Устройство башенного крана включает вертикальную башню, стрелу, опорную и поворотную части, механизмы подъема, изменения вылета и поворота, а также систему управления и безопасности. Во время работы кран поднимает груз крюковой подвеской, перемещает его вдоль стрелы и поворачивает к нужной точке. Некоторые модели дополнительно передвигаются по рельсовому пути.
Конструкция может отличаться в зависимости от модели. Башня бывает поворотной или неподвижной, стрела — балочной либо подъемной, а сам кран — стационарным, приставным или передвижным. Однако общий принцип работы у большинства башенных кранов остается похожим.
Основные части башенного крана
Башенный кран состоит из нескольких крупных металлоконструкций и целого набора механизмов, которые работают совместно. Одни элементы удерживают машину в устойчивом положении, другие отвечают за движение груза.
К основным частям относятся:
- опорная рама или фундаментное основание;
- башня, собранная из отдельных секций;
- поворотная платформа и опорно-поворотное устройство;
- стрела с грузовой тележкой;
- противовес и балласт;
- грузовая лебедка;
- механизмы поворота и передвижения;
- канаты, блоки и крюковая подвеска;
- кабина машиниста;
- электрооборудование, тормоза и ограничители.
Не на каждом кране присутствуют все перечисленные механизмы. Например, стационарная модель не перемещается по рельсам, поэтому отдельный привод хода ей не нужен. У крана с подъемной стрелой вылет меняется иначе, чем у машины с балочной стрелой и грузовой тележкой.
Основание и башня
Нижняя часть принимает вес всей конструкции и передает нагрузку на фундамент или рельсовый путь. У передвижных кранов основание опирается на ходовые тележки, а у стационарных закрепляется на подготовленном фундаменте.
Дополнительную устойчивость обеспечивает балласт. Его масса и расположение рассчитываются для конкретной модели, поэтому произвольно менять количество балластных плит нельзя.
Над основанием находится башня. Обычно она представляет собой решетчатую металлическую конструкцию, собранную из отдельных секций. Такая схема позволяет менять высоту крана по мере строительства здания. Секции соединяют между собой болтами или пальцами в соответствии с документацией производителя.
Башня воспринимает нагрузки от стрелы, противовеса, механизмов и перемещаемого груза. При этом на нее действуют не только вертикальные усилия. Во время поворота, торможения и работы на большом вылете возникают дополнительные нагрузки, поэтому состояние соединений и металлоконструкций регулярно проверяют.
Как устроена стрела
Стрела задает рабочий радиус крана. Именно по ней груз перемещается ближе к башне или дальше от нее.
На башенных кранах с балочной стрелой используется грузовая тележка. Она движется по нижним поясам стрелы и меняет вылет крюка, при этом сама стрела сохраняет почти горизонтальное положение. Чем дальше тележка от башни, тем больше территория, которую может обслуживать кран.
В ходовой части тележки могут применяться отдельные колеса, оси и балансир грузовой тележки. Балансир помогает распределять нагрузку между опорными элементами тележки, когда она движется по направляющим.
У моделей с подъемной стрелой грузовая тележка может отсутствовать. В этом случае вылет изменяется за счет подъема или опускания всей стрелы. Такая конструкция требует отдельного стрелового механизма и другой схемы запасовки каната.
Как кран поднимает груз
За вертикальное движение отвечает механизм подъема. В типовой схеме электродвигатель передает вращение через соединительную муфту на редуктор, затем — на барабан лебедки. Когда барабан наматывает канат, крюковая подвеска поднимается. При вращении в обратную сторону канат разматывается, и груз опускается.
Редуктор здесь нужен для снижения частоты вращения и увеличения крутящего момента. Без него двигатель не смог бы плавно перемещать тяжелый груз с требуемой скоростью.
В механизме подъема кранов КБ-403 и КБ-408, например, может использоваться муфта соединительная. Она объединяет шкив диаметром 300 мм, полумуфту диаметром 230 мм и соединительные пальцы. Муфта передает вращение между частями привода и одновременно допускает небольшую компенсацию отклонений при работе механизма.
После отключения электродвигателя барабан необходимо остановить и удержать. Эту задачу выполняет тормоз. К его рабочим элементам относятся тормозной шкив и тормозные колодки с накладками. Износ накладок, неправильная регулировка или загрязнение рабочей поверхности могут увеличить тормозной путь и повлиять на точность остановки.
Как меняется вылет крюка
Вылетом называют горизонтальное расстояние от оси вращения крана до вертикальной оси крюка. На балочной стреле его меняют перемещением грузовой тележки.
Тележечная лебедка тянет канат, связанный с тележкой. При вращении барабана в одну сторону она идет к концу стрелы, при обратном вращении возвращается к башне. Крюковая подвеска при этом движется вместе с ней.
Вылет напрямую связан с допустимой массой груза. Рядом с башней кран обычно способен поднять больше, чем на конце стрелы. Причина проста: при увеличении расстояния возрастает опрокидывающий момент. Поэтому машинист ориентируется не только на массу конструкции, но и на ее положение относительно башни.
Как работает механизм поворота
Поворот позволяет перемещать груз по окружности вокруг башни. Электродвигатель через муфту приводит редуктор, а выходная шестерня редуктора взаимодействует с зубчатым венцом опорно-поворотного устройства.
