Погрузчики

Погрузчики (рис. 6.4) используют для погрузки, разгрузки и транспортирования штучных и насыпных грузов.

а)	б)

Рис. 6.4. Погрузчики:

а – вилочный; б – фронтальный

Различают погрузчики периодического действия для штучных или насыпных грузов и непрерывного действия для насыпных грузов.

Наиболее распространенными являются погрузчики периодического действия на специальных шасси – автопогрузчики и электропогрузчики.

Автопогрузчики имеют привод от двигателя внутреннего сгорания и пневматические шины. Их трансмиссия выполнена на базе узлов автомобилей. Электропогрузчики имеют механизм передвижения от электродвигателя с питанием обычно от аккумуляторной батареи.

Электро- и автопогрузчики снабжены однотипным рабочим оборудованием – грузоподъемником с набором сменных грузозахватных органов, в качестве которых используют вилы, ковши, челюстные захваты для длинномерных грузов, челюстные захваты для рулонов бумаги и др.

Грузоподъемность авто- и электропогрузчиков 0,63…45 т, высота подъема груза не более 4,5 м.

Роботы и манипуляторы

Робот – это автоматическая машина, предназначенная для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций, заменяющих аналогичные функции человека при перемещении предметов производства или технологической оснастки.

Промышленные роботы предназначены для механизации и автоматизации разнообразных трудоемких погрузочно-разгрузочных операций. Грузоподъемность промышленных роботов составляет от 1…1000 кг и более.

К промышленным роботам условно относят также манипуляторы с биотехническим (ручным) управлением и манипуляторы с интерактивным управлением, в которых реализуется попеременно управление от оператора с автоматическим управлением.

Среди манипуляторов с биотехническим управлением широкое распространение получили универсальные шарнирные сбалансированные манипуляторы, которые используют для механизации складских и монтажных работ, операций по установке и снятию деталей при обслуживании металлорежущих и других станков и машин или непрерывного транспорта. Они могут быть установлены на полу, передвижной тележке или прикреплены к стенке, потолочным конструкциям и т.д. Грузоподъемность рассмотренных манипуляторов составляет не более 500 кг.

Грузоподъемные краны

Одним из наиболее распространенных средств механизации погрузочно-разгрузочных работ на промышленных предприятиях, строительных площадках, в речных и морских портах, на железнодорожном транспорте и т.д. являются грузоподъемные краны, обеспечивающие подъем груза, перемещение его на незначительное расстояние и опускание с помощью грузозахватного устройства.

Классификация грузоподъемных кранов:

– по конструктивному исполнению: мостового типа, к которым относятся мостовые, козловые и мостовые перегружатели, кабельные к мостокабельные; краны-штабелеры; стрелового типа, к которым относятся башенные, портальные и консольные; самоходные краны, включающие гусеничные, железнодорожные, пневмоколесные, плавучие, шагающие;

– по конструкции грузозахватного устройства: крюковые, предназначенные для работы с различными штучными грузами; грейферные – для работы с сыпучими материалами; магнитные – для транспортирования стальных и чугунных грузов; клещевые – для ящиков, бочек, мешков и т.п.; траверсные, оборудованные, например, вакуумными захватами; автоматические захваты (спредеры) – для транспортирования контейнеров;

– по виду перемещения: стационарные и передвижные;

– по конструкции ходового устройства: рельсовые, пневмоколесные, гусеничные, канатные, шагающие, плавучие;

– по виду привода механизмов: с ручным, электрическим, гидравлическим, пневматическим, с приводом от двигателя внутреннего сгорания, паровым и комбинированным;

– по степени поворота стрелы: полноповоротные, неполноповоротные и неповоротные;

– по способу опирания на крановый путь: опорные и подвесные.

Краны мостового типа. Краны мостового типа (рис. 6.5) предназначены для обслуживания в основном площадок прямоугольной формы.

Рис. 6.5. Краны мостового типа:

а – мостовые; б – козловые; в – мостовые перегружатели;

г – кабельные; д – мостокабельные

Наиболее распространенными кранами мостового типа являются мостовые (рис. 6.5, а), козловые (рис. 6.5, б) и мостовые перегружатели (рис. 6.5, в), кабельные (рис. 6.5, г) и мостокабельные (рис. 6.5, д).

