Эволюция и развитие башенного крана

Тенденции в развитии башенных кранов

Электроника все шире внедряется в строительное оборудование, помогает автоматизировать рабочие операции и повысить безопасность труда.

Приборы безопасности

Ограничители грузоподъемности башенных кранов автоматически отключают механизмы и агрегаты грузоподъемных кранов при превышении массы груза допустимого значения, предотвращая аварию. К сожалению, на отечественных кранах пока используются в основном не электронные, а электрические приборы безопасности.

Одна из отраслей, в которой использование бортовой электроники принесло особенно ощутимую пользу, – предотвращение аварий башенных кранов, вызванных влиянием неблагоприятных погодных условий.

Системы контроля ветровой нагрузки. Чтобы оценить, насколько безопасно выполнять работы башенным краном и вообще проводить работы на строительном объекте, руководители строительства и операторы должны иметь соответствующую информацию. Сведения должны быть получены непосредственно на строительной площадке, чтобы отражать реальные условия работы, и быть доступны на компьютерах, планшетах и смартфонах, которые используют работники стройки.

Сила ветра воспринимается людьми субъективно, и ветер, который выглядит опасным с точки зрения одних работников стройки, другие их коллеги могут считать нормальным. В случае вертикальных конструкций следует также учитывать, что скорость ветра может быть совершенно разной у земли и на самом верху. Надежная и точная оценка ветровой нагрузки возможна только при непосредственном измерении силы ветра.

Показания даже самого точного анемометра могут быть малополезны, если не обеспечен доступ к их показаниям. Другими словами, система мониторинга опасных метеорологических явлений и процессов для кранов будет полезна, только если она способна обеспечить и точность, и надежную передачу данных. Кроме того, подобные системы должны быть прочными и «живучими», то есть в системе должна быть предусмотрена надежная защита ее электронных компонентов от погодных ежедневных воздействий.

Руководители стройки могут принимать верные решения, только когда данные о силе ветра и ветровой нагрузке на башенные краны и другие высокие объекты будут поступать к ним в реальном или близком к реальному времени.

Предотвращение столкновений и контроль работы кранов в ограниченных зонах. Не нужно объяснять, насколько важно надежно предотвратить возможность столкновения стрелы крана или груза с препятствиями на стройке. Современные электронные системы предотвращения столкновений позволяют запрограммировать зону работы крана. На экран монитора в кабине крановщика выводится информация о положении крана, величине груза и его перемещении, вылете стрелы, скорости ветра, неподвижных препятствиях, запретных зонах, а также о расположении и перемещении стрел и грузов других кранов на данном строительном объекте. Система автоматически останавливает движение стрелы при приближении к опасному месту.

Еще одна французская компания – AMCS разрабатывает системы, предотвращающие столкновения и контролирующие работу башенных кранов в заданных зонах. Системы AMCS выпускаются полностью готовыми к подключению и работе на кранах, способны использовать данные от датчиков и систем управления кранов. Это позволяет снизить стоимость систем и время установки на кран.

Система DCS 61-S выполняет три основные функции: ограничение зоны работы крана, предотвращение столкновений и архивирование данных о работе крана («черный ящик»), а также имеет дополнительные функции. В память системы можно внести пять фиксированных положений для выполнения повторяющихся операций по погрузке/ разгрузке.

Подключение к облачному сервису. Цифровые электронные приборы безопасности башенных кранов могут передавать данные напрямую в бортовую электронную систему управления крана, где они будут автоматически обрабатываться, исключая таким образом длительные и повторяющиеся преобразования на разных этапах передачи данных. Когда система имеет выход в интернет (с помощью телематической аппаратуры), обработанные данные могут получать руководители строительства и персонал, находящийся в офисе компании, вдали от стройплощадки. Другими словами, оператор башенного крана и руководители строительства могут видеть одни и те же данные, в каких точках мира они бы ни находились.

Следующим шагом в совершенствовании этих технологий является подключение систем к облачным сервисам и хранение базы данных в облаке. В результате у систем безопасности всегда имеется резервная копия базы данных в облаке, что обеспечивает три важных преимущества.

Во-первых, объем сохраняемых данных более не ограничивается объемом памяти бортовой электронной системы, поскольку хранится на многочисленных распределенных в сети серверах с практически бесконечным объемом памяти.

Во-вторых, повышается надежность сохранения информации. Если данные, поступившие от системы безопасности, будут утрачены, полностью или временно недоступны, их можно будет получить из резервной копии, хранящейся в облаке.

И в-третьих, нет необходимости регулярно скачивать собранные данные, чтобы освобождать память бортовой системы, в результате уменьшается объем необходимой работы и исключается вероятность ошибки (влияние человеческого фактора).

Специалисты компании-производителя башенных кранов Terex понимают важное значение облачной технологии хранения данных для своих телематических систем. Ими разработана новая телематическая платформа с облачным хранением данных, получившая название T-Link , которая скоро будет использоваться и на всех новых моделях башенных кранов Terex. Наименование T-Link уже знакомо потребителям, системы с таким названием используются на другом оборудовании Terex, однако телематическая платформа T-Link для башенных кранов – это совершенно новая разработка. С помощью этой системы башенные краны Terex постоянно связаны с облачным сервером. А это означает, что к данным о техническом состоянии и работе кранов всегда имеется доступ с удаленных гаджетов. T-Link обеспечивает пользователям отображение местоположения крана на карте, данные в режиме реального времени (представляемые в виде анимационного изображения крана), а также выполняет функции «черного ящика», данные из которого также представляются в виде анимационного изображения.

Формы представления аналитических данных можно задавать по желанию пользователя в виде графиков или таблиц в формате Excel. Также высокий уровень аналитической обработки данных дает возможность пользователю быстро получать в понятной и наглядной форме графики и цифровые данные о производительности крана и выполнении им рабочих циклов. В системе T-Link также имеются функции мониторинга и прогнозирования ветровой нагрузки (скорости и направления), а кроме того, функция оповещения о необходимости проведения тех­обслуживания крана, посылающая уведомления по электронной почте, и журнал регистрации событий.

В дополнение к телематической системе T-Link и функциям собственной интеллектуальной системы управления новейшие модели башенных кранов Terex оснащаются системой безопасности, предотвращающей столкновения, в которой используются данные от системы управления.

Интернет вещей (IoT). Специалисты указывают: когда Интернет вещей (IoT) будет использоваться и в строительном оборудовании, объем данных, которые будут собирать строительные компании, будет расти в геометрической прогрессии.

Эта информация может быть очень важной для процессов принятия решений, но только если ее будут правильно использовать. От больших массивов необработанной первичной информации, которые собирают отдельные приборы, будет мало пользы. Но если эти данные будут собираться интеллектуальной системой через интернет, автоматически обрабатываться и представляться в удобной форме, руководители компаний смогут в течение считаных минут получать точные сведения о работе своих подчиненных и обстановке на множестве строительных объектов.

Интернет вещей (англ. Internet of Things, IoT) – концепция вычислительной сети физических предметов («вещей»), оснащенных встроенными технологиями для взаимодействия друг с другом или с внешней средой, рассматривающая организацию таких сетей как явление, способное перестроить экономические и общественные процессы, исключающее необходимость участия человека. Внедрение практических решений для реализации этой концепции с 2010-х гг. является устойчивой тенденцией в информационных технологиях благодаря повсеместному распространению беспроводных сетей, появлению облачных вычислений и развитию технологий межмашинного взаимодействия.

Краны с автоматическим управлением

Проблема создания автопилотов для кранов уже давно обсуждается специалистами. Внедрение подобных систем помогло бы существенно увеличить производительность строительных работ.

По словам специалистов компании SMIE, эта идея стала еще на шаг ближе к реализации после испытаний, которые они провели в I квартале 2019 г., используя адаптированную версию своей системы ProSite . Результаты испытаний показали большой потенциал подобных интеллектуальных технологий и приблизили отрасль к решению проблемы автоматизации управления работой крана.

С помощью автопилота ProSite оператор может просто задать место и дать команду крану переносить туда груз, управлять краном вручную не потребуется. При этом система ProSite продолжает выполнять все функции обеспечения безопасности. Система может управляться дистанционно, нет необходимости заходить в кабину каждого из кранов, чтобы изменить какие-то параметры задания.

