конструкции. У кранов мостового типа груз подвешен на грузовом полиспасте, верхняя обойма которого закреплена на перемещаемой вдоль моста грузовой тележке. Прост­ранственная траектория груза образуется из сочетания траекторий трех простых движе­ний - подъема груза, перемещения тележки вдоль моста и перемещения всего крана.

Козловые краны (рис. 6.47) применяют в основном на обслуживании складов строительств и монтажных площадок по изготовлению и сборке металлических и желе­зобетонных конструкций и монтажу оборудования. Их грузоподъемность составляет от 1 до 500 т при пролетах от 9,3 до 50 м и высоте подъема от 7 до 30 м. По сравнению со стреловыми кранами козловые краны имеют постоянную грузоподъемность по всей площади обслуживаемой зоны, более устойчивы, менее материалоемки. К недостаткам относятся меньшая маневренность и сложность монтажа.

Различают козловые краны общего назначения и специальные (монтажные). По конструкции моста они бывают однобалочными и двухбалочными, а по типу металло­конструкций - решетчатыми и коробчатыми. Мосты некоторых кранов имеют консоли. Кран перемещается по рельсам.

Мосты кранов малой грузоподъемности (до 5 т) изготовляют в виде пространственной трехпоясной фермы и ездовой балки двутаврового профиля, по которой перемещается электроталь. Мосты кранов средней и большой грузоподъемности выполняют в виде четырехпоясной решетчатой фермы прямоугольного или трапецеидального сече­ния. Перемещаемая по верхнему или нижнему поясам моста грузовая тележка 3 может быть самоходной или приводимой канатным механизмом от электрореверсивной тяго­вой лебедки 1. При этом во избежание утяжеления тележки, грузоподъемный механизм, состоящий из нескольких лебедок 10-13, располагают на одной из опор. Чаще самоход­ные тележки оборудуют автоматическими нормально замкнутыми тормозами. Особен­ностью грузоподъемного механизма, состоящего из двух пар лебедок, является возмож­ность изменять скорости подъема (опускания) груза в широких пределах: включением всех лебедок на подъем (опускание) груза, включением одной пары лебедок, например 10 и 11 на подъем, а второй пары 12 и 13 на опускание или наоборот, включением толь­ко одной пары лебедок при неработающей второй паре. Грузовая полиспастная система 4 состоит обычно их двух симметрично расположенных полиспастов, объединенных траверсой 5.

Мостовые краны отличается от козловых тем, что они передвигаются по рельсовым путям, уложенным на колоннах цеха (склада). Мостовые краны применяют для механизации грузоподъем­ных работ на машиностроительных и ремонтных предприятиях, в производстве строительных мате­риалов и т. п., механизации погрузочно-разгрузочных и складских работ.

По конструкции моста эти краны бывают одно- и двухбалочными. Грузоподъем­ность двухбалочных кранов (рис. 6.49) составляет от 5 до 500 т, пролет - от 10 до 32 м. В кранах малой и средней грузоподъемности механизм передвижения имеет обычно групповой привод (с трансмиссионным валом и двумя редукторами по концам для передачи движения ходовым колесам) (рис. 6.49, в), а в кранах большой грузоподъемнос­ти - индивидуальный привод для каждой стороны крана (рис. 6.49, г). Известны также зарубежные мостовые краны небольшой грузоподъемности с пневматическими колеса­ми, обеспечивающими мягкость и бесшумность перемещения крана по железобетон­ным путям.

В качестве подъемного механизма у однобалочных мостовых кранов, называе­мых также кран-балками (рис. 6.50), используют электротали. Грузоподъемность та­ких кранов - до 5 т, пролет 5 ... 17 м. Управляют краном с пола, реже из кабины.

Краном воспринимаются следующие нагрузки:

• вес груза вместе с грузозахватными устройствами;

• вес элементов крана, включая противовес;

• силы инерции, действующие на кран и груз, а также на двигатель и элементы механизмов крана в периоды неустановившегося движения и при вращении поворотной части крана как в неустановившемся, так и в установившемся режимах;

• вес снега и слоя льда при обледенении;

• давление ветра, зависящее от скоростного напора движущегося воздуха (ветра) и конфигурации воспринимающей поверхности конструкции крана и груза.