Мостовые краны находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства для внутрицеховых и внутрискладских погрузочно-разгрузочных работ.

В зависимости от назначения мостовые краны можно разделить на следующие основные группы: общего назначения, специального назначения (с поворотной тележкой, с выдвижной поворотной и неповоротной стрелой и др.), металлургические (литейные, для раздевания слитков, ковочные, колодцевые, с гибким подвесом траверсы, с подхватами, магнитные, грейферные и др.).

Мостовые краны общего назначения, снабженные в основном грузовым крюком, предназначены для выполнения массовых погрузочно-разгрузочных работ.

Мостовые краны специального назначения, снабженные специальными грузозахватными приспособлениями, предназначены для работы с определенными грузами.

Мостовые краны состоят из двух основных узлов: моста, передвигающегося вдоль цеха, и крановой тележки или тали, передвигающихся по мосту.

В зависимости от конструкции моста мостовые краны делят на однобалочные и двухбалочные.

По способу опирания на крановый путь различают мостовые краны опорного и подвесного типа.

По типу привода мостовые краны выполняют с ручным или электрическим приводами.

Основной характеристикой мостовых кранов является пролет ‑ расстояние между осями крановых рельсов.

Козловые краны и мостовые перегружатели имеют пролетное строение, соединенное с опорами, опирающимися на ходовые тележки крана, в которых установлены ходовые колеса крана. По конструктивному исполнению эти краны не имеют существенных отличий.

Различаются они между собой следующими показателями: назначением, пролетом, грузозахватным приспособлением, рабочими скоростями и группами режима работы.

По назначению эти краны разделяют на краны общего назначения, строительно-монтажные и специального назначения.

Козловые двухконсольные краны общего назначения используют на открытых складах и погрузочных площадках, обслуживаемых средствами наземного рельсового и безрельсового транспорта.

Строительно-монтажные краны предназначены для монтажа промышленных предприятий, энергетических установок и др.

Краны специального назначения предназначены для обслуживания гидротехнических сооружений и др. К кранам специального назначения можно также отнести козловые контейнерные краны. Краны оборудованы специальным автоматическим захватом (спредером).

В зависимости от профиля обслуживаемой площадки ходовые тележки опор могут быть расположены на одинаковых или разных уровнях. В некоторых случаях одна из ходовых тележек может быть установлена на уровне пролетного строения. Такие краны называют полукозловыми.

Мостовые перегружатели предназначены для обслуживания открытых складов насыпных грузов. Они снабжены специальными грузозахватными приспособлениями ‑ грейферами.

Кабельные и мостокабельные краны предназначены для обслуживания больших производственных площадей (судостроительных верфей, плотин, шлюзов, лесных складов, бетонных заводов и др.).

Кабельные краны состоят из двух башен с натянутым между ними несущим канатом, по которому передвигается грузовая тележка.

По характеру выполняемой работы кабельные краны бывают стационарными и передвижными.

В мостокабельных кранах несущие канаты закреплены на концах пролетного строения, установленного на опорах.

Краны-штабелеры. Краны-штабелеры (рис. 6.6) предназначены для механизированных складов с многоярусными стеллажами высотой 25 м и более.

а)	б)

Рис. 6.6. Схемы кранов-штабелеров:

а – мостового типа, б – стеллажный;

стрелками показаны направления рабочих движений крана

Краны-штабелеры бывают мостового типа (рис. 6.6, а) и стеллажные (рис. 6.6, б).

По способу опирания на рельсовый путь краны-штабелеры бывают опорными или подвесными.

Механизмы подъема кранов-штабелеров выполнены канатными или цепными.

Механизмы передвижения кранов-штабелеров и тележек в основном снабжены двухскоростными двигателями, обеспечивающими основную рабочую скорость и малую установочную.

Управление кранами-штабелерами осуществляется с пола, из кабины или с центрального пульта управления.

Краны стрелового типа. В кранах стрелового типа грузозахватное устройство подвешено к блокам на концевой части стрелы или на грузовой тележке, перемещающейся по стреле.

