Как изменить грузоподъемность крана

Вопрос от 09.07.2021:

Для снятия с учета мостового опорного крана г/п 16/3,2 тонн при условии демонтажа кабины и перевода на управление с пола достаточно ли установки ограничителя грузоподъемности до 10 тонн?

Ответ: На данный вопрос ответ дан Управлением государственного строительного надзора Ростехнадзора.

В соответствии с подпунктом «а» пункта 145 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения», утвержденных приказом Ростехнадзора от 26.11.2020 № 461 (далее – ФНП по ПС), не подлежат учету в т.ч. краны мостового типа грузоподъемностью до 10 тонн включительно, управляемые с пола посредством кнопочного аппарата, подвешенного на кране, или со стационарного пульта, а также управляемые дистанционно по радиоканалу или иной линии связи, за исключением кранов мостового типа, имеющих кабины управления.

Реконструкция (Реконструкция ПС) – это изменение конструкции ПС или его основных показателей назначения, вызывающее необходимость внесения изменений в паспорт (например, изменение типа привода, длины стрелы, высоты башни, длины пролета, грузоподъемности, устойчивости), переоборудование ПС для работы с другими грузозахватными органами или грузозахватными приспособлениями, а также другие изменения, вызывающие перераспределение и изменение нагрузок на расчетные элементы металлоконструкции и/или приводы.

Таким образом, для перевода мостового крана грузоподъемностью 16/3,2 тонн в разряд не подлежащих учету в органах Ростехнадзора необходимо провести его реконструкцию, в результате которой будет снижена грузоподъемность до 10 тонн. При этом использование электронного ограничителя грузоподъемности для снижения грузоподъемности не является реконструкцией.

---

На правах рекламы:

Наша организация проводит комплекс работ по переводу мостовых кранов на управление с пола. Обращайтесь

---

Руководитель направления по Московской области
Супрун Максим Александрович
Телефон: +7 (910) 098-8920
E-mail:

.

---

§ 3. Способы повышения грузоподъемности кранов

В случаях, когда паспортная грузоподъемность имеющихся в На­личии кранов недостаточна для подъема аппаратов данной массы, могут быть применены различные способы временного повышения грузоподъемности кранов: расчаливание, установка стоек под стрелами, связь стрел ригелями, применение разгрузочных устройств.

Этим вопросам особое внимание уделяется научными и мон­тажными организациями в СССР, в частности ВНИИмонтажспёц-строем. Благодаря разработанным ими способам в нашей стране было смонтировано много различных аппаратов, масса которых превьшала грузоподъемность имеющихся кранов. Разработаны такие способы, позволяющие монтировать аппараты, длина которых боль­ше высоты подъема крюка кранов.

Наиболее широкое применение нашел способ расчаливания.

Грузоподъемность кранов (паспортная) может быть увеличена за счет увеличения кратности грузового полиспаста, при этом екЬ-рость подъема уменьшается. Но такое увеличение грузоподъемности может быть получено только при обеспечении устойчивости крана. С увеличением грузоподъемности возрастает нагрузка на многие де­тали крана, поэтому необходимо проверять их прочность.

В результате поиска различных способов, позволяющих повысить устойчивость, наиболее простым является способ (предложенный канд. техн. наук Е. И. Кременецким) временного расчаливаяйя стрелы крана.

Существует несколько способов расчаливания: с одной (рис. 141, а), с двумя (рис. 141, б) и тремя ветвями. Наибольшее распространение получил способ с двумя ветвями.

При расчаливании стрелы передвижение крана становится не­возможным, что значительно ухудшает условия монтажа. Разли­чают две системы расчаливания — неманевренную и маневренную. При неманевренной системе можно только изменять вылет крюка, поднимая и опуская его, тогда как при маневренной системе можно также поворачивать стрелу на угол до 60° в одном направлейии. т. е. общий сектор обслуживания может достигать 120°. В том и другом случаях необходимо переоборудовать и расчаливать стрелу крана.

Рис. 141. Схемы способов расчалива­ния

Переоборудование крана 6 (рис. 142) для неманевренного расчаливания состоит из замены верхнего блока 2 грузового по­лиспаста блоком с таким числом роликов, которое соответствова­ло бы необходимой расчетной кратности полиспаста i, обеспе­чивающей подъем заданного гру­за G_г при известной грузоподъ­емности грузовой лебедки крана (см., § 5 главы I раздела четвер­того), а также из замены под­вижного блока 1 кранового по­лиспаста необходимым числом роликов для получения требуе­мого i полиспаста.

Существует несколько спосо­бов крепления расчалок 4 к стреле крана. Все они имеют ту особенность, что расчалки крепятся не непосредственно к стреле, а с помощью роликового переходника 3. Такое крепление обеспе­чивает симметричное распределение сил в расчалках.

На рис. 142 показан один из способов крепления расчалок к стре­ле. Отрезок каната 10 двумя концами закреплен за ось 11 стрелы с помощью монтажных сжимов 12. К этой оси крепится канат 5 подъ­ема и опускания стрелы. Канат 10 огибает один из роликов балансирного блока. Через второй ролик этого блока перекинуты расчалки 4. Натяжение расчалки 4 осуществляется лебедкой 8. Так как усилия в расчалке значительны, то между лебедкой и балансирным блоком устанавливают полиспаст 7.

Рис. 142. Схема неманевренного расчаливания крана

1 — подвижный блок полиспаста; 2 — блок грузового полиспаста; 3 — роликовый пере­ходник; 4 — расчалки; 5, 10 — канаты; 6 —кран; 7 — полиспаст; 8 —лебедка; 9 —якорь; 11 — ось; 12 —сжим

Рис. 143. Схема маневренного расчаливания крана

а — кран, расчаленный двумя расчалками, запасовка канатов; б — треугольная травер­са; в — схема сил, действующих в расчалках; 1 — якорь; 2 — лебедка; 3 — полиспаст; 4 — расчалки; 5 — траверса; 6 — полиспаст расчаливания, 7 — ролик

Кроме того, полиспаст обеспечивает малые скорости натяжения, что нельзя получить лебедкой, а также снижает динамические нагрузки. Лебедку удерживает якорь 9. Чтобы не возникали боковые силы при одноветвевом расчаливании, расчалка должна быть расположена в вертикальной плоскости, про­ходящей через оси крана и грузового полиспаста, а при двухветвевом расчаливании обе расчалки должны располагаться симметрично оси крана. Подвесив стрелу на расчалку 4, освобождают натяжение каната 5 подъема стрелы, т.е. стрела поддерживается только рас­чалкой.

Переоборудование крана при маневренном методе расчаливания (рис. 143, а) заключается в следующем. Расчалки закрепляют не не­посредственно к стреле, а через промежуточную соединительную траверсу 5. Эта траверса представляет собой две треугольные плас­тины (рис. 143, б), связанные по углам осями, на которых вращаются ролики 7. К одному из роликов закреплен полиспаст расчаливания 6, а к двум другим — канаты расчалок 4. Траверсу устанавливают так, что центр треугольника, по углам которого расположены ро­лики, проходит через ось поворота кабины крана. Расчалки 4 за­креплены за якоря 1. Натяжение расчалок осуществляется лебед­ками 2 и полиспастами 3.

При неманевренной системе расчаливания полиспаст устанавли­вается только на одной ветви расчалки, а при маневренной — на каждой из расчалок 4. При таком креплении расчалок можно пово­рачивать кабину, не нарушая положения расчалок.

При повороте стрелы меняется направление полиспаста расчали­вания, а следовательно, и направление силы S_р (рис. 143, а), что при­водит к неравномерному распределению сил в расчалках. При угле поворота стрелы α = 60° эта неравномерность распределения стано­вится такой, что разность между S_р.п в правой расчалке и S_р.л в левой расчалке достигает величины, при которой одна из расчалок перестает работать на растяжение, а следовательно, дальше поворачивать стрелу нельзя. Поэтому сектор обслуживания не пре­вышает 120°.

Силы, действующие на рабочее оборудование при расчаливании стрелы. При работе крана на рабочее оборудование действуют сле­дующие нагрузки: массы аппарата G_а, полиспаста G_п, стрелы G_ст, сила Р на канате подъемного барабана и сила S_с.к в стреловом канате. В результате действия этих сил возникает сила Т, действующая вдоль оси стрелы. Эта сила зависит от угла δ_с.к между стреловым ка­натом и осью стрелы. При расчаливании стрелы основной стреловой канат отпускается и стрела поддерживается расчалками (на рис. 144, а показаны пунктиром), в которых возникает сила S_р. При этом сила Т зависит от угла δ_р. Чем больше δ_р, тем меньше S_р, но не всегда можно по условиям на монтажной площадке получить большой угол δ_р .

Допускаемую перегрузку нужно выбирать таким образом, чтобы усилие, действующее вдоль оси стрелы, было не больше, чем при, нормальной работе крана. Эту величину проще всего определить с помощью веревочного многоугольника сил (рис. 144, б). Сила Р при значительной кратности полиспаста мала, поэтому при построй нии многоугольника ею можно пренебречь.

