Разработка крановой установки на базе автомобильного шасси

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Обзор и анализ существа проблемы

1.1 Обзор и анализ работ, выполняемых кранами в траншеях, котлованах, у откосов, на слабых грунтах

1.1.1 Общие сведения о работах

В данном проекте поставлена задача на основе использования достижений науки и техники в строительном, дорожном и коммунальном машиностроении предложить решение проблемы механизации строительства, ремонта и обслуживания объектов типа трубопроводов, дренажных систем, коллекторов, колодцев, фундаментов зданий и сооружений, расположенных в траншеях, котлованах, колодцах, в местах с обводненными и слабонесущими грунтами и т.п., путём создания механизма, позволяющего значительно повысить технический уровень строительного производства, создать безопасные условия труда и сократить применение ручного труда. Доказать целесообразность использования более совершенной, экономичной и безопасной техники с наборами сменного оборудования. Современное состояние и развитие строительного производства требует решения проблемы, связанные с необходимостью увеличения производительности труда при сокращении трудовых затрат и снижении производственного травматизма. Необходимо решать вопросы, касающиеся повышения качества работ.

Важной проблемой является разработка и реализация мероприятий по сокращению трудоёмких, утомительных не престижных операций, которые до сих пор выполняются вручную. Эти и другие проблемы решаются в строительстве внедрением новых высокопроизводительных машин и разнообразных методов интенсификации производства работ. Использование разрабатываемой в данном проекте машины является одним из многих возможных методов интенсификации строительного производства. Особенностью современного строительства является наличие, предусмотренное технологией работ, многих производственных операций выполняемых вручную, особенно в стеснённых условиях реконструкции производства. Современное состояние технологии строительства делает необходимым поэтапное решение проблемы интенсификации строительства. На современном этапе целесообразно широкое применение специализированных грузоподъемных машин, которые позволят успешно решить ряд актуальных производственных задач. Машины такого типа существенно проще в конструкции, значительно дешевле, позволяют решать все первоочередные задачи сегодняшнего дня: повысить производительность труда, существенно сократить материальные, энергетические и трудовые затраты, сократить травматизм, снять людей с выполнения утомительных, трудоёмких и не престижных ручных операций.

Целью данного проекта является создание передвижной крановой установки для механизации работ по строительству, ремонту, замене, модернизации и т.д. на объектах, расположенных в котлованах, траншеях, выемках, на болотистых и обводненных участках местности, впадинах и выходах грунтовых вод из почвы, участках высокого стояния грунтовых вод, где использование традиционных грузоподъемных кранов затруднено, а часто и невозможно.

1.1.2 Работы в траншеях

Среди отмеченных выше работ важное место занимают работы с объектами, располагающимися в траншеях.

Первый пример - закрытый горизонтальный дренаж для отведения из почвы избыточной влаги с помощью находящихся в грунте и соединённых с водоприёмником закрытых дрен, выполненных в виде труб (полостей) с водоприёмными отверстиями или полостей, заполненных материалами с повышенной водопроницаемостью. С расширением масштаба дренажных работ всё более актуальными становятся совершенствование средств механизации и технологии работ, а также использование уже накопленного опыта механизации строительства и ремонта дренажа. Состав дренажных работ, их технология и механизация в значительной степени зависят от конструкции дренажа и применяемых материалов.

Применение закрытых коллекторов большого диаметра (до 0,5 м и более) позволяет строить закрытые осушительные системы площадью до 200-300 га и более. Такие системы имеют много преимуществ при землепользовании и почти не требуют затрат на эксплуатацию /1/.

Различают материальный и земляной дренаж. Материальный дренаж характеризуется использованием различных материалов для заполнения всего сечения водоотводящей полости (каменный, жердевой, фашинный) или для крепления стенок дренажной полости (гончарный, дощатый, пластмассовый).

Трубчатый дренаж отличается хорошей водоотводящей способностью. Срок его службы определяется долговечностью материала, из которого сделаны трубы, и возможностью заиления последних, а также состоянием дренажных сооружений: устьев, колодцев и т.п.

Дрены могут быть из отдельных коротких (0,3-0,6 м) или длинных, более 3-6 м, труб, причём в первом случае вода в них попадает через щели в стыках, а во втором - сквозь специальные водопропускные отверстия (щели, перфорации, поры) /1/.

Обычно различают минимальную, максимальную и среднюю глубину дрен. Минимальная глубина зависит от требований не повреждаемости дрен сельскохозяйственными орудиями (плугами и т.п.), обеспечения осушительного действия дренажа и других факторов:

(в минеральных грунтах);

(в торфах).

Максимальная глубина дрен зависит от рельефа участка, возможностей механизмов, глубины водоприёмников, технологии работ и т.п.

.

Средняя глубина дрен является расчётной величиной и колеблется обычно от 0,8 до 1,5 м /2/.

По способу строительства различают траншейный, узкотраншейный и бестраншейный дренаж.

Траншейный дренаж (ширина траншеи 0,4 м и более) и узкотраншейный (ширина траншеи 0,1-0,3 м) устраивают при помощи землеройных машин. В открытую траншею вручную или с помощью механизмов укладывают дренажные трубы, после чего траншею засыпают. Учитывая достоинства и недостатки обоих способов строительства дренажа в России и за рубежом, пока, как правило, применяют траншейный дренаж.

