Технология монтажа башенных кранов

1. Технология монтажа башенных кранов.
 
1.1. конструкция башенных кранов.
Башенный кран представляет собой свободно стоящийстреловой поворотный кран, характеризующийся тем, что его стрела прикреплена кверху вертикальной колонны (башни).
Помимо стрелы и колонны,башенный кран имеет следующие основные части: опорную конструкцию, противовес,устройства для подъема груза и изменения вылета, опорно-поворотное устройство,ходовое устройство (для передвижных кранов).
Опорная конструкция,выполняемая в виде двухшарнирной П-образной рамы, называется порталом.
Несущая конструкциябашенного крана, состоящая из стрелы и башни, имеет Г-образную форму, чтообеспечивает наилучший охват прямоугольных сооружений и позволяет разместитькран в непосредственной близости от строящегося здания.
В отличие от всех другихкранов башенные краны приходится часто переставлять с места на место, в связи сэтим при выборе основных размеров приходится учитывать требования быстрогомонтажа и перевозки.
Компоновка башенного крана определяется требованиямиэксплуатации и монтажа. Расположение механизмов, электрооборудования и постауправления должны обеспечивать удобное обслуживание, возможность быстрогоснятия любого узла для ремонта.
1.2. Способы монтажа.
Способ монтажа башенного крана оказывает существенноевлияние на эксплуатационные показатели башенного крана: чем быстрее проводитсямонтаж, тем меньше непроизводительные затраты времени: кроме того, если придемонтаже кран приходится разбирать, то часто теряются мелкие детали ипреждевременный износ узлов крана.
Известно много различныхспособов монтажа, каждый из них осуществляется наиболее удобно при определенныхсоотношениях между высотой башни и длиной стрелы. Если при монтаже используетсястрелоподъемный полиспаст, то желательно выбрать такие размеры колонны истрелы, чтобы усилия в нем при проведении монтажных операций были такими же илинесколько большими, чем во время работы крана. Выбор способа монтажа зависиттакже от длительности стоянки крана на одном месте и условий его установки.
Чем чаще кран перевозитсяс места на место, тем меньше времени и труда должно затрачиваться на егодемонтаж, монтаж и перевозку. Наиболее быстро можно выполнять переброску крановтакой конструкции, которая допускает их складывание без разборки. Однако невсегда на строительной площадке имеется достаточно места для выполнения этойоперации и приходится пользоваться другими способами демонтажа.
Наименьшая сборочнаяплощадка требуется для монтажа крана при помощи специальной стационарной мачты.Этот способ монтажа, являющийся одним из наиболее старых, пригоден для крановлюбых типов. Отдельные части крановых конструкций ставятся одна за другой внеобходимой последовательности.
В тех случаях, когдаместные условия не позволяют разместить мачту, монтаж выполняют с помощьюлегкого ползучего крана, по типу тех, что применяются на строительстверадиомачт.
Наращивание при помощимонтажной мачты, устанавливаемой на земле рядом с собираемым краном, или припомощи ползучего крана связано с большой затратой труда, причем все работыведутся на высоте в неудобных условиях и требуют применения специальныхмеханизмов и приспособлений. Высота монтажной мачты должна быть несколькобольше высоты башни крана, поэтому для ее установки требуются дополнительныевспомогательные средства.
Ползучий кран значительнодешевле монтажной мачты, но существенный его недостаток заключается внеобходимости частой перестановки по высоте, отнимающей много времени. Развитиеспособа монтажа идет по пути максимального использования в качестве подъемныхсредств механизмов и конструкций крана и предельного сокращения верхолазныхработ.
При этом наметилось два основных направления. Первоеиз них предусматривает сборку крана минимальной высоты с последующимподращиванием колонны снизу или наращиванием сверху; второе заключается внаибольшем укрупнении элементов крана на земле в горизонтальном положении споследующим переводом их в рабочее положение.
Разработаны и применяются также комбинированныеспособы монтажа.
Для легких кранов с малымгрузовым моментом и большой высотой способ подращивания дает возможностьдостаточно легко и просто смонтировать кран, используя его грузовую лебедку, т.е.без помощи вспомогательных механизмов.
Кран с грузовой тележкой,которая может подходить близко к колонне, можно смонтировать вначале на малуювысоту, а затем постепенно наращивать колонну сверху, собирая ее из отдельныхплоских ферм либо поднимая по две фермы одновременно. При боковом расположенииверхней части телескопической колонны такой способ наращивания весьма удобен,так как позволяет ставить сразу целые секции, не разбирая их на фермы.
Однако во время работыкрана колонна дополнительно нагружается значительным изгибающим моментом. Этогоможно избежать, смещая подвижную часть крана после наращивания колонны на ееось,.