Построим силовой многоугольник для обычной работы крана. Из точки О (рис. 144,б) отложим в определенном масштабе вектор Об соответствующий паспортной грузоподъемности G_пос. Из этой же точки проводим прямую, параллельную направлению оси стрелы.

Рис. 144. Схема сил, действующих при расчаливании кранов а — схема расчаливания стрелы; б — многоугольник сил
Из точки б проводим прямую, параллельную направлению канату подъема и опускания стрелы, до пересечения в точке в.

Отрезок Ов соответствует усилию Т, действующему вдоль оси стрелы в условиях, когда стрела поддерживается стреловым какатом. Из точки в проводим прямую, параллельную оби расчалки, до пересече­ния с прямой Ов₁ в точке в₁. Отрезок Ов₁ соответствует усилию, на­правленному вдоль оси стрелы, когда она расчалена. Из точки в проводим прямую, параллельную оси расчалки, до пересечения с прямой Об₁. Отрезок бб₁ соответствует той дополнительной нагрузке, которой можно нагрузить кран выше паспортной.

Увеличивать нагрузку на кран можно только при δ_р > δ_ск. Чем больше разность между δ_ск и δ_р, тем больше возрастает грузоподъ­емность крана. Если кран расчален двумя расчалками, то усилие в каждой расчалке зависит от угла между ними:

.

Угол ψ получают по расстоянию а между осями якорей и рассто­янию в между точкой крепления расчалок и прямой, соединяющей центры якорей (см. рис. 142):

.

Для маневренной системы расчаливания величина б берется от оси вращения платформы (рис. 143).

При повороте платформы вместе с поднимаемым грузом суммар­ная сила натяжения Т₁ расчалок проходит не через ось симметрии между расчалками, а под углом а поворота стрелы относительно оси симметрии крана. Поэтому сила натяжения расчалок различна и зависит от направления поворота стрелы. Натяжение каждой рас­чалки (см. рис. 143):

; (96)

. (97)

Канаты выбирают по наибольшим нагрузкам, т. е. для макси­мального угла поворота стрелы.

Применяя этот способ, необходимо проверить, не будет ли кран сдвигаться по опорной поверхности под действием возникающих го­ризонтальных сил или опрокидываться, т. е. проверить систему на устойчивость.

На рис. 144 приводится схема сил, действующих на кран при расчаливании. Под действием силы S_р возникает момент, равный S_р * h, стремящийся опрокинуть кран. Кроме того, в системе дейст­вует момент от массы G_a, равный G_а * l_а, и момент от массы G_к, рав­ный G_к * l_к. Для устойчивости крана необходимо, чтобы

.

Следовательно,

.

При соблюдении условия

,

где φ — коэффициент сцепления, кран не будет сдвигаться по опор­ной поверхности.

Из этого неравенства можно записать

,

т. е.

. (98)

Из полученных значений натяжения расчалки Зр для условий оп­рокидывания или сдвига должно быть выбрано наименьшее.

Кранами с неманевренным расчаливанием стрел можно монтиро­вать аппараты со строповкой у их вершины методом скольжения с от­рывом от земли массой G_а на 35—40% больше, чем грузоподъем­ность крана Q_к, а при методе поворота вокруг шарнира грузоподъем­ность крана Q_к, может составлять всего 35% массы аппарата. Этот способ весьма эффективен при погрузке горизонтальных аппаратов, если расстояние L от места подъема до места укладки меньше возмож­ного вылета крюка, а также для погрузки аппаратов на железнодо­рожные платформы и для разгрузки их с платформ на трайлеры.

Прежде чем начать подъем, после установки крана в исходное по­ложение, смены полиспастов и закрепления расчалок на стреле и якорях устанавливают стрелу под углом 70—75° к горизонту, затем проверяют, воспринимается ли масса стрелы расчалками, а не стре­ловым полиспастом. Для этого необходимо натягивать полиспаст расчалок, пока не ослабеет стреловой полиспаст.

При системе с маневренным расчаливанием ось соединительной траверсы должна совпадать с осью поворота платформы, так как от­клонение этих осей нарушает стабильное состояние расчалок. Сов­мещение этих осей достигается последовательным изменением длины трех расчалок. Большое влияние на работу этой стрелы кроме от­клонения полиспаста от вертикали имеет отклонение расчалки из плоскости стрелы (т. е. плоскости, проходящей через ось стрелы и ось поворота крана). Объясняется это тем, что даже при очень малом отклонении при значительном расстоянии от точки крепления рас­чалки до точки соединения ее с траверсой возникает большое откло­нение силы от оси симметрии расчалок, поэтому это отклонение не должно превышать 0°30′.

Повышение грузоподъемности достигается при подъеме аппара­тов спаренными кранами с установкой стоек под каждую стрелу, как это показано на рис. 145, а. При таком способе подъема грузо­подъемность возрастает благодаря повышению устойчивости, а кро­ме того, благодаря тому, что вдоль оси стрелы действуют значитель­но меньшие силы, поскольку стрелы опираются на стойки. Если при­нять, что при подъеме аппарата без стоек на каждый стреловой полиспаст действует сила S_с.к (рис. 145, б), то сила Т, действующая вдоль оси стрелы, может быть получена из Δавс, где ас параллельна оси стрелового полиспаста. Если стрела подперта стойкой, то для определения силы Т₁, действующей вдоль оси стрелы, необходимо решить статически неопределимую систему. Приближенное решение этой задачи возможно, если принять, что стреловой полиспаст пол­ностью разгружен, т. е. S_с.к = 0.

Из Δа₁в₁с₁, где непараллельна оси стрелы, получаем силу Т₁. Сравнительный анализ силовых треугольников авс и а₁в₁с₁ показы­вает, что всегда при одинаковой S_п будет Т₁ < Т.

Рис. 145. Схема подъема аппарата спаренными кранами со стойками под стрелами

а — схема установки стойки, б — схема сил, действующих в системе без стоек и со

стойками
Наряду с достоинством этой схемы следует отметить и следую­щие недостатки: необходимость в дополнительных стойках и их ус­тановке без больших отклонений от вертикального положения, сни­жение маневренности кранов. Однако даже при этих недостатках трудозатраты на монтаж аппаратов массой до 100 т по сравнению с трудозатратами на монтаж с помощью мачт составляют 40—45%, а приведенные затраты — не более 25%. Грузоподъемность кранов может быть увеличена до 50%. Этот способ позволяет поднимать ап­параты, длина которых больше длины стрел.

В практике монтажа используют также способ подъема аппаратов двумя кранами, стрелы которых связаны ригелем (рис. 146,а), в результате чего получается как бы портальный кран. В такой систе­ме достигается высокая устойчивость и увеличивается возможность повышения грузоподъемности, так как уменьшается усилие, дейст­вующее по оси стрелы.

На рис. 146, б (положение Б) приводится схема действия сил на стрелу, если стрелы не связаны ригелем и при наличии ригеля (по­ложение А). Как и в предыдущем случае, если нет ригеля, то из Δавс может быть получена сила Т по известной силе S_с.к. Учи­тывая действие ригеля и принимая, что S_с.к = 0, сила Т₁ может быть получена из Δа₁в₁с₁. Из рассмотрения этих схем следует, что при одних и тех же значениях S_а будет Т₁ > Т.

Для повышения грузоподъемности кранов применяют способ с разгрузочными устройствами. Разгрузочное устройство (рис. 147, а) состоит из шевра, установл иного на шарнире. К концу шевра подвешен направляющий ролик, через который переброшен обегающий канат подвижного

Рис. 147. Схема подъ­ема аппарата кралом с разгрузочным уст­ройством

а — схемы установки аппарата и сил, действу­ющих в системе; б — многоугольник сил; Q_i — усилие в полиспасте; S₁ — усилие подъема краном; G — масса аппарата
Повышение грузоподъемности кранов с помощью дополнитель­ных мачт и противовесов. Для повышения грузоподъемности кранов американская фирма «Америкен Хоист энд деррик компани» мо­дернизирует краны, оснащая их дополнительной мачтой 5 (рис.148, а). Стреловой поли-

Рис. 148. Кран с дополнительным противовесом

а — схема крана; б — схема сил. действующих на кран; а — многоугольник сил; У — те­лежка; 2 —бак; 3, 7 —полиспасты; 4 —каиат; Д —мачта; У—ролик; а —стрела
спаст 7 закреплен к верхнему концу этой мачты. Благодаря такому креплению увеличивается угол δ_с между осью стрелы и стреловым канатом. Это снижает усилие Т_б, дейст­вующее вдоль стрелы 8, по сравнению с обычной конструкцией при одинаковых массах поднимаемого груза. Кроме того, к дополнительной стреле присоединен противовес. Он представляет собой бак 2, заполняемый водой. Этот бак устанавливают на четырехколес­ной полноповоротной тележке 1. Бак присоединен к оголовку мачты 5 с помощью каната 4, переброшенного через ролик 6. Один конец ка­ната 4 закреплен за блок полиспаста 3, второй блок прикреплен к кронштейнам рамы крана. Противовес (бак) соединен с поворотной платформой с помощью шарниров, что позволяет поворачивать про­тивовес.