Компания AMCS на базе подобной концепции создала свою систему контроля (через GPS) SUP 61. SUP 61 показывает на одном экране, производит мониторинг и затем архивирует данные, поступающие от всех башенных кранов, работающих на данной строительной площадке и оснащенных системами, защищающими от столкновений мод. DCS 61-S и DCS 60.

Общая для всего строительного объекта система предотвращения столкновений SUP 61 в режиме реального времени поддерживает радиосвязь с владельцем и передает всю информацию о расположении, перемещениях и прочих событиях, происходящих с кранами. Эта система при любом рельефе местности и при любой сложности строительного объекта обеспечивает руководителям строительства возможность эффективно контролировать ход работ.

В ближайшее время система SUP 61 будет встроена в функционал системы «Информационного моделирования объекта» (BIM).

Использование беспилотников (дронов) для проверки башенных кранов

Прямо на наших глазах сегодня появляется еще один новый способ контроля башенных кранов и вид контролирующего оборудования – обследование с помощью беспилотного летательного аппарата.

Вопрос, какую роль дроны могут играть в техническом освидетельствовании башенных кранов, исследовался компанией Terra Drone Europe – одной из самых больших в мире из специализирующихся на производстве дронов. Она имеет большой опыт проведения визуальных и иного рода проверок зданий и сооружений в нефтегазовой отрасли – на материке и морских платформах, а также ветрогенераторов и других береговых промышленных сооружений. Недавно компания использовала свои дроны для осмотра стальных конструкций морской платформы на предмет оценки возможности продления ее срока службы.

Специалисты компании оценили возможности проведения проверок башенных кранов с помощью своих дронов и пришли к однозначному выводу, что это вполне осуществимо. Дроны могут использоваться для получения большого массива разнообразных данных о стальных конструкциях. Например, фотографии в высоком разрешении в сочетании с современными технологиями компьютерного анализа могут помочь выявить скрытые дефекты в стальных деталях конструкции. Дроны, очевидно, не смогут заменить все традиционные методы проверки и обслуживания башенных кранов, но они могут помочь владельцам башенных кранов в осуществлении этих работ.

В завершение философски заметим: никто не может сказать, что произойдет в будущем, но ясно одно: нас ждут удивительные вещи и события.

Комментарий учредителя ООО «КранКомпани» Романа Александровича Ежкова: «Все эти инновации, о которых говорится в статье, очень интересны и, как говорит молодежь, «в тренде», но в современной реальности на стройке применимы с трудом.

Поясню свои слова. Например, в статье говорится о системе «антистолкновения кранов». Вообще эти вопросы грамотные строители решают на стадии проектирования, краны должны быть расставлены так, чтобы исключить возможность столкновения, если рабочие зоны кранов пересекаются – составляется график совместной работы и прописывается в ППР, с которым в обязательном порядке должны быть ознакомлены под роспись все причастные к работе: крановщики, стропальщики, прорабы и другие ответственные лица. Всё – вопрос решен. Если вдруг случится ЧП на стройке, никто не будет слушать красивые истории о том, что у вас система антистолкновения на кране стоимостью как чугунный мост.

Про анемометры мне даже неудобно говорить, они по умолчанию предусмотрены на любом башенном кране, этому «изобретению» тысяча лет, не меньше. Вроде никакой высшей математики, сработал сигнал – остановил работу, но даже не каждый начальник участка понимает, что с ветром шутки плохи. В лучшем случае спалишь двигатель поворота, в худшем – это падение башенного крана и многомиллионные убытки. Но у нас ведь пока гром не грянет… Строители давят – крановщики соглашаются работать, а результаты потом в новостях.

Автопилоты… какие-то сложные системы искусственного интеллекта… Ну давайте разбираться, кто у нас работает на кранах? Устроиться работать крановщиком очень просто: двухмесячные курсы (один месяц теории, один месяц практики), стоимость, условно говоря, 5 тыс. руб. Зарплата крановщика на уровне разнорабочего. И как вы думаете, оправданно и рационально внедрять на кране сложные системы? Квалификация позволит крановому специалисту обслуживать их и жить с ними в гармонии?

Теперь посмотрим с другой стороны: кто у нас работает под краном? Все знают: под краном работают трудовые мигранты, самые низкообразованные представители рабочего класса, в России это мигранты из среднеазиатских республик, в Эмиратах это мигранты из Индии. Подружатся они с автопилотом на кране? Не испугает ли их дрон, который делает ТО?

К сожалению, бал правит прибыль, в условиях тендеров, аукционов, снижения издержек строители идут по самому простому пути, отсюда 20–30-летние краны-ветераны на стройках, отсюда низкие требования к владельцам грузоподъемной техники.

Мне, конечно, хочется верить, что однажды все наладится, и на наших стройках будут стоять новенькие краны, упакованные по последнему слову техники, но верится в это, мягко говоря, с трудом, и я думаю, что еще долго будут очень востребованы ПРОСТЫЕ, НАДЕЖНЫЕ МАШИНЫ.

В своей компании я затеял обновление парка техники более трех лет назад, постепенно избавляемся от старых, отработавших свое время кранов и меняем их на новенькие башенные краны ТГМ. Оптимальное соотношение цена-качество, простая электроника, ничего лишнего. Всё просто, надежно и недорого – то, что нужно на сегодняшний день».

История развития грузоподъемных механизмов

Со времен возникновения цивилизации вплоть до начала индустриальной революции, люди для подъема предметов использовали силу своих мышц. Со временем организационные навыки и хитроумные механические изобретения позволили поднимать все более весомые грузы. Однако только с началом индустриальной революции произошел коренной перелом в области грузоподъемных механизмов, что позволило человечеству поднимать предметы, о которых они даже не мечтали ранее, затрачивая при этом минимум усилий.

На сегодняшний день наиболее распространенная грузоподъемность башенного крана, используемого в строительстве, составляет от 12 до 20 тонн. Для большинства строительных проектов древней истории, такой грузоподъемности будет совершенно недостаточно.

Египетские пирамиды, построенные в период от 2750 до 1500 г. до н.э. в большинстве своем состоят из камней весом 2-3 тонны, однако все эти конструкции держатся на каменных блоках весом более 50 тонн. Храм Амона-Ра в Карнаке имеет лабиринт из 134 колонн высотой 23 метра, которые в свою очередь являются опорами поперечных балок весом от 60 до 70 тонн каждая. 18 капитальных блоков колонны Траяна в Риме весят более 53 тонн, и они были подняты на высоту 34 метров. Храм римский Юпитер (Вакха) в Баальбеке содержит каменные блоки весом более 100 тонн, поднятые на высоту 19 метров. Сегодня, чтобы поднять груз весом от 50 до 100 тонн до этих высот понадобится предельно мощный кран.

Иногда, нашим предкам приходилось поднимать еще более тяжелые грузы. Купол мавзолея Теодориха Великого в Равенне (около 520 н. э.) — это 275-тонный каменный блок, который был поднят на высоту 10 метров. Храм в честь фараона Хефрена в Египте состоит из монолитных блоков весом до 425 тонн. Самый большой египетский обелиск весил более 500 тонн и имел высоту более 30 метров, в то время как крупнейший обелиск в Царстве Аксум в Эфиопии (4 век н. э.), поднятый на высоту 24 метра, весил 520 тонн. Колоссы Мемнона – две 700-тонные статуи были возведены на высоту 18 метров, а стены храма Юпитера в Баальбеке (1-й век до н. э.) содержат почти 30 монолитов весом от 300 до 750 тонн каждый. Только самые мощные современные краны могли бы поднимать камни этого веса.

Подъем строительных материалов до впечатляющих высот также не составлял особых проблем. Так, высота Александрийского маяка (3 век до н.э.) составила более 76 метров. Египетские пирамиды поднимаются до 147 метров. В средневековье около 80 крупных соборов и около 500 крупных церквей были построены с высотой до 160 метров. В настоящее время подъем груза на данные высоты недосягаем для большинства современных кранов, кроме самых последних топ-моделей гусеничных кранов.

Читайте также:  Как правильно выбрать клинкерную плитку

Сила человеческого подъема

Учитывая тип кранов, которые потребовались бы сегодня для решения задач, описанных выше, удивляешься, как наши предки были способны поднять такие внушительные грузы без помощи сложных машин. Дело в том, что в их распоряжении были механизмы, принцип действия которых был схож с сегодняшними. Единственное отличие от современных кранов является то, что эти машины были приведены в действие с помощью людской силы вместо топлива или электрической энергии.

