- БАШЕННЫЕ КРАНЫ С ПОВОРОТНЫМ КОЛОКОЛОМ
Поиски новых прогрессивных решений в области конструирования монтажных кранов привели к созданию более легких подвижных башенных кранов, стрела и противовес которых смонтированы на полноповоротном колоколе.
Выгодно отличаясь от своих предшественников (кранов БК-25) небольшими поперечными сечениями башни и более благоприятной монтажной характеристикой, краны с поворотным колоколом длительное время остаются основным грузоподъемным механизмом при монтаже главных зданий ГРЭС.
Характерным представителем этой группы кранов можно считать башенный кран БК-300 * (рис. 74). Поворотная часть этого крана выполнена в виде колокола 1, охватывающего верхнюю пирамидальную часть башни 2. К нижнему жесткому поясу колокола шарнирно крепится стрела 3, оборудованная грузовым полиспастом 4. Вылет стрелы изменяется стреловым полиспастом 5. С другой стороны колокола на консоли 6 подвешен противовес 7. Благодаря такой конструкции поворотной части поперечное сечение башни крана БК-300 уменьшено до размеров 2600x2600 мм, что позволяет перевозить ее собранной в готовые пространственные секции.
* Конструкция проектного института Промстальконструкция.
Башня укреплена в рамных конструкциях портала 8, опирающегося на четыре балансирные трехколесные тележки 9, две из которых выполнены приводными. Наибольшая нагрузка на одну тележку при работе крана равна 100 тс, а при I передвижении — 80 тс.Портал крана опирается на балансиры тележек через башмаки, конструкция которых позволяет осуществить поворот тележек вокруг вертикальной оси и установку их под углом 90° к первоначальному направлению пути.
Рис. 74. Реконструированный кран БК-300 (кран КБ-30/5);
1 — поворотный колокол; 2 — башня; 3 — стрела; 4 — грузовой полиспаст основного крюка; S — полиспаст изменения вылета стрелы; 6 — консоль противовеса; 7 — противовес; 8 — портал; 9 — ходовые тележки; 10 — машинное отделение; 11 — кабина машиниста; 12 — наголовник; 13 — вспомогательный крюк; 1 — высота подъема основного крюка; 11 — высота подъема вспомогательного крюка; III —грузоподъемность основного крюка; /V —грузоподъемность вспомогательного крюка
Стрела крана БК-300 представляет собой трехгранную решетчатую конструкцию, выполненную из труб. Поясные стержни стрелы, изготовленные из труб диаметром 127 мм с толщиной стенки 6 мм соединены друг с другом при помощи плоских фланцев. Стрела состоит из четырех транспортабельных секций (длиной 7650, 6750 и 6020 мм) и заканчиваеется сварной коробкой, изготовленной из листовой стали, в которой на оси диаметром 90 мм установлны верхние блоки грузового полиспаста (рис. 75).
К этой же оси крепятся, охватывая стрелу с обеих сторон, тяги стрелового полиспаста, посредством которого стрела подвешена к верхней плите поворотного колокола (рис. 76).
Колокол / опирается на башню 2 через шаровую пяту. Последняя состоит из подпятника 3, укрепленного болтами на вершине башни, и грибовидной опоры 4, цилиндрическая часть которой входит в бронзовую втулку 5 опорной плиты 6. Вертикальные нагрузки от колокола на башню передаются через бронзовую шайбу 7, расположенную между плитой 6 и грибовидной опорой.
Рис. 75. Оголовок стрелы крана БК-300:
1 — стрела; 2 — коробка; 3 — верхние блоки грузового полиспаста; 4 — крюковая подвеска; 5 — рычаг ограничителя высоты подъема; 6 — конечный выключатель ограничителя; 7 — тяги; 8— подвижные блоки стрелового полиспаста
Опорная плита соединена с вертикальными листами верхней части колокола двумя осями 8. К этим же осям подвешиваются тяги 9 неподвижных блоков стрелового полиспаста и подвески 10, поддерживающей консоль противовеса.