При выборе такой схемы монтажа важно оценить, насколько мож­но увеличить грузоподъемность крана. За исходную величину при­мем нагрузку, действующую по оси стрелы (рис. 148, б).

При обычной схеме стрелового крана сила Т, действующая вдоль оси, зависит от угла наклона стрелового каната δ_с.

Построим силовой многоугольник (рис. 148, в). Отложив по вер­тикали вектор аб, соответствующий в масштабе массе поднимаемого аппарата G_г1, проводим прямые аО и бО, параллельные направле­нию соответственно стрелового каната и стрелы. Вектор аО соот­ветствует силе, действующей вдоль стрелы, вектор бО — действую­щей вдоль стрелового каната. Установкой дополнительной мачты из­меняется угол δ_с между стрелой и стреловым канатом. Если провес­ти прямую из точки О, параллельную новому направлению стрелово­го каната, до пересечения с вертикалью, то вектор бв будет соответ­ствовать допускаемой увеличенной нагрузке на кран G_г2, при кото­рой нагрузки на стрелу не возрастают. Для определения массы про­тивовеса конструктивно находим плечо l_п (см. рис. 148, б) от оси про­тивовеса до ребра опрокидывания. Обозначив массу противовеса G_п, напишем уравнение для получения коэффициента устойчивости κ:

, (100)

где G_к — масса крана; l_к — плечо относительно ребра опрокидывания; G_г = G_г1 + G_г2.

При обычной работе крана коэффициент устойчивости

. (101)

Для устойчивости крана при новой нагрузке отношение κ/κ₀ должно быть больше 1, следовательно,

.

После преобразования получим

. (102)

Задавшись величиной новой грузоподъемности G_г, т. е. отношением G_г/G_г1, получим

Нам известны G_к, l_к, n и l_п, следовательно, из зависимости (102) определяем G_п.

Силу R, действующую вдоль стойки, можно найти, построив треугольник сил Овг по известным G_п и S (см. рис. 148, в).

Для подъема аппаратов, длина которых больше высоты подъема крюка крана, можно использовать схемы, показанные на рис. 149, а, б. По этим схемам предварительно аппарат поднимают

Устройства
повышения грузоподъемности (УПГ) кранов
включают дополнительные металлоконструкции
в виде контр­стрелы, стойки и противовеса
с канатно-блочными системами (рис. 5.30).
Они являются дополнительным оборудованием
стреловых систем кранов, улучшающим их
грузовые характеристики, особенно на
больших высотах. Это позволяет в ряде
случаев при отсутствии или неэффективности
использования кранов большей
грузоподъ­емности производить работы
имеющимся краном.

Рис.
5.30. Гусеничный кран с УПГ на монтажных
работах

Техническими
критериями при выборе и установке УПГ
яв­ляются условия устойчивости крана
и прочности его основных металлоконструкций.
Принцип действия большинства УПГ
осно­ван на увеличении восстанавливающего
момента в управлении грузовой устойчивости
крана. (Лишь отдельные конструкции УПГ
реализуют снижение опрокидывающего
момента).

Индексация
ССК не является единой, но в обязательном
по­рядке предусматривает значение
номинальной грузоподъемности в т или
в виде размерной группы соответствия,
а также вид ис­пользуемого самоходного
шасси.

Грузовысотные
характеристики ССК определяются типом
используемого в них самоходного шасси.

5.5.5.
Гусеничные краны

Гусеничные краны (КГ) выполняют на специальном само­ходном двухгусеничном шасси.

Его
значительная масса и низкое расположение
центра масс обеспечивают возможность
размеще­ния на нем решетчатых стрел
значительной длины (свыше 100 м) и
башенно-стрелового рабочего оборудования.
Оснащение КГ решетчатыми стрелами
обеспечивает повышенные грузовые
ха­рактеристики на значительной
высоте в связи с их увеличенной изгибной
жесткостью в сравнении с телескопическими
(рис. 5.31). Номинальная грузоподъемность
таких кранов составляет от 25 т и может
превышать 1000 т, доходя до 3000 т.

Рис.
5.31. Схема гусеничного крана и его
грузовысотные характеристики

при
различных видах рабочего оборудования
(ДЭК-631А):

а)
основная стрела, б) основная стрела с
жестким гуськом

(
гусек 10 м – противовес 19,6 т), в)
башенно-стреловое оборудование

(гусек
15,25 м, 24 м – противовес 19,6 т;  гусек
29 м, 37,75 м – противовес 22,8 т)

Привод
гусеничного шасси: дизель-электрический
и дизель-гидравлический (гидрообъемный).
Самоходное шасси имеет бор­товую
систему поворота и значительную опорную
поверхность движителей. Это обеспечивает
высотную маневренность крана и низкие
давления на грунт. Перечисленные
особенности конст­рукции позволяют
работать как в позиционном режиме, так
и в режиме движения. Еще одной важной
особенностью гусеничного шасси КГ
является возможность изменения ширины
ходовой час­ти, что при необходимости
обеспечивает их повышенную устой­чивость
в поперечной плоскости при работе в
режиме передви­жения. В гусеничных
кранах может использоваться рабочее
обо­рудование стационарных башенных
кранов. Кабины ряда конст­рукций
кранов могут перемещаться вдоль башен
с помощью соб­ственных механизмов.
Также как и краны КШ, они могут рабо­тать
с УПГ. КГ обладают значительными
технологическими воз­можностями. Они
используются при возведении энергетических
сооружений, мостов, а также при разработке
грунтов специаль­ными грейферами
(рис. 5.32, а), устройстве свайных оснований.
Краны повы­шенной грузоподъемности
выполняют из отдельных быстромонтируемых
модулей ограниченной массы и размеров.
Это позволя­ет оперативно решать
задачи по переброске их с одного объекта
на другой с помощью трейлеров.

Рис.
5.32. Гусеничный кран со специальными
видами рабочего оборудования:

а)
грейфером – для устройства
противофильтрационных завес,

б)
драглайном – для копания грунтов на
больших радиусах

5.5.6.
Автомобильные краны

Краны автомобильные (КА) смонтированы на дооборудо­ванных шасси серийных автомобилей, в связи с чем имеют высо­кую скорость и плавность хода, но ограничены по грузоподъем­ности: в основном до 16 т, реже до 24, 30, 40 и 50 т.

Рис.
5.33. Кран автомобильный КС-55722-1:

а)
общий вид, б) технические характеристики,
в, г) грузовысотные

характеристики,
д) диаграмма зон выполнения крановых
операций

по
углу поворота поворотной платформы

Рис.
5.34. Автомобильный кран-манипулятор с
телескопической стрелой:

а)
общий вид, б) схема, в) технические
характеристики

5.5.7.
Краны на специальном шасси автомобильного
типа

Краны на специальном шасси автомобильного типа (КШ), сохраняя преимущества КА в скорости передвижения и плавно­сти хода, имеют усиленные шасси специального кранового ис­полнения, что позволяет оснащать их различными видами крано­вого оборудования, имеющими значительные грузовысотные ха­рактеристики, по своим численным значениям являющиеся про­должением характеристик КА: грузоподъемности от 25 т до 250, 400, 500 т и выше; высоте подъема до 60÷70 м (имеются КШ, грузоподъемность которых составляет 800, 1000 т и выше).

Специальные
пневмоколесные шасси КШ в качестве
первич­ных силовых установок имеют
обычно два дизеля: один из них размещен
под капотом и реализует транспортный
режим и режим установки выносных опор;
а другой установлен на раме, сзади кабины
и обеспечивает работу крановых механизмов.
В приводе использованы гидрообъемные
2-, 3-поточные трансмиссии с
гид­рораспределителями пропорционального
управления. Наличие нескольких потоков
в гидроприводе позволяет при необходимо­сти
объединять их, тем самым повышая скорости
рабочих движе­ний выходного звена.

КШ
выпускают с телескопическим стрелами.
Для достижения повышенных высотных
характеристик и рабочей зоны их обору­дуют
решетчатыми стрелами, удлинителями и
управляемым гуськом. В этом случае они
представляют башенно-стреловое
оборудование, где башней является
вертикально установленная телескопическая
стрела. КШ имеют значительные собственные
массы, в связи с чем в них используют
многоосные СШ с колес­ной формулой
6×4; 8×4; 12×6; 14×6; 16×18, позволяющие
обеспе­чивать требуемую нагрузку на
ось, ограниченную несущей спо­собностью
поверхностей передвижения. Увеличенное
число при­водных колес (вторая цифра
в колесной формуле), конструкция и форма
их покрышек, возможность регулирования
давления в ко­лесах, наличие устройств
блокировки обеспечивают этим кранам
высокую проходимость.

Основные
режимы работы КШ — позиционные, реализуемые
на средних и больших вылетах с большой
высотой подъема.