В принципе, нет никаких ограничений на вес, который люди могут поднять с помощью чистой мышечной силы. Также не существует ограничения на высоту, к которой этот груз можно поднять. Единственное преимущество современных подъемных механизмов – это высокая скорость подъема, и как следствие экономия времени. Конечно, это вовсе не означает, что один человек может поднять что угодно на любую высоту, или что мы можем поднять что-либо на любую высоту, просто используя достаточное количество людей вместе. Но начиная с 3 века до нашей эры, инженеры разработали ряд машин, которые значительно повысило подъемную силу человека или группы людей. Подъемные устройства использовались в основном для строительных нужд, но позже также применялись для погрузки и разгрузки товаров, для подъема паруса на судах, и для целей горной промышленности.

Первоначально скорость подъема машин была крайне низкой, в то время как количество живой силы, необходимой для работы, оставалось очень высоким. Однако к концу девятнадцатого века, непосредственно перед началом массовой эксплуатацией паросиловых машин, грузоподъемные механизмы стали столь тщательно продуманными, что один человек мог поднять 15-тонный груз в мгновение ока, используя только одну руку.

Пандусы и рычаги

Некоторые думают, что в распоряжении строителей Древнего Египта имелись сложные подъемно-транспортные машины, однако большинство историков заявляют, что египтяне использовали только самые простые подъемные устройства: наклонные плоскости (пандусы) и рычаги (принцип качелей). Скаты (пандусы) использовались для подъема обелисков.

При перемещении объекта вверх по пандусу, а не при помощи полностью вертикального подъема, величина требуемой силы уменьшается за счет увеличения расстояния, который груз должен преодолеть. Механическое преимущество наклонной плоскости (пандуса) равна длине плоскости, деленной на высоту склона.
Механическое преимущество рычага – это расстояние между точкой опоры и точкой, где применяется сила, деленная на расстояние между точкой опоры и весом, который будет поднят.

В тоже время метод египтян не дал значительного механического преимущества над простым вертикальным подъемом груза с помощью веревок, так как потребность в рабочей силе была крайне высока не только для буксировки и перевертывания камней (около 50 мужчин для буксировки блока весом 2,5 тонны), но и для строительства и демонтажа глиняных пандусов.

Историки подсчитали, что трудовые ресурсы, необходимые чтобы построить пирамиды составляли от 20000 до 50000 мужчин, а срок строительства большинства пирамид растягивался на десятилетия. В наши дни такие сооружения могут быть построены за несколько лет с помощью кранов и небольшого штата сотрудников.

Рождение крана. Шкив

Первые краны появились в Греции в конце 6 начале 5-го века до нашей эры. Римляне, стремясь строить большие сооружения, переняли технологию и развили ее дальше. Самые ранние краны состояли из троса, пропущенного через шкив. Прежде чем этот метод подъема нашел свое применение в строительстве, с 8-9-го века до нашей эры он использовался для черпания воды из скважин. Применение одного шкива не дает механического преимущества само по себе, но он меняет направление тяги: легче тянуть вниз, а не тащить вверх. Подталкивание вертикально вверх одной рукой производит приблизительно 150 ньютонов, в то время как подталкивание вертикально вниз одной рукой производит приблизительно 250 ньютонов.

Приблизительно в 4 веке до нашей эры механическое преимущество кранов было увеличено с помощью внедрения дополнительных изменений в данный метод подъема, а именно соединение нескольких шкивов в блоки. Механическое преимущество в таком случае равняется сумме используемых шкивов.

У подъемного крана с тройным шкивом есть два шкива, прикрепленных к подъемному крану и свободный шкив, отстраненный от него. Это предлагает механическое преимущество от 3 до 1. Подъемный кран с пятью шкивами в аналогичном механизме предлагает механическое преимущество от 5 до 1.

Используя составной шкив человек может поднять больше, чем не используя. Если единственный человек, тянущий веревку, может поднять груз в 50 кг, то он же может поднять (или опустить) 150 кг, используя подъемный механизм с тройным шкивом и 250 кг, используя блок с пятью шкивами. То же самое относится и к тросу. Трос с пределом прочности 50 килограммов может применяться для подъема (или спуска) 150 килограммов, используя подъемный механизм с тройным шкивом и 250 кг, используя блок с пятью шкивами.

Недостатком подъемного механизма с блоком шкивов является, опять-таки, расстояние и, следовательно, скорость подъема. Подъем груза на высоту 3 метра с помощью крана с тройным шкивом потребует трос длиной 9 метров, а подъем груза на высоту 3 метра с помощью крана с пятью шкивами уж потребует трос на 15 метров.

Теоретически, может быть использовано любое количество шкивов, но из-за трения, а как следствие быстрого износа механизмов, древние грузоподъемные машины были ограничены пятью шкивами. Если требовалась большая грузоподъемность механизма вместо увеличения количества шкивов в пределах одного блока римляне использовали два или более блоков шкивов с закрепленной к каждому из них своей бригады работников. Потеря мощности вследствие трения для средневекового крана оценивается в 20 процентов от максимальной мощности.

Лебедки и кабестаны

Другим усовершенствованием в области подъема и перемещения грузов стало изобретение лебедки и кабестана, которые стали применяться в производстве примерно в то же время, что и шкив. Единственное различие между лебедкой и кабестаном заключается в том, что первый механизм имеет горизонтальную ось, а второй вертикальную.

Механическое преимущество этих машин появлялось вследствие кругового вращения троса вокруг барабанной оси. Таким образом, человек, управляющий лебедкой, способен поднять груз в 6 раз больше, чем в случае, когда он бы просто тащил трос.

Подъемный механизм, сочетающий в себе блоки со шкивами и лебедки, давал возможность одному человеку поднимать груз весом до 1500 килограмм. В то время как для буксировки по рампе каменного блока такого же веса в Древнем Египте пришлось бы задействовать порядка 30 – 60 человек.

Ступальное колесо

Еще более производительным подъемным механизмом в сравнении с лебедкой было ступальное колесо, первые упоминания о котором датируется 230 годом до нашей эры. Такой грузоподъемный механизм имел в своей основе колесо диаметром 4 – 5 метров, что давало большее механическое преимущество из-за большего радиуса колеса в сравнении с радиусом оси. Более того, при подъеме груза с помощью лебедки, человек генерировал энергию только с помощью рук, а в случае со ступальным колесом подъемная сила появлялась от ходьбы/бега человека или тягловых животных. Таким образом, такое колесо повышало производительность человека в 70 раз и давало возможность одному человеку, приложившему усилие 50 кг, поднимать груз весом до 3500 кг. Некоторые из таких кранов (особенно портовые) снабжали двумя подъемными колесами. В свою очередь на каждом таком колесе размещали по два человека, идущих бок о бок. Максимальная грузоподъемность этих кранов, даже с учетом потери 20% из-за трения, достигала 11.2 тонн. Но такие механизмы имели и свои минусы. Например, для подъема груза на 10-метровую высоту человеку приходилось преодолеть расстояние в 140 метров, причем на довольно приличной скорости. Долго подобную скорость один человек поддерживать был не в силах, поэтому рабочую силу приходилось часто менять.

Подъемные башни

Несмотря на то, что мощность подъемного колеса впечатляет, задаешься вопросом – а как же наши предки поднимали более тяжелые грузы, например 500-тонные обелиски, в эпоху Римской империи? В основном, таким же методом, как и сейчас – способом объединения нескольких грузоподъемных устройств.

Один из методов, основанный на постройке огромной башни с множеством одновременно работающих кабестанов, описал в своей книге знаменитый инженер-строитель Ватикана — Доминик Фонтана. Там дано подробное описание перемещения огромного обелиска с римского ипподрома на площадь собора Святого Петра. Процесс переноса обелиска включал в себя демонтаж, передвижение и подъем 350-тонной колонны на новом месте.

Грузоподъемные механизмы средневековья

После распада Римской империи, использование сложных грузоподъемных механизмов в Европе, практически остановилось на долгие 800 лет. Краны под управлением лебедок начали снова появляться только в конце 12 века. Краны с большими ступальными колесами снова начали использовать в 13 веке во Франции и в 14 веке в Англии, то есть немного позже, чем началось массовое использование ветряных мельниц и водяных колес. По сравнению с эпохой Римской империи до наших дней дошло очень мало технической информации о подъемных механизмах средневековья. Большинство наших исторических знаний исходит от картин и от иллюстраций в рукописях того времени.