Лебедки механизмов подъема груза и изменения вылета стрелы у башенных кранов БК-300 расположены на верхней площадке портала. Чтобы обеспечить сохранность канатов при поворотах колокола, сбегающие ветви стрелового и грузовых полиспастов пропущены через отверстие в шаровой опоре с минимально возможным отклонением от оси башни. Для направления канатов установлены блоки 11.
В плоскости нижних шарниров стрелы и консоли противовеса (рис. 77) поворотный колокол четырьмя горизонтальными катками 1 опирается на кольцо, жестко соединенное с башней крана 3. Таким образом, горизонтальные нагрузки от стрелы и противовеса передаются на башню кратчайшим путем, нагружая лишь нижнюю раму колокола 4. Чтобы облегчить регулирование зазоров (1—Змм) между опорным кольцом и катками, последние устанавливают на эксцентричных осях 5, при повороте которых катки приближаются к опорным кольцам или отодвигаются от них.
Оси поворачивают при помощи накидных ключей 6, фиксируемых болтами 7. К нижней плоскости рамы колокола прикреплен поворотный круг 8, на который намотаны три фрикционных витка каната привода поворота. Поворотный круг изготовлен из кругового швеллера, полки которого образуют реборды. От поворотного круга сбегающая и набегающая ветви каната отводятся блоками 9, установленными на балке 10, прикрепленной кронштейнами к башне. Концы каната закреплены на барабане лебедки механизма поворота, общий вид которой показан на рис. 78.
Одним из преимуществ крана БК-300 является наличие у него собственного механизма передвижения, обеспечивающего перемещение крана с грузом до 15 т. Приводы механизма передвижения смонтированы на двух ходовых тележках, расположенных по диагонали портала.
Каждая приводная тележка (рис. 79) состоит из балансира 1, распределяющего вертикальную нагрузку, опорного колеса 2 и двухколесной тележки 3.
Рис. 76. Верхняя опора поворотного колокола
Оба колеса тележки получают вращение от электромеханического привода. Последний состоит из электродвигателя 4, зубчатых муфт 5, цилиндрического редуктора 6 и открытой зубчатой передачи 7. Одна из муфт снабжена тормозным шкивом, на котором установлен тормоз 8. Для предохранения от загрязнения и воздействия атмосферных осадков электрическая часть привода и цилиндрические зубчатые передачи укрыты легким сварным кожухом.
Рис. 77. Горизонтальные опорные катки и поворотный круг колокола башенного крана БК-300
Рис. 78. Лебедка ПВЛ-126
Рис. 79. Приводная ходовая тележка крана БК-300:- I — балансир: 2 — опорное колесо; 3 — Двухколесная тележка; 4 — электродвигатель; 5 — зубчатые муфты; в — редуктор (р = 165.2; 7 — открытая зубчатая передача; в — тормоз; 9 — противоугонные ручные захваты
В процессе использования крана БК-300 при сооружении электростанций оказалось целесообразным оснастить и этот кран вспомогательным быстроходным крюком и наголовником, удлиняющим стрелу. Реконструированному крану присвоена марка КБ-30/5 (см. табл. 8).
К группе кранов с поворотным колоколом относятся также краны типа БК-405, получившие в свое время наибольшее распространение в специализированных монтажных организациях МСЭС. Спроектированные в 1951—1953 гг. специально для монтажа тепловых электростанций башенные краны БК-405 в дальнейшем широко применяют при сооружении главных зданий ГРЭС с металлическими каркасами и часто используют для монтажа котлов и вспомогательного теплосилового оборудования. Сравнительно небольшой вес позволяет устанавливать эти краны на пути с гравийным основанием, а значительный вылет стрелы и грузоподъемность, достигающая 40 тс, обеспечивают монтаж главного здания ГРЭС мощностью 300—600 тыс. кет.