К
этой же группе можно отнести и короткобазные
краны (КК, рис. 5.35), выполняемые на
специальном короткобазном шасси
автомобильного типа. Они предназначены
для работы в стесненных условиях и, в
част­ности, в режимах передвижения
(без установки на выносные опо­ры).
Особенностью СШ, кроме его уменьшенных
габаритов, яв­ляется наличие
гидростатического привода хода всех
колес. Ко­лесная формула кранов серии
КК: 4×4 или 6×6. Причем все коле­са
одновременно являются и управляемыми,
а режимы управле­ния разнообразны:
ручное и автоматизированное. Указанные
осо­бенности самоходного шасси
обеспечивают его высокую манев­ренность
при движении. При работе в позиционном
режиме ха­рактерно использование
средних вылетов. Номинальная
грузо­подъемность КК до 55 т, максимальная
высота подъема ≈ 50 м, вылет – 45 м.

Рис.
5.35. Самоходный стреловой кран
КК LIEBHERR LTC 1055-3.1:

а)
общий вид, б) технические характеристики 

5.5.8.
Краны пролетного типа

В
группу кранов пролетного типа входят
мостовые, козловые и кабельные (рис.
5.36).

В пролетных кранах несущей металлоконструкцией является жесткий или гибкий пролет.

Жесткий
пролет выполняют в виде сборной решетчатой
металлоконструкции, опираемой с обеих
сторон на опорные элементы: колесно-рельсовые
тележки у мостовых кранов и жесткие
высокие опоры у козловых кранов. Гибкий
пролет выполняют в виде несущего каната,
растянутого между боковыми опорами.
Главным параметром кранов пролетного
типа является номинальная грузоподъемность,
дости­гающая сотен тонн. Основным
грузонесущим элементом пролет­ных
кранов является грузовая каретка, на
которой смонтирован полиспаст
грузоподъемного механизма. В зависимости
от конст­рукции крана грузовая и
тяговая лебедки расположены внутри
пролета или на опорах. На рис. 5.36, б
представлены схемы запасовки канатов
грузовой и тяговой лебедок козлового
крана. Кра­ны козлового типа могут
иметь консольно-расположенный про­лет,
на концевых частях которого могут
использоваться дополни­тельные
грузоподъемные механизмы в виде талей.
К числу ос­новных характеристик кранов
пролетного типа относят длину пролета
и максимальную высоту подъема груза,
скоростные ре­жимы механизмов и
опорные нагрузки.

Рис.
5.36. Краны пролетного типа:

а
– кран мостового типа (кран-балка), б –
козловой кран и схемы запа-

совки
механизмов передвижения  грузовой  каретки
и  грузоподъемной

лебедки,
в – кабельный кран; 1 – рельсоколесная
тележка с приводом

хода,  2  –  жесткий  пролет,  3  –  электроталь,  4  –  пульт  управления, 

5
– каретка с грузовым полиспастом, 6 –
лебедка перемещения грузо-

вой
каретки,  7 – опора крана,  8
– комплект грузоподъемных лебедок, 

9
– несущие канаты, 10 – тяговый канат, 11
– противовес, 12 – грузовая

тележка
с грейфером, 13 – тяговая лебедка

5.5.9.
Грузоподъемные машины специального
назначения. 

Помимо
грузоподъемных машин общего назначения
имеются специальные машины, используемые
в особых условиях.

В
технологиях эксплуатации подмостовых
пространств применяют мачтовые подъемники
с выдвижной рабочей площадкой (рис.
5.37). Она установлена на опорно-поворотное
устройство мачты с возможностью вращения
в поперечной плоскости. Подъем и опускание
мачты осуществляется гидроцилиндрами
подачи, размещенными в её верхней части.
Установка мачты в рабочее и транспортное
положения осуществляется рычажным
манипулятором, устанавливаемым на
поворотной платформе транспортных
средств. В зависимости от конструкции
мачт уровень размещения платформы может
составлять от 12 до 30 м и больше.
Грузоподъемность платформ 0,5÷0,8 т.

Рис.
5.37. Специальный автомобильный подъемник
для ремонта

подмостового
пространства

Примерами
кранов специального назначения могут
служить плавучие (рис. 5.38), портальные
краны (рис. 5.39) и краны-трубоукладчики
(рис. 5.40).

Рис.
5.38. Плавучий кран для ремонта шлюзов Q_н =
350 т

Рис.
5.39. Портальный кран

Рис.
5.40. Кран-трубоукладчик

Плавучие
краны размещают на понтонах обычно
прямоуголь­ной формы, оборудованных
дизель-генераторной силовой уста­новкой
(одной или двумя), гидростанцией,
комплектом электро­оборудования.
Кроме этого, на понтоне предусмотрены
водолаз­ная станция, различное
технологическое оборудование (свароч­ное
и др.), а также площадки для размещения
людей и грузов. Сами понтоны могут быть
передвижными и самоходными; реч­ного
и морского исполнения. Их основной
характеристикой явля­ется водоизмещение,
представляющее отношение эксплуатаци­онной
массы понтона к плотности воды. Их
грузовысотные ха­рактеристики получают
на основании критерия остойчивости,
являющимся и аналогом устойчивости в
водной среде.

Плавучие краны применяют, в основном, в гидротехническом строительстве при укладке кабелей и трубопроводов под воду, сооружений мостов, перегрузке грузов. Они имеют широкий спектр по грузоподъемности: от 5 до 500 (5000) т. Рабочее оборудование устанавливается на поворотной платформе, опирающейся через катковое опорно-поворотное устройство на неподвижную раму. Используют чаще всего уравновешенные стреловые системы, в том числе и шарнирно-сопряженные (с управляемым гуськом). Грузоподъемные механизмы по исполнению аналогичны соот­ветствующим механизмам кранов тяжелых серий.

На
рис. 5.38 показан специальный плавучий
кран для ремонта шлюзов. Технология
проведения работ предусматривает
монтаж-демонтаж тяжелых деталей (например
створок ворот шлюзов) требующих
использования крана повышенной
грузоподъемности.

Портальные
краны используют в портах для выполнения
мон­тажных (Q_н до
300 т) и перегрузочных работ (Q_н до
5÷8 т). Их отличительными особенностями
являются следующие:

•   наличие
специальной опорной несущей конструкции
в фор­ме портала с высокорасположенным
ОПУ, под которым имеется достаточно
места для осуществления транспортных
средств, включая железнодорожные
составы;

•   оснащение
специальным рабочим оборудованием, с
уравно­вешенной стреловой системой,
подъем — опускание которой вы­полняется
на повышенных скоростях и является
основной рабо­чей операцией.

В
перегрузочных портальных кранах малой
грузоподъемности (3÷5 т) используют
стреловые системы с уравнительным
поли­спастом, а в монтажных кранах –
с уравнительным блоком.

Краны-трубоукладчики – группа специальных кранов, обеспе­чивающих комплекс работ в технологии укладки магистральных трубопроводов открытым способом диаметром 529, 720, 820, 1020, 1220 и 1420 мм. Их грузоподъемность составляет 6,3…80 т.

Стреловое V-образное
рабочее оборудование с грузовым
по­лиспастом в вершине стрелы крепят
с левой стороны гусеничных тягачей к
раме их ходового оборудования. Противовес,
грузо­подъемная и стреловая лебедки
размещены на раме рабочего оборудования
с противоположной правой стороны тягача.
В ка­честве грузозахватных устройств
используют петли.

Рабочий
процесс по укладке трубопроводов
реализуется ком­плексом
кранов-трубоукладчиков одновременно.
Поэтому эф­фективность его реализации
во многом определяется согласован­ностью
рабочих движений каждой машины, нагрузка
на крюке которых переменная, определяется
равномерностью «вывешива­ния» нити
гибкого трубопровод, грунтовыми условиями
и релье­фом местности под каждой
машиной. Кроме грузоподъемных стрел
краны-трубоукладчики могут оснащаться
рабочим обору­дованием для захвата
труб с целью их транспортировки,
свароч­ными агрегатами, гидроизоляционным
оборудованием.

5.6.
Основы технико-эксплуатационных расчетов
кранов. Расчет характеристик.

Технико-эксплуатационные расчеты кранов заключаются в их обоснованном выборе по грузовысотным характеристикам для конкретного объекта с учетом реальных условий эксплуатации; разработке комплекса мер по эффективной эксплуатации и оцен­ке производительности (с учетом возможностей их модернизации от применения устройств повышения грузоподъемности (УПГ)).

Основными
характеристиками кранов, во многом
определяю­щими их технологические
возможности, являются грузовысотные
характеристики в виде зависимости
грузоподъемности Q и
высо­ты подъема Н от вылета крюка при
рабочем состоянии крана и заданном
коэффициенте запаса грузовой устойчивости
К_гр.

Так,
грузовая характеристика стрелового
крана с балочной стрелой получена из
уравнения грузовой устойчивости:

где А
— постоянные коэффициенты.

Физический смысл уравнения грузовой устойчивости – урав­нение равновесия свободно стоящего крана в форме моментов относительного ребра опрокидывания «1» от нормативной систе­мы опрокидывающих факторов: ветровой нагрузки W — наиболь­шей, при которой разрешена работа крана; силы тяжести груза Qg, инерционных сил (рис. 5.41, для упрощения расположение крана дано на горизонтальной плоскости, в отличие от требования рассматривать его на уклоне α=5°).

