Грузоподъёмный кран, машина циклического действия, предназначенная для подъёма и горизонтального перемещения груза, удерживаемого грузозахватным устройством до момента разгрузки. Грузоподъёмный кран работает внутри ограниченной рабочей зоны (строительная площадка, цех, терминал, склад и др.). Основная характеристика грузоподъёмного крана – грузоподъёмность, под которой понимают наибольшую массу поднимаемого груза.

Историческая справка

Простейшие подъёмные машины, применявшиеся на земляных работах в строительстве, на шахтах и рудниках, до конца 18 в. изготовлялись из деревянных частей и имели ручной привод. К началу 19 в. быстроизнашивающиеся детали стали заменять металлическими. В 1820-х гг. появились первые подъёмные машины, целиком изготовленные из металла, сначала с ручным, а в 1830-е гг. – с механическим приводом. Первый паровой кран создан в Великобритании в 1830 г., кран с гидравлическим приводом – там же в 1847 г. Электрический двигатель применён на грузоподъёмных кранах в 1880–1885 гг. почти одновременно в США и Германии; в 1895 г. был использован двигатель внутреннего сгорания. Грузоподъёмные краны имели мостовую ферму, одномоторный привод. Грузоподъёмные краны современного типа начали выпускать в России в конце 19 в. на ряде заводов (Путиловском, Брянском, Краматорском, Николаевском и др.). В 1920-х гг. создаётся новая отрасль транспортного машиностроения со специализированными заводами, производящими грузоподъёмные краны различного назначения. Основное направление развития производства – внедрение автоматизированного управления, повышение грузоподъёмности, специализация и обеспечение надёжности и безопасности работы кранового оборудования.

Классификация

Грузоподъёмные краны различаются по конструктивному исполнению, типу грузозахватного устройства, соответствующего характеру выполняемых работ, заданной траектории перемещения груза; углу поворота рабочих органов, ходовому устройству, по роду привода механизмов. Разнообразие конструкций грузоподъёмных кранов обеспечивает их широкое применение. По характерным признакам конструкции грузоподъёмные краны разделяют на мостовые, стреловые и создаваемые часто на их базе специальные.

Мостовой кран.Мостовой кран.Мостовые краны имеют ферменную конструкцию, по которой перемещается грузовая тележка с подвешенным на ней посредством канатов грузозахватным устройством (крюковая подвеска, подъёмный электромагнит, грейфер и др.). Тележка совершает движение поперёк ферменной конструкции, опирающейся на мостовые балки, которые могут передвигаться по специальному крановому пути, уложенному на эстакаде или несущих балках цеха, склада и др. К грузоподъёмным кранам этого типа относится козловой кран, грузовая тележка которого смонтирована на жёстких стойках.

Козловой кран.Козловой кран.Вся конструкция передвигается по рельсовому пути или бетонному основанию. Грузоподъёмным механизмом крана служит таль или лебёдка, установленные на грузовой тележке. Механизмы передвижения тележки могут иметь тяговый гибкий привод (цепь или канат) либо приводные колёса, смонтированные на раме тележки или на ходовых балках, имеющих специальные балансирные тележки и приводы с колодочными или дисковыми тормозами. Грузоподъёмность типовых мостовых грузоподъёмных кранов 500–600 т; козловых – до 1600 т.

Стреловые краны имеют наиболее разнообразное конструктивное исполнение: оборудованы сменными стрелами различной длины, телескопическими или ферменными (прямыми либо изогнутыми), обеспечивающими необходимый фронт работ; снабжены специализированный грузоподъёмным оборудованием (грузовой тележкой или тельфером); в зависимости от места производства работ имеют соответствующие опорные и ходовые устройства. Портальные краны в морском торговом порту в Калининграде.Портальные краны в морском торговом порту в Калининграде.По конструктивным особенностям и расположению стрелы выделяют грузоподъёмные краны, предназначенные для выполнения определённых работ.

Различают портальные краны с установкой стрелы на опорно-поворотном портале или самоходные краны, имеющие ходовое устройство с автомобильным или гусеничным ходом; башенные – с расположением стрелы в верхней части конструкции (иногда на портале) башни; вантовые – со стрелой на фундаментной опоре с креплением её верхнего конца канатными оттяжками, мачтовые – при жёстком креплении стрелы; консольные – при постоянном закреплении стрелы на стене, колонне или на подвижной тележке; велосипедные – с тележкой, перемещающейся по напольному однорельсовому пути и удерживаемой её верхней направляющей. Для изменения длины (вылета) стрелы при её шарнирном закреплении на опоре грузоподъёмные краны снабжают лебёдкой. Конструкции башен выполняются в виде решётчатых или трубчатых секций, соединённых фланцами, с возможностью их наращивания снизу или сверху для изменения высоты подъёма груза.