По возможности перемещения эти краны могут быть выполнены стационарными или передвижными. Передвижные краны в зависимости от условий эксплуатации оборудуют различными ходовыми устройствами (самоходные краны).

Консольные краны (рис. 6.7) – краны стрелового типа, грузозахватный орган которых подвешен на соединенной с колонной или опорной частью крана консоли или на тележке, перемещающейся по консоли.

а)	б)	в)

Рис. 6.7. Консольные краны:

а – консольный кран на колонне; б – настенный консольный кран;

в – передвижной консольный кран

К группе консольных кранов относятся консольный кран на колонне (рис. 6.7, а), настенный консольный кран (рис. 6.7, б) и передвижной консольный кран (рис. 6.6, в).

Эти краны предназначены для обслуживания площадей, расположенных непосредственно вдоль кранового пути.

Консольные краны могут быть поворотными и неповоротными.

У неповоротных кранов вылет изменяют с помощью грузовой тележки или тали, передвигающейся по консоли крана, а у поворотных кранов – поворотом консоли и передвижением крана.

Портальные краны (рис. 6.8) представляют собой стреловые краны, поворотная часть которых расположена на П-образной металлоконструкции – портале.

а)	б)

Рис. 6.8. Портальный кран:

а – с прямой стрелой; б – с шарнирно-сочлененной стрелой

Портальные краны в основном используют для погрузочно-разгрузочных работ в морских и речных портах и монтажа на судостроительных заводах и стройках. Эти краны обладают высокой производительностью. Портальные краны могут транспортировать штучные грузы и сыпучие материалы (при этом используют полуавтоматические грузозахватные устройства ‑ грейферы).

Порталы по конструктивному исполнению бывают рамные, рамно-раскосные.

По числу опорных точек на ходовую часть порталы могут быть трех- и четырехопорными.

Стреловые самоходные краны (рис. 6.9) представляют собой стреловое или башенно-стреловое крановое оборудование, смонтированное на самоходном гусеничном или пневмоколесном шасси.

Широкое распространение стреловых самоходных кранов обеспечили: автономность привода, большую грузоподъемность (до 250 т), способность передвигаться вместе с грузом, высокие маневренность и мобильность, широкий диапазон параметров, легкость перебазировки с одного объекта на другой, возможность работы с различными видами сменного рабочего оборудования (универсальность) и т.п.

Различают стреловые самоходные краны общего назначения для строительно-монтажных и погрузочно-разгрузочных работ широкого профиля и специальные для выполнения технологических операций определенного вида (краны-трубоукладчики, железнодорожные и плавучие краны и т.п.).

Стреловые самоходные краны общего назначения классифицируют:

– по грузоподъемности: легкие (грузоподъемностью до 10 т), средние (грузоподъемностью 10…25 т) и тяжелые (грузоподъемностью от 25 т и более);

– по типу ходового устройства: автомобильные (на стандартных шасси грузовых автомобилей), тракторные (навесные на серийные тракторы), на шасси автомобильного типа, пневмоколесные и гусеничные, имеющие специальные шасси;

– по количеству и расположению силовых установок: с одной силовой установкой на ходовом устройстве (шасси), с одной силовой установкой на поворотной части и с двумя силовыми установками;

– по количеству приводных двигателей механизмов: с одно- и многомоторным приводами;

– по типу привода: с механическим, электрическим и гидравлическим приводами;

– по количеству и расположению кабин управления: с кабинами, только на шасси, только на поворотной платформе, на шасси и на поворотной платформе;

– по конструкции стрелы: со стрелой неизменяемой длины, с выдвижной и телескопической стрелами;

– по способу подвески стрелы: с гибкой (на канатных полиспастах) и жесткой (с помощью гидроцилиндров) подвеской.

В гражданском строительстве наибольшее распространение получили автомобильные стреловые самоходные краны.

