Конструктивные особенности и классификация стреловых кранов

Телескопические автокраны

Краны стреловые самоходные, к которым относятся и телескопические автокраны, нашли наибольшее распространение в нашей стране исторически и связано это в первую очередь с необходимостью механизации погрузочно-разгрузочных работ. В 1954 году был построен первый в России Ивановский завод автомобильных кранов, на котором вначале выпускались краны с решетчатыми, а позднее и с телескопическими стрелами. Кроме Ивановского завода следует выделить Галичских и Клинцовских производителей мобильной грузоподъемной техники с серийным производственным циклом. Технические характеристики автокранов, выпускаемых этими ведущими отечественными заводами, соответствуют лучшим зарубежным аналогам. Ведь только стрела состоящая из нескольких частей, которые могут перемещаться друг относительно друга, позволила создать мобильный грузоподъемный механизм который не только свободно передвигается по современным оживленным дорогам, но и может поднимать грузы на высоту более 100 метров в обширном подстреловом пространстве.

Стрела автокрана телескопическая

Если на первых автокранах устанавливали цельные решетчатые стрелы на тросовой подвеске, то все современные машины оборудуются исключительно телескопическими стрелами. Слово телескопический подразумевает изделие, состоящее из нескольких частей, которые могут двигаться друг относительно друга. Всем хорошо известна компактная удочка рыболова с выдвижными коленами, которые как матрешки вставляются одно в другое. В выдвинутом состоянии получается довольно длинная гибкая конструкция, выдерживающая большие изгибающие нагрузки. Подобные удочки появились с целью создания как можно более компактных габаритов для перевозки и в то же время получения максимальной длины в рабочем состоянии. У стрел автомобильных кранов абсолютно те же задачи, только для их решения пришлось пройти ряд этапов связанных с созданием новых технологий, материалов, оборудования и освоить производство не только высокопрочных сталей с пределом текучести не менее 550 МПа, но и создать соответствующее прессовое оборудование для точной гибки заготовок, включая сварочные технологии. На ведущих отечественных краностроительных предприятиях пока могут изготавливать только пятисекционные телескопические стрелы, которые в своем сегменте обеспечивают вполне конкурентоспособную высоту подъема и горизонтальную досягаемость. Металлоконструкции первых телескопических стрел собирались из 4-х лисов стали 10ХСНД, которые в углах вязались обычным уголковым прокатом. Получалось тяжело, геометрия была посредственной, да и прочностные параметры были далеки от идеала. Но в скором времени от уголков отказались и стали сваривать коробки секций четырьмя угловыми продольными швами на полуавтоматическом сварочном оборудовании. Для придания устойчивости боковым стенкам их усиливали ребрами жесткости и различными накладками в проблемных местах.

Фото стрелы автокрана «Челябинец» КС-45721 коробчатой формы.

На следующем этапе, с появлением мощных прессов и необходимой оснастки коробки отдельных частей стрел стали собирать из штампованных прямоугольных полукоробов с угловыми радиусами и сваривать на автоматических линиях. Такие конструкции обладают меньшей массой и лучшими геометрическими параметрами, особенно если использовать импортную высокопрочную сталь типа S700.

Фото стрелы собранной из двух штампованных полукоробов на 25-и тонном кране КС-55713-3К-3 «Клинцы».

Наибольшее распространение получили стрелы с многогранным профилем и овоидные, как обладающие наилучшими механическими характеристиками.

Фото автомобильного крана КС-55733 «Челябинец» грузоподъемностью 32 тонны с восьмигранной стрелой

Фото многогранной стрелы изготовленной в Китае.