Но все же несколько подъемных кранов с ступальными колесами были сохранены на чердаках церквей и соборов. Большие подъемные краны были необходимы для строительства готической архитектуры средневековья. Здания этой эпохи были значительно выше, чем самые высокие сооружения времен Римской империи.

Сначала краны, используемые для строительства готических церквей, монтировали на земле. Затем при необходимости такие краны разбирались и переносились на все новые и новые высотные отметки пока храм не отстроится. Часть этих кранов оставляли над сводами и под крышей, где они могли бы пригодиться для ремонтных работ.

Новым явлением для средневековья был стационарный портовый кран, снабженный подъемным механизмом со ступальным колесом. Древние греки и римляне его не использовали по причине наличия большой рабской силы, которую они использовали при разгрузке и загрузке судов. Римский стандарт транспортировочного контейнера (амфора) был достаточно мал и мог легко и быстро загружаться и выгружаться с помощью человеческого ленточного конвейера и пандуса.

Портовые краны впервые появились во Фландрии, Голландии и Германии в 13 веке, а также в Англии в 14 веке. Они были более мощными, чем краны, применяемые в строительстве, и оснащены не одним, а двумя подъемными колесами, имеющих диаметр до 6,5 метров. Эти более мощные подъемные механизмы были нацелены на более высокие скорости подъемы и опускания, нежели на большую грузоподъемность. При загрузке и погрузке грузов скорость была более важна, чем в строительстве.

Как правило, портовые краны имели крышу для защиты рабочих и механизма от осадков. Эти подъемные машины были схожи с ветряными мельницами, как технически, так и по внешнему виду. Предположительно в Европе было построено около 100 портовых кранов и всего 10 таких конструкций сохранилось до наших дней.

Поворотные краны

Сегодня стрела подъемного крана может вращаться на 360 градусов одновременно с перемещением груза по горизонтали вдоль стрелы. Первоначально основная часть кранов средневековья использовалась только для вертикального перемещения груза. Положение груза относительно оси стрелы можно было лишь незначительно регулировать с помощью троса, привязанного к перемещаемому грузу. Массовое применение кранов с поворотным механизмом стрелы датируется 17-м веком, что позволило значительно сократить сроки строительства.

Железные краны

В 19-м веке в конструкциях грузоподъемных механизмов появились три важных нововведения. Первым и наиболее важным нововведением было использование железных элементов зубчатых передач вместо деревянных, что сделало подъемные машины более эффективными, надежными и мощными. В 1834 году был построен первый чугунный кран. И в этот же год был изобретен крепкий стальной трос, который был более надежной альтернативой тросу из натурального волокна. Третье нововведение – применение энергии паровых машин, при конструировании кранов. Теперь скорость подъема груза зависела от мощности паровой машины.

Металлический трос вскоре нашел широкое применение при производстве грузоподъемных механизмов, а вот две другие новинки прижились только со временем. Дерево было предпочтительным материалом для многих кранов даже в двадцатом веке, особенно в регионах, где древесина была в изобилии. Энергия парового двигателя также внедрялась очень неохотно и медленно. «Ручные» краны оставались популярны до середины 20-го века.

Башенные краны

Наличие узких улочек в европейских городах затрудняло установку громоздких кранов. Это было основной причиной для создания в начале 20-го века первых башенных кранов. Этот механизм обладал всеми необходимыми качествами для строительства в стесненных условиях: он был высоким и мощным, но в то же время не занимал больших площадей. Первым производителем башенных кранов была компания «Maschinenfabrik Julius Wolff & Co» (Германия), которая в 1908 году выпустила первую партию кранов, рассчитанных для строительных нужд.

Со временем конструкция башенных кранов совершенствовалась, и в 1949 году Ганс Либхерр построил поворотный башенный кран со стрелой, которая была закреплена на верху металлической конструкции. Такой кран мог не только поднимать груз, но и перемещать в любое место строительства не опуская его. Начиная с 60-х годов двадцатого века конструкции грузоподъемных механизмов изменялись незначительно и касалось это в основном систем безопасности и управления, а также увеличения грузового момента.

История развития башенных кранов

Сначала человек изобрел колесо. Сто километров сразу же перестали быть краем света – так решилась задача передвижения. Длина и ширина земли покорились человеку – осталась высота. Здесь было сложнее – высота упрямее. Росли города, в домах прибавлялось этажей – так появились подъемные краны.

До конца 19 века подъемные краны были деревянными и имели ручной привод. В начале 19 столетия некоторые детали кранов стали изготовлять из металла. Обычно это были оси, колеса, захваты. В 20-х годах 19 века уже разработали первый цельнометаллический кран. А паровой подъемный кран появился в Англии в 1830 году.

В 1847 году те же британцы применили на подъемном кране гидравлический двигатель. И только в конце 19 века была изготовлена машина с двигателем внутреннего сгорания. Чуть раньше в США и Германии появились подъемные краны с электрическим двигателем.

В 1913 году Юлиус Вольф изготовил первый прототип современного башенного крана. У этой машины поворотная платформа находилась в верхней части башни. А в 1928 году появился первый подъемный кран с балочной стрелой и грузовой тележкой.

В России краностроение начало бурно развиваться только после 1917 года, хотя подъемные краны производились уже в конце 19 века на Брянском, Краматорском, Путиловском, Николаевском и других заводах. Правда, выпускались они в единичном количестве.

На что были способны похожи первые поворотные краны с длинными стрелами? Они могли поднимать небольшие грузы – например, контейнеры с кирпичом или посуду с раствором.
Правда, и собирать и разбирать их было весьма тяжело. Они состояли из множества элементов, и на монтаж или демонтаж крана тратилось невероятно много времени по нынешним меркам. После великой Отечественной войны советские заводы стали производить до четырех тысяч башенных кранов в год. Но развитию производства мешала большая разнотипность кранов.

В конце 40-х – начале 50-х годов в организации с длинным и сложным названием Проектстроймеханизация Минметаллургхимстроя была разработана серия кранов БКСМ. Они предназначались для гражданского и промышленного строительства малой и средней этажности. Самый крупный башенный кран этой серии, БКСМ-14, мог применяться на строительстве 14-этажных зданий и поднимал 5 тонн.

Высота подъема у кранов БКСМ составляла от 17 до 80 метров. Модели от БКСМ-1 до БКСМ-10 снабжались маневровой стрелой. Но поскольку здания тогда строились в основном кирпичные, от кранов не требовалось филигранной точности ориентации груза при его подаче. Их применяли по большей части на перегрузочно-транспортных работах.

Читайте также:  К каким интерьерам подходят стеновые панели

БКСМ-1, самый маленький кран, применялся для поселкового строительства 1-2-этажных зданий. Его грузоподъемность составляла всего лишь тонну. Модернизированный его вариант, БКСМ-3, обладал грузоподъемностью 3 тонны и мог применяться при возведении 7-этажных зданий.

Башенный кран БКСМ-2 мог поднимать уже до 2 тонн и использовался на строительстве зданий до 4 этажей высотой. БКСМ-5 был предназначен для мелкоблочного строительства домов до 5 этажей. Он мог поднимать грузы на высоту 21-35 м, вылет составлял 10-20 метров, а грузоподъемность – 2 тонны. БКСМ-4 стал его уменьшенным вариантом – меньший вылет, высота, грузоподъемность и другая конструкция некоторых узлов.

В начале 50-х, когда стали строиться крупноблочные и каркасные здания, появились еще 5 моделей кранов БКСМ. Стрела у них была горизонтальная, а вылет крюка менялся путем перемещения каретки по горизонтальной стреле. Дольше всех, до 1965 года, выпускался башенный кран БКСМ5-5А. Его модернизированные варианты обладали грузоподъемностью 7 и 8 тонн.

