Каталог статей

Мостовые краны грузоподъем­ностью от 1…2 т до 16…20 т (в зависимости от типа крана) можно назвать легкими (малой грузоподъемности). В этой группе краны достаточно многообразны по параметрам, конструкции и системам управления, но делаются, как правило, на базе унифицированных узлов. Большее число легких кранов – однобалочные. В качестве механизма подъема используется электрическая таль. Это самая массовая крановая продукция, на комплектацию которой идут почти все выпускаемые электротали.
В интервале от 16(20)т до 100т находятся краны, скорее, не средней, а переходной грузоподъемности: они изготавливаются по адаптированным проектам с использованием проверенных конструктивных решений, так как их различные назначение, пролет, режим работы и скорости рабочих движений, даже при одинаковой грузоподъемности, придают им особенные характеристики, не свойственные конвейерным экземплярам.
При грузоподъемности более 100т, каждый кран будет неповторим – им, как людям, можно присваивать имена; при этом пролеты, режимы и скорости уже не имеют значения.

Основную массу легких кранов изготавливают по ГОСТ 7890 (подвесные) и по ГОСТ 22045 (опорные). При грузоподъемности до 10т (включительно) и управлении с пола, они, согласно ПБ 10­38200, не регистрируются в органах Ростехнадзора. Это приводит к тому, что разработку и изготовление этих кранов, особенно для нужд собственного производства, доступно делать каждому. Конструкторская документация может быть куплена у известного разработчика, разработана самостоятельно или получена путем эскизирования натурных образцов. Самые сложные узлы крана – концевые балки с ходовыми тележками — могут быть приобретены у другого изготовителя. Электротали, моторредукторы для передвижения крана, крепеж, необходимая электроаппаратура и кабели покупаются у многочисленных поставщиков этой продукции. К набору «покупных изделий» добавляется несущая балка крана и сопроводительная документация. Такой кран уже может быть продан и отгружен заказчику для (первичной) сборки, монтажа и испытаний в объеме полного технического освидетельствования. Следует отметить, что краны таких «шустрых» изготовителей порой грешат серьезными недоработками. В их числе некомплектная сопроводительная документация, плохой электромонтаж, отсутствие реле «обрыва фаз», «главного» пускателя или концевых выключателей передвижения крана; излишняя металлоемкость или, наоборот, недостаточная прочность конструкции; низкое качество сварки, покрытий, механической и термической обработки и, как следствие, быстрый износ деталей и высокий уровень шума при работе. Контролировать качество изготовления, кроме самого изготовителя, некому. В итоге же устранение всех дефектов «ложится на плечи» заказчика. И еще один аспект – нет сведений по аварийности, надежности, трудоемкости технического обслуживания и ремонтам таких кранов, а об отсутствии должного контроля и надзора за ними можно только сожалеть.
Здесь уместно вспомнить недалекое прошлое. Разработчиком легких кранов по упомянутым выше стандартам и самих стандартов в послевоенный период был ВНИИПТМАШ. Опорные краны с довоенного времени приняли почти современный облик: их эволюция носила характер естественного технического совершенствования. Подвесные краны примерно до 1975 года делались с использованием ходовых тележек серийных электроталей. Затем в ВНИИПТМАШ была разработана новая серия подвесных кранов с безребордными ходовыми колесами, направляющими роликами и подвижной концевой балкой. Подвесные краны новой конструкции были быстро освоены многими заводами, так как весь кран, включая ходовые тележки, мог быть сделан силами самого завода и укомплектован изготовителем или заказчиком крана соответствующей талью. Кроме того, новые краны были весьма технологичны: требовалось минимальное количество оснастки для изготовления, получалось большое количество исполнений на базе малого количества основных деталей и узлов, краны имели низкую металлоемкость за счет теоретически обоснованного конструктивного решения и достоверного расчета.