Последние два вида нагрузок - только для кранов, работающих на открытом воз­духе.

Различают нагрузки рабочего и нерабочего состояния крана. В рабочем состоя­нии кран с грузом или без него совершает рабочие движения собственными механизма­ми. Нерабочим состоянием считается такое, при котором по условиям внешней среды кран эксплуатировать не допускается, например, при ураганном ветре, землетрясении и т. п. К нерабочему относится также состояние машины в стадии ремонта или монтажа.

К нагрузкам рабочего состояния относятся все перечисленные выше нагрузки. Некоторые из них (силы инерции в случае установившего движения и без вращения по­воротной части, давление ветра, вес снега и льда) в конкретных условиях могут отсут­ствовать. В расчетах кранов учитываются все перечисленные нагрузки как фактически возможные. При этом вес груза принимается либо соответствующим номинальной гру­зоподъемности крана, либо его грузовой характеристике.

К нагрузкам нерабочего состояния относится вес элементов крана, вес снега и льда и повышенное давление ветра или повышенный вес груза (при испытаниях нагруз­кой, превышающей номинальную) при рабочем давлении ветра.

В проектных расчетах массу грузозахватных устройств принимают примерно равной 0,03 ... 0,05 номинальной грузоподъемности. Массу крана в целом и его отдель­ных частей - металлоконструкций, механизмов, силового оборудования - принимают по аналогии с уже имеющимися конструкциями, а также соответственно действующим стандартам.

Согласно СНиП 11-6-74 снеговую нагрузку P_сн определяют по массе снега, рас­пределенной по площади горизонтальной проекции воспринимающей поверхности из расчета 50 ... 250 кг/м² в зависимости от географической зоны работы крана. Для сред­ней полосы европейской части России и Сибири (III зона) снеговую нагрузку на 1 м² принимают равной 1 кН/м².

При определенных атмосферных условиях и температуре окружающего воздуха от 0 до -5°С на оттяжках и канатах образуется слой льда толщиной 10 ... 12 мм. При плотности льда 900 кг/м³ для круглых оттяжек и канатов диаметром d (мм) линейная масса льда (кг/м) ориентировочно может быть определена по формуле:

Распределенную по воспринимающей поверхности ветровую нагрузку (Па) оп­ределяют по формуле:

где q - динамическое давление ветра, Па (q = 125 - 500 Па в зависимости от географической зо­ны работы крана, его типа и режима работы); к - коэффициент, учитывающий возрастание дина­мического давления по высоте, характер обтекания объекта воздушным потоком и приращение ветрового давления от пульсации скорости ветра. При нормальных условиях эксплуатации для ра­бочего состояния крана к= 1,6 ... 2,5.

Ветровую нагрузку, действующую на конструкцию крана, ее отдельные элемен­ты и на груз, определяют как

где p_вi - распределенная ветровая нагрузка, действующая на i - ый элемент с наветренной (тене­вой) площадью F_i.

Если теневая площадь груза F_г (м²) неизвестна, ее определяют приближенно в за­висимости от грузоподъемности крана Q (т) по формуле:

Ветровую нагрузку рабочего состояния учитывают при расчете металлоконст­рукций на прочность и выносливость, при проверке грузовой устойчивости крана про­тив опрокидывания, а также при расчете механизмов крана. Ввиду непостоянства и не­регулярности ветрового воздействия при определении мощности двигателей крановых механизмов учитывают не более 60% от полной ветровой нагрузки рабочего состояния. Ветровую нагрузку нерабочего состояния учитывают при расчете на прочность метал­локонструкций, механизмов передвижения крана и их противоугонных устройств, а так­же при расчете собственной устойчивости крана против опрокидывания.

Вертикальную составляющую силы инерции (Н) при подъеме или опускании груза в период неустановившегося движения определяют по формуле:

где т_г и т_гз - массы соответственно груза и грузозахватных приспособлений, кг; а_г - ускорение вертикального перемещения груза (положительное при ускоренном, отрицательное - при замед­ленном движении), м/с².