Классификация

Согласно общей классификации, стреловые самоходные краны бывают нескольких видов. Например, такими:

1. Самоходными — с подъемным элементом, закрепленным на платформе, расположенной на подвижном ходовом устройстве.
2. Башенными. Они поворотные, имеют стрелу, прикрепленную к вертикальной башне.
3. Кранами с маховой стрелой. Машина относится к башенному виду, но снабжена стрелой, которая может подниматься почти до вертикального положения.
4. Деррик-кранами. Агрегаты поворотные. Отличие — вертикальная мачта с опорами вверху и внизу, к которой шарнирно прикреплен грузоподъемный элемент.
5. Портальными. Стрела расположена на портале, который размещен над автомобильной или железной дорогой.
6. Полупортальными, с креплением подъемного устройства на полупортале.
7. Судовыми, расположенными на плавсредстве. Предназначены для разгрузки/загрузки судна.
8. Монтажными. Они неповоротные, устанавливаются стационарно вблизи места работы.

Среди самоходных машин есть:

• автомобильные (агрегат смонтирован на шасси автомашины);
• гусеничные (на гусеничной тележке);
• железнодорожные (на платформе, перемещающейся по железной дороге);
• плавучие (на плавсредстве);
• пневмоколесные краны (у тележки пневматические колеса);
• рельсовые (на ходовом устройстве рельсового типа);
• тракторные (на шасси трактора).

Классифицируют машины по видам привода, который бывает:

• одно-, многомоторным, индивидуальным;

• гидравлическим;
• механическим;
• электрическим;
• смешанным.

Нормативами предусмотрена индексация стреловых кранов. Их модели снабжаются индексами, в которых отображены особенности конструкции агрегатов, главные (грузоподъемность, модификация) характеристики.

Устройство стрелы автокрана

Устройство стрелы в основном определяется техническим уровнем предприятия-производителя и запросами рынка спецтехники. Первые решетчатые стрелы были просты в изготовлении и не требовали специального оборудования и высококвалифицированных рабочих, однако их длина была ограничена по ряду причин. Они были хороши для погрузки/разгрузки штучных грузов, ведь конструкция стрелы на тросовой подвеске работала исключительно на сжатие и соответственно обладала огромным коэффициентом запаса прочности. Для увеличения подстрелового пространства прямо на строительной площадке стрелу удлиняли специальными вставками, но это было крайне не удобно. И вот в 1974 году на Ивановском заводе появились первые автокраны КС-3571 с телескопическими стрелами состоящими из 2-х или 3-х частей, которые при помощи специальных устройств выдвигались гидравликой. В России началась эра телескопических автокранов, которые используются для погрузочных операций, монтажа различных конструкций на большой высоте, могут легко маневрировать в стесненных условиях строительной площадки.

Устройство телескопической стрелы автокрана

На представленной ниже схеме изображено устройство классической конструкции 4-х секционной телескопической стрелы автокрана. В основную секцию поз. 2 вставлены две выдвижные поз. 8 и 9, а так же 10-я удлинительная часть. Гидроцилиндр поз.6 выдвигает вторую секцию, а затем гидравлический цилиндр поз. 5 перемещает третью секцию относительно второй и одновременно с помощью полиспаста выталкивает дополнительный удлинитель. Такая конструкция требует устройства сложной гидравлической разводки для подачи рабочей жидкости к цилиндрам и чаще используется схема с одним гидроцилиндром поз. 6 и системой полиспастов, при которой выдвижение всех секций производится одновременно.

Схема телескопической 4-х секционной стрелы автокрана Челябинские краностроители пошли еще дальше и применили для выдвижения второй секции сразу два гидравлических цилиндра расположенных снаружи на поверхности основной секции. Это решение многократно упростило монтаж, эксплуатацию и обслуживание стрелового оборудования, правда пострадал привычный экстерьер.