Рис.
5.41. Упрощенные
расчетные схемы устойчивости

свободностоящих
кранов:

а,
б — схемы башенных кранов, в, г — схемы их
грузовой и собственной 

устойчивости,
1, 1 `- ребра опрокидывания, 2 — центр масс
крана, 3, 3` — точка

приложения
ветровой нагрузки, 4 — точка расположения
крюка с грузом, 

В
— база крана

Уравнение
высотной характеристики крана получено
из гео­метрических соображений:

H  H0+(a12–(L–a2–a3)2)0,5.

(5.2)

Помимо
грузовой устойчивости, проводимой для
рабочих условий, рассчитывают и
собственную – для нерабочего состояния,
оцениваемую коэффициентом собственной
устойчивости (К_с)
– отношением удерживающего момента к
опрокидывающему. Здесь опрокидывающим
фактором является только ветровая
нагрузка, действующая со стороны
стреловой части крана (ребро
опрокидывания   1’÷1′). Значения
ветровых нагрузок здесь другие. Это
предельные нагрузки, зарегистрированные
когда-либо в районе установки крана.

Выбор
режимов работы и паспортной группы
классификации.

Режимы работы кранов при эксплуатации в конкретных усло­виях, с целью обеспечения их нормативной безопасности, уста­навливаются в соответствии с паспортной группой класси­фикации (определяется как в целом для крана, так и для его ме­ханизмов) (ГОСТ 25546-82;25835-83, а также стандарты ISO).

Группы
классификации А_n определяют
в зависимости от клас­са использования U_j и
режима нагружения  в
виде:

А_n =A(U_j, )

n=1…8;
i=0…9; j=1…4

Uj = U (Tmax; )

(5.3)

Q_i =
Q (K_р; )

Здесь
А_n –
группа классификации крана в целом;

U_j –
класс использования крана;

T_max –
максимальное число рабочих циклов;

К_Э –
коэффициент условия эксплуатации;

K_р –
коэффициент распределения нагрузки;

C_j –
среднее число циклов работы с частным
уровнем массы груза Qj;

Ст –
суммарное число рабочих циклов;

Q_max –
масса наибольшего груза;

m =
3.

Аналогичным
образом определяют группы классификации
крановых механизмов. При этом класс
использования оценивают с учетом числа
часов их работы.

Грузоподъемность
крана Q_тр рассчитывают
по формуле:

Qтр = Qгр·Км,

(5.4)

где
Q_тр —
масса груза,

К_м —
коэффициент, учитывающий массу
грузозахватных орга­нов, К_м =
1,08÷1,12.

На
основании грузовысотных характеристик
крана, требуемой скорости подъема груза
и группы классификации проводят
пове­рочный расчет полиспастовой
подвески и привода грузовой ле­бедки.

Рассмотрим
производительность и технологические
характе­ристики строительных кранов.

Среднечасовую
эксплуатационную производительность
П_э.ч, т/ч,
рассчитывают по формуле:

Пэ.ч = 3600·Qн·Кг·Кв/Тц ,

(5.5)

где
К_г и
К_в —
коэффициенты использования крана по
грузоподъ­емности и по времени,
принимаемые в зависимости от вида
под­нимаемых грузов и используемых
грузозахватных устройств по справочной
литературе;

Т_ц =
t_м +
t_ро —
продолжительность (усредненная) рабочего
цик­ла, с, включающая среднюю
продолжительность машинного вре­мени
цикла t_м и
вспомогательных ручных операций t_ро,
приведен­ных к конкретным условиям
эксплуатации; рассчитываемая по формуле:

где
Н/V_г —
время подъема груза в равномерном режиме
со скоро­стью V_г;

Σl_i/V_i —
сумма усредненных значений времени
работы меха­низмов изменения вылета,
хода и поворота в равномерном режиме.

Реальную
продолжительность цикла определяют
для конкрет­ной протяженности трассы
на каждом участке и реальных скоро­стных
режимов. Последние учитывают, в частности,
неравномер­ность режимов движения
механизма подъема (на участках прямо­го
и обратного ходов). При этом время
движения груза и крана устанавливают
путем решения уравнений их движения,
предпо­лагая на участках разгона и
торможения наличие соответствия
равноускоренного и равнозамедленного
движений, с одинаковым по величине
ускорением. В этом случае время
соответствующего перемещения рассчитывают
по формуле:

ti=(li–Vi2/ai)·Vi+2Vi/ai,

(5.7)

где
а — ускорение движения.

Кроме
этого, на участке опускания груза к
месту монтажа реа­лизуют пониженный
скоростной режим, называемый режимом
плавной посадки. Скорость этого режима
V_пп =
0,1 м/с.

На
участке опускания порожнего крюка
принимают повышен­ную скорость
V_ок  3V_г ,
где V_г —
средняя скорость подъема груза.

Часовую
эксплуатационную производительность
(неусредненную) рассчитывают при
средневзвешенной грузоподъемно­сти:

Qср = ΣQimi /100,

(5.8)

где mi —
доля времени подъема грузов Q_i, %.

Годовую
эксплуатационную производительность
на средне­списочный кран определяют
по формуле:

Пэ.г  = Пэ.ч·Тг·Кв,

(5.9)

где
Т_г —
число часов работы крана за год;

К_в=0,122Т_пр —
коэффициент использования внутреннего
вре­мени (Т_пр —
время полной работы крана в течение
смены, продол­жительность которой
принимают 8,2 ч).

Значения
Т_пр и
К_в приведены
в справочной литературе (усред­ненное
значение К_в  0,86).

Для
оценки производительности кранов важна
продолжитель­ность ручных операций:
t_ро = t_c +
t_у,
определяемая выполнением такелажных
работ по строповке груза и монтажных
работ по ус­тановке груза, обычно
превосходящих значение t_м.

Продолжительность
рабочего цикла крана может быть сниже­на
за счет обеих составляющих, однако,
более значимая из них – составляющая
выполнения ручных операций.

Число
циклов работы крана в час:

nц=3600/(tм + tро)=3600n0/(n0tро + 1),

(5.10)

где n₀ =
1/t_м,
с^–1.

Особенностью
выражения является нелинейный
характер n_ц (при t_ро ≠ 0)
при увеличении n₀, т.е.
снижении t_м (см.
рис. 5.42) та­ким образом, что интенсивность
возрастания производительности (П ~
Q n_ц)
со снижением tj, выше
при меньших значениях t_ро (и
максимальна при t_ро =
0).

Рис.
5.42. График числа циклов n_ц от
n₀ =
1/t_м

при
различных значениях t_p.o

Основными техническими направлениями снижения продол­жительности выполнения ручных операций и повышения эффек­тивности монтажа являются использование активных аэродина­мических стабилизаторов-наводчиков грузов дистанционного управления с пульта оператора-монтажника, а также автоматизи­рованных монтажных комплексов, которые сводят к минимуму или полностью исключают ручные операции

Эффективность
крана от использования УПГ оценивают
также по следующим
характеристикам Q(L)=const; H(L)=const:

— коэффициенту
эксплуатационной эффективност

— коэффициенту
средней относительной высоты подъема

— коэффициенту
средней относительной высоты подъема

Здесь L_i –
принимаемый шаг изменения вылета крюка;

Q_i; H_i  – соответственно
средние значения грузоподъемности и
высоты подъема.

5.7.
Машины непрерывного транспорта (мнтр). 

Машинами непрерывного транспорта (МНТр) называют ма­шины, осуществляющие транспортирование сыпучих материалов непрерывным потоком, что повышает их производительность и создает лучшие устройства для автоматизации режимов работы.

Техническая
производительность является их главным
пара­метром. К числу основных относят
также характеристики трассы, режимы
транспортирования, размеры рабочих
(грузонесущих, транспортирующих) органов.

Непрерывность
реализации рабочего процесса
транспортиро­вания обеспечивает их
высокую производительность и создает
благоприятные условия для его
автоматизации, основными зада­чами
которой являются:

— автоматизация
пуска и остановки;

— автоматический
контроль состояния механизмов;

— автоматическое
выполнение вспомогательных операций,
учета, дозирования, регулирования
производительности и др.;

— автоматизация
операции загрузки и разгрузки и
распределе­ния материала;

— автоматический
контроль степени заполнения емкости
загру­зочных устройств (бункеров).

Для
примера рассмотрим возможность реализации
режима транспортирования при постоянной,
наперед заданной произво­дительности
конвейера. Указанный режим работы
является наи­более характерным для
питателей.

В
подкласс машин непрерывного транспорта
входят:

— конвейеры;

— пневмо-
и гидротранспортные установки;

— конвейерные
поезда;

— подвесные
канатные и монорельсовые дороги.

Они
используются в виде отдельных транспортных
систем или транспортных комплексов на
трассах протяженностью от не­скольких
метров до нескольких километров. Основным
видом транспортируемого материала
являются насыпные от пылевид­ных до
среднекусковых.

5.7.1.
Конвейеры

Конвейеры — группа МНТр с рабочими (грузонесущими, транспортирующими) органами различного исполнения, совершающими непрерывное или вибрационное движение, обеспечи­вающее направленное поступательное перемещение материалов.