Строительство дренажных сооружений механизировано недостаточно, несмотря на то, что оно связано с перемещением тяжеловесных деталей и с земляными работами и на него приходится до 10% от общей трудоёмкости строительства. Снижение трудоёмкости и облегчение работ по содержанию дренажных сооружений могут быть достигнуты за счёт механизации подъёмно-транспортных работ на устройстве выемок под колодцы, фильтры, при доставке и монтаже тяжеловесных узлов и деталей, а также материалов (гравий для фильтров и др.)

Второй пример - строительство и обслуживание коллекторов, где стоимость и трудоёмкость в значительной степени определяется механизацией и технологией работ, в состав которых входят: подготовка трассы, доставка труб и других материалов, прокладка траншеи и её подготовка для укладки труб, укладка труб, устройство сооружений, присыпка трубопроводов и обратная засыпка траншей.

Технология и механизация работ зависят от природных условий объекта, глубины укладки, характеристики укладываемых труб и используемых механизмов (возможности получения нужных механизмов).

Подготовка трасс для устройства крупных коллекторов проводится аналогично подготовке трасс для строительства дрен, отличаясь главным образом дополнительными требованиями, связанными с обеспечением доставки и размещения коллекторных труб, путей движения землеройных машин, размещением кавальера вынутого грунта.

Минимальная ширина трассы для прокладки коллектора определяется зависимостью /2/.

B=a+a+b+c+d+,

где B - общая ширина трассы;

а - ширина основания кавальера (, здесь S - поперечное сечение траншеи, h - высота кавальера);

а - ширина бермы (а=0,5-0,7 м);

b - ширина траншеи поверху (b=b, где - ширина траншеи по дну, m - заложение откосов, H - глубина траншеи);

с - расстояние от края гусениц или колёс крана (погрузчика) до бровки траншеи (принимают в зависимости от глубины траншеи с1,5-2 м при наклонных стенках траншеи и в зависимости от грунтовых условий с(0,5-1)H при вертикальных стенках траншеи);

d - колея крана (погрузчика);

b- ширина полосы раскладки труб.

При этом нужно учитывать характеристики используемых механизмов (их удельное давление на почву и проходимость, способность движения и поворота с грузом, грузоподъёмность при разном вылете стрелы). Так, при использовании тракторных трубоукладчиков для укладки труб в траншею необходимо предусмотреть схему раскладки труб, исключающую повороты машины; при использовании автокранов - схему, допускающую повороты, но исключающую движение с поднятым грузом; при использовании тракторных кранов - возможность поворотов и движения с грузом.

Трубы развозят и раскладывают по трассе в соответствии с намечаемой технологической схемой работ. Для доставки труб применяют тракторы, погрузчики, обычные и специальные самосвальные прицепы. При недостаточной проходимости прицепов трубы по трассе развозят на листах (пенах).

Траншеи для устройства крупных коллекторов прокладывают одноковшовыми экскаваторами с обратной лопатой и драглайном либо экскаваторами непрерывного действия (ЭТУ-354). Выбор землеройной машины определяется размерами прокладываемой траншеи (глубина, ширина по дну, заложение откосов), которые, в свою очередь, зависят от размеров укладываемых труб и способа их стыковки, а также от местных гидрогеологических условий. В местах, где прокладка широкой траншеи нежелательна (вблизи строений), отрывают траншеи с вертикальными стенками, предохраняемыми от обрушения инвентарными креплениями того или иного типа.

При устройстве коллекторов из относительно коротких жёстких труб (l2-3 м) или гибких пластмассовых труб целесообразно отрывать траншею с вертикальными стенками и использовать подвижную опалубку - «ящик», прицепленный к траншеекопателю и близкий по конструкции дренажному «ящику».

При рытье траншеи для крупного коллектора кавальер размещают с одной стороны траншеи за пределами призмы обрушения грунта, оставляя другую сторону траншеи свободной для размещения труб и движения грузоподъёмных механизмов. Выемку грунта ведут с точностью до 3-5 см. допускаются переборы глубины экскаватором до 15 см, места которых затем заполняют и утрамбовывают вручную. Во избежание трудоёмких доделок траншеи вручную траншеекопатели должны быть оборудованы приспособлениями для контроля требуемой глубины копания, например уклоноуказателями, работающими по копирному тросику.

Прокладку траншей для устройства крупных коллекторов стараются проводить при низком стоянии грунтовых вод, однако избежать во всех случаях поступления воды в траншею невозможно. Поскольку понижение уровня грунтовых вод иглофильтрами дорого и трудоёмко, в практике чаще применяют отвод воды самотёком, а при его невозможности (отсутствие путей стока) - принудительный водоотлив.

Укладка коллекторных труб включает их подачу на дно траншеи и стыковку. Короткие раструбные трубы можно вначале стыковать в секции по 4-5 труб, а потом с помощью специальной траверсы укладывать на дно траншеи. Подачу труб и секций весом более 60-80 кг на дно траншеи выполняют с помощью грузоподъёмного механизма.

В России рытьё траншей и подачу труб в траншею выполняют обычно двумя отдельными машинами. Это обеспечивает более высокую производительность труда и, главное, лучшую безопасность работ.

Крупные коллекторы - дорогостоящая и ответственная часть систем водоудаления. Ремонт крупных коллекторов связан со значительными техническими трудностями.