Если подвижную частькрана присоединить к обойме, охватывающей колонну, то последнюю можнонаращивать, как показано на рис.1, г и д, вставляя секции колонны внутрь обоймыили устанавливая их сверху.
Наращивать колонну сверхуможно также, поднимая стрелу в положение, близкое к вертикальному. Если крюкподвешен к концу стрелы, то для подъема секции колонны его отводят к оси последней.В кране с грузовой тележкой это осуществляется без затруднений.
В кранах с наращиваемойсверху колонной подвижная часть поднимается по колонне при помощи винтовых илигидравлических домкратов.
Наращивание колонны кранасверху неизбежно связано с работой монтажников на большой высоте. Поэтому чащеприменяют способ монтажа подращиванием снизу. При этом отдельные секцииподносятся к крану, и колонна выдвигается при помощи его грузовой лебедки.
Для тяжелых крановприходится применять специальные лебедки и полиспасты, размещаемые в опорнойчасти крана. В тех случаях, когда высота заделки колонны недостаточна дляразмещения подъемного полиспаста, можно использовать стрелу крана, поставив еена опорную часть. Подобным способом монтировались 40-тонные краны.
Было предложеноиспользовать портал в качестве подъемного средства. Для этого его стойкишарнирно присоединяются к обойме, сквозь которую проходит выдвигаемая секциябашни. Стягивая стойки портала, поднимают секцию в верхнее положение, затемподводят под нее следующую секцию, после чего опускают обойму, раздвигая стойкипортала, и цикл повторяют. Это способ монтажа удобен тем, что устраняет лишниеперестановки элементов крана и позволяет также удобно монтировать высокийпортал, обходясь без вспомогательных кранов большой грузоподъемности.
Подращивание колонн снизуобычно осуществляется при помощи канатных полиспастов, которые при большом весеколонны получаются достаточно громоздкими, а сам процесс подращивания вызываетбольшие затраты времени. Их можно сократить, применив гидравлическое рычажноеустройство.
Секции колонн тяжелыхкранов из-за большого веса приходится подавать под опорную часть при помощиспециальных подъемных средств. Если кран имеет грузовую тележку, ее можно легкоиспользовать для подачи секций к порталу крана.
Путем наращивания илиподращивания можно монтировать краны любой конструкции при любых соотношенияхмежду высотой колонны и длиной стрелы. При этом все же выгоднее иметь, возможно,меньший вылет.
Иначе обстоит дело приприменении других способов монтажа, предусматривающих подъем колонны и стрелыцеликом из горизонтального положения.
Наиболее распространенным из этих способов являетсяиспользование стрелы в качестве мачты для подъема колонны. Предварительномонтируют опорную часть и рядом с ней в горизонтальном положении собираютколонну, которую затем присоединяют к опорной части. Сборку осуществляютвспомогательным козловым или автомобильным краном, которым разгружаютавтомашины и укладывают все элементы крана по оси пути. Далее осуществляютзапасовку монтажного полиспаста, соединяющего стрелу с башней, и подъем при егопомощи стрелы. Конец полиспаста заводят на грузовую лебедку крана, находящуюсявнутри колонны. Для управления лебедкой при монтаже применяют выносной пульт сдополнительным контроллером и комплектом сопротивлений.
Поднятую стрелу укрепляютоттяжкой, идущей к временному якорю, т. е. к металлической раме с уложенным наней балластом крана, который после окончания монтажа укладывают на место. Послеэтого поднимают колонну. Во избежание удара ее несколько не доводят довертикального положения. При посадке колонны под нее подкладывают бревно илишпалу. Далее при помощи грузовой лебедки поочередно поднимают консольпротивовеса и стрелу.
При использовании стрелыдля подъема колонны желательно, чтобы ее длина составляла не менее 70% высотыколонны (считая от низа до опорного шарнира стрелы). При этом условии стрела,рассчитанная на нормальные рабочие нагрузки, обычно выдерживает усилия,возникающие при подъеме колонны.
Если по условиям работысоблюсти указанное соотношение невозможно, например, в кранах с грузовымитележками, обслуживающими строительство жилых зданий в 10 –14 этажей, применяюткомбинированный способ, в котором сочетается подращивание колонны с подъемом еецеликом при помощи стрелы, как монтажной мачты. В этом случае колонна кранавыполняется телескопической. Вначале нижнюю часть колонны со вдвинутой в нееверхней частью собирают на земле. Затем при помощи стрелы ее ставят ввертикальное положение, после чего, подвесив стрелу на место, подращиваютверхнюю выдвижную часть колонны до требуемой высоты. Такое использование стрелыустраняет необходимость во вспомогательных средствах для подъема и значительносокращает число монтажных соединений, выполняемых такелажниками на большойвысоте.