1) Ленточные конвейеры получили название по виду рабочего органа – ленты, на которой транспортируется материал (рис. 5.43). Лента поддерживается роликоопорами, закрепленными на раме (ставе) конвейера. Верхняя часть ленты является рабочей, так как именно она перемещает материал от места загрузки до места раз­грузки — приводного барабана, а нижняя – холостой (порожней).

Рис.
5.43. Ленточный конвейер:

а
—  конвейер;  б —  очистное  устройство;
1 —  натяжное устройство,

2
— натяжной барабан, 3 — загрузочный
бункер, 4 —  роликоопоры, 5 —  слой 

перемещаемого  материала,
6 — лента, 7 — рама, 8 — плужковое сбрасывающее

устройство,
9 — приводной барабан, 10 — очистное
устройство  ленты  (10а —
щеточное,

10б
— скребковое),  11 — отклоняющий
барабан,

1р
— шаг роликоопор (з — в месте загрузки, р
— рабочей ветви, п — порожней ветви)

Ленточные
конвейеры оснащают устройствами для
очистки ленты, ловителями для улавливания
ленты в случае обрыва, а так же различными
датчиками и приборами контроля за
работой и техническим состоянием.

Привод
ленточного конвейера – редукторный,
фрикционного типа, обеспечивающий
передачу усилия тяговому органу – той
же ленте – за счет сил трения поверхности
ленты с приводным барабаном. С целью
увеличения поверхности контакта ленты
с приводным барабаном устанавливают
откло­няющий барабан. Строительные
конвейеры и питатели имеют только
концевой привод, при котором ведущим
является разгру­зочный барабан.
Магистральные конвейеры оснащают также
и промежуточными приводами. В качестве
тягового органа в лен­точных конвейерах
используют также тяговые канаты и цепи.

Необходимым
условием создания тяги ленты является
натя­жение ленты, которое производится
специальным натяжным уст­ройством,
в данном случае, грузового типа. Груз
массой т_гр через
канат, огибающий отклоняющий блок,
смещает натяжной бара­бан, создавая
при этом давление ленты по поверхности
привод­ного барабана. Современные
натяжные устройства различны по
исполнению. Они способны автоматически
регулировать величи­ну натяжения
ленты, обеспечивая высокое предпусковое
натяже­ние, плавное его снижение по
мере приближения к установлен­ному
режиму и поддержание его в этом режиме.
В магистраль­ных конвейерах в качестве
натяжных устройств используют ка­натные
лебедки.

Лента
может совмещать функции рабочего и
тягового органа. К ней предъявляют
требования по прочности, удлинению и
жест­кости. Прочность ленты при
растяжении обеспечивается ее сило­вым
(тяговым) каркасом. Он состоит из тканевых
прокладок, имеющих несколько слоев
(резинотканевые ленты), или металли­ческих
канатов (тросов), находящихся внутри
ленты (резинотросовые). Характеристикой
прочности является предельное раз­рывное
усилие, приходящееся на единицу ширины
ленты, а_р, Н/мм
или Н/см. Величину удлинения лент
оценивают по характе­ристике
относительного удлинения каркаса
прокладок ленты (%) при величине рабочей
нагрузки, составляющей одну десятую
часть от разрывной. Величина относительного
удлинения состав­ляет до 3-4 % для
резинотканевых и до 0,25 % для резинотросовых
лент. Процесс загрузки рабочей ветви
ленты материалом производят с помощью
загрузочного устройства (воронки, лотка,
бункера), расположенного над ней.
Роликоопоры ленты в месте приема
материала установлены на амортизаторах
и расположены чаще, чем по трассе, с
шагом 0,5 м, исключающим ее значитель­ный
прогиб. Для этого высоту свободного
падения материала (особенно кускового)
ограничивают. Конструкция загрузочных
устройств должна предусматривать
формирование загрузочного потока
материала по возможности близкого по
величине и на­правлению скорости
движения ленты. С целью предотвращения
потерь материала в местах загрузки
могут устанавливаться на­правляющие
борта. При транспортировке насыпной
материал рас­положен на ленте сплошным
слоем и перемещается вместе с лен­той
со скоростью последней 0,5-6,0 м/с.
Максимально-допустимый угол наклона
конвейера к горизонту ограничен эффектом
сполза­ния материала под действием
собственной тяжести, с учетом ди­намических
воздействий на него при транспортировке.

2) Ковшовые элеваторы – вертикальные или круто наклонные конвейеры с ковшовыми рабочими органами, расположенными на тяговой ленте или цепи с шагом Sк.

Привод
элеватора (рис. 5.44, а) расположен в его
верхней части, а внизу установлено
натяжное устройство, обычно винтового
типа. Привод элеватора оснащен остановом
и расположен внутри металлического
кожуха, состоя­щего из головки с
разгрузочным патрубком, средней части
и ниж­ней, выполняемой в форме так
называемого башмака, в который подается
материал через загрузочный патрубок.
По скоростному режиму работы различают:
тихоходные – при скорости движения
рабочих органов до V_э =
1,0 м/с и быстроходные – при 1,0 < V_э <
4,0 м/с.

Рис.
5.44. Вертикальный
ковшовый элеватор:

а
—  схема  элеватора; 1 —  ведущая
звездочка (или  барабан), 2
—  головка  кожуха  с  разгрузочным
патрубком,

3
—  редукторный привод, 4 — средняя
часть кожуха, 5 —  цепь (лента)  тяговая,
6 — направляющие цепи, 7 —  ведомая

звездочка
(барабан)  с  натяжным
устройством,  8 — нижняя часть  кожуха
с загрузочным

патрубком,
9 — ковшы; б — схема разгрузки ковшей;  в
— д — схемы винтовых ковшей; в — мелкий

полукруглый
ковш для сыпучих малоподвижных  материалов;  г
—  глубокий  полукруглый  для  сыпучих 

подвижных
материалов; д — остроугольный для кусковых
материалов

Скоростные
режимы работы существенным образом
опреде­ляют способы загрузки и
разгрузки материала. На рис.5.44, б
при­ведена схема разгрузки ковшевого
элеватора с ленточным тяго­вым органом.

Указанная
на схеме система сил, действующих на
ковш, на­полненный материалом, при
огибании им приводного барабана
характерна тем, что направление их
равнодействующей R (при
любом положении ковша по углу поворота)
проходит через по­люс-точку А. Ее
вертикальная координата может быть
определе­на из подобия заштрихованных
треугольников:

h=mqr/mω2r=q/ω2.

(5.11)

Различают
три характерных зоны
значений h: h < r_б; r_б < h < r_к; h > r_к,
каждой из которых соответствуют свои
условия разгрузки материала.

В
зоне h < r_б (центробежная
разгрузка) преобладающее значе­ние
при разгрузке оказывает центробежная
сила. Разгрузка мате­риала начинается
еще до подхода ковша к наивысшей точке
его траектории, что может привести к
необоснованным потерям ма­териала.

В
зоне r_б < h < r_к (смешанная
разгрузка) оказывает равнозначное
влияние силы тяжести и центробежной
силы на процесс разгруз­ки, происходящей
при 0 < α < π.

В
зоне h > r_к (гравитационная
разгрузка) процесс разгрузки проходит
при α > 0,5π, после перехода ковшом
верхней точки ба­рабана, в результате
превалирующего действия силы тяжести
ма­териала. При этом опорожнение
происходит интенсивно на не­большом
угле поворота ковша.

Для
обеспечения эффективности разгрузки
ковшей элеватора необходимо согласовать
характер разгрузки, тип используемых
ковшей, вид транспортируемого материала
с диаметром привод­ного барабана
(D_б), частотой
его вращения и положением разгру­зочного
патрубка. Практикой установлены
рекомендуемые зна­чения скорости
разгрузки для различных материалов,
типов ков­шей и характера разгрузки.

Тихоходные
элеваторы транспортируют тяжелые
кусковые материалы. В них материал
загружается непосредственно в ковш
(без зачерпывания с днища башмака), а
разгружается под дейст­вием силы
тяжести (гравитационная разгрузка). В
таких элевато­рах используют ковши
с бортовыми направляющими, располо­женные
с минимальным шагом расстановки S_к.

Быстроходные
элеваторы широко применяют для
транспорти­ровки материалов по
крупности: от мелкокускового до
пылевид­ного. В них материал загружается
зачерпыванием с днища баш­мака, а
разгружается, в основном, центробежным
способом (цен­тробежная разгрузка).

Для
различных материалов и состояния их по
влажности ис­пользуют различные ковши
(по форме и вместительности), обес­печивающие
при правильно выбранном шаге хорошие
условия разгрузки (рис. 5.44, в-д).
Производительность элеваторов оцени­вают
с учетом степени наполнения его ковшей,
определяемой видом и состоянием
транспортируемого материала.

3) Винтовой конвейер имеет рабочий орган в виде винта (рис. 5.45), установленного в рабочей камере и обеспечивающего перемещение сыпучего материала в осевом направлении от места загрузки к месту выгрузки непрерывном потоком по днищу рабо­чей камеры.