Шли годы, Союз распался. Заводы, главным образом, за счет бесконтрольной рационализации, превратили единую для всех конструкцию кранов в индивидуальную, сохранив, правда, ее основные принципы, весьма удобные и для производителя и потребителя. Стали делать краны, выйдя за пределы ГОСТ 7890 и ГОСТ 22045 по грузоподъемности, с пролетами и длиной кранов по требованию заказчика. Сейчас, практически, все изготовители (производственные участки некоторых из них трудно назвать даже цехом) делают краны по своим техническим условиям, учитывая, до некоторой степени, требования упомянутых стандартов.

Наиболее весомым индивидуальным изменениям подверглись навесные моторредукторы и открытые зубчатые передачи привода передвижения. Сейчас этот процесс продолжается за счет установки на кранах в качестве привода отечественных или импортных моторредукторов. Эту замену следует признать целесообразной, так как многие отечественные крановые заводы не обладают оборудованием, позволяющим изготавливать зубчатые и спироидные передачи высокой точности и качества с большим разнообразием передаточных отношений. Помимо мотор­редукторов, крановые заводы стали использовать покупные шкафы электрооборудования с высокой степенью защиты (IP), что положительно сказывается на условиях работы пускателей и других приборов, находящихся в них.

Такова, по нашему мнению, общая картина состояния производства легких кранов в стране. В связи с подъемом промышленности, хотелось бы, чтобы и крановое хозяйство встало на ступеньку выше, тем более что анализ аналогичной зарубежной техники, ушедшей вперед за период нашего застоя, показывает, какие первые шаги необходимо сделать в этом направлении. Покупные приводы и шкафы не решают эту проблему – нужны краны нового поколения.

Любая новая машина начинается с проекта. Для серийных машин это дорогостоящая и долгосрочная работа. Организация – разработчик должна проанализировать лучшие зарубежные конструкции, решить вопросы оптимизации, унификации, технологии и комплектующих изделий; найти конструктивные решения, отвечающие требованиям безопасности с учетом реальных (российских) условий эксплуатации, не нуждающиеся в рационализации, на базе отечественного проката и технологических возможностей заводов, свести до минимума техническое обслуживание кранов, создать нормативные материалы. До грузоподъемности 10 т это можно будет сделать на базе сегодняшних кранов, а при большей грузоподъемности число вариантов исполнений металлоконструкций кранов возрастает и требуется более объемный анализ.

Однако, если встать на рыночные позиции и все пустить на «самотек», то очень скоро отрасль окончательно закончит свое существование. В этом и «запад нам поможет», и «восточные соседи» в стороне не останутся. Россия должна иметь свою полноценную отрасль подъемнотранспортного машиностроения, чтобы оснащать потребителя качественной современной техникой, до минимума свести импорт кранов и поставлять достойное оборудование на объекты, которые Россия строит за рубежом.

Главная сложность в разработке легких кранов, которые должны делаться на базе модульных унифицированных узлов, заключается в том, что с увеличением пролета крана возрастает его масса и это увеличение массы, соизмеримое с грузоподъемностью крана, связано, главным образом, с изменением конструкции несущей балки крана. Простой двутавр на кранах малых пролетов, после всевозможных усилений, превращается на кранах больших пролетов в ферменную пространственную конструкцию. За этим следует необходимость усиления (см. — утяжеления) концевых балок и, далее, ходовых колес и их приводов. Грузоподъемность крана при этом не изменяется. А желаемое, в некоторых случаях, увеличение скоростей и необходимость работать большую часть времени с грузами, масса которых близка к номинальной (паспортной) грузоподъемности крана, поднимают режим работы крана. Это требует другой методики расчета его металлоконструкций и дополнительного усиления.

Однако, учитывая большой выпуск этих машин, особенно в интервале от 3,2 до 10 тонн, просто нецелесообразно каждый кран проектировать индивидуально. Затраты на индивидуальную конструкторскую разработку и технологическое обеспечение при изготовлении крана намного превысят стоимость «лишнего» металла, который придется заложить в краны массового изготовления, чтобы заполнить все «поле» вариантов исполнений легких кранов. Это поле необходимо разбить на ряд грузоподъемностей в сочетании с пролетами кранов, учесть режим эксплуатации, рабочие скорости и массу среднего груза, поднимаемого краном данной грузо­подъемности.

