Все о башенных кранах

Башенные краны относятся к стреловым кранам со стрелой, закрепленной в верхней части вертикально расположенной башни. Башенные краны классифицируют по типу исполнения применяемых стрел, конструкции башни, способу установки у здания.

Имея Г-образную компоновку, башенный кран полностью охватывает строящееся здание, а также обеспечивает подачу материалов и конструкций в любую точку внутри этого здания. Машинист (крановщик) управляет рабочими механизмами крана из кабины, которая, как правило, находится у оголовка башни.

Краны оборудуются подъемной или балочной стрелами. У кранов с подъемной стрелой вылет изменяется поворотом стрелы относительно узла ее шарнирного крепления к башне. Груз при этом постоянно подвешен к головным блокам стрелы. У кранов с балочной стрелой вылет изменяется перемещением грузовой тележки с подвешенным к ней грузом по направляющим балкам неподвижно закрепленной стрелы. Балочные стрелы в шарнирно-сочлененном исполнении могут работать либо в горизонтальном положении, либо коренная часть может быть размещена наклонно, позволяя увеличить высоту подъема, а головная часть (гусек) – горизонтально. В этом случае грузовая тележка перемещается только в пределах головной части стрелы.

Опыт практического использования башенных кранов указывает на предпочтительность балочных стрел. По сравнению с кранами, оборудованными подъемными стрелами, эти краны более удобны при выполнении строительно-монтажных работ, поскольку груз при его подъеме меньше раскачивается и более плавно перемещается при изменении вылета. У кранов же с подъемной стрелой изменение вылета осуществляется с переменной скоростью, длина подвеса груза меняется в процессе изменения вылета. Указанное весьма затрудняет осуществление горизонтального перемещения груза, что очень важно при монтажных операциях.

Башня представляет собой металлоконструкцию, жестко закрепленную в вертикальном положении на опорной части – раме (неповоротная башня) или на поворотной платформе (поворотная башня) и служащую для обеспечения необходимой высоты положения стрелы. По конструкции башни бывают: решетчатые – из уголков или труб; сплошные в виде одно- или двухсекционной трубы большого диаметра. В плане решетчатые башни имеют квадратное, прямоугольное, в некоторых случаях треугольное сечение.

Башенные строительные краны многократно меняют место работы в течение полного срока службы. Поэтому продолжительность монтажа существенно влияет на степень их использования и сроки строительства. Его ускорение обеспечивают использованием собственных грузоподъемных средств (мобильные самомонтирующиеся краны) или применением специальных приемов работ (стационарные краны).

По способу монтажа башни кранов подразделяются на неразбираемые, телескопические, складывающиеся, подращиваемые и наращиваемые.

Основным нормативным документом, устанавливающим требования к проектированию, устройству, изготовлению, монтажу и эксплуатации башенных кранов, являются Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов ПБ 10-383-00

На рынке строительной техники во многих европейских странах и у нас в России наблюдается устойчивая тенденция роста спроса на башенные краны. Помимо изделий собственного производства отечественный рынок насыщается импортными кранами (из Австрии, США, Франции, Англии, Италии, Кореи и др.). Действующие в этих странах нормативы: DIN 15018; DIN 15019; DIN 15020 и национальные стандарты отличаются от Правил ПБ 10-382-00, главным образом по требованиям к климатическому исполнению технических средств. В этой связи раздел 4 «краны, узлы, механизмы и приборы безопасности, приобретаемые за рубежом » Правил ПБ 10-382-00 устанавливает:

Краны, узлы, механизмы и приборы безопасности, приобретаемые за рубежом, должны соответствовать требованиям настоящих Правил и других нормативных документов.

Организациям-заказчикам или поставщикам до заключения договора (контракта) на поставку кранов, узлов, механизмов и приборов безопасности из-за рубежа рекомендуется обращаться в органы по сертификации.

Эксплуатационные документы (паспорт, руководство по эксплуатации, инструкция по монтажу), поставляемые с кранами, их узлами, механизмами и приборами безопасности, должны быть составлены на русском языке и соответствовать требованиям настоящих Правил. Возможные отступления от настоящих Правил организации (заказчику или поставщику) рекомендуется согласовать с Госгортехнадзором России до заключения договора (контракта) на применение (эксплуатацию) в России кранов, их узлов, механизмов и приборов безопасности.

Решение о возможности применения приобретенных за рубежом кранов с учетом заключения экспертизы промышленной безопасности принимает Госгортехнадзор России в соответствии с правилами применения технических устройств на опасных производстенных объектах, утвержденными постановлением Правительства Российской Федерации от 25.12.98, № 1540.