Подъем колонны по этомуспособу весьма прост и безопасен, но не лишен недостатков, заключающихся внеобходимости укладывать якорь, дважды поднимать стрелу и перепасовыватьканаты. Кроме того, при этом требуется большое количество монтажных канатов.
Если стрелу  и консольпротивовеса присоединить к колонне на земле и поднимать одновременно с ней, чтовозможно при наличии специальной монтажной мачты, обладающей большейпрочностью, нежели стрела, то все эти операции существенно упрощаются. Применениетаких мачт может быть рационально в крупных хозяйствах, где имеются десяткикранов.
Недостатки описаннойсхемы монтажа могут быть устранены также при использовании в качестве монтажнойстойки не стрелы, а в нижней части башни, подобно тому, как это делается приустановке буровых вышек.
При этой схеме длинастрелы должна быть равна или несколько больше высоты колонны.
Этот способ монтажапредставляет собой шаг вперед, так как стрелу поднимают одновременно с башней,с которой та соединена постоянным шарниром. Но его можно было применять толькодля кранов с неповоротной колонной малых размеров, так как при высокой колонненагрузка на монтажный полиспаст оказывается слишком большой, что вызываетнеобходимость усиления опорной двуноги и догрузки основания крана значительнымдополнительным балластом.
Способы монтажа,основанные на соединении стрелы и колонны на земле перед подъемом, нашлиширокое применение лишь после перехода к кранам с поворотной колонной новойконструкции, т.е. с нижним расположением всех механизмов и противовеса. Этопозволило снизить вес башни и перейти к ее подъему вместе со стрелой при помощилебедок крана, мощность которых недостаточна для подъема башен, несущихмеханизмы, расположенные наверху или в середине.
Монтаж кранов с поворотнойколонной осуществляется двумя способами: подъемом колонны и стрелы стягиванием;одновременным подъемом колонны и стрелы полиспастом.
При стягивании колонну истрелу укладывают по одной линии. Колонну одним концом шарнирно присоединяют кее опорной части, укрепленной на ходовой тележке крана, а другим кладут наподставку. Затем к ее верхнему концу присоединяют стрелу (рис.3). Стрелыбольшой длины обычно изготовляют из двух или нескольких частей; при этом дляснижения высоты подставки к колонне можно присоединить хвостовую часть стрелы,а к последней – головную часть. Осуществляется это краном, приподнимающим узелсоединения колонны со стрелой на высоту, необходимую для стыкования обеихчастей стрелы, а затем несколько выше, в положение III, из которого дальнейший подъем производитсястягиванием. Если длина стрелы равна расстоянию от уровня земли до верхаколонны или превышает его, то стягиванием можно довести колонну довертикального положения. В момент, когда колонна оказывается в положении, прикотором узел соединения ее со стрелой находится на одной вертикали с монтажнымшарниром колонны, конец стрелы необходимо удерживать оттяжкой, иначе всясистема начнет двигаться самопроизвольно и колонна станет на место с ударом.
У кранов легкого исреднего типа с грузовым моментом до 40тм для стягивания проще всего применитьгрузовой канат в виде полиспаста с необходимым числом ветвей. Однако при этомветвь каната, идущая на лебедку, обходит стрелу и колонну и создаетдополнительное усилие, препятствующее стягиванию. Чтобы избежать этого, былприменен специальный канат, ветвь которого, идущую на лебедку, пропускали несверху, а снизу через отводной блок, как показано на рисунках 3 и 4.
При большой высотеопорной части крана и недостаточной длине стрелы одним стягиванием привестиколонну в вертикальное положение нельзя. В этом случае для окончательногоподъема приходится пользоваться стреловым полиспастом. При этом крюк кранакрепится к монтажному шарниру колонны, а конец стрелы удерживается оттяжкой(положение IV на рис.3). Натягивая стреловойполиспаст, поднимают одновременно стрелу и колонну с сохранением постоянногоугла между ними. Натягивание полиспаста прекращается в момент, когдарезультирующая сил, действующих на колонну, начинает выходить за монтажныйшарнир (положение IV). После этогоможно привести колонну в вертикальное положение, отпуская постепенно оттяжку.
Недостатком описанногоспособа при малой длине стрелы является то, что в последний момент вся системаколонна – стрела повисает в воздухе и малейшее упущение может привести кпадению. Устранить этот недостаток можно, наращивая стрелу временной надставкойтакой длины, чтобы она своим концом все время касалась земли. Иногда порталкрана выполняют разборным, чтобы пропустить колонну целиком, как показано на рисунке4, что существенно облегчает стягивание.