Анализ полученной картины даст возможность определить количество типоразмеров основных узлов крана (колеса и их приводы, концевые балки, несущие балки), которые обеспечат экономически целесообразный выпуск кранов.

Какие же задачи предстоит решить, разрабатывая новую конструкцию?

Прежде всего, задачу уменьшения вертикального подхода, т.е. сделать «плоские» краны с минимальным размером от крюка в верхнем положении до самой верхней точки крана. Сегодняшние краны занимают очень большой объем помещения над той площадью, которую они обслуживают.

 «Грубая» оценка: если высота помещения от пола до потолка составляет 6 м, то сегодня отечественный серийный кран небольшого пролета грузоподъемностью 5т будет занимать около 2 м высоты – треть объема помещения, в котором ничего не должно находиться; если кран будет занимать только 1,2 м высоты, то это позволит «не достроить» помещение по высоте на 0,8 м, и на сэкономленные деньги приобрести «плоский» кран.

За рубежом «плоские» краны делают на базе широкополочных двутавров, используя тали с уменьшенным вертикальным подходом за счет конструктивного исполнения с противовесом. Широкополочные двутавры проигрывают двутаврам с индексом «М» по ГОСТ 19425 — 74 в металлоемкости при идентичной несущей способности, но имеют меньший размер по высоте и обеспечивают лучшую устойчивость тали с противовесом на монорельсе. Широкополочные двутавры у нас есть, но наши сегодняшние тали по ГОСТ 22584 не могут быть установлены на них и ни один российский завод не выпускает тали с противовесом, хотя к этому нет никаких препятствий. Но есть замкнутый круг неувязок: не делают, потому что нет спроса, а спроса нет потому, что нет предложения от наших изготовителей талей. Зато предложения идут изза рубежа – там и покупают. Так что, если хотим сэкономить на строительстве, надо или продолжать покупать электротали с высокоподнятым крюком за рубежом, или, одновременно с кранами, разработать и освоить передовую компоновку талей.

Но строительство тоже имеет инерцию: если производственное здание строится из стандартных элементов, то в нем предусмотрено пространство для опорных кранов вчерашнего габарита. Если проект производственного здания разрабатывается сегодня, то и краны для него следует специально спроектировать с учетом требований сегодняшнего дня и экономических показателей.

В переходный период можно пойти на изготовление оригинальных опорных кранов, которые бы за счет изменения конструкции концевых балок позволили поднять несущую балку крана и тем самым увеличить обслуживаемое пространство производственного помещения.

Теперь немного подробнее об отдельных узлах легких кранов

Колеса. Определить допустимую нагрузку, которую может нести крановое колесо заданного диаметра опорного крана можно по апробированным методикам.

В методиках учтены многие факторы, влияющие на несущую способность колес: скорость качения и режим работы крана, но они, естественно, не могут учитывать отклонения от неправильной установки колес и их плохую термообработку. Именно изза этих факторов ходовые колеса чаще всего выходят из строя. Поэтому конструкция и технология обработки колесных букс и концевых балок должны обеспечивать геометрически правильное взаимное расположение колес и позволять легко демонтировать колесо.

От колесных реборд надо отказываться в любом удобном случае. Теория показывает, что наибольшее сопротивление передвижению крана после ветровой нагрузки и уклона пути создают именно реборды. Безусловно, наличие реборд упрощает конструкцию колесного узла, но увеличивает потребляемую мощность, износ колес и рельса. Эти недостатки ярко проявляются на электроталях, передвигающихся по криволинейным путям.

В качестве приводов удобнее всего использовать покупные отечественные или зарубежные моторредукторы. Они представлены в огромном ассортименте: с двигателями различной мощности, с любыми (реальными) передаточными отношениями, всевозможных конструкций, с умеренными ценами, соответствующими качеству, и требуют минимального технического обслуживания. Редукторы со шлифованными зубьями работают бесшумно. Двигатели пригодны для частотного регулирования, могут иметь исполнение с тормозом и другими опциями, способствующими их работе в различных условиях.

