Лабораторно-практическое занятие № 4

БАШЕННЫЙ КРАН:

Определение производительности при монтаже строительных конструкций

Общие методические указания

Башенные краны являются основным типом грузоподъёмной машины, используемой в промышленном и гражданском строительстве. Они делятся на 2 конструктивные группы:

1. Башенные передвижные краны – это свободно стоящие поворотные краны со стрелой, закреплённой в верхней части башни, имеющий возможность передвигаться по рельсовому пути. Могут быть с поворотной и с неповоротной башней. Краны с поворотной башней имеют поворотную платформу с механизмами и контргрузом. Краны с неповоротной башней имеют поворотный оголовок со стрелой и противовесной консолью. На консоли размещены лебёдки, противовес и кабина управления. Стрела балочного типа и консоль удерживаются расчалами.

2. Башенные приставные краны – особая группа строительных кранов, предназначенных для возведения многоэтажных гражданских и промышленных зданий высотой до 150 метров. Приставные краны могут иметь самоподъёмное и передвижное исполнение. В передвижном исполнении краны работают до высоты здания 60-80 м; после этого они крепятся к конструкции здания с помощью специальных связей, проходящих через оконные проёмы, и становятся приставными стационарными. Башня неповоротная, высота башни увеличивается посредством сменных секций с помощью монтажной стойки, расположенной на верху крана, и собственной лебёдки, которая обеспечивает подъём и заведение секций.

Занятие проводится с целью закрепления знаний студентов по разделу «Грузоподъемные машины», изучения конструкций башенных кранов, приобретения навыков расчета производительности и других технико-экономических показателей монтажных кранов.

Проведению занятия должно предшествовать изучение студентами конструкций башенных кранов по конспектам лекций, рекомендованной литературе, плакатам и макетным образцам кранов.

Исходные данные для расчета производительности и других технико-экономических показателей студенты находят в таблице заданий по названному преподавателем варианту. В последующем, по указанной в настоящей разработке методике, студенты выполняют следующее:

1. Вычерчивают в масштабе план размещения монтируемых плит перекрытия, определяют требуемый вылет и, используя технические характеристики кранов, проверяют возможность использования заданного крана при монтаже плит на заданную высоту.

2. Определяют продолжительность рабочего цикла крана, предварительно определив по плану размещения плит и скоростям механизмов затраты времени на выполнение рабочих операций.

3. Определяют техническую и эксплуатационную производительность крана.

4. Находят объём и продолжительность выполнения заданного объёма строительно-монтажных работ.

5. Определяют годовую производительность и коэффициент эффективности использования крана

Для облегчения работы студентов последовательность выполнения расчетов и методика анализа результатов поясняются на конкретном примере.

Занятие рассчитано на четыре аудиторных часа. Окончательное чистовое оформление расчетов и схемы студенты выполняют дома самостоятельно. Завершенную работу сдают преподавателю до срока выполнения следующей лабораторной работы.

Принимая задание, преподаватель проверяет правильность расчетов, анализа результатов, задает вопросы и проверяет усвоение студентами материала по рассматри­ваемому разделу курса.

Таблица заданий

№ варианта	Размеры здания в плане, м a х b	Высота монтажа H, м	Модель крана	Схема, характеристика и параметры
1	54 х 15	30	КБ-306А	Рис. 1, табл. 1
2	72 х 17	32
3	108 х 19	34
4	132 х 21	36
5	144 х 23	38
6	54 х 15	30	КБ-405-1	Рис. 2, табл. 2
7	72 х 17	32
8	108 х 19	34
9	132 х 21	36
10	144 х 23	38
11	54 х 15	40	КБ-405-2	Рис. 2, табл. 2
12	72 х 17	42
13	108 х 19	44
14	132 х 21	45
15	144 х 23	46
16	54 х 20	60	КБ-504	Рис. 3, табл. 3
17	72 х 22	62
18	108 х 24	64
19	132 х 26	66
20	144 х 28	70
21	54 х 20	70	БК-180	Рис. 4, табл. 4
22	72 х 22	80
23	108 х 24	90
24	132 х 26	100
25	144 х 28	110
26	54 х 30	120	КБ-573	Рис. 4, табл. 4
27	72 х 32	130
28	108 х 34	135
29	132 х 36	140
30	144 х 38	150

Пример расчёта

Исходные данные:

Размеры здания a х b = 96 х 23 м

Высота монтажа H = 35 м

Кран КБ- 306А

Монтируемые элементы – плиты перекрытия a_пл х b_пл = 1,2 х 6 м и 1,2 х 5,5 м, вес Q_пл = 4 т.

Решение

1. Вычерчиваем в масштабе план расположения плит перекрытия и крана относительно здания

2. Требуемый вылет и высота подъема:

R = b - b_пл /2 + δ + R_габ ,

где : δ – зазор между зданием и поворотным габаритом крана, δ = 1 м;

R_габ – радиус поворотного габарита крана, для КБ-306А R_габ = 3,6 м (Табл. 1).

R = 23 – 6/2 + 1 + 3,6 = 24,6 м.

Максимальный вылет крана КБ-306А равен R _max = 25 м (Табл. 1), грузоподъёмность при наибольшем вылете – 4 т соответствует весу плиты 6х1,2 м; высота подъёма при наибольшем вылете равна 40,6 м > 35 м. Вывод: R < R _max , H < H_Rmax , кран КБ-306А удовлетворяет условиям монтажа груза 4 т на вылете 24,6 м на высоту 35 м.