Большое значение при строительстве крупных коллекторов ввиду его сложности имеют выбор и сочетание применяемых механизмов и технологических приёмов, а также организация совместной работы всех звеньев, которые должны обеспечить полное и рациональное использование средств механизации и рабочего времени, эффективную механизацию работ в целом при обязательном соблюдении правил техники безопасности.

Отрывают либо прямоугольные траншеи для укладки труб на дно, либо трапецеидальные (рисунок 1.1) для укладки их на откос (полку). Укладку труб на полку практикуют, если грунт неустойчив или если в траншею интенсивно поступает вода. Большее распространение получила укладка труб на дно прямоугольной траншеи, имеющей ширину 0,3-0,4 м при укладке труб сверху, и более 0,5 м - при укладке труб рабочим, находящимся в траншее.

Рисунок 1.1 - Траншеи для укладки дрен одноковшовым экскаватором:

а, б - с вертикальными стенками; в - с наклонными стенками; г - для укладки труб на полку.

Для рытья узких траншей в липких грунтах применяют специальные дренажные ковши с поворотной заслонкой, выбрасывающей грунт из ковша в положении выгрузки.

Прямолинейное дно траншеи можно получит также с помощью гидравлических экскаваторов с шарнирно-сочленённым рабочим оборудованием типа Schwing либо с оборудованием обратной лопаты, дополненным следящим устройством.

В средних грунтовых условиях глубина траншеи 0,8-1,2 м, в зонах осушения до 1,5…2,5 м, а в зонах орошения и до 2,5….4 м /2/.

При наиболее распространённом траншейном способе укладки (85% внутрихозяйственной сети) после подготовки отрывают траншею, планируют дно, копают приямки (для монтажа стыков) и монтируют трубопровод, предварительно испытывают на герметичность, полностью засыпают и окончательно испытывают на герметичность.

Для подачи труб в траншею наиболее приемлемы поворотные краны, особенно на базе гусеничных тракторов, имеющие хорошую проходимость, манёвренность и достаточную грузоподъёмность, а также гидравлические погрузчики-экскаваторы, которые могут одновременно отрывать приямки для раструбных или муфтовых соединений труб. На рисунке 1.2 на примере раструбных труб показаны моменты замены дефектных труб при проведения ремонтных работ с использованием грузоподъемной техники.

Рисунок 1.2 - Схемы стыковки труб при их замене или ремонте:

а - рычажно-тросовая; б, в - рычажно-реечная; г - винтовая; д - с применением специальной траверсы и упругой тяги; е - при помощи ковша экскаватора; 1 - уложенная труба; 2 - укладываемая труба; 3 - деревянный брус; 4 - реечный домкрат; 5 - резиновое кольцо

Поданные в траншею трубы стыкуются. При стыковке трубы поджимают друг к другу; стык уплотняют просмоленным пеньковым жгутом или резиновым кольцом и цементной обмазкой либо с помощью ленточного бандажа; проводят контроль и рихтовку положения труб; приямок и пазухи у нижней части труб заполняют грунтом и уплотняют.

Для стыковки дренажных и коллекторных труб применяют захваты и манипуляторы на подъёмно-транспортных машинах, подающих трубы в траншею, а также натяжные устройства для торцового поджима труб (рисунок 1.2). Торцовый прижим труб можно также осуществлять тыльной стороной ковша обратной лопаты.

Проектируемый кран также может использоваться на работах по замене и ремонту труб, особенно большого диаметра и веса, в условиях обводненных, болотистых участков местности или на участках с малосвязными грунтами, когда существует опасность обрушения крана в траншею или котлован. Применение в таких условиях традиционных стреловых кранов затруднительно, а часто и невозможно из-за необходимости их установки на достаточно большом определяемом Правилами расстоянии для исключения обрушения в траншею или котлован. Для исключения обрушения приходится устанавливать краны на значительном расстоянии от траншеи или котлована и в связи с этим использовать краны повышенной грузоподъемности с увеличенной длиной стрелы для обеспечения необходимого увеличенного вылета и соответствующей ему грузоподъемности с учетом массы применяемой грузозахватной оснастки. В этом случае резко возрастают затраты на выполнение работ по ремонту или замене дефектных труб, колец колодцев или коллекторов и других элементов, находящихся в траншеях или котлованах.

Для подачи труб используют специальные стропы («полотенца»), крюки захваты, траверсы, манипуляторы (рисунок 1.3). «Полотенца» и захваты, фиксирующие трубу за оба конца, менее удобны, чем используемые для подачи относительно коротких труб крюки или клещевые захваты либо используемые для подачи длинных труб траверсы с двумя клещевыми захватами. Клещевые захваты могут быть регулируемыми на разные диаметры труб и иметь дистанционное управление. Управляемые клещевые захваты, поворачиваемые в вертикальной и горизонтальной плоскостях (манипуляторы), позволяют производить подачу труб без помощи стропальщика.



Рисунок 1.3 - Приспособления для подъёма труб:

а - траверса с двумя «полотенцами»; б - крюк, в, г, д - клещевые захваты.

1.1.3 Работы в котлованах

Котлованами называются выемки, ширина которых мало отличается от длины. Котлованы необходимы для строительства сооружений. Ширина дна котлованов зависит от ширины возводимой конструкции и ее материала (сборный или монолитный железобетон), наличия и вида крепления котлована, а также используемых средств водопонижения.