Зарубежные фирмы для опорных кранов рекламируют приводной колесный блок, в котором объединены колесо с подшипниками, моторредуктор и даже буфер. Естественно существует аналогичный неприводной блок. Такие блоки устанавливаются на концевую балку, которая, в данном случае, представляет собой мерный брусок. Если покупать колесные блоки, то создание крана сводится к изготовлению металлоконструкций и несложному электромонтажу.

Легкие опорные краны имеют четыре ходовых колеса. На подвесных кранах последней серии был принят единый диаметр колес на все грузоподъемности до 5т, и поэтому краны грузоподъемностью 1 и 2 тонны перемещаются на 8ми колесах, грузоподъемностью 3,2 тонны – на 12, а пятитонные – на 16 колесах. Большое число колес объясняется тем, что слабым звеном в паре колесо — полка двутавра, при надлежащей твердости колеса, является дорогой двутавр из мягкой стали. Тем не менее, такой подход требует повторного анализа.

В Европе имеет место еще один вид привода передвижения подвесных кранов – с помощью тягачей, ведущее колесо которых катиться по нижней поверхности двутавровой балки пути. Очень хороший способ привода, но дорогой!

Концевые балки опорных и подвесных кранов – элементы промежуточные, но в каждом виде кранов имеющие свои особенности.

В опорных кранах это трубчатая балка прямоугольного сечения, на которую ставится сверху или пристыковывается сбоку одна или две несущие балки или ферма. На однобалочных кранах это соединение часто подкрепляется раскосами.

У подвесных кранов, которые перемещаются по рельсам из двутавра, концевые балки более сложные и трудоемкие в изготовлении, по сравнению с балками опорных кранов. К одной из балок неподвижно крепится несущая балка, и это соединение дублируется подкосами. Другая концевая балка соединяется с несущей через роликовый шарнир (за рубежом такое соединение, кажется, не практикуется). Это подвижное соединение исключает появление распорных нагрузок в конструкции крана и облегчает его монтаж.

Несущие балки – самый многовариантный элемент легких кранов. Главная причина изменчивости – величина пролета. Если на малых пролетах, как сказано ранее, для балки достаточно двутавра, то с увеличением пролета вначале требуется усиление двутавра для обеспечения прочности, затем усиление и для прочности, и для устойчивости, и для жесткости. При пролете длиной более 16 м  несущая балка однобалочного крана постепенно превращается в ферменную конструкцию. Дополнительные нагрузки зависят также и от наличия кабины, и от режима работы.

Главный бич несущих балок легких кранов – перегрузка, поэтому тали, устанавливаемые на кранах, желательно снабжать ограничителями грузоподъемности (ОГП).

Электрооборудование. В первую очередь необходимо однозначно определить требования к нему на базе ПБ 1038200, ПУЭ и ГОСТ 12.2.003 и ГОСТ 12.2.0071, расширить зону обязательной установки ОГП, повысить требования к постам управления и использованию безопасного напряжения в цепях управления. Промышленность должна, наконец, освоить выпуск двигателей малой мощности (0,12…0,4 кВт) со встроенным тормозом и шлицевым концом выходного вала для приводов передвижения. Не смотря на применение частотного регулирования, использование двухскоростных двигателей с перепадом частоты вращения 1:4 или 1:6 остается актуальным. Закрытый троллейный токоподвод к кранам и реечный подвес гибкого кабеля — обязательные атрибуты современных кранов.

Тали. Большая часть зарубежных кранов комплектуется талями с минимальным вертикальным подходом, с ограничителем грузоподъемности и канатоукладчиком, при необходимости с регистратором параметров; двигатели, как правило, двухскоростные или частотным регулированием, со встроенными тормозами. Посты управления с электроизоляционным корпусом, многокнопочные, любая кнопка может быть двухпровальной. Управление талью и краном производится на токе безопасного напряжения; имеется кнопка (красный «грибок») общего выключения крана. Все реже применяется управление легким краном из кабины, а все чаще используется радиоуправление и регулирование частотой приводов.

Вот такие, почти идеальные, легкие краны общего назначения, которые отвечают требованиям сегодняшнего дня, должны выпускаться серийно на наших краностроительных заводах для предприятий различных отраслей промышленности. На базе таких машин удобно делать краны для любых специфических условий эксплуатации.