По конструктивному оформлению основные несущие узлы кранов БК-405 сходны с описанными выше соответствующими узлами кранов БК-300, однако имеют и ряд существенных отличий. Четырехгранная башня крана БК-405 состоит из четырех поясов, соединенных решеткой, образующей жесткую пространственную конструкцию. Верхняя пирамидальная часть башни охватывается поворотным колоколом, а нижняя закреплена в обойме портала. По высоте башня расчленена на семь монтажных транспортабельных секций, соединенных друг с другом накладками на болтах. Размеры поперечного сечения призматической части башни крана БК-405 составляют 2800x2800 мм. Ветви поясов пирамидальной части башни изготовлены из угловой стали 200x200x16 мм, а стержни раскосов — из угловой стали 75x75x8 мм.
В процессе работы крана стержни решеток средних и нижних секций башни наиболее нагружены, поэтому для их изготовления применена угловая сталь 120Х 120х 10 мм и 200x200x24 мм (раскосы нижней части башни, закрепленной в портале). Башня опирается на портал через соединенные крестообразно мощные двутавровые балки, подвешенные к вертикальным фермам постамента. Последние, охватывая башню, распределяют вертикальную нагрузку на четыре опоры портала.
Решетчатые конструкции поворотного колокола и портала в основном изготовлены также из угловой стали.
Стрела крана БК-405 выполнена четырехгранной с поясами из угловой стали 120x120x12 мм. В среднем сечении размеры стрелы составляют 1000x1000 мм, а у корня 300 X 4405 мм и у неподвижных блоков грузового полиспаста 350x720 мм. Вес металлоконструкций стрелы равен 5,59 т. Общий вес металлических конструкций крана 98,86 т.
Стреловой 14-кратный полиспаст крана БК-405 запасован канатом 25,5-170-В (ГОСТ 3071—66), один конец которого прикреплен к металлической конструкции стрелы приблизительно посередине ее длины, а второй через отводной блок на верхней плите колокола отведен к барабану лебедки ПЛ-5-50. Колокол, так же как и у кранов БК-300, поворачивается при помощи канатного привода лебедкой ПВЛ-122 с тяговым усилием 12 mc\ приводной канат 30,5-170-В (ГОСТ 3071—66). Диаметр поворотного круга 4134 мм.
Для подъема груза служит сдвоенный пятикратный полиспаст, подвешенный к верхнему оголовку стрелы и запасованный канатом 21,5-170-В (ГОСТ 3071—66). В качестве привода механизма подъема использованы две лебедки ПЛ-5-50.
Все лебедки установлены на верхней площадке портала. Портал опирается на четырехниточный рельсовый путь через четыре двухосные ходовые тележки. Колея тележек равна 1600 мм, а колея портала 9500 мм. Расстояние между осями колес тележки составляет 1800 мм.
Собственного механизма передвижения кран не имеет и перемещается при помощи полиспастов и лебедок.
Рис. 80. Общий вид крана КБ-48/8 (реконструированный кран БК-405):
1 — поворотный колокол; 2— башня; 3 — стрела; 4 — наголовник; 5 — грузовой полиспаст основного крюка; 6 — грузовой полиспаст вспомогательного крюка; 7 — полиспаст изменения вылета стрелы; 5 — противовес; 9 — консоль противовеса; 10 — лебедки механизма основного подъема; 11 — лебедка механизма вспомогательного подъема; 12 — лебедка механизма изменения вылета стрелы; 13 — лебедка механизма поворота; 14 — ходовые тележки; 15 — балласт; 1 — высота подъема вспомогательного крюка; 11 — высота подъема основного крюка; /11 —грузоподъемность основного крюка; IV — грузоподъемность вспомогательного крюка
Переход к строительству ГРЭС мощностью 1200—2400 тыс. кет был сопряжен со значительным увеличением веса монтажных блоков и объема работ по сооружению главного здания электростанции. Для того чтобы максимально приблизить техническую характеристику кранов БК-405 к новым требованиям, пришлось подвергнуть коренной перестройке ряд их основных узлов. Таким образом были созданы краны КБ-48/8 грузоподъемностью 48 тс с увеличенной зоной обслуживания (рис. 80), характеристика которых приведена в табл. 8.
При реконструкциях кранов БК-405 пришлось усилить большинство элементов их металлических конструкций. Однако благодаря удачно выбранной системе усиления вес дополнительно устанавливаемых на кране элементов не превышает 17,5 т.