Консольный кран.Консольный кран.Устойчивость грузоподъёмных кранов обычно обеспечивается применением противовесов. Вращение (поворот) осуществляется на роликовых или шариковых опорно-поворотных устройствах приводом с зубчатым венцом или с канатной передачей. При строительстве высотных зданий (100–300 м) используют приставные краны с креплением к стене здания башни и наращиванием её сверху, а при высоте более 300 м – передвижные башенные краны, опирающиеся на конструкцию здания сверху и самоподнимающиеся с помощью лебёдки, имеющей полиспастный механизм большой кратности. Грузоподъёмность передвижных грузоподъёмных кранов от 40–300 т, специальных монтажных – до 1600 т.

Специальные краны предназначены для выполнения подъёмно-транспортных или технологических операций, часто осуществляемых в особых условиях. Такие грузоподъёмные краны имеют необходимые механизмы, выполняющие заданные технологической операции, совершающие специфического движения и оснащённые специальными грузозахватными устройствами. Для большинства из них базой служит конструкция мостового типа, которая дополняется специальным оборудованием – грейферным, магнитогрейферным, специальным грузозахватным, например ковшами для расплавленного металла, штабелёрами.

Мостовой перегружатель.Мостовой перегружатель.Для работы на больших территориях (терминалах, контейнерных площадках) используют мостовые перегружатели, снабжённые спредерами для захвата и надёжного удержания груза; мостокабельные краны, которые по конструкции аналогичны козловым кранам, но имеют больший пролёт моста, одну из опор часто соединяют с мостом шарниром, что увеличивает зону обслуживания. В портах, на складах сыпучих материалов и лесных грузов применяют портальные краны, которые имеют стрелу, установленную на полноповоротной платформе, смонтированной на портале, передвигающемся по подкрановым рельсам. Работы по очистке дна водоёмов ведутся с плавучих кранов стрелового типа, которые также чаще всего оборудуются поворотными платформами, образуют единую конструкцию с корпусом судна (понтона). Используются в портах, доках и при строительстве гидротехнических сооружений, для подъёма тяжёлых грузов (до 2500 т). Самоходные краны имеют конструкции башен и стрел, аналогичные башенным кранам, для устойчивости снабжаются выносными опорами (аутригерами). Такие грузоподъёмные краны служат для перегрузки тяжёлых штучных и сыпучих грузов, используются при монтаже высотных конструкций, строительстве мостов, разборе завалов, ликвидации аварий и т. п.

Конструктивные особенности

Грузоподъёмные краны подразделяют: на стационарные; приставные, прикреплённые к строящемуся сооружению; переставные (с перемещением их с одного места на другое вручную или с помощью других машин); передвижные, перемещаемые с одной рабочей позиции на другую собственным ходом (на автомобильном, пневмоколёсном, гусеничном ходу и железнодорожных платформах) или с помощью тягача (прицепные). Ходовое устройство может опираться сверху на подкрановые рельсы (опорное) или подвешиваться на нижних двутавровых полках специального кранового пути (подвесное). Привод всех механизмов, как правило, индивидуальный от электродвигателей переменного трёхфазного тока 380 В или (при необходимости плавного регулирования скоростей) постоянного тока, получаемого от генераторной установки либо от дизельного двигателя. Для обеспечения безопасной работы все грузоподъёмные краны оборудованы действующими автоматически ограничителями грузоподъёмности, высоты подъёма груза, грузового момента на стреле, концевыми выключателями крайних положений рабочих органов. Для остановки работы крана при сильном ветре применяются указатели ветрового давления с сигнализацией, отключающие приводы, и противоугонные захваты – рельсозажимные клещи. В конце рельсовых путей устанавливают упоры для буферных устройств (амортизаторы, гидравлические ограничители). Для работы на пересечённой местности грузоподъёмные краны оборудованы указателями крена, а вблизи ЛЭП – приборами световой и звуковой сигнализации об опасном приближении крана к линиям.

Управление работой грузоподъёмным краном осуществляется кнопочным пультом «с пола» либо силовыми контроллерами или командоконтроллерами, размещёнными в кабине. В большинстве грузоподъёмных кранов управление обеспечивается крановщиком, а в автоматизированном режиме – с помощью ЭВМ. При работе во вредных условиях или при недостаточном обзоре из кабины осуществляется дистанционное управление.

В зависимости от назначения и конструкции грузоподъёмные краны могут иметь различную высоту подъёма груза, например у мостовых 50–60 м; рабочая скорость передвижения моста 30–160 м/мин; грузовой тележки до 60 м/мин; у стреловых грузоподъёмных кранов скорость подъёма стрелы 1–3 мин; вылет стрелы 60–100 м.