Фото автокрана КС-65717 «Челябинец» с оригинальным устройством выдвижения второй секции многогранной стрелы. Секции стрел имеют верхние и нижние плиты скольжения (скользуны) поз. 3 и поз. 12 соответственно, которые обеспечивают минимальный коэффициент трения между двигающимися поверхностями. Естественно кроме верхних и нижних, имеются боковые плиты. Первоначально их изготавливали из бронзы, затем из полиамида довольно большой площади необходимой для восприятия огромных сжимающих нагрузок. Их обычно смазывают графитовой смазкой, которая долгое время задерживается в специальных проточках. Если для прямоугольных профилей конструкция плит скольжения простая, то на овоидах они имеют изогнутую форму повторяющую контур стрелы. В некоторых конструкциях с недостаточно развитой геометрией еще используются регулируемые плиты скольжения. Для придания прочности на нижней и верхней частях отдельных секций делают усиливающие пояса (воротники), которые помогают выдерживать при выдвижении большие местные нагрузки, они же не позволяют полностью выдвигать секции, заставляя конструкторов оставлять определенную заделку около 2-х метров, которая воспринимает основные изгибающие моменты при телескопировании. На оголовке размещен обводной блок для грузового каната, который по отводному блоку поз. 1 попадает на барабан грузовой лебедки. Гидроцилиндр подъема поз. 14 одним концом упирается на поворотную платформу, а его шток через проушину поз. 13 соединен с основной секцией поз. 2. Сама стрела посредством пяты поз. 15 шарнирно закреплена так же на поворотной платформе.

Овоидная стрела

Овоидные стрелы стали применятся совсем недавно только благодаря использованию новейших расчетов с применением компьютерных программ, которые и представили визуально совершенно новый технически не доступный ранее профиль.

Овоидный профиль стрелы

Овоидный профиль стрелы дополнил прямоугольный, который на определенном этапе исчерпал свои возможности в плане макимально возможных грузовых характеристик крана соответствующего класса. Конструкторам пришлось вначале придумать алгоритм для необходимых расчетов, а затем с помощью современных компьютерных технологий произвести вычисления. Верхний пояс сечения секции под нагрузкой работает на растяжение, нижний на сжатие, а боковые стенки изгибаются. Для нижнего силового пояса использована арочная форма хорошо работающая на сжатие. Расчеты подтвердили оптимальность использования элементов профиля стрелы похожем на арку. После долгих продолжительных поисков, конструктора остановили свой выбор на комбинированном сечении, состоящем из дух полукоробов, верхнего прямоугольного со скругленными углами и нижнего напоминающего полуэллипс, который для каждой стрелы просчитывается индивидуально. Такое сечение стрелы назвали овоидным или овоид, для получения которого требуются специальные штампы, мощное прессовое оборудование, специальные высокопрочные стали типа weldox 700 и более прочные. Для упрощения некоторые заводы по обходным технологиям производят имитацию овоидного профиля используя многогранную гибку.

Фото имитации овоидной многогранной стрелы на кране КС-54712 «Ивановец» С помощью овоидных стрел были получены фантастические грузовысотные характеристики современных автокранов изготавливаемых ведущими зарубежными и отечественными крановыми заводами.

Фото стрелы с оригинальным профилем овоид на 60-и тонной модели КС-65721 «Галичанин»

Овоид

Овоид, это новый термин который совсем недавно появился в техническом словаре рубрика стрелы автокранов. Яйцеобразное сечение прекрасно воспринимающее все виды нагрузок действующих на телескопическую стрелу позволило сделать огромный рывок в техническом совершенствовании мирового краностроения.

Овоид фото

На представленной фотографии сечения стрелы типа овоид наглядно можно рассмотреть все составляющие ее элементы и составные части.

Компьютерное фото сечения овоидной стрелы

Автокран «Ивановец» овоид

Ивановские краностроители одними из первых освоили технологию производства стрел состоящих из отдельных частей с сечением овоид для всего семейства автокранов Ивановец.

Автокран КС-45717К-1Р овоид

Автокран КС-45717К-1Р на шасси КАМАЗ-65115 грузоподъемностью 25 тонн пользуется повышенным спросом на Российском рынке в основном благодаря хорошим грузовысотным параметрам обеспечиваемых четырехсекционной телескопической стрелой с профилем овоид. Высота подъема достигает 31,2 метра при вылете до 31м.

Фото КС-45717К-1Р «Ивановец»овоид

По каким параметрам классифицируются основные виды кранов

Все существующие в настоящее время виды кранов в строительстве различаются друг от друга по следующим важным параметрам:

• грузоподъемность;
• тип привода;
• вид и характеристики шасси;
• разновидность стрелы;
• количество и виды моторов.