Поясные стержни стрелы, башни и колокола усилены полосовой сталью, а жесткость решетки увеличена за счет установки дополнительных элементов из угловой стали и создания стержней коробчатого сечения. Реконструкция грузового и стрелового полиспастов кранов БК-405 свелась главным образом к увеличению их кратности за счет установки дополнительных блоков и к усилению осей и тяг. Кратность грузовых полиспастов увеличена до 7, а стрелового полиспаста — до 18. На рис. 81 показаны новые схемы запасовки канатов.
Рис. 81. Схемы запасовки канатов модернизированного крана КБ-48/8:
а — полиспастов основного подъема; б — полиспаста изменения вылета стрелы;
J — канат 22-170-В; 2 — барабан лебедок основного подъема; 3 — канат 24-170-В;
4 — барабан лебедки изменения вылета стрелы
Зоны обслуживания с одной стоянки крана КБ-48/8 значительно расширена за счет установки решетчатого наголовника, увеличивающего вылет стрелы до 46 м. Наголовник оснащен вспомогательным крюком грузоподъемностью 8 тс со скоростью подъема 15—17 м/мин. Подъем грузов на малом крюке осуществляется лебедкой типа ЛO-5, дополнительно оборудованной микроприводом. Микропривод, состоящий из электродвигателя АО-41-4 мощностью 1,7 кет и редуктора с передаточным числом i = 48, связан с входным валом основного редуктора через электромагнитную муфту ЭМ-62. Муфта мощностью 50 вт при напряжении 24 в получает питание от селенового выпрямителя типа ВС-225, подключенного к сети через понижающий трансформатор 380/36 в.
Микропривод предназначен для получения пониженных до 1,4 м/мин «посадочных» скоростей малого крюка. Управляют приводом пусковой кнопкой через промежуточное реле, контакты которого одновременно включают магнитный пускатель электродвигателя и катушку электромагнитной муфты. Электромагнит тормоза, установленного на валу основного электродвигателя лебедки, при этом автоматически отсоединяется от цепи питания основного электродвигателя и включается в цепь микропривода. Этим обеспечивается растормаживание ведущего вала главного и основного электродвигателей. Последний свободно вращается во все время работы микропривода.
Все основные механизмы крана КБ-48/8 оснащены крановыми электродвигателями с фазовым ротором. Четыре лебедки ЛО-5 обслуживаются 114
электродвигателями МТ-51-8 мощностью по 22 кет, а лебедки ПВЛ-122 — электродвигателем MT-2I-6 мощностью 5 кет при напряжении питающей сети 380 в.
Рис. 82. Схема установки дифференциального ограничителя грузоподъемности;
1 — блок механического датчика; 2 — эксцентриковая ось; 3 — пружина; 4 — рычаг; 5 — пыле-влагонепроницаемый микропереключатель; 6 — упор; 7 — пластина; 8 — ось; 9 — толкатель; 10 — кулачок; 11 — барабан; /2—груз; 13 — корректирующий канат; /4—сектор; 15 — ось стрелы; 16 — трос указателя вылета стрелы; 17 — указатель вылета стрелы; 18 — трос указателя веса груза; 19 — указатель веса груза; 20 — кабина машиниста; 21 — стрела крана; 22 — ограничитель грузоподъемности
Аппаратура управления (защитная панель, ручные контроллеры и др.), расположенная в кабине крана БК-405, полностью используется на кране КБ-48/8, однако схема управления несколько усложнена главным образом за счет установки дополнительных защитных устройств.
В соответствии с правилами Госгортехнадзора стреловые краны должны быть оборудованы ограничителями грузоподъемности, автоматически отключающими механизм подъема при попытке поднять груз, вес которого превышает грузоподъемность крана для установленного вылета более чем на 10%. Такими ограничителями башенные краны БК-405 не были оборудованы. Поэтому при перестройке крана сконструированы новые ограничители грузоподъемности, надежная работа которых в дальнейшем проверялась на кранах КБ-48/8.