Рис. 6.9. Стреловые самоходные краны:

а – гусеничный кран; б – пневмоколесный кран; в – автомобильный кран;

1 – крюковая подвеска; 2 – стрела; 3 – стойка стрелы; 4 – кабина крановщика;

5 – поворотная рама; 6 – опорно-поворотное устройство; 7 – подпятник;

8 – механизм блокировки рессор заднего моста шасси; 9 – неповоротная рама;

10 – облицовка; 11 – выносная опора; 12 – шасси автомобиля

Основные технические данные, характеризующие конструкцию крана и его технические возможности при работе, называют основными параметрами (рис. 6.10).

Рис. 6.10. Основные параметры стреловых самоходных кранов

К основным параметрам этих кранов относятся:

– вылет стрелы L – расстояние по горизонтали от оси вращений поворотной части крана 00 до центра зева крюка С;

– грузоподъемность Q – масса максимально допустимого груза для заданного вылета.

Грузоподъемность стреловых кранов зависит от вылета стрелы с учетом устойчивости крана от опрокидывания и прочности его элементов. Зависимость грузоподъемности крана от вылета стрелы показывает его грузовая характеристика (рис. 6.11).

Рис. 6.11. Грузовая характеристика крана

– вылет от ребра опрокидывания А – расстояние от ребра опрокидывания до центра зева крюка: А₁ – при работе без выносных опор, А₂ – при работе на выносных опорах;

– высота подъема крюка Н – расстояние от уровня стоянки крана до центра зева крюка, находящегося в крайнем верхнем положении;

– глубина опускания крюка h – расстояние от уровня стоянки крана до центра зева крюка, находящегося в крайнем нижнем рабочем положении;

– скорость подъема или опускания груза V_п – скорость вертикального перемещения груза;

– скорость посадки груза V_м – минимальная скорость опускания груза при монтаже и укладке конструкций, а также при работе с предельными по массе для данной модели крана грузами;

– частота вращения поворотной части крана n_п;

– скорость изменения вылета V_в – скорость перемещения крюка по горизонтали при изменении его вылета;

– скорость телескопирования V_T – скорость движения секций выдвижных или телескопических стрел относительно основной (невыдвижной) секции при изменении длины стрел;

– рабочая скорость передвижения V_р – скорость передвижения крана с грузом на крюке;

– транспортная скорость крана V_тр – скорость передвижения крана, стреловое оборудование которого находится в транспортном положении;

– преодолеваемый уклон пути α⁰ – наибольший угол подъема, преодолеваемый краном, движущимся с постоянной скоростью;

– время изменения вылета t_в – продолжительность перемещения крюка от одного предельного положения стрелы до другого;

– время цикла t_Ц – время, затрачиваемое с момента начала подъема груза до момента начала подъема следующего очередного груза;

– рабочая масса крана G_p – масса крана со стреловым оборудованием, противовесом и полной заправкой;

– конструктивная масса крана G_к – сухая масса крана с основной стрелой и противовесом;

– производительность крана П – общая масса грузов, перемещаемых краном за 1 час.

Всем моделям стреловых самоходных кранов общего назначения, присваивается индекс, структурная схема которого показана на рис. 6.12.

Рис.6.12. – Схема индексации стреловых самоходных кранов

Первые две буквы индекса КC обозначают кран стреловой самоходный; четыре основные цифры индекса последовательно обозначают: размерную группу (грузоподъемность в т) крана, тип ходового устройства, способ подвески стрелового оборудования и порядковый номер данной модели крана. Десять размерных групп кранов обозначаются соответственно цифрами с 1…10. Тип ходового устройства указывается цифрами с 1…9, причем цифра 1 обозначает гусеничное устройство (Г), 2 – гусеничное уширенное (ГУ), 3 – пневмоколесное (П), 4 – специальное шасси автомобильного типа (Ш), 5 – шасси стандартного грузового автомобиля (А), 6 – шасси серийного трактора (Тр), 7 – прицепное ходовое устройство (Пр), 8, 9 – резерв. Способ подвески стрелового оборудования указывается цифрами 6 или 7, обозначающими соответственно гибкую или жесткую подвеску. Последняя цифра индекса (цифра с 1…9) обозначает порядковый номер модели крана. Следующая после цифрового индекса дополнительная буква (А, Б, В и т.д.) обозначает порядковую модернизацию данного крана, последующие буквы (ХЛ, Т или ТВ) – вид специального климатического исполнения машины: ХЛ – северное, Т – тропическое, ТВ – для работы во влажных тропиках. (Например, индекс КС-4561АХЛ обозначает: кран стреловой самоходный, четвертой размерной группы (грузоподъемностью 16 т), на стандартном шасси грузового автомобиля, с гибкой подвеской стрелового оборудования, первая модель, прошедшая первую модернизацию, в северном исполнении).