При сборных конструкциях гидроизоляцию стен выполняют с наружной стороны, поэтому во время выполнения земляных работ, между стенами конструкции и креплением котлована (рисунок 1.4) должно оставаться рабочее пространство. При расположении водопонижающих систем вне котлована это рабочее пространство составляет 1,2м, а при креплении иглофильтров к сваям крепления - 1,5 м /3/.



Рисунок 1.4- репление котлована:

1 - свая; 2 - пояс; 3 - расстрел; 4 - временные пояса; 5 - ограждение котлована; 6 - глиняная обваловка; 7 - деревянная распорка; 8 - засыпка пазухи песком; 9 - бетон; 10 - постоянная конструкция

В последнее время все большее распространение в земляных работах получает система крепления из забивных свай с растяжками и анкерами, заделанными в грунт (рисунок 1.5). Растяжки из стальных стержней вводят в наклонные скважины, пробуриваемые за пределы призмы обрушения грунта. Их концы заанкеривают в грунте нагнетанием цементно-песчаного раствора.

При производстве земляных работ в непосредственной близости от жилых и производственных зданий, культурно-исторических памятников и ответственных сооружений, где забивка свай недопустима, используют буронабивные сваи.

В скальных грунтах, допускающих крутые откосы, разработку котлованов ведут без крепления.

Рисунок 1.5- Анкерное крепление котлована:

1 - свая крепления котлована; 2 - пояс из двух двутавров; 3 - тяга анкера; 4 - заделка анкера

В котлованах с откосами грунт разрабатывают экскаватором-драглайном с ковшом вместимостью 1 м3. Крутизну откосов принимают близкой к углу внутреннего трения грунта. При сооружении станций, когда пролет козлового крана для монтажа обделки меньше ширины котлована поверху, а также при многоярусном водопонижении устраивают уступчатые откосы с бермами достаточной ширины для размещения подкрановых путей и оборудования. При открытом водоотливе котлован разрабатывают ярусами (рисунок 1.6). Разработку каждого яруса начинают с проходки пионерной (разрезной) траншеи глубиной, несколько превышающей высоту яруса. Уклон траншеи принимают противоположным направлению движения экскаватора. В начале траншеи (вблизи съезда в котлован) устраивают водоприемный зумпф для сбора фильтрующейся воды, Насосы для откачки воды устанавливают на дне траншеи вблизи зумпфа, а при больших водопритоках - у верхней бровки траншеи. По окончании выемки грунта очередного яруса у стен котлована устраивают водосборные канавы.

В готовом осушенном котловане весь фильтрационный поток должен собираться канавками или траншеями. В местах сосредоточенной фильтрации воды через стены или откосу котлована с выносом грунта устраивают фильтрующие перегрузки. Обеспечение устойчивости земляных сооружений является важнейшим требованием, предъявляемым к ним. Чтобы её обеспечить, земляные сооружения возводят с откосами необходимой крутизны. Крутизна откоса выемки или насыпи зависит главным образом от угла естественного откоса грунта. Её принимают в зависимости от глубины выемки или высоты насыпи, свойств грунта, их влажности, характера сооружений (постоянные или временные) и других факторов. Наибольшая допустимая крутизна откосов котлованов и траншей глубиной до 5 м, отрываемых в нескальных грунтах выше уровня грунтовых вод (УГВ) или в грунтах, осушенных с помощью искусственного водопонижения, регламентируемого СНиПами /3/.



Рисунок 1.6 - Технологическая схема разработки и крепления котлована с применением двухъярусного анкерного крепления:

I - разработка грунта ниже уровня верхнего яруса крепления; II - устройство верхнего яруса крепления и разработка грунта ниже уровня нижнего яруса крепления; III - устройство нижнего яруса крепления и разработка грунта до низа котлована; 1 - экскаватор-драглайн; 2 - самоходная установка для устройства анкеров; 3 - анкеры

При напластовании различных видов грунтов (кроме растительного) крутизну откоса для всех пластов назначают по более слабому грунту (с меньшей крутизной). Для отрывки выемок глубиной более 5 м крутизна откоса устанавливается по расчету исходя из значений угла внутреннего трения (сигма) и удельного сцепления грунта (с) с учётом нагрузки на берме откоса. Ориентировочно крутизну откоса таких выемок в непереувлажнённых грунтах для средних значений (сигма) и (С) можно принимать по таблице 1.1. При необходимости отрывки выемок ниже УГВ, где будут обводнённые грунты, крутизну и откосов принимают по таблице 1.2 /2/.

Таблица 1.1 - Расчетная максимально допустимая крутизна откосов

Группа грунта	Грунт	При глубине выемки, м
		5-6	6-8	8-10	10-14
I	Песок (влажный ненасыщенный)	1 : 1,25	1 : 1,5	1 : 1,75	1 : 2
II	Супесь	1 : 1	1 : 1,25	1 : 1,5	1 : 1,75
I, II	Суглинок	1 : 0,85	1 : 1	1 : 1,25	1 : 1,5
III, IV	Тяжелый суглинок, глина	1 : 0,75	1 : 1	1 : 1,25	1 : 1,5

Таблица 1.2 - Допустимая крутизна откоса в обводнённых грунтах

Грунт	При глубине выемки, м
	до 2	более 2
Песок: мелкозернистый средне- и крупнозернистый	1:1,5 1:1,25	1:2 1:1,5
Суглинок	1:0,67	1:1,25
Гравелистый и галечниковый (гравия и гальки свыше 40%)	1:0,75	1:1
Глина	1:0,5	1:0,75
Разрыхлённый скальный	1:0,25	1:0,25

Однако не всегда имеется возможность отрывки котлована или траншей с наклонными откосами необходимой крутизны, чтобы обеспечить их устойчивость. Такое, в частности, может быть при отрывке выемок в стеснённых условиях городской застройки и тогда приходится их отрывать с вертикальными откосами.