Если R > R _max или H > H_Rmax , необходимо заменить кран или использовать 2 крана с обеих сторон здания.

Выписываем из таблицы 1 значения скоростей механизмов крана КБ-306А, влияющие на продолжительность рабочего цикла:

Скорости:

подъёма груза V_{подъёма} = 0,40 – 0,53 м/с

посадки груза V_{посадки} = 0,16 м/с

передвижения груза V_{передвижения}=0,48м/с

вращения платформы n_вращ.= 0,6мин ^-1

продолжительность изменения вылета t_∆R=0,8 мин

3. Длительность рабочего цикла крана кб-306а

Рабочий цикл монтажного крана состоит из следующих операций:

1. Захват (строповка) груза

Состав работ: подвод стропов к грузу (протаскивание) с 2-х сторон, надевание петель стропов на крюк.

Фиксируются следующие моменты времени:

Начальный – момент прикосновения рук стропальщика к стропам;

Конечный – момент подачи сигнала об окончании строповки.

2. Операция хода крана с грузом:

   0. Подъём груза

Состав работ: разгон, подъём крюка на заданную высоту

Таким образом, продолжительность рабочего цикла крана состоит из двух частей:

t_ц = t _гр + t _хол ,

где: t _гр - операции рабочего цикла с грузом,

t _хол - операции рабочего цикла без груза.

В целях безопасности, операции с грузом в начальные и конечные моменты времени выполняются на пониженных скоростях.

1. Движение с грузом:

t _гр = t_строп + t_{подъёма, пов} + t_{передв.гр, изм.выл.} + t_{опуск.,отстроп.} ,

где:

t_строп – продолжительность строповки груза, определяется наблюдением, обычно t_строп = 5 – 20 с. Принимаем t_строп = 20 с.

t_{подъёма, пов} - продолжительность подъёма груза с одновременным поворотом стрелы,

t_{подъёма,} = (Н+2)/V_{подъема}=(35+2)/0,40 = 87,5 с. = 1,46 мин

t_пов. = φ/(2π*n_вращ) = π/(2π*0,6) = 0,83 мин

t_{передв.гр, изм.выл.} – продолжительность передвижения груза с полным изменением вылета.

t_{передв.гр.} = (а/2)/V_{передв.гр.} = (96/2)/0,48 = 100с. = 1,67 мин.

t_{изм. вылета} = 0,8 мин.

t_{опуск.,отстроп} - продолжительность отпускания груза с высоты 35 м до высоты 1м, с последующей посадкой с 1м до 0м. Средняя скорость отпускания груза. Скорость отстроповки.

t_опуск. = 1/ V_{подъема} + 1/ V_{посадки} = 1 / 0,415 + 1 / 0,16 = 8,4 с.= 0,14 мин.

t_{отстроп.} = 20с. = 0,33 мин.

Общее время движения с грузом: t _гр = 0,33 + 1,46 + 1,67 + 0,14 + 0,33 = 3,93 мин.

2. Движение без груза:

t ^хол_{подъема} = 1/ 0,16 = 6,25 с. = 0,10 мин. – подъем крюка на безопасную высоту 1м.

t ^хол_{передвиж. пов.} = (а/2)/ V^хол _{передв.} = (96/2) / 0,48 = 100 с. = 1,67 мин – передвижение крана за новой плитой.

t_отпуск = (H+1)/ V_{отпуск.} = (35+1) / 0,53 =66,04 с. = 1,1 мин. – опускание крюка до 0 – отметка поверхности плиты.

t_пов. = 0,83 мин. – входит в t_{передв., пов.} или в t_{отпуск.}

Общее время движения без груза:

t_хол. = 0.1 + 1.67 + 1.1 = 2.87 мин.

3. Длительность рабочего цикла:

t_ц = 3,13 + 2,87 = 6,8 мин.

4. Техническая производительность крана.

П_т = (1/t_ц ) * 60 = (1 / 6,8) *60 = 8,82 плит/час

5. Часовая эксплуатационная производительность крана:

П_час. = П_т * k_в

где k_в = t_{раб /} t_см – коэффициент использования крана в течение смены примем t_раб – продолжительность работы крана в течение смены, примем t_раб = 6ч., 2 часа занимает обслуживание крана.

t_см = 8 часов. – продолжительность смены, час.

k_в = 6/8 = 0,75

П_час. = 8,82 * 0,75 = 6,62 плит/час.

6. Сменная производительность крана:

Расчетная: П_см^ном = П_см/кг = 211,8/0,32 = 661,8 т/см.

Фактическая: П_см = П_час * Т_{см час} = 6,62 * 8 = 52,9 плит/см. = 53 плит/см.

П_см (т/см)= Q_плиты * П_см = 211,8 т/см

7. Готовная производительность крана на данном виде работ:

П_год = П_см * Т_{год см}

где : Т_{год см} = 300 смен в году

k_г – коэффициент использования крана по грузоподъемности

k_г = Q_факт/Q_max = 4/12,5 = 0,32

Q_факт – вес плиты, Q_факт =4т.

Q_max – грузоподъемность на максимальном вылете, Q_max = 12,5 т.

Фактическая: П_год^факт = 63,480 т/год

Номинальная: П_год = 661,8 * 300 = 198,54 т/час.

8. Коэффициент эффективности использования машины:

k = k_в * k_г = 0,75 * 0,32 = 0,24

k_г = П_год^факт / П_год^ном = 63480/198540 = 0,32