Мачтово-стрілові крани
У деяких випадках нині застосовують щогло-стрілові вантові та жорстокі крани (деррики), широко поширені в США, НДР, ФРН, а в 30—40-х роках і в нашій країні.
Одна з переваг щогла-стрількових кранів - простота їх конструкції; у разі потреби вони можуть бути виготовлені силами монтажної організації. Недоліком є необхідність влаштування вант і якорів, що захаращують майданчик.
Мачтово-стрілові крани застосовують для навісного та напівнавісного складання мостів та естакад, для монтажу об'єктів з невеликою в плані площею, а також для обслуговування складів. Залежно від способу закріплення щогли крани поділяються на вантові та жорстокі.
Промисловість цих кранів не випускає.
Вантово-щогла стрілові крани (рис. 212) складаються з вертикально встановленої стійки (щогли) 1 і з'єднаної з нею шарніром стріли 2, другий кінець якої стріловим поліспастом 5 підвішується до верхнього кінця щогли. На кінці стріли кріпиться вантажний поліспаст 4. Вертикальне положення щогли забезпечується вантами (розчалками) 3.
Найпростішою конструкцією щоглового крана є кран із неповоротною щоглою та закріпленою на ній переносною монтажною стрілою (рис. 213). В даний час такі крани зустрічаються вкрай рідко і лише невелика вантажопідйомність.
Найчастіше застосовують щоглу крани, у яких поворот стріли в плані здійснюється одночасно з щоглою. Низ щогли в цьому випадку спирається на шаровий шарнір, а верх утримується вантами, закріпленими до поворотного оголовка-павука.
Стріла крана може бути встановлена в різних по висоті точках щогли. У кранах великої вантажопідйомності стріла знаходиться біля нижньої опори. Такий кран зазвичай називають вантовим дериком (див. рис. 213). У кранах дляпідйому вантажів на велику висоту стрілу розташовують ближче до оголовка. Такі крани називають щоглові.
Мал. 212. Схема мач^опою крана середньої вантажопідйомності 1 — щогла; 2-стріла; 3-ванта; 4 - вантажний поліспаст; 5 - стріловий поліспаст
У деяких випадках на щоглі з різних боків встановлюють одночасно дві стріли різних відмітках. Такий кран називається суміщеним вантово-стріловим краном (рис. 214).
Для підйому вантажу, стріли та повороту крана застосовують електричні лебідки, які розміщують у машинному приміщенні біля опорної балки крана.
Щогла крана виконується з декількох секцій гратчастої конструкції з поясами з кутової сталі. Середні секції квадратного перерізу, кінцеві – пірамідальні. Найближча до стріли грань щогли виконується вертикальною, протилежна їй окреслюється ламаною лінією (рис. 215). Вісь обертання крана в цьому випадку проходить ближче до прямої грані, що зменшує мінімальний виліт стріли та момент у щоглі. В оголовку щогли закладається вертикальна вісь, на якій вільно встановлюється "павук" - товстий лист з отворами для кріплення вант. "Павук" кріплять на осі стопорним кільцем. При повороті крана "павук" залишається нерухомим, обертається щогла з віссю, що проходить усередині "павука". Для зменшення тертя між віссю та «павуком» ставлять бронзову втулку (рис. 216).
Мал. 213. Вузли щоглового крана а — вузол кріплення стрілового поліспасту та вант; б - оголовок стріли; в - опорний вузол стріли; 1 - ванта; 2 коуш; 3 - стиски; 4-павук; 5 - щогла; 6 - поворотне вухо; 7-підвіска; 8 - відвідний ролик; 9 - канат стрілового поліспаста; 10 - стріла; 11 - стріловий поліспаст; 12 - вантажний блок; 13-вантажний поліспаст; 14 - відвідні ролики; 15 - опорний столик; 16 - поворотний шворень; 17 -вісь стріли; 18 - нитка вантажного поліспаста, що збігає.
У верхній частині щогли встановлюються відвідні ролики для пропуску ходових ниток поліспастів по осі щогли і фасонки для кріплення верхнього блоку стрілового поліспаста. Якщо кран має дві стріли, фасонки ставляться з обох боків щогли. Ходові нитки поліспастів проходять по осі щогли і через опору та відвідні ролики йдуть на лебідки. У нижній секції щогли є фасонки для закріплення опорного шарніру стріли.
Мал. 214. Загальний вигляд суміщеного вантово-стрілового крана а стріловий поліспаст додаткової стріли; б - вантажний поліспаст додаткової стріли; в-стріловий поліспаст основної стріли; г - вантажний поліспаст основної стріли; д - поліспаст дзьоба; е-запасування каната повороту вантажна і стрілова лебідка допоміжної стріли; 2 - вантажна лебідка; 3 - стрілова лебідка; 4 - поворотна лебідка; 5 - тяга дзьоба
Якщо кран має стрілу, закріплену до середніх секцій щогли, горизонтальний шарнір, на якому кріпиться стріла, закладається в швелери, що охоплюють секції щогли.