Башенными кранами (рис. 6.13) называют полноповоротные краны со стрелой, шарнирно закрепленной в верхней части вертикально расположенной башни.

а)	б)

Рис. 6.13. Башенные краны:

а – с поворотной башней и подъемной стрелой;

б – с неповоротной башней и балочной стрелой

Эти краны предназначены для механизации строительно-монтажных работ при возведении различных зданий и гидротехнических сооружений.

По конструкции башни различают краны с поворотной и неповоротной башней, а по конструкции стрелы – с подъемными и балочными стрелами.

Подъемные стрелы могут быть выполнены маневровыми, допускающими изменение угла наклона стрелы с грузом, и установочными, допускающими изменение угла наклона стрелы только без груза.

В кранах с установочной стрелой груз в горизонтальном направлении можно перемещать только механизмами поворота и передвижения, что увеличивает цикл работы крана.

В кранах с маневровой стрелой груз в горизонтальном направлении можно перемещать механизмами поворота, передвижения и подъема стрелы.

При эксплуатации перемещение груза производят только механизмами поворота и подъема стрелы, что существенно повышает производительность крана в целом.

При строительстве сооружений высотой 100…150 м и более обеспечить устойчивость передвижного башенного крана от опрокидывания достаточно трудно, поэтому в последнее время находят применение приставные башенные краны, которые до определенной высоты строящегося здания работают как обычные башенные краны, перемещаясь по рельсам вдоль здания, при увеличении высоты башни, превышающей проектное положение свободно стоящего крана, его крепят к строящемуся зданию жесткими тягами, что исключает опрокидывание.

При работе башенных и других кранов большое значение уделяется устойчивости крана, которая определяется как отношение момента устойчивости к моменту опрокидывания и выражается формулой

.

(6.1)

Различают два вида коэффициента устойчивости крана ‑ статический и динамический . Для безопасной работы грузоподъемных машин величина этих коэффициентов должна соответственно быть ; .

Эксплуатационная производительность крана (т/ч) определяется по формуле

,

(6.2)

где t_Ц – время цикла, мин.;

Q – грузоподъемность, т;

k_тех – коэффициент технической производительности;

k_в – коэффициент использования крана по рабочему времени.

Схема индексации строительных башенных кранов представлена на рис. 6.14.

Рис. 6.14. Схема индексации башенных кранов

В индекс крана входят буквенные и цифровые обозначения. Буквы перед цифрами обозначают: КБ – кран башенный, КБМ – кран башенный модульной системы, КБР – кран башенный для ремонта зданий, КБГ – кран башенный для гидротехнического строительства. Цифры индекса последовательно обозначают: первая цифра – номер размерной группы, в том числе соответствующий номинальному грузовому моменту (1-я – до 30 т·м, 2-я – 75, 3-я – 125, 4-я – 175, 5-я – 300, 6-я – 550, 7-я – 800, 8-я – 1200, 9-я – более 1200 т·м), последующие две цифры ‑ порядковый номер базовой модели (01…69 для кранов с поворотной и 71…99 – с неповоротной башнями). После точки указывается порядковый номер исполнения крана (0…9), который может отличаться от базовой модели длиной стрелы, высотой подъема, грузоподъемностью. В обозначении базовых моделей номер исполнения «0» обычно не ставится. Буквы (А, Б, В, ...), стоящие в индексе после цифр, обозначают очередную модернизацию (изменение конструкции без изменения основных параметров) и климатическое исполнение крана: ХЛ – для холодного, Т – тропического и ТВ – тропического влажного климата; для умеренного климата соответствующего буквенного обозначения нет (Например, индекс крана КБ-405.1А обозначает: кран башенный, четвертой размерной группы, с поворотной башней, первое исполнение, первая модернизация, для умеренного климата).