По мере развития технологий какие-то конструктивные решения устаревали. Например, на кранах серии БКСМ монтаж и демонтаж проходил методом «падающей стрелы». Это создавало массу неудобств, особенно при растущих темпах строительства. Вкупе с другими техническими изменениями это привело к появлению новой унифицированной гаммы кранов. В 1960 году был разработан единый план башенных кранов серии КБ. Эта гамма кранов предусматривала восемь моделей, более совершенных, чем их предшественники.
Краны КБ до сих пор активно используются на стройках. Что же касается серии БКСМ, она сохранилась по большей части в музеях, да на отдельных заводах, где нужно было не слишком часто использовать строительный башенный кран. Однако среди конструкторов-машиностроителей эти краны по праву считаются живыми легендами.

Тенденции в развитии башенных кранов

Поднимать больше и выше

Грустно признать, но Россия зависит от импорта башенных кранов повышенной грузоподъемности, которые необходимы для возведения крупных объектов инфраструктуры и промышленности: величайших мостов, атомных электростанций, металлургических комбинатов и т. д.

Стоимость башенных кранов на анкерах в 2019 г.

Модель кранаLiebherr 150EC-B8 LitronicPotain MDT 189TEREX CTT 162-8QTZ 125BComansa 11LC150Comansa 11CM150TGM GRT 6015
Грузоподъемность, т8888888
Вылет при максимальной грузоподъемности, м15,119,218,716,114,813,815,8
Высота свободностоящего крана, м51,561,949,55857,457,463
Размер башни, м18, х 1,82,0 х 2,02,1 х 2,12,0 х 2,01,6 х 1,61,6 х 1,61,7 х 1,7
Длина стрелы, м62,5606060606560
Грузоподъемность на максимальном вылете, т1,41,72,051,51,71,41,4
Наличие противовесаНетНетНет (кабель)ЕстьЕстьЕстьЕсть
Стоимость крана, евро350 000431 000367 000235 600379 000240 000232 484
Место поставкиДзержинскМоскваСанкт-ПетербургСанкт-ПетербургСанкт-ПетербургСанкт-ПетербургСанкт-Петербург
Стоимость монтажной обоймы, евро57 00085 00068 000в комплекте68 80033 90036 700
Страна производстваРоссияФранцияИталияКитайИспанияКитайТурция

Тем не менее отрадно, что и среди продукции российских производителей можно найти краны, соответствующие потребностям крупных инфраструктурных проектов. Из всех российских производителей башенных кранов «Нязепетровский краностроительный завод» (входит в Группу компаний «Крановые технологии»), пожалуй, чувствует себя лучше всех. Предприятие полного цикла выпускает линейку кранов, в том числе башенных, под брендом GIRAFFE и не останавливается в развитии: производственный ассортимент постоянно пополняется новыми моделями.

С 2015 г. башенные краны GIRAFFE участвуют в строительстве объектов Курской АЭС. С 2017 г. TDK-12.300 ведет строительство Казанской ТЭЦ-1. С 2018 г. шесть верхнеповоротных башенных кранов без оголовка TDK-40.1100 работают на строительстве Курской АЭС-2 в г. Курчатове.

Мод. TDK-40.1100 имеет максимальную г/п 40 т. При максимальном вылете 81 м г/п составляет 12 т, максимальная высота свободного стояния 91,6 м, а максимальная высота при креплении к возводимому объекту 190 м.

Верхнеповоротные башенные краны без оголовка – последнее слово на рынке грузоподъемной техники. Неподвижная башня и полноповоротная стрела башенного крана позволяют использовать не только анкерное основание, но и крепления башенного крана к возводимому объекту, благодаря чему высота строящегося здания может достигать 240 м.

Безоголовочный кран Yongmao STT3930, специально разработанный для строительства автомобильного моста, оснащается стрелой запатентованной треугольной формы и модульной противовесной консолью коробчатого сечения с лебедкой сверху. При вылете 21 м он способен поднять груз в 200 т на высоту 250 м при помощи двух грузоподъемных лебедок мощностью по 162 кВт, соединенных с восемью канатами подъемного блока с двойной крановой тележкой. С одной тележкой кран способен поднять и переместить груз до 79,1 т при максимальном вылете 50 м. Конструкция простая: две платформы для лебедок расположены на разной высоте сверху концевой секции противовесной консоли прямо­угольного сечения.

Моноблочная башня удобна для перевозки, имеет сечение 3,6х3,6 м, высота свободного стояния составляет 67,3 м. Все соединительные пальцы мачты и стрелы могут быть легко вставлены гидравлическим инструментом. Грузоподъемные канаты проходят через верхушку верхней секции башни крана на натяжные шкивы ко второй секции стрелы. Большое расстояние между первыми шкивами и узлом лебедки обеспечивает лучший угол наклона каната к оси лебедки, способствующий более ровному наматыванию каната на барабан лебедки. В результате также увеличивается максимальная высота подъема крюка за счет того, что канат крюка наматывается на барабаны двух лебедок, которые находятся поодаль, на верхней части противовесной консоли и стрелы крана. К тому же натяжение каната крюка компенсирует изгибание стрелы под действием нагрузки.

Несмотря на то, что европейские компании-производители Liebherr, Krøll, Potain, Wolff и Wilbert при создании башенных кранов с наибольшей грузоподъемностью по-прежнему отдают предпочтение кранам с оголовком и уравновешенной (молотовидной) стрелой, они выпускают модели безоголовочных кранов все большей грузоподъемности.

Так, компания Krøll в 2019 г. выпустила свою самую мощную модель безоголовочного крана K 1230F г/п 48 т на вылете 30,5 м и 30 т на вылете 46,3 м. Несмотря на высоту сечения 3,8 м, прямоугольные секции контрстрелы и треугольные секции крановой стрелы могут транспортироваться либо лежа на боку (в этом случае их высота составляет 1,9 м, а ширина 3,8 м), либо на низкорамном прицепе (тогда высота их будет 3,8 м, а ширина 1,9 м). У крана со стрелой максимальной длины 80 м секции стрелы будут иметь высоту сечения всего 2,56 м, благодаря чему они помещаются в контейнер High cube. В зависимости от длины стрелы стандартная контрстрела может быть укорочена с 28,5 м до 22,5 м. Самая тяжелая часть – опорно-поворотный механизм шириной 3,3 м и высотой 1,8 м весит 23,6 т.

Сообщается, что в компании уже ведется предварительная проработка конструкции крана большего типоразмера – мод. K1830F.

Строительство по технологии PPVC и безоголовочные краны

В последние десять лет в мире набирает популярность технология строительства зданий из готовых объемных конструкций заводского производства (pre-fabricated pre-finished volumetric construction, PPVC – англ.). Технология PPVC предусматривает изготовление модулей домов (не путать с «модульным строительством», практикующимся в нашей стране!) в заводских условиях, с внутренней отделкой, полами и т. д. Этот метод позволяет увеличить производительность строительных работ, а также до 50% уменьшить потребность в рабочей силе и затраты рабочего времени, уменьшить количество пыли и шума при строительстве, повысить качество и безопасность работ. Поэтому нет сомнения, что скоро технология строительства PPVC придет и в нашу страну.

Стальные модули строительных конструкций весят порядка 20 т, а предпочтительно используемые сегодня готовые конструкции из железобетона – 30 т. К тому же модули поднимают с использованием специальной охватывающей стальной защитной рамы, чтобы предотвратить воздействие на готовую конструкцию нагрузок от грузовых стропов, действующих под углом к вертикали. Таким образом, следует прибавить еще и вес грузоподъемного оборудования, и строительные конструкции в сумме будут весить от 25 до 40 т, при этом вылет стрелы крана должен составлять 35–40 м. Чтобы позиционировать модули PPVC с точностью ±2 мм, необходимо, чтобы крановое оборудование работало исключительно плавно и медленно.

Все эти требования лучше всего удовлетворяются при использовании мощных без­оголовочных кранов конструкции с укороченными стрелой и контрстрелой.

На выставке Bauma 2019 компания Wolffkran продемонстрировала модель безоголовочного башенного крана Wolff 6020 clear второго поколения класса 140 тм в двух версиях: 6 и 8 т. Грузоподъемность новой модели стала больше, также в конструкции использованы новые решения, улучшающие работу крана, ускоряющие его монтаж, подготовку к работе и демонтаж, упрощающие транспортировку.

На конце своей 60-метровой стрелы 6-тонная версия может поднимать груз в 2 т, а не 1,5 т, тогда как 8-тонная версия поднимает при полном вылете 1,8 т вместо 1,5 т. Кран Wolff 6020.6 clear оснащается грузоподъемной лебедкой с приводом мощностью 28 кВт, которая обеспечивает более высокую скорость работы – до 108 м/мин и с более тяжелыми грузами.