Основным техническим параметром башенного крана является его грузоподъемность. В соответствии с международной практикой в Правилах указаны следующие виды грузоподъемности: полезная, нетто, миди (промежуточная) и брутто. Полезная грузоподъемность соответствует массе поднимаемого полезного груза; грузоподъемность нетто – массе груза, приложенного непосредственно к крюку (т. е. с учетом съемных грузозахватных приспособлений); грузоподъемность миди – массе груза, приложенного к канатам (т.е. с учетом массы крюковой подвески); грузоподъемность брутто – массе груза, приложенного к блокам стрелы или грузовой тележ ки (т. е. с учетом также и массы канатов грузового полиспаста).

У нас в России, согласно Правилам, а также государственным и отраслевым стандартам, для кранов принята грузоподъемность нетто, т. е. масса груза, подвешенного к крюку. Необходимость введения нескольких грузоподъемностей обусловлена тем, что поступающие из-за рубежа краны могут иметь в своих технических характеристиках грузоподъемность разного вида. Конкретный вид грузоподъемности должен указываться в паспорте крана.

Статья 2.1.5 Правил устанавливает: «Климатическое исполнение проектируемых кранов должно соответствовать ГОСТ 15150. Краны, предназначенные для эксплуатации в районах с нижним пределом температуры окружающего воздуха ниже - 40°С, должны быть спроектированы в исполнении ХЛ».

ГОСТ 15150 является основным нормативно-техническим документом, устанавливающим исполнение, категорию, условия эксплуатации, хранения и транспортирования технических изделий в зависимости от воздействия климатических факторов внешней среды. По этому стандарту критерием районирования территории страны является температура воздуха. У нас выделено два макроклиматических района:
– макроклиматический район с умеренным климатом – У, где средняя из ежегодных абсолютных минимумов температура воздуха равна - 45°С;
– макроклиматический район с хо- лодным климатом – ХЛ, где средняя из ежегодных абсолютных минимумов температура воздуха ниже - 45°С.

Соответственно макроклиматическим районам на территории России для технических изделий установлены следующие климатические исполнения: для макроклиматического района с умеренным климатом – исполнение У; для макроклиматических районов с умеренным и холодным климатом – УХЛ и холодным климатом – ХЛ. Причем, если основным назначением изделий является эксплуатация в районе с холодным климатом и экономически нецелесообразно их использование вне пределов этого района, вместо исполнения УХЛ рекомендуется ХЛ.

Для башенных кранов в исполнении ХЛ (УХЛ), эксплуатирующихся всегда на открытом воздухе, установлен диапазон температур окружающего воздуха от +40 до - 60°С, при котором машины должны сохранять потребительские свойства. По причинам экономической и технической целесообразности и по согласованию с заказчиком в ряде случаев допускается ограничивать нижний диапазон температур. Однако все элементы кранов должны рассчитываться на воздействие всего диапазона рабочих температур при перерывах в работе (эксплуатации в нерабочем состоянии), а также при их хранении и транспортировании.

Помимо температуры окружающего воздуха ГОСТ 15150 нормирует также дифференцированно по климатическим исполнениям машин значения относительной влажности. Значения других факторов – атмосферного давления, плотности потока солнечного излучения, интенсивности осадков, плотности озона, скорости ветра, снежной пыли – приведены вне связи с видом исполнения и устанавливаются по необходимости в зависимости от условий эксплуатации.

Статистические данные о климатических факторах по макроклиматическим районам и по их экстремальным пунктам, которыми следует пользоваться при установлении технических требований, выборе режимов испытаний, правил эксплуатации, хранения и транспортирования любых технических изделий, приведены в ГОСТ 16350. Указанный ГОСТ выделяет внутри макроклиматического района ХЛ зону с очень холодным климатом – ОХЛ.

Конструкции башенных кранов, их узлов и деталей в исполнениях У, ХЛ (УХЛ) должны выдерживать эксплуатационные нагрузки с учетом возможности хрупких разрушений под воздействием низких температур. Хладостойкость сталей характеризуется величиной гарантированной ударной вязкости (не менее 29 Дж/см²) при низшей температуре их эксплуатации. Указания по выбору материалов для изготовления, ремонта и реконструкции сварных стальных конструкций грузоподъемных машин содержатся в нормативном документе РД 22-16-96.

В отечественном краностроении широко применяются низколегированные стали, изготавливаемые с добавками легирующих элементов: хрома, никеля, молибдена, марганца, кремния, ванадия, титана, бора, алюминия и др., предназначенных для повышения прочностных свойств и хладостойкости. Низколегированные стали разделены на 15 категорий. Из них только по категориям 1 и 2 допускается поставка без контроля ударной вязкости. По категориям 6–9 низколегированные стали поставляются с гарантированной ударной вязкостью от -40 до -70°С. По категориям 12–15 предусмотрены дополнительные испытания на чувствительность к механическому старению. Стали указанных категорий поставляются в термически обработанном состоянии (после нормализации или закалки с отпуском).