Секції щогли взаємозамінні та з'єднуються фасуваннями та стиковими куточками на болтах підвищеної точності. Взаємозамінність секцій дозволяє збирати щогли різної висоти.
У щоглах кранах великої вантажопідйомності щогла посилюється шпренгелем. Жорстка стійка шпренгелю закріплюється на шарнірі на рівні стріли зі зворотного боку щогли. Розтягнуті елементи виконуються з канатів і натягуються попередньо фаркоп-фом в нижньому елементі.
Опора щогли є одним з найбільш складних і відповідальних вузлів, що сприймає всі навантаження, що діють на кран: вантажу, що піднімається, вага конструкцій самого крана і зусилля від натягу вант.
Мал. 215. Геометрична формащогли деррика
Мал. 216. Павук Байтового крана 1 - корпус; 2 - вісь; 3 - сережки для кріплення вант; 4 - опорне кільце; 5 - щогла крана; 6 - бронзова втулка
У вантових кранах вантажопідйомністю 40 т сумарне навантаження на опору досягає 100 тс, при цьому шарнір повинен забезпечити легкий поворот щогли навколо осі, а також можливість нахилу щогли через податливість вант при підйомі вантажу.
Сферична опора (п'ята) за своєю конструкцією не відрізняється від опори поворотної частини баштових кранів з поворотним оголовком. Вона забезпечує центральну передачу навантаження на опорну балку. Нижню частину сферичної опори (чаша) закріплено на опорній балці. Верхня частина («гриб» із втулками) з'єднується з торцем нижньої секції крана. Для того щоб верхня частина опори не могла відокремитись від нижньої, краї чаші закриваються кришкою з двох половинок, які ставляться після монтажу крана та заведення гриба в чашу.
Для пропуску канатів усередині по осі гриба є отвір. Кана-нати проходять обов'язково по осі обертання крана, тому що інакше при обертанні щогли вони закручуватимуться. При нахилах щогли гриб повертається усередині чаші. Конструкція опори допускає нахил щогли до 10 °. Для зменшення тертя застосовують роликові підшипники.
На рис. 217 показано найбільш поширені конструкції опори.
Стріла крана має змінний прямокутний переріз і складається з кінцевих та середніх стандартних секцій ґратчастої конструкції із кутової сталі. В оголовку стріли є фасонки для кріплення тяг вантажного та стрілового поліспастів та відвідного ролика для ходової нитки вантажного поліспаста. Ходова нитка йде від відвідного ролика на оголовку стріли до відвідного ролика у нижнього кінця щогли і далі через опорну п'яту на лебідку. Для того щобпідтримати ходову нитку, на верхній площині стріли встановлюють валики, що підтримують. У нижній секції стріли передбачені отвори, за допомогою яких здійснюється її кріплення на горизонтальному шарнірі до щогли. Для зменшення зусиль у стрілі при повороті передбачені розчалки з каната з натяжними муфтами, що кріплять до поворотного кола, закріпленого до нижньої секції щогли. Стріла підвішена стріловим поліспастом до оголовка щогли. Ходова нитка поліспаста відводиться по осі щогли на лебідку.
Поворот крана виробляють поворотною лебідкою. Канат повороту двічі огинає поворотне коло і закріплюється до нього кінцями. Інерційні зусилля, що виникають при повороті крана, передають підкосами, що підтримують поворотне коло, на щоглу.
Крани, призначені для пересування, мають санки і встановлюються на рейкову колію з кроком шпал 0,5 м.
Опорна частина щогли встановлюється на опорну балку крана.
Опорна балка має коробчастий переріз, всередині її встановлені відвідні ролики, через які канати вантажного та стрілового поліспасту проходять на лебідки. Зверху балки кріплять ролики для спрямування канатів повороту на лебідки (рис. 218).
Машинне приміщення є металевою рамою (рис. 219), на яку встановлені лебідки. Кожен поліспаст обслуговується своєю лебідкою. Зазвичай застосовуються електролебідки вантажопідйомністю 3-5 т, з великою канатоємністю.
Мал. 218. Поворотне коло та опорна балка 1 — щогла; 2 - кульова опора; 3 - поворотне коло; 4 - опорна балка; 5 - поздовжні санки; 6 - поперечні санки; 7 жорсткі підвіски
При виборі лебідки для крана великої вантажопідйомності та з великою висотою підйому слід перевірити, чи достатня канатоємність барабана.
Ванти кранакріплять до якір. Зусилля у вантах визначають за величиною перекидаючого моменту від вантажу та ваги стріли, коли стріла знаходиться в площині ванти. Перетин вант підбирають із запасом міцності 3,5 Для пересувних вантових кранів в ванти включають поліспасти, ходові нитки яких йдуть на лебідки (рис. 220).