Кабина оборудована кондиционером и отопителем, имеется 7-дюймовый цветной сенсорный экран системы управления. Краны комплектуются современными электронными системами защиты от перегрузки и от столкновений.

Канаты: вместо стали синтетическое волокно

На Западе ряд компаний ведут исследовательские работы по созданию канатов из синтетического волокна для подъемных кранов, и они добились определенных успехов. Использование канатов из синтетического волокна вместо стальных канатов имеет целый ряд преимуществ. Канат из синтетических волокон весит в несколько раз меньше стального, равного по прочности аналога. За счет использования более легкого волоконного каната и крюковой подвески грузоподъемность крана значительно увеличивается, особенно на максимальных вылетах стрелы. Также не происходит потери грузоподъемности из-за веса каната при большой высоте подъ­ема, и увеличивается высота свободного стояния крана.

В ситуациях, когда при перегибах нижние слои каната подвергаются меньшим растягивающим напряжениям по сравнению с верхними, волоконный канат способен выдержать более высокие напряжения, чем стальной. Синтетические волокна, из которых свиты канаты, не нуждаются в смазке. Легкий и эластичный волоконный канат намного проще заменить, такие работы можно выполнять без применения специального оборудования, с меньшим количеством людей, быстрее и безопаснее. Собирать кран после перевозки на новое место тоже значительно легче.

Поскольку и сердечник, и оболочка каната выполнены из синтетических волокон, рабочие не смогут пораниться торчащими из каната проволочками. Волоконный канат ровно наматывается на барабан лебедки, подобно стальному канату. В процессе работы стальные канаты повреждают шкивы и блоки на кране, волоконный канат мягче, создает намного меньшее трение и не повреждает шкивы и блоки.

Несколько компаний в мире выпустили волоконные канаты для судовых подъемных кранов, а для строительных башенных кранов разработала канат из синтетического волокна нового типа, обладающего высокой прочностью на разрыв и растяжение, только одна компания – Liebherr.

История развития башенных кранов

«Вначале было слово…» – гласит нам одна известная легенда. Ну что ж, вполне возможно, но самое интересное началось после того, как человек изобрел колесо. Километровые дали тут же перестали казаться краем света, и задача передвижения на дальние расстояния наконец-то была решена.

Ширина и длина покорились человеку сравнительно быстро – осталась высота. Признаться, с ней было сложнее – она упрямее. Но города росли, дома становились выше и вскоре были придуманы простейшие подъемные механизмы – «предки» современных подъемных кранов.

Вплоть до начала 19 века человечество пользовалось деревянными подъемными кранами с ручным приводом. В начале 19 столетия деревянные детали кранов заменили металлическими.

Модернизировали прежде всего захваты, колеса и оси. В 20-х годах того же века был разработан первый в мире цельнометаллический кран, а уже в 30-х в Англии появился первый подъемный кран на поровом ходу.

В 1847 году англичане установили на подъемный кран гидравлический двигатель. И лишь в конце 19 столетия появилась первый кран, работающий на двигателе внутреннего сгорания. В то же время в Германии и США стали появляться краны, оснащенные электрическими двигателями.

Первый прототип башенного крана был создан Юлиусом Вольфом в 1913 году. Поворотная платформа у этой машины располагалась на верху башни. В 1928 году впервые был создан башенный кран с грузовой тележкой и балочной стрелой.

Краностроение в России получило толчок к бурному развитию лишь в 1918 году, хотя производство подъемных кранов на Николаевском, Путиловском, Краматорском Брянском заводах было налажено еще в конце 19 столетия.

Первый поворотный кран с длинной стрелой – на что он был способен?

Такие краны могли поднимать лишь небольшие грузы, к примеру, посуду с раствором или контейнеры с кирпичом. Эти машины состояли из массы элементов и были весьма трудны в сборке – на монтаж и разборку крана уходило по нескольку часов. После Великой Отечественной производство строительной спецтехники было поставлено на конвейер и советские заводы ежегодно начали выпускать до 4 тысяч кранов.

В начале 50-х в СССР разработали серию кранов БКСМ, которые предназначались для промышленного и гражданского строительства средней и малой этажности. Самым крупным краном в этой линейке был БКСМ-14. Его применяли при возведении зданий высокой этажности (до 14 этажей) и при поднятии грузов весом до 5 тонн.

Краны БКСМ поднимали груз на высоту от 17 до 80 м. Модели кранов от миниатюрного БКСМ-1 до гиганта БКСМ-10 оснащались маневровой стрелой. Но так как самым распространенным материалом для строительства зданий тогда был кирпич, от кранов при подаче груза, никто не требовал филигранно точной работы. Их использовали в основном на транспортно-перегрузочных работах.

Самым маленьким краном был БКСМ-1. Его использовали для строительства поселков и 1-2 этажных сооружений. Грузоподъемность крана составляла 1 тонну и вскоре была разработана модификация БКСМ-1 – кран БКСМ-2. Данная машина поднимала вес до 2 тонн и задействовалась при возведении домов до 4 этажей.

Кран БКСМ-3 уже был способен поднимать грузы весом до 3 тонн и применялся при строительстве 7-этажных зданий. БКСМ-5 предназначался для мелкоблочного строительства зданий до 5 этажей. Его грузоподъемность составляла 2 тонны, высота подъема груза составляла 21-35 метров, а вылет достигал 10-20 метров. Уменьшенным вариантом БКСМ-5 был БКСМ-4. Он обладал меньшим вылетом, высотой, грузоподъемностью и отличался конструкцией некоторых узлов.

В первой половине 50-х – в эпоху крупноблочных и каркасных зданий, линейка кранов БКСМ пополнилась еще на 5 моделей. Они оснащались горизонтальной стрелой с вылетом крюка, который менялся при перемещении каретки по горизонтальной стреле. Наиболее удачной моделью из этой пятерки оказался кран БКСМ-5А. Он выпускался дольше всего и обладал грузоподъемностью 8 тонн.

По мере совершенствования технологий некоторые конструктивные решения требовали замены. К примеру, монтаж и демонтаж на кранах БКСМ проходил по принципу «падающей стрелы». Это создавало множество неудобств, что было ощутимо при высоких темпах строительства. Вместе с другими техническими инновациями это привело к разработке новой унифицированной серии кранов. В 60-х годах был создан единый план кранов новой линейки – КБ. В эту серию вошли восемь усовершенствованных машин.

Краны КБ используются на стройках и по сей день. Что же касается кранов серии БКСМ, то на них сегодня можно посмотреть только в музеях и в среде машиностроителей краны этой модели по праву считаются легендарными.

Наши контакты:
+7 (812) 989-73-72Заказать обратный звонок
mail@spec-spb.ruЗаявка на технику online

Уважаемые коллеги, партнеры, клиенты! Гибкая система цен на наши услуги, опыт наших сотрудников и первоклассный сервис позволят Вам в лице команды «СпецСПб» обрести надежных партнеров для Вашего бизнеса!

Звоните по телефону +7 (812) 989-73-72

С уважением,
Дмитрий Разгоняев,
генеральный директор ООО «СпецСПб»

Эволюция и развитие башенного крана

В связи с большим ростом объемов строительно-монтажных работ в текущем семилетии партией и правительством перед коллективами научно-исследовательских, проектно-конструкторских организаций и заводов поставлена задача — в ближайшие годы вывести отечественное краностроение на первое место в мире по количественным и качественным показателям.

Количество типоразмеров башенных кранов будет уменьшено до восьми. Вместо устаревших моделей кранов заводы начали выпускать новые конструкции кранов, первыми из которых являются краны типа С-391, БК-215, С-390, МСК-3-5/20, БК-370, КТС-5-10 и другие. Из сопоставления основных показателей новых отечественных башенных кранов с кранами, выпускаемыми лучшими зарубежными фирмами, можно сделать вывод, что новые отечественные краны не уступают лучшим зарубежным образцам, а в некоторых случаях превосходят их по своим конструктивным и эксплуатационным показателям.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Конструкции башенных кранов совершенствуются снижением их веса за счет применения легких трубчатых конструкций из сплавов алюминия, пластмасс и других эффективных материалов. Проводятся работы по усовершенствованию кранового привода для плавной и точной посадки на место сборных элементов, улучшается конструкция ходовой части крана с целью повышения его мобильности и проходимости, намечается широкое применение гидропривода, планетарных передач, автоматических и полуавтоматических устройств, обеспечивающих безопасность и учет крана.