На ряде башенных кранов серии КБ применяется редуктор поворота У3515. Внутри него расположены несколько зубчатых передач, которые последовательно снижают скорость вращения и увеличивают момент. В работе участвуют вал-шестерни, зубчатые колеса, подшипники и выходной вал.
В качестве примера второй ступени можно привести вал-шестерню m=5 Z=11 и работающее с ней колесо зубчатое m=5 Z=53. Далее вращение поступает на выходной вал У3515.42Р.10.009 и установленную на нем шестерню. Набор деталей зависит от исполнения редуктора и его передаточного числа.
Смазка подается к рабочим парам с помощью масляного насоса редуктора поворота. Если масла недостаточно или оно загрязнено, быстрее изнашиваются зубья и подшипники, увеличиваются шум и нагрев.
Поворотную часть нужно не только разогнать, но и вовремя остановить. Для этого используется тормоз специальный У3515 с электромагнитом либо его исполнение без электромагнита. В тормозном узле также работают шкив тормозной d200 мм и колодки. После остановки они удерживают привод, не позволяя стреле продолжать движение по инерции.
Зачем крану противовес
Груз на крюке стремится наклонить кран в сторону стрелы. Чем больше его масса и вылет, тем сильнее опрокидывающий момент.
С противоположной стороны устанавливается противовес. Он частично уравновешивает стрелу и поднимаемый груз, снижая нагрузку на башню и опорно-поворотное устройство. Нижний балласт при этом отвечает за устойчивость всей машины относительно основания.
Противовес не означает, что кран можно нагружать без ограничений. Его масса рассчитана под определенную конструкцию и грузовую характеристику. Превышение допустимого веса или работа за пределами установленного вылета остаются опасными даже при наличии полного комплекта противовесных плит.
Как передвигается рельсовый башенный кран
Передвижные модели устанавливаются на ходовые тележки. Они позволяют менять положение всего крана вдоль строительной площадки без демонтажа башни.
Электродвигатель приводит редуктор, а от него вращение передается на крановые колеса. В такой передаче могут работать шестерня m=10 z=21, колесо зубчатое m=10 Z=53 и вал привода шлицевый. Шлицевое соединение помогает передавать крутящий момент между элементами привода хода.
Все тележки должны двигаться согласованно. Если одно колесо заклинивает, появляется перекос или привод работает рывками, нагрузки на раму и рельсовый путь распределяются неравномерно. Поэтому состояние колес, валов, букс, зубчатых передач и тормозов проверяют до начала работы.
Как машинист управляет краном
Основные команды подаются из кабины. Машинист управляет подъемом и опусканием крюка, движением тележки, поворотом стрелы и, при наличии ходового устройства, перемещением самого крана.
Каждое движение выполняется отдельным электроприводом. Оператор может совмещать некоторые операции, но делает это с учетом массы груза, вылета, ветра и условий на площадке. Резкий пуск или остановка вызывают раскачивание подвешенной конструкции, поэтому важна плавная работа приводов и тормозов.
За пределами обычного управления работают приборы безопасности. Они контролируют крайние положения механизмов, высоту подъема, вылет и допустимую нагрузку. Точный состав устройств зависит от модели и года выпуска крана, но их задача одна — не допустить выхода механизмов за установленные пределы.
Как проходит рабочий цикл
Сначала груз стропуют и слегка приподнимают, чтобы проверить правильность зацепления и работу тормоза. Затем крюк поднимается на безопасную высоту.
После этого машинист перемещает тележку и поворачивает стрелу. Груз подводится к месту установки, плавно опускается и удерживается до закрепления. Когда стропы снимают, крюк возвращается за следующей конструкцией.
Получается, что башенный кран не выполняет одно сложное движение. Он сочетает несколько более простых: подъем, изменение вылета, поворот и иногда передвижение по рельсам. Точность работы зависит от согласованности всех механизмов.
Какие детали требуют особого внимания
Быстрее всего изнашиваются элементы, которые постоянно передают усилие или соприкасаются друг с другом. Это зубчатые колеса, вал-шестерни, подшипники, муфты, тормозные колодки, шкивы, канаты и блоки.
Признаками неисправности могут быть необычный шум, вибрация, рывки, нагрев корпуса редуктора, течь масла и увеличенный люфт. Изношенная зубчатая пара нередко начинает работать с ударами, а проблемы с тормозом проявляются увеличенным временем остановки.
При ремонте важно учитывать модель крана и исполнение механизма. Даже внешне похожие детали могут различаться числом зубьев, модулем, посадочными размерами или передаточным отношением. Например, редуктор У3515 выпускается в нескольких вариантах, и вал-шестерни для исполнения с передаточным числом 121 нельзя автоматически заменять деталями для исполнения 134.
Принцип работы башенного крана
В целом устройство башенного крана построено вокруг четырех задач: поднять груз, изменить его вылет, повернуть в нужную сторону и точно остановить. Для каждой операции предусмотрен свой привод, редуктор и тормозной узел.
При этом работа всей машины зависит не только от крупных конструкций. Небольшая муфта, вал-шестерня или тормозная колодка участвует в передаче и остановке значительных нагрузок. Если одна из таких деталей изношена, нормальная работа всего механизма становится невозможной.
Поэтому исправность башенного крана определяется состоянием всей системы — от основания и секций башни до приводов, канатов и отдельных элементов редуктора. Только при их согласованной работе груз можно безопасно поднять, переместить и установить в нужной точке.