1.1.4 Работы на слабых грунтах

Установка и движение кранов с грузом на свеженасыпанном неутрамбованном грунте без настила или щитов не разрешается. Для предотвращения возможной осадки кранов при передвижении и работе с грузом, вес которого близок к предельному, необходимо уменьшить удельное давление на грунт. Для этого в местах установки и передвижения кранов площадка должна быть покрыта шпальным (бревенчатым) настилом, инвентарными металлическими щитами или железобетонными плитами.

Госгортехнадзором разрешено применение стреловых кранов с временно расчаленными стрелами при условии выполнения работ в соответствии с ППР, в котором должны содержаться указания по обеспечению безопасности ведения работ. Площадка в месте установки крана должна быть горизонтальной и достаточно утрамбованной. На слабых и неплотных грунтах рекомендуется укладывать инвентарные подкрановые щиты или шпальный настил. Допускаемый уклон площадки в плоскости подвеса стрелы не должен превышать 0°30'.

Рекомендуется использование для крепления расчалок стрелы по согласованию со строительной и проектной организациями конструкций, расположенных рядом с монтируемым объектом. Это позволит значительно Увеличить грузоподъемность крана, снизить усилия в расчалке и уменьшить монтажную зону. При работе с грузами, вес которых превышает максимальную паспортную грузоподъемность крана, необходимо грузовой полиспаст крана заменить на полиспаст соответствующей грузоподъемности (в пределах тягового усилия лебедки).

Перед началом подъема, кран с расчаленной стрелой должен быть выдержан под нагрузкой в течение времени, необходимого для проверки всех нагруженных систем. Начинать подъем можно только удостоверившись в исправности крана и надежности крепления расчалок.

Для предотвращения перемещения крана во время подъема груза под его гусеницы с торца (со стороны расчалки) следует подложить упоры из шпал. Во время работы крана отклонение грузового полиспаста от вертикали в плоскости подвеса стрелы не должно превышать величин, указанных в ППР. При этом следует иметь в виду, что отклонение грузового полиспаста в плоскости подвеса стрелы от стрелы увеличивает нагрузку на расчалку. Выход грузового полиспаста из плоскости подвеса стрелы не допускается. Особое внимание должно быть обращено на проверку горизонтальности крана и расположения расчалки в плоскости подвеса стрелы.

1.2 Требования правил по кранам и другой НТД к работе кранов вблизи откосов и котлованов

Установка автомобильных кранов (автокрана) на краю откоса или траншеи допускается только с разрешения администрации при соблюдении расстояний от бровки откоса траншеи до ближайшей опоры не менее предусмотренных правилами безопасности. При работе передвижного крана вблизи откоса насыпи или выемки (котлована) необходимо следить, чтобы автокран не оказался в опасной зоне призмы обрушения, особенно при неслежавшихся, слабых или водонасыщенных грунтах. Стреловые краны на краю откоса котлована (канавы) должны быть установлены с соблюдением расстояний, указанных в таблице 1.3 /3/.

Таблица 1.3 - Минимальное расстояние (в м) от основания откоса котлована (канавы) до оси ближайших опор крана при ненасыпанном грунте

Глубина котлована (канавы), м	Грунт
	Песчаный гравийный	супесчаный	суглинистый	лессовый сухой	глинистый
1	1,5	1,25	1,00	1,0	1,00
2	3,0	2,40	2,00	2,0	1,50
3	4,0	3,60	3,25	2,5	1,75
4	5,0	4,40	4,00	3,0	3,00
5	6,0	5,30	4,75	3,5	3,50

При глубине котлована более 5 м и при невозможности соблюдения расстояний, указанных в таблицы 1.3, откос должен быть укреплен в соответствии с ППРк.

1.3 Назначение, область применения, классификация и характеристики автомобильных кранов

Автомобильные краны предназначены для погрузочно-разгрузочных и строительно-монтажных работ на рассредоточенных объектах с неподготовленными подъездными путями.

По типу оборудования краны могут быть с телескопическими стрелами и жесткими подвесками в башенно-стреловом исполнении, а также со стрелами с гуськом. Повышенная устойчивость кранов обеспечивается применением выносных опор и стабилизаторов. Выносные гидравлические опоры крепятся к неповоротной раме крана и увеличивают опорный контур крана. Стабилизаторы предназначаются для выключения рессор заднего моста при работе крана без выносных опор /5,6,9,10/.

Рассмотрим возможности, а так же параметры автомобильных кранов грузоподъемностью от 14 до 20 т.

Обзор начнем с крана Ивановец КС-3577-3 грузоподъемностью 14 т, монтируемого на базе шасси МАЗ-533702. (рисунок 1.7). Грузовысотные характеристики крана представлены на рисунке 1.8. Автокран комплектуется решетчатым гуськом. Безопасную работу обеспечивает комплекс устройств и приборов. В грузовой лебедке автокрана применен регулируемый аксиально-поршневой гидромотор, обеспечивающий широкий диапазон регулирования скорости подъема и опускания груза.