С целью уменьшения длины поезда до 18—20 м при транспортировании башенных кранов башня (колонны)и стрела изготовляются складывающимися. При полностью решенной задаче плавного изменения вылета стрелы с грузом монтажные краны с подъемными стрелами вытеснят краны с грузовыми каретками.

Сравнивая существующие электроприводы кранов с электроприводом, имеющим регулируемый вихревой тормоз «Динамо», при испытании новых моделей кранов признано целесообразным ускорить разработку данного привода с целью его применения для башенных кранов. Характеристики такого привода с генератором переменного тока не уступают электроприводу с генератором постоянного тока.

Для кранов грузоподъемностью до 3 т рекомендован для регулирования скоростей электрогидравлический тормоз типа ТКТГ, который может обеспечить уменьшение посадочных скоростей в 4 раза.

Расширена номенклатура крановых двигателей переменного тока, снижается их вес, осуществляется переход на новые кулачковые контроллеры взамен старых барабанных. Заменяются устаревшие магнитные контроллеры на новые — автоматические. Значительно улучшены кабина крановщика и его рабочее место. Площадь кабины должна быть не менее 3 м2, стенки — с надежной теплоизоляцией. Кабина должна иметь хороший обзор и быть переставной по вертикали. В зимнее время кабина обогревается электропечами.

К серийному производству на ближайшие годы рекомендованы с внесением необходимых конструктивных улучшений башенные краны БК-370, МСК-3-5/20, БК-215, С-391, С-390 и С-464.

В 1961 г. начат выпуск первых образцов единого унифицированного ряда башенных кранов для жилищно-гражданского строительства. В основу этих кранов положены отобранные конструктивные решения перечисленных выше кранов с поворотной башней.

Харьковский завод строительных машин освоил пятитонный башенный кран КБ-100 (рис. 91).

Действующий с 1 января 1956 г. ГОСТ 7379-55 на башенные строительные краны имеет ряд существенных недостатков, к которым относятся: значительное количество типоразмеров кранов, несоответствие параметров многих кранов требованиям индустриального жилищного и промышленного строительства, устаревшая конструкционная схема большинства кранов, весьма ограниченные возможности унификации узлов и элементов кранов и т. п.

Новый гост на башенные краны, подготовленный ВНИИ-стройдормаш с участием ряда других научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций, учитывает новейшие достижения техники краностроения, требования современного индустриального строительства.

В настоящее время строительные организации имеют в своем распоряжении около 26 тысяч башенных кранов в количестве около 100 типоразмеров. Для жилищно-гражданского строительства можно обойтись всего 6—8 типоразмерами основных моделей.

Единый ряд башенных кранов имеет восемь типоразмеров, в которых будет осуществлена максимальная унификация отдельных узлов и механизмов (табл. 24).

Марки и параметры единого ряда башенных кранов, “предложенного ВНИИстройдормаш, приведены в табл. 25.

В результате унификации узлов механизмов кранов производство их организуется на заводах, специализированных на выпуске однотипных узлов.

Рис. 91. Башенный кран КБ-100.

Таблица 24

Кроме основных моделей башенных кранов, предусмотрена их модификация (табл. 26).

На базе основных узлов кранов можно легко выполнить различные модели башенных кранов. Кран грузоподъемностью 5 т для строительства 5-этажных зданий при наращивании башни может быть применен для строительства 8-этажных зданий. При замене башни стрелой этот же кран может работать на монтаже сборных фундаментов.

Конструкцией унифицированных механизмов предусмотрено использование одних и тех же узлов и деталей на различных кранах. Грузовая лебедка тяжелого крана может быть использована как стреловая лебедка более легкого. Кабины крановщиков будут едиными для всех кранов, кроме первого ряда.

Данные об унифицированных механизмах и узлах единого ряда бетонных кранов приведены в табл. 27.

На базе уменьшения количества унифицированных узлов станет возможным выпускать значительно большее количество модификаций основных моделей башенных кранов. Вместо 31 завода, изготовлявших башенные краны, в 1961 г. их производство сосредоточено на 11 заводах. Кроме того, 4—5 заводов будут выпускать специальные башенные краны грузоподъемностью 40—60 т, предназначенные для монтажа промышленных объектов, в том числе доменных печей. Значительно увеличивается производственная мощность машиностроительных заводов, изготовляющих башенные краны.

Таблица 25
Типы и параметры единого ряда башенных кранов

Таблица 26
Параметры модификации основной модели башенных кранов КБ-60 и КБ-100

Таблица 27
Унифицированные узлы типового ряда башенных кранов

Новый гост распространяется на башенные краны грузоподъемностью от 0,5 до 8 г (грузовой момент изменяется в пределах от 4 до 250 тм) с поворотной колонной (башней). Изменение вылета осуществляется подъемом (опусканием) стрелы или перемещением каретки вдоль горизонтально расположенной стрелы.
Гостом установлены новые условные обозначения башенных кранов, в которое входят индексы, определяющие тип крана, грузовой момент, номер модификации и настоящего стандарта.

Дальнейшее совершенствование монтажных кранов (в частности башенных) должно идти по пути перехода на безрельсовую ходовую тележку (пневмоколесный, гусеничный или шагающий ход), замены троса и крюка на управляемый жесткий или шарнирный рабочий орган, оборудованный автоматическими захватами грейферного типа или пневмоприсосами.

Внедрение автоматических захватных органов предоставит возможность применить автоматизацию управления монтажными кранами, организовать их работу по заданной программе, особенно в монтажных кранах, предназначенных для сборки жилых зданий из объемных пространственных элементов: блок-комнат и блок-квартир.

Большое значение приобретают первые опыты по применению телевизионного управления специальными кранами, а также внедрение коротковолновой радиосвязи между монтажниками и крановщиком.

При высоком темпе монтажа сборных зданий, а следовательно, небольшом времени нахождения на объекте обычные башенные краны становятся экономически невыгодными, так как их применение требует больших затрат на устройство рельсовых путей, монтаж, демонтаж и перевозку.

По данным НИИОМТП наиболее перспективными для монтажа сборных зданий высотой до 5 этажей являются пневмоколесные краны грузоподъемностью от 3 до 5 г с опорными гидродомкратами. Эти краны в эксплуатации будут экономичнее башенных кранов по стоимости примерно на 15—20% и по трудоемкости — на 20—30%.

Наряду с выпуском наиболее совершенных конструкций новых моделей башенных кранов в ближайшие годы появятся новые типы монтажных пневмоколесных кранов.

При производственной проверке первых образцов пневмоколесных кранов на монтаже жилых зданий можно уточнить границы их рационального применения.
Машиностроительными заводами Советского Союза выпущены опытные образцы башенных кранов на гусеничном ходу (Э-1254, Э-801 и БГК-3/5), шагающие — КТС-5/10, серийно выпускается автокран КТС-ЗГ со складывающейся решетчатой башней и трубчатой стрелой.

В Ленинграде разработан проект и подготовляется выпуск специального пневмоколесного крана ПБК-5 грузоподъемностью 5 т для строительства 4—5-этажных жилых домов. При вылете стрелы 12,5 и высоте подъема крюка 22 м этот кран может производить монтаж здания шириной 12,6 м при работе с двух сторон.

Эффективность применения крана такого типа особенно ощутима при высоком темпе монтажа здания, а следовательно — малом сроке пребывания крана на объекте строительства. Металлоемкость данного крана на 34% меньше металлоемкости башенных кранов на рельсовом ходу соответствующей грузоподъемности. Время ввода крана в работу сокращается в 3— 5 раз по сравнению с башенными, это особенно важно при поточной застройке жилых кварталов и массивов.

При наличии дизель-электрического привода ДГ-38 с генератором переменного тока кран ПБК-5 может работать без потребления энергии от внешней сети. При изменении вылета стрелы груз перемещается по горизонтали.

Управление механизмами крана осуществляется из кабины крановщика, расположенной в верхней части башни.

В рабочем положении кран устанавливается на гидравлические выносные опоры, которые управляются из кабины.