Байтові крани можуть бути обладнані допоміжною стрілою або тільки нею у тому випадку, коли споруда не може бути змонтована стрілою, що закріплена внизу щогли. Поєднувати підйом па головній та допоміжній стрілі не дозволяється.
Стріла крана може бути обладнана дзьобом, що дозволяє монтувати об'ємні конструкції. Дзьоб встановлюється на оголовку стріли на шарнірі, що дозволяє змінювати положення дзьоба у вертикальній площині (рис. 221). У заданому положенні дзьоб утримується тягами, закріпленими одним кінцем до його хвостової частини, а іншим до кореня стріли. Зміна довжини тяг проводиться фаркопфами, включеними до них.
Мал. 219. Загальний вид розміщення механізмів Байтового крана 1 — новоротна лебідка; 2 - вантажна лебідка; 3 - стрілова лебідка; 4 і 5 - лебідки допоміжного підйому; 6 — вантажна та стрілова
Кран-щогла (рис. 222) називається вантовий кран, у якого поворотна частина 3, аналогічна поворотної частини баштових кранів, охоплює верхню частину щогли 2, розташовану вище вант. Таким чином, кран має нерухому щоглу і простішу конструкцію.
Влаштування вузлів поворотної частини кран-щогли вантажопідйомністю 4 т показано на рис. 222.
Момент, створюваний при підйомі вантажу, передається на щоглу парою горизонтальних сил, що діють на верхню п'яту, та в рівні нижньої опори поворотної частини на горизонтальні ковзанки.
З щогли момент передається також парою горизонтальнихсил на ванти та нижню опору щогли. Стріла крана може повертатися на 360° поворотним колом з канатною тягою, закріпленим унизу поворотної частини, та ручними лебідками. Кінці поворотних канатів, закріплених на поворотному колі, обгинають його і через відвідні ролики на щоглі йдуть вниз на лебідки, встановлені на землі. Швидкість обертання поворотної частини зазвичай близько 1 про 1 хв.
Мал. 220. Схеми закріплення вант до оголовка щогли і якоря а - перший спосіб; б - другий спосіб; 1 - тяга якоря; 2
строп для кріплення клинового затиску; 3 - строп для кріплення натяжного поліспасту; 4 - клиновий затискач; 5-ванта; 6 - блок натяжного поліспасту; 7 - канат натяжного поліспасту; 8 - стиски; 9 - дерев'яні підкладки; 10 - сережки; 11 - павук; 12 - щогла крана
Для зменшення згинального моменту, що передається на верх щогли, до поворотної частини кріплять контрвантаж, що створює постійний момент, що згинає, зворотний моменту від підйому вантажу, а за величиною, що дорівнює приблизно половині моменту від вантажу, при цьому напруги від вигину в щоглі будуть найменші.
Мал. 221. Схема установки дзьоба на оголовку стріли
Стріла та вузли кріплення поліспастів не відрізняються від інших стрілових кранів.
Монтаж щогло-стрілових кранів провадиться декількома способами. У кранів невеликої висоти щогла може бути встановлена пересувним, гусеничним, автомобільним або пневмоколісним краном або за допомогою легкої монтажної щогли. Монтаж кранів великої висоти та вантажопідйомності (20 і 40 т) виконують наступним, дуже поширеним способом підйому.
Встановлюють опорну балку і поруч із нею вздовж напрямку підйому укладають і збирають щоглу крана (рис. 223). В один отвір нижньої частини щогли вставляють вісь стріли, а в інше-вісь,сполучну щоглу з монтажним черевиком, встановленим на опорній балці крана. Стрілу крана збирають зверху покладеної щогли.
Мал. 222. Кран-щогла 1 - опорний шарнір; 2 - щогла; 3 - поворотна частина; 4-стріла; 5 - стріловий поліспаст; 6 - контрвантаж; 7- розпірка контрвантажу; 8 - тяга контрвантажу; 9 - ванти крана; 10 - поворотний круг; 11
Після встановлення на місце блоків і запасування поліспастів роблять підйом стріли методом повороту, для чого використовують поліспаст стріли. Для початкового підйому біля балки крана встановлюють монтажну щоглу заввишки 10-15м. Під час підйому стрілу утримують від розвороту дві бічні розчалки. Після підйому стріли піднімають щоглу із заздалегідь укріпленими в її «павуці» вантами. Для підйому використовують стріловий поліспаст крана, що монтується. Перед початком підйому міцність перерізів щогли та стріли перевіряють на монтажні навантаження.
Мал. 223. Схема монтажу вантового крана 1 - опорна балка; 2 - шпальні клітини; 3-щогла; 4 - стріла; щогла; 6 - тяга; 7 - підйомний поліспаст