Как видно из грузовой характеристики крана КБ-48/8 (см. рис. 80), грузоподъемность его, оставаясь постоянной на вылетах стрелы от 8 до 17 м, при дальнейшем увеличении вылета начинает уменьшаться и на наибольшем вылете снижается до 20 тс. Совершенно очевидно, что установка на таком кране ограничителя, рассчитанного только на отключение механизма при определенном наибольшем значении веса груза, не привела бы к желаемой цели — обеспечить устойчивость крана при всех вылетах стрелы и предохранить все узлы его от разрушения.
Поэтому на кране КБ-48/8 установлен дифференциальный ограничитель грузоподъемности, действующий по принципу ограничителей грузового момента. На рис. 82 показана схема установки ограничителя.
С целью уменьшения возможных погрешностей импульс к датчику ограничителя передается непосредственно канатом грузовой лебедки, который, огибая блок 1, посаженный на эксцентриковой оси 2, создает относительно оси цапф эксцентрика силовой момент. Последний уравновешивается пружиной 3, усилие которой воздействует на двуплечий фигурный рычаг 4, закрепленный на оси эксцентрика.
Вся система регулируется, так, что при попытке поднять груз, вес которого превышает на 10% наибольшую грузоподъемность крана, радиальная составляющая натяжения грузового каната создает момент относительно оси цапф эксцентрика, достаточный, чтобы преодолеть усилие пружины 3 и повернуть рычаг 4 на угол, необходимый для выключения микропереключателя 5, разрывающего цепь питания электродвигателей лебедок подъема. Микропереключатель 5 закреплен на рычаге 4 и поворачивается вместе с ним навстречу упору 6; нажим упора на кнопку переключателя и отключает электродвигатели.
Как указывалось выше, грузоподъемность крана изменяется в зависимости от вылета стрелы. Поэтому при больших вылетах стрелы ограничитель должен воздействовать на переключатель 5 при подъеме грузов
Рис. 83. Кран КБГС-101 на строительстве гидроэлектростанции (в процессе монтажа)
меньшего веса, что достигается перемещением упора 6 навстречу кнопке переключателя. Эти перемещения должны носить совершенно определенный характер, строго соответствующий графику грузоподъемности крана. Упор 6 установлен на пластине 7, которая может свободно поворачиваться относительно оси 8, закрепленной в теле рычага 4. В определенном положении упор 6 удерживается толкателем 9, конец которого опирается на профильную поверхность кулачка 10. На оси кулачка установлен барабан 11, поворачиваемый при помощи груза 12 и корректирующего каната 13. Один конец этого каната закреплен на барабане 11, а второй идет к сектору 14, размещенному на оси стрелы 15. При изменении вылета стрелы поворачивается и сектор 14, а .вместе с ним барабан 11 и кулачок 10. Благодаря тому, что кулачок спрофилирован в соответствии с графиком грузоподъемности крана, встреча упора 6 с кнопкой переключателя происходит в строго определенных местах и электродвигатели лебедок подъема и изменения вылета стрелы выключаются при грузовом моменте, превышающем на 10% момент, предусмотренный графиком грузоподъемности.
Для того чтобы машинист крана мог легко контролировать вес поднимаемых грузов, в кабине крана КБ-48/8 установлены указатели веса груза и вылета стрелы. Принцип действия указателей ясен из схемы, приведенной на рис. 82, и дополнительных разъяснений не требует.
При сооружении основных объектов гидроэлектростанций для выполнения строительных работ применяют кран КБГС-101 (рис. 83) и его модернизированную модель КБГС-450 (см. табл. 8).
Указанные краны используют как при производстве строительных работ (укладка бетона), так и при монтаже затворов, металлических конструкций мостов, подкрановых путей и самих монтажно-эксплуатационных кранов ГЭС. Кран КБГС-450 снабжен многоскоростной лебедкой, что дает возможность получить сравнительно небольшие скорости, необходимые при монтажных работах. Вылет стрелы изменяется тяговой лебедкой и грузовой тележкой, перемещающейся вдоль стрелы.