Время установки крана на опоры и снятие с опор при передвижке на следующую стоянку составляет около 20 мин.

До начала работы крана возле монтируемого объекта должна быть спланирована и тщательно укатана площадка. При слабых грунтах в осенний и весенний периоды следует укладывать инвентарные шлакобетонные плиты.

На расстоянии до 25 м при уклоне площадки до 4° кран передвигается без груза с поднятой башней.

Кран на небольшие расстояния (в пределах застраиваемого квартала) перевозится в транспортном положении собственным ходом со скоростью 1,5 км/час, при больших расстояниях — на прицепе к автотягачу. Длина крана в транспортном положении (при сложенной башне) составляет 16,75 м.

Кроме пневмоколесного башенного крана ПБК-5, СКВ Ленинградского совнархоза, разработан проект крана ПБК-3/5 грузоподъемностью 3—5 т.

Следует отметить, что за последнее время пневмоколесные башенные краны выпущены рядом зарубежных фирм и применяются в практике строительства.
Наряду с башенными кранами для массового строительства на промышленных стройках широко применяются специальные башенные краны грузоподъемностью 15, 25, 40 т. Конструкция кранов БК-300, БК-1425 удовлетворяет требованиям современной монтажной техники.

Краны БК-404 и БК-406 необходимо модернизировать.

Самоходные стреловые краны

В течение семилетия значительно увеличивается выпуск стреловых самоходных кранов на автомобильном, пневмоколес-ном и гусеничном ходах.
Производство автокранов сосредотачивается на Ивановском, Балашихинском, Камышинском, Львовском и других заводах. Наряду с выпуском легких автокранов предусматривается производство кранов на шасси автомашин грузоподъемностью свыше 10 т.

За последние годы разработаны новые конструкции и организован выпуск автокранов. Краны новой конструкции имеют многомоторный дизель-электрический привод и обладают рядом преимуществ по сравнению с ранее выпускаемыми: широкий диапазон рабочих скоростей и независимость рабочих операций, простота и компактность механизмов, легкое и удобное управление, безопасность в работе, улучшенная конструкция кабины, обеспечивающая круговой обзор и изоляцию от шума работающих механизмов.

Питание механизмов крана электроэнергией может осуществляться от собственной дизель-электрической установки или внешней сети.

Из легких автомобильных башенных кранов выпускается кран КТС-ЗГ.

Наиболее экономичными, производительными, мобильными монтажными механизмами для промышленного строительства являются пневмоколесные и гусеничные краны. В текущем семилетии значительно возрастает их выпуск.

В осваиваемых новых моделях кранов применяется наиболее эффективная система индивидуальных приводов на всех исполнительных механизмах. При этой системе все исполнительные механизмы выполняются в виде отдельных блоков, что значительно упрощает их изготовление, монтаж, обкатку и ремонт.
Поворотная часть пневмоколесных и гусеничных кранов одинаковой грузоподъемности полностью унифицируется, и они будут отличаться только ходовой частью.

Применение стрел и гуськов, имеющих трехгранное сечение и выполненных из труб, значительно уменьшает их вес. Наряду с общепринятым решением — подъемная стрела и гусек небольшой длины — будут выпущены краны с неподвижной стрелой и подъемным гуськом (клювом) большой длины; это позволит значительно увеличить радиус действия кранов и приблизить их к башенным.

Новыми конструктивными решениями этих кранов являются: двухскоростные грузовые лебедки, шариковое опорно-поворотное устройство, тормозы с гидротолкателями, вертикальное расположение двигателей механизма поворота, изолированная от машинного отделения кабина крановщика, гидравлическое или пневматическое управление выносными опорами.

В кране К-124 (рис. 92) применено: гидравлическое управление вместо рычажного, дизель СМД-7 со стартерным запуском вместо дизеля Д-54, кабина крановщика изолирована от машинного отделения, обеспечен круговой обзор.

Кран К-255 грузоподъемностью 25 т имеет по сравнению с краном К-252 меньшие габариты и вес, в нем применены гидравлические выносные опоры, шариковое поворотное устройство, обеспечен круговой обзор. Применение двух ведущих мостов автомобильного типа улучшило проходимость крана. Кабина крановщика отделена от машинного отделения, имеет хорошую изоляцию и лучший внешний вид. Привод крана — дизель-электрический на переменном токе и может работать от внешней сети; это снижает эксплуатационные расходы и экономит моторесурсы дизельного двигателя.

Применение стандартных редукторов серии РМ для механизмов поворотной части снижает стоимость крана и упрощает снабжение запасными частями.
Отечественные краны К-124 и К-255 превосходят по своим показателям аналогичные по грузоподъемности модели кранов’ лучших американских фирм «Юнит», «Лайма», «Осгуд» и английской «Колес».

В 1959 году изготовлен и испытан первый в Советском Союзе пневмоколесный 40-тонный кран К-401 (рис. 93) с дизель-электрическим приводом на переменном токе. Вес крана — 50 т. Кран имеет индивидуальный привод исполнительных механизмов, что дает полное совмещение рабочих движений. Для передвижения крана применены двухскоростной электродвигатель, электромагнитная муфта скольжения и двухскоростная коробка передач.

Кран обладает высокими ходовыми качествами. В виде дополнительного оборудования имеется добавочная десятиметровая стрела к основной двадцатиметровой. Кран К-401 можно применять на монтаже 6-8-этажных жилых зданий.

Кран К-124 будет заменен наиболее совершенным краном К.-153 грузоподъемностью 15 т (опытный образец изготовлен в 1960 г). Привод крана осуществляется от дизеля СМД-7 мощностью 60 л. с. через турботрансформатор ТРК-325, поэтому обеспечиваются плавные скорости. Турботрансформатор для регулировки скоростей подъема и опускания груза на отечественных кранах устанавливается впервые. Достоинство такого устройства заключается в том, что скорости меняются автоматически: чем больше вес груза, тем меньше скорость подъема и опускания, и наоборот. Отпадает необходимость в применении коробки скоростей в трансмиссии передвижения крана.

Практически благодаря турботрансформатору достигаются регулируемые «ползучие» скорости.

Управление механизмами крана — пневматическое. Ходовая часть имеет два ведущих моста автомобильного типа. Кран имеет шариковое опорно-поворотное устройство. Кабина крановщика отделена от механизмов, имеет отопление и вентиляцию.

В настоящее время создается кран с объемным гидравлическим приводом. В 1960 г. изготовлен опытный образец дизель-гидравлического крана К-107 грузоподъемностью 10 т. Гидравлический привод механизмов осуществляется однотипными гидромоторами конструкции ВНИИстройдормаш, встроенными в механизм крана, — барабаны подъемной и грузовой лебедки. Колеса передвижения устроены по системе мотор—колесо.

Таблица 28
Типовой ряд стреловых самоходных кранов

Благодаря более совершенной конструкции привода подъема и опускания груза, увеличенной мобильности, повышенной проходимости, а также увеличению высоты подъема и вылета при помощи придаваемого комплекта стрел и гуськов, пневмо-колесные краны с успехом смогут заменить башенные краны на строительстве крупноблочных и крупнопанельных жилых зданий, а также домов из объемных элементов.

Краны К-123 и К-124 оборудованы стрелами 10, 18 и 22 м и гуськами 2,2 ж и 1,5 м (для стрелы 22 м).

Краны К-252 и К-255 имеют стрелы 15 и ’25 ж и гусек 5 м.

Кран К-401 имеет стрелы 15 и 25 м. Кроме того, для стрелы в 25 м придается дополнительная управляемая надставка длиной 10 м. Этим обеспечивается подъем груза весом 5 т на высоту 30 м. Кроме пневмоколесных кранов, осваиваются новые краны башенно-стрелового типа на гусеничном ходу, которые обеспечат подъем груза 30—50 и 75 т на высоту до 75 м это даст возможность широко применять их на монтаже промышленных зданий и сооружений. Разработан проект крана СКГ-100 грузоподъемностью 100 т.

ВНИИстройдормаш разработал проект типового ряда стреловых самоходных кранов (табл. 28).

Коренное усовершенствование конструкций строительных кранов и значительное увеличение их производства будут способствовать дальнейшему совершенствованию технологии и организации монтажа промышленных и гражданских зданий, превращению строительной площадки в место поточной сборки зданий и сооружений из крупноразмерных сборных элементов.

Добавить комментарий