Подъемный кран представляет собой машину циклического действия, предназначенную для подъема и перемещения различных грузов. Работа крана основана на возвратно-поступательном движении его грузозахватного устройства.
Принцип работы и основные характеристики
В процессе эксплуатации кран совершает установочные движения для изменения своего положения или положения стрелы, а также рабочие движения. К последним относятся захват груза, его транспортировка, разгрузка в заданной точке и возврат грузозахватного механизма в исходное положение. Ключевой технической характеристикой любого крана является его грузоподъемность — максимальная масса, которую машина способна поднять. В этот показатель включается и вес сменных грузозахватных приспособлений.
Грузозахватные устройства
Выбор конкретного типа захватного механизма зависит от габаритов, формы и массы перемещаемого объекта. Основное требование — удобство в работе и минимальный собственный вес. Наиболее простыми устройствами являются стропы — канаты с крюками. Для работы с листовым прокатом, ящиками или бочками применяют клещевые и эксцентриковые захваты. Сыпучие и жидкие грузы перемещают с помощью бадей, ковшей, грейферов и кюбелей. Для металлических изделий часто используют электромагниты, а для длинномерных грузов — траверсы.
История развития краностроения
До XIX века все подъемные краны имели простую деревянную конструкцию и приводились в действие мускульной силой человека. Прорыв произошел в середине XIX столетия с развитием машиностроения: краны стали металлическими и обзавелись механическим приводом. Важными вехами стали: первый паровой кран в Великобритании (1830 г.), гидравлический (1847 г.) и кран с двигателем внутреннего сгорания (1895 г.). Электрический привод был применен в 1880-х годах в США и Германии, а к 1890 году появились краны с индивидуальным многомоторным приводом. В России серийное производство кранов началось в конце XIX века на заводах в Петербурге, Николаеве и Брянске. С 1920-х годов краностроение выделилось в самостоятельную отрасль тяжелого машиностроения, что отвечало потребностям бурно развивавшейся промышленности.
Конструктивные особенности и классификация
Конструкция крана определяется его схемой работы. По этому признаку все краны делятся на две большие группы: поворотные и неповоротные.
Поворотные краны имеют платформу, способную вращаться относительно основания. К этой категории относятся железнодорожные, автомобильные, гусеничные, пневмоколесные, башенные, портальные, плавучие и судовые краны, а также настенно-поворотные и кровельные модели.
Неповоротные краны не имеют вращающейся платформы. Типичными представителями являются мостовые и кабельные краны, а также настенно-консольные перегружатели.
В современной практике нашли применение даже вертолеты-краны, оснащенные специальными захватами. Их главная задача — выполнение работ в труднодоступной местности, например, при прокладке трубопроводов.
Основные механизмы и системы
Сердцем любого крана является механизм подъема груза, который обычно включает в себя лебедку и стальной канат с крюком или иным захватом. Для предотвращения раскачивания груза при штабелировании используют подвес-штангу. Все механизмы оснащаются системами безопасности: ограничителями хода и грузоподъемности. Некоторые модели имеют встроенные весы.
Помимо главного подъемного механизма, кран может быть оснащен следующими системами:
- Передвижения грузовой тележки или всей машины (на рельсах или колесах).
- Вращения поворотной части.
- Изменения вылета стрелы.
- Подъема консоли моста.
Привод этих механизмов может быть электрическим, дизельным, гидравлическим, пневматическим или даже ручным. Для регулировки скоростей чаще всего используют электродвигатели. В мобильных кранах (автомобильных, гусеничных) обычно устанавливают двигатели внутреннего сгорания. Для сложных задач применяют комбинированные силовые установки, например, дизель-электрические.
Управление краном осуществляется из кабины оператора, которая может располагаться на грузовой тележке, поворотной платформе или мосту. Широко распространено и дистанционное управление — по радио или с помощью проводного пульта.
Области применения различных типов кранов
Конкретная модификация крана напрямую зависит от задач, которые ему предстоит решать:
- Мостовые краны — используются в цехах заводов, на складах и электростанциях.
- Настенно-консольные краны — служат вспомогательным оборудованием в цехах, дополняя мостовые краны.
- Козловые краны — находят применение на складах, стройплощадках (для монтажа конструкций), в судостроении и энергетике.
- Мостовые перегружатели — работают в портах, на угольных складах, промышленных предприятиях и электростанциях.
- Самоходные стреловые краны (на гусеничном, колесном или пневмоколесном ходу, включая краны на базе трактора) — универсальные машины для монтажных и погрузочных работ на различных объектах и транспорте.
- Башенные краны — незаменимы в строительстве и судостроении.
- Портальные краны — основной тип кранов для портовых терминалов.
- Плавучие краны — используются для работ на воде, в судостроении и судоремонте.
- Судовые краны — устанавливаются на кораблях для проведения грузовых операций.
Современные тенденции в краностроении направлены на увеличение грузоподъемности, высоты подъема, вылета стрелы, маневренности и общей производительности машин. Для снижения собственного веса конструкции кранов изготавливают из высокопрочных сталей или алюминиевых сплавов, широко применяя сварные соединения.