Рисунок 1.7 - Автокран Ивановец КС-3577-3 грузоподъемностью 14 т

Технические характеристики автокрана Ивановец КС-3577-3 следуюшие:

- Базовое шасси МАЗ-533702,

- Колесная формула 4х2,

- Двигатель ЯМЗ-236НЕ2,

- Мощность двигателя, кВТ (л.с.) 169 (230),

- Грузоподъемность, т 14,

- Грузовой момент, тм 40,

- Вылет стрелы от оси вращения, м 2,4-13,0,

- Высота подъема, м:

1) с основной стрелой 9,0-14,5,

2) с удлинителем 20,5,

- Длина стрелы, м 8,0-14,0,

- Скорость подъема (опускания) груза, м/мин:

1) номинальная 10,0,

2) увеличенная 20,0,

- Макс. скорость подъема (опускания) пустого крюка, м/мин: 0,4-18,

- Скорость посадки, м/мин 0,4,

- Частота вращения, об./мин 1,

- Транспортная скорость, км/час 86,

- Габаритные размеры в транспортном положении, мм:

1) длина 9850,

2) ширина 2500,

3) высота 3650,

- Масса в транспортном положении, т 15,5,

- Распределение нагрузки на дорогу, т.с.:

1) через шины передних колес тележки 6,1,

2) через шины задних колес тележки 9,4,

Рисунок 1.8 - Грузовысотная характеристика крана КС-3577-3

Рассмотрим автомобильный кран КС-35719-3 "КЛИНЦЫ" грузоподъемностью 15т (рисунок 1.9) предназначен для погрузочно-разгрузочных и строительно-монтажных работ на рассредоточенных объектах с неподготовленными подъездными путями. Грузовысотные характеристики крана представлены на рисунке 1.10. Кран смонтирован на трехосном шасси автомобиля-вездехода Урал-5557, оснащенном системами регулировки давления в шинах и блокировки колесных дифференциалов. Система подкачки шин позволяет на ходу изменять давление в камерах колес в зависимости от дорожного покрытия, тем самым увеличивая проходимость машины. Высокая проходим ость шасси позволяет использовать кран на объектах, находящихся в труднодоступных местах с плохими подъездными условиями, в том числе на строительстве нефте- и газопроводов, разработках месторождений. Хорошая маневренность и небольшие габариты позволяют также использовать его в стесненных условиях современных городов.

Рисунок 1.9 - Автомобильный кран КС-35719-3 "КЛИНЦЫ" грузоподъемностью 15 т

Технические характеристики автокрана Клинцы КС-35719-3 / 14 м / Урал-5557 / следующие:

- Базовое шасси Урал-5557-1152-40,

- Колесная формула 6 X 6,

- Двигатель ЯМЗ-236НЕ2,

- Мощность двигателя, кВТ (л.с.) 169(230),

- Грузоподъемность, т 15,

- Грузовой момент, тм 48,

- Вылет стрелы, м 3,2-17,

- Высота подъема, м:

1) с основной стрелой 14,5,

2) с гуськом 21,8,

- Длина стрелы, м 8-14,

- Длина гуська, м 7,5,

- Скорость подъема (опускания) груза, м/мин 10 (зап. 4),

- Макс. скорость подъема(опускания) пустого крюка, м/мин 20 (зап. 4),

- Скорость посадки, м/мин 0,3,

- Частота вращения, 1/мин 2,

- Скорость передвижения, км/ч 70,

- Габаритные размеры в транспортном положении, мм

1) длина 10000,

2) высота 3600,

3) ширина 2500,

- Полная масса с основной стрелой, т 17,8,

Рисунок 1.10 - Грузовысотная характеристика крана КС-35719-3

Рассмотрим автомобильный кран КС-35715 грузоподъёмностью 16 т, монтируемого на шасси грузового автомобиля МАЗ-5337А2 (рисунок 1.11). Грузовысотные характеристики крана представлены на рисунке 1.12. Предназначен для выполнения погрузочно-разгрузочных и строительно-монтажных работ c обычными грузами на рассредоточенных объектах.

Рисунок 1.11 - Автомобильный кран КС-35715 грузоподъёмностью 16 т

автомобильный кран дренаж узкотраншейный

Технические характеристики автомобильного крана КС-35715 следующие:

- Базовое шасси МАЗ-5337,

- Колесная формула автокрана 4х2,

- Двигатель ЯМЗ-236НЕ2,

- Мощность двигателя, кВТ (л.с.) 169(230),

- Грузоподъемность, т 16,

- Грузовой момент, тм 48,

- Вылет стрелы, м 1,9-17,

- Высота подъема, м:

1) с основной стрелой 9,1-18,4,

2) с гуськом 25,

- Длина стрелы, м 8-18,

- Длина гуська, м 7,

- Скорость подъема (опускания) груза, м/мин 8,5,

- Макс. скорость подъема(опускания) пустого крюка, м/мин 17,

- Скорость посадки, м/мин 0,2,

- Частота вращения, 1/мин 2,5,

- Скорость передвижения, км/ч 60,

- Габаритные размеры в транспортном положении, мм:

1) длина 10000,

2) высота 3850,

3) ширина 2500,

- Полная масса с основной стрелой, т 17,1,

- Распределение нагрузки на дорогу, т.с:

1) через шины передних колес тележки 6,12

2) через шины задних колес тележки 10,98,

Рисунок 1.12 - Грузовысотная характеристика крана КС-35715

Рассмотрим автомобильный кран КС-35715-2 грузоподъёмностью 17 т, монтируемого на шасси грузового автомобиля МАЗ-5337 (рисунок 1.13). Грузовысотные характеристики крана представлены на рисунке 1.14. Привод механизмов крана- гидравлический от насоса, приводимого в действие двигателем шасси. Гидропривод обеспечивает легкость и простоту управления краном, плавность работы механизмов, широкий диапазон рабочих скоростей, совмешение крановых операций.