Рис.
5.45. Схемы
винтовых конвейеров:

а  −  горизонтального,  б  −  вертикального  с  горизонтальным  винтовым

питателем,  в
— д −  виды  винтов,  в
−сплошной для порошкообразных и

зернистых
материалов,  г
−  ленточный  для  кусковых  материалов,  д
−

фасонный
для  тестообразных,  слежавшихся
и влажных материалов, 1−

редукторный
привод, 2 − желоб, 3 − винт
(шнек)  (стрелками  указаны 

направления
потока транспортируемого материала и
вращения винта  

диаметром
D_s и
шагом S_s

Сечение
потока материала определяют как часть
се­чения рабочей камеры через диаметр
винта В_в и
коэффициента наполнения К_н:

F = πD2вКн/4.

(5.12)

Особенностью
рабочего процесса винтовых конвейеров
явля­ется их повышенная энергоемкость,
которая в 1,5-2 раза превыша­ет
энергоемкость ленточных конвейеров.
Это объясняется допол­нительной
затратой энергии на трение при перемещении
материа­ла по поверхности рабочего
органа, так и внутреннее трение.

4) Инерционные конвейеры — машины динамического действия. Они обеспечивают (направленное) перемещение материала по поверхности рабочего (грузонесущего) органа: желоба или трубы в результате его направленных колебаний, создаваемых приво­дом под углом к направлению перемещения материала.

Особен­ностью
рабочего процесса виброперемещения
является измене­ние состояния насыпного
материала, приобретающего лучшую
подвижность в результате снижения
эффекта трения. Инерцион­ные конвейеры
— динамические системы, способные
работать в различных режимах, каждый
из которых характеризуется ампли­тудой
и частотой колебаний рабочего органа.
От правильного выбора режима работы
зависит эффективность реализации
рабо­чего процесса транспортирования.

Наиболее
широкое применение получили вибрационные
кон­вейеры, характеризуемые значениями
амплитуд колебаний («полуразмахом») и
частот в пределах 0,3+20 мм; 5+60 Гц
соответственно.

В
зависимости от назначения, длины
(протяженности) трассы транспортирования
различают их различные исполнения:
кон­вейеры, подъемники, питатели,
бункеры – дозаторы.

Перемещаемые
материалы – насыпные, в том числе
абразив­ные, различного гранулометрического
состава. Исключение со­ставляют липкие
материалы.

5.7.2.
Другие виды МНТр

Пневмо- и гидротранспортные установки – группа транспортирующего оборудования, обеспечивающая перемещение насыпных материалов и строительных составов с помощью энергии воздуха или жидкости по трубам.

Используются
в транспортных систем или технологического
оборудования, часто с функцией нанесения
(под напором) транспортируемых составов.

Основными
видами силового оборудования являются
воздуходувные машины в виде компрессорных
установок, создающих номинальное
избыточное давление p_н=0,2÷0,8
МПа и вакуум насосов, а также насосы
чистой воды и пульсонасосы. Недостатком
пневмо- и гидротранспорта является
высокий расход энергии, а при
транспортировании абразивных материалов
и износ трубопроводных систем и
оборудования.

Эти
две группы МНТр являются наиболее.
Представим далее две оставшиеся группы
МНТр, являющиеся разновидностями
магистрального транспорта: пассажирского
и грузового, грузонесущие органы которых
перемещаются по жестким (рельсам, спец.
профилям) и гибким направляющим.

Конвейерные поезда — магистральный транспорт, грузонесущими органами которого являются сцепленные между собой вагонетки на колесно-рельсовом ходу, перемещаемые электро­приводом различного исполнения: вращательным, с цепным тя­говым органом; или линейным; используется также пневмо- и гидропривод

Цепи
вагонеток могут размещаться как на
открытой местности, так и внутри
трубопровода (трубопроводное исполне­ние).
Трасса перемещается: 3-10 км; скорость
перемещения 3-10 м/с. В комплект оборудования
входят станции загрузки и раз­грузки,
контролирующая аппаратура.

Подвесные канатные и монорельсовые дороги — транспортные системы с грузонесущими органами различного исполнения, пе­ремещаемыми по несущему канату или монорельсу с помощью тяговой лебедки или индивидуальных приводов хода.

Усредненные
характеристики грузовых подвесных
канатных дорог: производительность
150-200-450-(1000) т/ч; длина трассы до 15-20 км;
перепад высот по трассе 100 м скорость
движения 4,5 км/ч.

Грузонесущим органом монорельсовых дорог является состав грузовых тележек, перемещаемых тяговым канатом лебед­ки или индивидуальным электроприводом каждой тележки от собственного мотор-редуктора, перемещающийся по жесткому ходовому пути специального профиля. Электродвигатели приво­да тележек асинхронные переменного тока одно- или двухскоростные со встроенным тормозом, или постоянного тока.

5.8.
Основы оценки производительности и
основ выбора мнтр.

МНТр перемещают различные виды строительных материа­лов: сыпучие от пылевидных до крупнокусковых, в том числе абразивные, бетонные смеси, штучные грузы.

Режим
транспорти­рования определяется его
скоростью транспортирования
мате­риала V_м, м/с
и его погонной массой кг/м, формирующих
про­изводительность, кг/с:

П ~ Vм·qм.

(5.13)

В
соответствии с формулой (5.13) величина
погонной массы q_м,
кг/м, представляет собой отношение массы
материала к длине его транспортирования: q_м =
m_м/L.

При
непрерывном потоке, характерном для
ленточных и вин­товых конвейеров, а
также пневмо- и гидротранспортных
устано­вок, в которых материал
перемещается в несущей среде:

qм = Fρ,

(5.14)

где F —
площадь поперечного сечения
транспортируемого мате­риала, м²;

ρ —
плотность материала или смеси
(ρ_м; ρ_с), кг/м³.
При транспортировании материала в
ковшовых рабочих орга­нах элеваторов

q_м = qК_н ρ_м /S_к^, где q —
вместимость ковша;

S_к —
шаг расстановки ковшей;

К_н —
коэффициент наполнения ковша материалом.

В
этом случае производительность П, кг/с,
часто выражают через число разгрузок
в единицу времени i_разгр = V/S_к и
количест­во продукции, выдаваемой за
одну разгрузку:

П = q Кн ρм / iразгр.

(5.15)

Производительность
СМ цикличного действия с технологиче­ским
рабочим оборудованием непрерывного
действия, выпол­няющего заключительную
операцию рабочего цикла (ленточные
бетоноукладчики, погрузчики непрерывного
действия, камерные пневмонагнетатели),
определяют с учетом отношения времени
их работы t_р к
общему времени технологического цикла
Т_ц.

Скорость
транспортирования материала для
различных видов МНТр определяют
по-разному. В машинах, привод которых
вы­полнен в виде тяговых лебедок, она
соответствует скорости пе­ремещения
рабочего и тягового органов и составляет:

V =Vм = ωб 0,5 Dб = 0,5 ωдв Dб/iред,

(5.16)

где ω_б —
угловая частота вращения барабана
(звездочки),

D_б —
диаметр барабана (звездочки),

i_ред —
передаточное число редуктора.

Скоростные
режимы транспортирования определяются
видом рабочего тягового органов и
материала (V≈0,5+6,0
м/с).

В
винтовых конвейерах рабочий процесс
перемещения мате­риала по поверхности
рабочего органа рассматривают как
осевое перемещение гайки в винтовой
передаче с ведущим винтом. В соответствии
с этим скорость осевого перемещения
материала V_м,
м/с, выражают через шаг винта S_в и
частоту его оборотов n,
мин^-1:

Vм = Sв n КlК2/60=εDвnКlК2/60,

(5.17)

где
ε = S_в/D_в;

К_l —
коэффициент учета степени вертикальности
трассы; К₂ —
коэффициент учета функциональных
свойств пары «мате­риал — винт».

В
винтовых конвейерах, имеющих редукторный
привод,

ωв= ωдв/iред,

(5.18)

где
ω_в —
угловая частота вращения винта (шнека),
i_ред —
передаточное число редуктора, ω_дв —
угловая частота вращения двигателя.

В
гидро- и пневмотранспортных установках,
в которых мате­риал переносится в
несущей среде, внутри трубопровода, в
виде смеси с несущей средой, скорость
его движения выражают через скорость
несущей среды V_ср:

Vм = βVср ,

(5.19)

где
β= V_м/V_ср <
1,0 зависит от вида рабочей среды: воздуха
— В, жидкости — Ж.

Скорость
перемещения рабочей среды (воздуха — В,
жидкости -Ж) определяют расходными
характеристиками Q(р) силового обо­рудования
— гидравлических насосов или воздуходувных
машин:

V_в =
4Q_в/(πD_тр² )=Q_в/F_тр,

Vж = Qж/Fж,

(5.20)

где
D_тр; F_тр —
диаметр и площадь поперечного сечения
трубопро­вода, соответственно;

F_ж —
площадь поперечного сечения в трубопроводе.