Таким образом, примонтаже способом стягивания желательно, чтобы длина стрелы (или стрелы вместе снадставкой) несколько превышала расстояние от уровня земли до верха колонны.
Преимущества рассмотренного способа: кран собираютполностью на земле с запасовкой всех канатов до начала подъема; устраняетсянеобходимость в якорях. Последнее обстоятельство весьма важно, так как зачастуюплохо закрепленный якорь служит причиной аварии.
Недостатки способа:сравнительно большая длина площадки (суммарная длина колонны и стрелы),необходимой для раскладки крана перед подъемом; необходимость вовспомогательном кране для стыковки стрелы и колонны. Этих недостатков лишенспособ монтажа башенных кранов с поворотной колонной, основанный наодновременном подъеме колонны и стрелы стреловым полиспастом.
На рисунке 5 показаны типичные схемы монтажа по этомуспособу: для кранов с ферменной стрелой. Для того чтобы нагрузка на стреловойполиспаст при монтаже не превосходила рабочей нагрузки крана, необходимо, чтобымомент от веса колонны в ее горизонтальном положении был не более грузовогомомента; если это неосуществимо, следует высоту опорной стойки выбратьдостаточно большой.
Осуществление подъема башни со стрелой стреловым полиспастомтребует закрепления его на некоторой высоте над основанием на двуногой стойке,либо применения промежуточной монтажной стойки, опирающейся на колонну иприподнимающей полиспаст.
При этом способе следует учитывать, что если стрела намногокороче колонны, то монтажное натяжение стрелового полиспаста больше рабочегонатяжения, поэтому по возможности следует изготовлять стрелу такой длины,которая немногим отличалась бы от длины колонны. Избежать завышения монтажногонатяжения можно и другими способами: выполнить колонну телескопической иуменьшать ее длину, вдвигая верхнюю секцию в нижнюю; ввести промежуточныйшарнир в колонну и стрелу и складывать их вдвое вперед в сторону (такназываемый кран со складной колонной); ввести промежуточный шарнир в колонну иукладывать ее на земле над стрелой в виде буквы Г.
В последнем случае, после того как соединены все шарниры изапасованы канаты, стреловой полиспаст временно крепят к верху нижней частиколонны, подъем осуществляют до тех пор, пока эта часть колонны не станетвертикально. После этого крюк крана крепят к временному якорю и грузовымканатом поднимают стрелу вместе с верхней частью колонны до тех пор, пока этачасть, в свою очередь, не расположится вертикально. В этом положении обе частиколонны скрепляют между собой, а стреловой полиспаст присоединяют к хвостовикустрелы, которую и поднимают в рабочее положение.
Как уже было сказано, при высоте колонны, намного превышающейдлину стрелы, возникают значительные трудности. Поэтому желательно компоноватькран, монтируемый способом одновременного подъема колонны и стрелы, так, чтобыдлина колонны превосходила длину стрелы не более, чем на 1–1,5м. При этомусловии монтаж таким способом потребует минимальной затраты труда и времени.
В обратном случае, т.е. когда стрела длиннее колонны,приходится конец ее отъединять или, вводя дополнительный шарнир, поворачиватьна 180о.
Схема монтажа, приведенная на рис.5, предусматривает укладку колонны,и стрелы впереди ходовой части крана. При укладке на себя часто в колонне делаютпромежуточный шарнир и при опускании складывают ее вдвое. При этом уменьшаетсядлина крана в транспортном положении и отпадает необходимость в поддерживанииконца колонны и стрелы. Зато возрастает транспортная высота, снижается боковаяустойчивость крана при перевозке и возникают затруднения с установкоймеханизмов и электрооборудования на поворотной платформе, так как на нейследует оставить место укладки колонны.
При монтаже крана с поворотной колонной способомодновременного подъема в случае, когда стрела длиннее колонны, наблюдаетсяследующее. В транспортном положении передняя часть стрелы отогнута и приподъеме остается висеть почти перпендикулярно колонне. При таком расположениицентр тяжести поднимаемых элементов крана оказывается впереди опорного шарнираколонны. Это облегчает установку колонны в рабочее положение.
Особенностью такого крана является наличие длинного подкоса,поддерживающего колонну на большом расстоянии от опорного шарнира. Это такжеделает более безопасной установку колонны в рабочее положение при монтаже. Времямонтажа такого крана с грузовым моментом 100тм не превышает 2ч (без учетавремени на укладку противовеса).
Монтаж и демонтаж самоподъемных кранов, имеющих колоннунебольшой высоты, обычно не вызывают особых затруднений и производят при помощивспомогательных монтажных стрел.