Рисунок 1.13 - Автомобильный кран КС-35715-2 грузоподъёмностью 17 т

Технические характеристики автокрана КС-35715-2 следующие:

- Базовое шасси МАЗ-5337,

- Колесная формула 4х2,

- Двигатель ЯМЗ-236М2-1,

- Мощность двигателя, кВТ (л.с.) 132 (180),

- Грузоподъемность, т 17,

- Вылет стрелы от оси вращения, м 1,9-13,0,

- Высота подъема, м:

1) с основной стрелой 9,0-14,5,

2) с удлинителем 21,6,

- Длина стрелы, м 8,0-14,0,

- Скорость подъема (опускания) груза, м/мин:

1) номинальная 8,5,

2) увеличенная 17,0,

- Макс. скорость подъема (опускания) пустого крюка, м/мин: 0,4-18,

- Скорость посадки, м/мин 0,2,

- Частота вращения, об./мин 2,5,

- Транспортная скорость, км/час 60,

- Габаритные размеры в транспортном положении, мм:

1) длина 10000,

2) ширина 2500,

3) высота 3360,

- Масса в транспортном положении, т 16,0,

- Распределение нагрузки на дорогу, т.с.:

1) через шины передних колес 5,59,

2) через шины колес тележки 10,83,

Рисунок 1.14 - Грузовысотная характеристика кран КС-35715-2

Рассмотрим автомобильный кран КС-45719-5А грузоподъемностью 20 т, монтируемого на шасси грузового автомобиля МАЗ-5337 (рисунок 1.15). Грузовысотные характеристики крана представлены на рисунке 1.16. Привод крановой установки осуществляется посредством аксиально-поршневого гидронасоса, который приводится во вращение двигателем базового автомобиля через коробку передач и дополнительную коробку отбора мощности. Крановые механизмы имеют индивидуальный привод с независимым управлением от гидромоторов и гидроцилиндров. Гидровлическая система крановой установки обеспечивает главное управление всеми механизмами с широким диапазоном регулирования скоростей рабочих операций, обеспечивает возможность одновременного совмещения нескольких крановых операций.



Рисунок 1.15 - Автомобильный кран КС-45719-5А грузоподъемность 20 т

Технические характеристики автокрана КС-45719-5А следуюшие:

- Базовое шасси МАЗ-5337,

- Колесная формула 4х2,

- Двигатель ЯМЗ-236НЕ,

- Мощность двигателя, кВТ (л.с.) 230,

- Грузоподъемность, т 20,

- Вылет стрелы от оси вращения, м 2,0-19,0,

- Высота подъема, м:

1) с основной стрелой 4,5-19,0,

2) с удлинителем 18,

- Длина стрелы, м 9,0-21,0,

- Скорость подъема (опускания) груза, м/мин:

1) номинальная 7,0,

2) увеличенная 9,1,

- Скорость посадки, м/мин 0,4,

- Частота вращения, об./мин от 0,4 до 1,2,

- Транспортная скорость, км/час 80,

- Габаритные размеры в транспортном положении, мм:

1) длина 11300,

2) ширина 2500,

3) высота 3700,

- Масса в транспортном положении, т 18,2,



Рисунок 1.16 - Грузовысотная характеристика крана КС-45719-5А

Исходя из технических характеристик приведенных кранов, выбираем автомобильный кран КС-35715 грузоподъемность 16 т на шасси грузового автомобиля МАЗ-5337. Строим графи сравнительных характеристик грузов, перемещаемых кранами в траншеях, котлованах, у откосов, и кривую грузоподъемности выбранного крана (рисунок 1.17), где Q - масса груза, R - вылет стрелы. Для построения кривой сравнительных характеристик грузов принимаем такие грузы как: чугунный люк, труба чугунная напорная, кольцо коллектора, арматура в бунтах, труба чугунная, раструбная труба, железобетонная труба, секция коллектора.

Рисунок 1.17 - Сравнительные характеристики грузов перемещаемых в траншеях, котлованов и кривая грузоподъемности крана КС-35715 (1 - кривая сравнительных характеристик грузов, 2 - кривая грузоподъемности крана)

Исходя из приведенного графика (рисунок 1.17) определяется область применения машины. Такую машину можно применять для проведения погрузочно-разгрузочных работ с грузом массой до 3,5 тонн, на глубине котлована до пяти метров. Для подъема и опускания груза массой от 3,5 до 6,6 тонн на глубину котлована до 2 метров.

1.4 Конструктивные особенности автомобильных кранов

1.4.1 Общее устройство

Автомобильный кран (рисунок 1.18) состоит из неповоротной и поворотной частей, связанных между собой опорно-поворотным устройством 7, которое передает нагрузки (грузовой момент, вертикальные и горизонтальные силы) от поворотной части крана на неповоротную, а также обеспечивает возможность вращения по воротной части относительно неповоротной.

Неповоротная часть крана - это ходовое устройство 1 и ходовая рама 4 со смонтированными на ней выносными опорами 3.