Для
оценки характеристик смеси вводят
понятие ее расходной концентрации,
погонной массы и плотности. Так, для
аэросмеси расходную концентрацию
выражают формулой:

μ=П/(3,6G)=П/(3,6Qв ),

(5.20)

где —
плотность воздуха при стандартных
условиях: давле­нии р=10⁵ Па
и абсолютной температуре по Кельвину
293 К ( =1,2
кг/м³).

Погонная
масса смеси (аэросмеси), выраженная
через анало­гичные характеристики
груза (г) и воздуха (в):

qc = qг + qв = qв (1+ μ/β) = G/Vв (1 + μ/β),

(5.21)

(здесь β = V_г/V_в =
0,35-0,85) и плотность смеси:

ρс = qc/Fтр = 4G(1+ μ/β)/(π D2трVв) = ρв (1+ μ/β).

(5.22)

Помимо
характеристик плотности воздух ρ_в и
груза ρ_г исполь­зуют
относительную характеристику

а = (ρг — ρв)/ρв ≈ ρг/ρв.

(5.23)

В
инерционных конвейерах средняя скорость
транспортирова­ния материала составляет
0,1-0,4 м/с, ее рассчитывают по формуле:

Vм = (K’ ± K» sin α) Aω cos β (1 — 1/Г2)1/2 ,

(5.24)

где
А — амплитуда колебаний рабочего органа,
ω — угловая частота колебаний,

β
— угол между направлением действия
вынужденных колеба­ний и продольной
осью рабочего органа,

α
— угол расположения рабочего органа к
горизонтали: «–»  со­ответствует
подъему трассы, а «+» спуску,

Г
— коэффициент режима работы — перемещение
материала.

Расчет МНТр состоит в выборе типа и размеров рабочего ор­гана, силового оборудования, режимов транспортирования. Ис­ходными данными для этого являются: транспортируемый мате­риал; характеристики трассы транспортирования; производи­тельность; условия эксплуатации.

Общим
условием для определения размеров
рабочего орган является реализация
заданной производительности. Силовое
оборудование подбирают с учетом затрат,
имеющих место при транспортировании
материала по трассе, таким образом,
чтобы они могли обеспечить требуемый
скоростной режим транспорти­рования.

Для
обоснования решения о выборе транспортных
комплексов их сопоставляют по показателям
технико-экономической эффек­тивности.
При этом суммарные эксплуатационные
расходы С_о обычно
представляют в виде трех слагаемых:

где
С_о1 =
З + Э + М — затраты, зависящие от времени
работы (на заработную плату, расход
электроэнергии, расход на смазочные и
обтирочные материалы);

С_о2 и
С_о3 —
затраты, не зависящие от времени работы,
соответ­ственно, на амортизацию,
текущий ремонт, а так же связанные с
хранением и перевозкой переносных и
передвижных транспорти­рующих
устройств и вспомогательного оборудования.

Кроме
этого особенностью транспортных операций
является зависимость себестоимости их
единицы продукции от пути транспортировки
груза L.
С достаточной для практики степенью
точности она может быть принята линейной:

Sе = А = ВL,

(5.26)

где
А и В — коэффициенты, зависящие от вида
используемых ма­шин.

В
соответствии с этим могут быть определены
равнозатратные варианты различных
комплексов 1, 2, 3 по расстоянию доставки
конкретных грузов (рис. 5.46, а) или зоны
эффективного использо­вания различных
видов транспортирующих машин для
заданных грузов и протяженности
трассы L (рис.
5.46, б).

Рис.
5.46. Технико-экономические характеристики
транспортных средств:

а
— зависимости себестоимости перевозки
груза от расстояния 

(для
3-х вариантов транспортных средств) при
Q = сonst;

б
— зоны эффективного использования
транспортных средств по Q

Так,
на разных участках L (рис.
5.46, а) будут более эффектив­ны (при
меньшей себестоимости S_e)
следующие виды транспорт­ных средств:

второе
— при 0≤L≤L_A;

третье
— при L_А≤L≤L_В;

первое
— при L>L_B.

Точки
Т пересечения графиков С_е (L) определяют
равнозатратные пути транспортировки
одного количества груза.

На
рис. 5.46, б показаны графики Q (L), отражающие
протя­женность эффективного участка
транспортировки третьего транспортного
средства L_a÷L_b для
разных значений Q.

5.9.
Основы теории ленточных конвейеров

Основы теории ленточного конвейера заключаются в форму­лировке условий движения ленты на всех участках и выявлении параметров, влияющих на него.

Представим
эти условия в виде уравнений тягового
баланса между движущими силами и
сопротивлениями передвижению ленты с
материалом.

Будем
считать, что рабочая ветвь ленты
перемещается со ско­ростью V. Массовые
характеристики материала (м), ленты (л),
роликоопор (р) зададим в виде погонной
массы(кг/м):

q_л + q_р = q_к

Длина
трассы транспортирования включает
прямолинейные (горизонтальные, наклонные)
и криволинейные участки на при­водном
и натяжном барабанах, отклоняющих
блоках.

Выделим
активные и пассивные участки трассы.
Активными участками трассы являются:

• криволинейный
участок огибания лентой приводного
бараба­на, так как здесь к нему приложен
движущий момент со стороны привода в
виде касательной силы тяги по двигателю
(окружного усилия), ограниченной условиями
сцепления ленты с барабаном.

P=Nдв· η/V ≤ Pсц =Sнаб — Sсб,

(5.27)

Sнаб / Sсб ≤ eμβ ,

(5.28)

где
μ — коэффициент трения между лентой и
барабаном;

β –
угол охвата лентой приводного барабана;

μβ –
тяговый фактор.

•   участок
загрузки, где на конвейер подается
материал, про­гибающий ленту; по
техническим условиям прогибы ленты
меж­ду роликоопорами
ограничены f_max=0,0251_p, где l_p – расстояние
между опорами. В результате этого
наложены ограничения на усилие растяжения
ленты(Н):

So min=5 (qм + qк)·glp

(5.29)

при g =
9,81 м/с² и l_p=1,25
эта формула имеет вид:

So min ≈ 50× (qм + qк).

(5.30)

Остальные
участки трассы — пассивные.

При
расчете фрикционного привода зависимости
между уси­лиями в набегающей на
приводной барабан ветви ленты и сбе­гающей
с него являются базовыми. В них β — угол
охвата лентой приводного барабана, не
учитывающий эффект упру­гого скольжения,
что соответствует максимальному значению
окружного усилия:

Р = Sнаб – Sсб = Sсб (eμβ – 1).

(5.31)

Мощность
электродвигателя привода N_дв,
Вт рассчитывают по формуле:

Nдв = PV/ηред.

(5.32)

Основными
способами повышения тяговой способности
при­вода ленточных конвейеров являются
увеличение тягового фак­тора и усилия
предварительного натяжения ленты.
Тяговый фак­тор увеличивают, выполняя
отделку (футеровку) внешней по­верхности
барабана фрикционными материалами со
значением μ = 0,3+0,45 и увеличивая угла
охвата β путем использования
от­клоняющих барабанов или двухбарабанного
привода. В послед­нем случае привод
оснащают дифференциальным редуктором,
выравнивающим значения тяговых усилий
каждого барабана.

Предварительное
натяжение ленты S₀ создается
натяжным устройством. На практике
предварительное натяжение ленты
принимают минимальным по (5.29) или (5.30).
При необходимо­сти реализации
требуемого тягового усилия следует
уточнять значения наперед заданного
тягового фактора и S₀ в
соответствии с имеющимися сопротивлениями
передвижению ленты на пас­сивных
участках трассы.

Сопротивления
передвижению ленты рассчитывают
следую­щим образом. На прямолинейных
участках трассы их считают независящими
от усилий в ленте и выражают так:

при
загрузке материала:

Wзагр = (1+Кп) ПVg/3600

(5.33)

при
перемещении материала в период рабочего
хода:

Wр.х. = (qм + qк)L g (sin α + w cos α);

(5.34)

при
холостом ходе ленты:

Wх.х= — qk L g sin α +qk Lg w cos α.

(5.35)

Здесь
К_п –
коэффициент погрузки материала, значение
которого определяется условиями загрузки
и характеристиками материала.

w —
коэффициент сопротивления движению
ленты отряда факторов (вращения роликов,
трения в подшипниковых опорах, изгибов
ленты и других

На криволинейных участках трассы сопротивления передви­жению зависят, в основном, от жесткости на изгиб тягового орга­на, угла охвата им препятствия, сопротивления трению в под­шипниках. Их выражают в виде коэффициента К, являющегося отношением набегающего усилия к сбегающему.

Для
приводного барабана — это формула Эйлера
(5.28), а для отклоняющих блоков и натяжного
барабана в этой формуле вме­сто μ
используют коэффициент сопротивления
передвижению w.
В практических расчетах приближенно
принимают

Лента
работает на растяжение. Качественный
вид эпюры рас­тяжения по характерным
точкам трассы показан
на рис. 5.47. Характерными точками трассы
являются точки сопряжения её прямолинейных
и криволинейных участков, а также зона
разгрузки материала.

Рис.
5.47. Эпюра растяжения ленты по трассе
перемещения материала

ленточного
конвейера с концевым приводом (качественный
вид):