Ходовое устройство - шасси грузового автомобиля. В связи с необходимостью размещения на нем механизмов и узлов крановой установки в конструкцию шасси вносят ряд изменений: вместо кузова на раме автомобиля закрепляют ходовую раму, дополнительно устанавливают коробку отбора мощности 2, опорную стойку 28 стрелы, а также стабилизаторы 6 или выключатели упругих подвесок. У кранов с механическим приводом дополнительно устанавливают промежуточный редуктор 5, у кранов с гидравлическим приводом - масляный бак. При необходимости изменяют место расположения топливных баков и запасных колес. Ходовая рама - пространственная сварная конструкция, которую крепят на шасси автомобиля и на которой устанавливают опорно-поворотное устройство. Ходовая рама передает нагрузки от поворотной части на основание через шасси автомобиля или выносные опоры.

Выносные опоры используют для увеличения опорного контура крана в рабочем состоянии. Поворотная часть крана - это поворотная платформа, на которой размещены исполнительные механизмы, кабина 15 машиниста и стреловое оборудование /7/.

Рисунок 1.18 - Автомобильные стреловые краны (а - с гибкой подвеской стрелы, б - с жесткой подвеской стрелы)

Поворотная платформа представляет собой поворотную раму 8 (основание по воротной части крана), установленную на опорно-поворотном устройстве 7. На Конце поворотной рамы закреплен противовес 9 (дополнительный груз), уравновешивающий кран во время работы. Исполнительные механизмы крана и их привод от внешних воздействий защищает кожух 29 (капот). У кранов с гибкой подвеской стрелового оборудования на поворотной платформе установлена двуногая стойка 10, к которой и подвешивают стреловое оборудование. Исполнительные механизмы. У кранов с гибкой подвеской стрелового оборудования к ним относятся стреловая лебедка 13 для изменения угла наклона стрелы, грузовая лебедка для подъема и опускания груза и механизм поворота 17 - для вращения поворотной части крана. Движение лебедкам и механизму поворота передается отреверсив но-распределительного механизма 14. У кранов с жесткой подвеской стрелового оборудования угол наклона телескопической стрелы 31 изменяют с помощью гидравлических цилиндров 30 (гидроцилиндров). Подъем и опускание груза производятся грузовой лебедкой, а вращение поворотной части - механизмом поворота. Движение лебедке и механизму поворота передается от гидродвигателя.

Выдвижные и телескопические стрелы кранов снабжены специальными исполни тельными механизмами для их выдвижения.

Кабина, в которой размещены органы управления краном и сиденье машиниста, оборудована необходимыми указателями, системой сигнализации и системами создания микроклимата (вентиляцией, отоплением).

Стреловое оборудование обеспечивает действие грузозахватного устройства в рабочей зоне крана.

У кранов с гибкой подвеской стреловое оборудование комплектуется основной 21 и удлиненными невыдвижными и выдвижными стрелами с гуськами или без них, грузовым 26 и стреловым 16 полиспастами для подъема груза и стрелы 21 и специальным канатным устройством 19, предохраняющим стрелу от запрокидывания. Полиспаст 16 со стоит из блоков 12, которые установлены на головке двуногой стойки и на специальной траверсе 18, связанной с голов кой стрелы оттяжками 23, и стрелового каната 11, огибающего блоки двуногой стойки и траверсы. На некоторых кранах (например, КС-2561Д) траверсы нет, а блоки установлены на головке двуногой стойки и головке стрелы. На кранах это го типа устанавливают также башенно-стреловое оборудование /7/.

У кранов с жесткой подвеской комплект стрелового оборудования состоит из телескопической стрелы с гуськами и без них и гидроцилиндров подъема стрелы и выдвижения ее секций.

В состав стрелового оборудования кранов обоих типов включены грузозахватные устройства, в качестве которых на автомобильных кранах используют крюковую подвеску 27 и значительно реже - грейферные ковши и магнитные шайбы. Крюковая подвеска состоит из блоков, траверсы и грузового крюка. Блоки крюковой подвески вместе с блоками головки стрелы и грузовым канатом 22 образуют грузовой полиспаст 26. Краны оборудуют системой устройств и приборов обеспечивающей их безопасную эксплуатацию (например, ограничителями грузоподъемности 20, сигнализаторами опасного напряжения 24).

1.4.2 Устройство и конструктивные особенности ходовых рам

Ходовая рама (рисунок 1.9, 1.20, 1.21, 1.22) служит основанием для крановой установки и представляет из себя жесткую сварную конструкцию из продольных и поперечных балок. В средней части рамы имеется площадка с приваренным кольцом, служащим для крепления опорно-поворотного устройства. Поперечные балки служат для установки в них выносных опор автокрана. Выносные опоры служат для увеличения опорного контура и представляют из себя в большинстве случаев сварные балки коробчатого сечения. В обойме опоры закреплен гидроцилиндр вывешивания. Шток гидроцилиндра оснащен сферической головкой, которой опирается на подпятник. В рабочее и транспортное положение выносные опоры приводятся гидроцилиндрами выдвижения опор, установленными внутри балок. В транспортном положении опоры фиксируются механическими замками, для предотвращения самопроизвольного выдвижения опор. К передней части опорной рамы крепится надрамник с установленными на нем опорой стрелы и кронштейнами крепления гидробака, на некоторых моделях на надрамнике также установлены кронштейны крепления насосов.