Портальные краны описание. Устройство и техническая характеристика грузоподъёмного крана «ганц» и одного из его механизмов

Введение

Актуальность вопроса обновления кранового хозяйства портов остается неизменной и, в особенности, после решения Правительства РФ о развитии транспортной структуры внутренних транзитных перевозок массовых грузов по территории России по направлениям Запад-Восток. Общеизвестно, что водный транспорт на сегодняшнее время является самым экономичным для перевозки массовых грузов, а их перегрузка в портах на ж/д и авто транспорт более 75% объема производится портальными кранами . Очевидно, что производительность портов в большей части зависит от эффективности портового кранового хозяйства, износ которого составляет более 95%, а средний возраст кранов - более 25лет, около 50% затрат на содержание кранов уходит на аварийные ремонты.

Для нормальной окупаемости крана в течение 6-7лет его загрузка по времени должна быть не менее 70% поэтому целесообразно устанавливать новые портальныекраны на причальных стенках (пирсах) с постоянным грузопотоком, близким расположением ж/д линии и разгрузочной площадки для автотранспорта

Современные причальные линии портов стран Запада и Востока имеют большие протяженность и площади для складирования грузов, поэтому там эффективно применяются мобильныепортальныекраны на пневмоколесном ходу с гидравлическим опорным устройством. Мобильные портальныекраны в новых портах имеют коэффициент использования до 0,8 в то время как средний коэффициент по отрасли не более 0,3.

Учитывая, что большая часть портов РФ не подвергалась техническому перевооружению почти 25 лет, то и в ближайшее время целесообразно производить замену старых кранов на новые портальныекранына рельсах с кабельным эл/питанием, эл/гидравлическим приводом и прямой стрелой.

Глава I

Портальный кран

Портальный кран и его роль в работе порта

Портальный кран – это стреловой полноповоротный кран, поворотная часть которого установлена на так называемом портале, передвигающимся по рельсам, проложенным на эстакаде или земле.

Портальные краны применяются для погрузочных и разгрузочных работ в портах и на открытых складских площадках, для строительных работ, а так же для монтажно-сборочных работ в судостроении и судоремонте (на плавучих доках и берегу). Подразделяются, по характеру работы, на перегрузочные (крюковые, грейферные, иногда магнитные) и монтажные. Важным типом перегрузочного портального крана является высокопроизводительный, предназначенный для разгрузки судов грейферно-бункерный портальный кран с программным управлением, у которого грейфер заполняет бункер, расположенный на портале. Поворотная часть кранов может устанавливаться на полупорталах (один рельс на стене здания), а на откосных набережных – на треугольных подставках. Стреловые устройства обеспечивают горизонтальное перемещение груза при изменение вылета. Грузоподъемность грейферных кранов постоянная, а крюковых чаще всего переменная. Грузоподъемность перегрузочных кранов от 5 до 40 т, а монтажных от 100 до 300 т; вылет обычно 25-35 м и достигает 50-100 м (у судостроительных кранов). Скорости движений перегрузочных кранов составляют: подъем груза 60-90 м/мин, вращения 1,5-2 об/мин, передвижения крана 30 м/мин, скорости монтажных кранов значительно меньше, чем перегрузочных. Тип и производительность причальных кранов выбирают в зависимости от характеристик груза и количества грузооборота. Грузоподъемность зависит от массы одного подъема. Вылет стрелы определяется по размерам зоны обслуживания, т.е. по ширине судна на загрузке/выгрузке, колее портала и размером оперативной зоны на причале порта. Колею портала выбирают в зависимости от необходимого количества железнодорожных путей и количества полос движения транспортных средств под краном. Скорости рабочих движений зависит от типа и вида груза и технологии. Для тарно-штучных грузов целесообразнее применять немного меньшие скорости т.к., продолжительность застропки и отстропки, а также операций по нацеливанию захвата груза имеют наибольший удельный вес в составе цикла машины.

Роль портального крана в порту неоценима. Портальный кран остается основной рабочей силой в портах всего мира, ведь в каждом порту ежедневно через только один кран проходит несколько тысяч тонн груза.

Как уже говорилось раннее, во многих портах есть устаревшие краны, требующие либо капитального ремонта, либо полной замены. Рассмотрим случай замены пятитонного портального крана на более грузоподъемный и рассчитаем насколько это будет выгодно и полезно.

Заменять будем пятитонный портальный кран КПП 5 (6,3) – 30

КПП 5 (6,3) – 30

Для замены берем портальный кран «Кондор».

Кран «Кондор» был спроектирован в Германии.

Кран предназначен для перегрузки контейнеров международного стандарта, штучных и навалочных грузов. Преимущественное применение крана для перегрузки контейнеров и штучных грузов определяет его конструктивные особенности.

Работа крана допускается при температуре воздуха t от – 40 до + 40°С, при скорости ветра не более 20 м/с - наибольшая скорость ветра, при которой разрешается перегрузка краном различных видов грузов, устанавливается Правилами безопасности труда в морских портах и не превышает 20 м/с.

Колея портала, 10,5 или 15,3

База портала, 10,5 м.

Наибольший задний габарит поворотной части, 7,5 м.

Общая высота крана со стрелой на минимальном вылете, 51,5 м.

Число ходовых колес: 32, в том числе приводных 16

Установленная суммарная мощность приводных электродвигателей (при ПВ 40%) всех механизмов составляет 377 кВт.

Для сравнения портальных кранов, груз будет в мягких контейнерах.

Мягкий контейнер (биг-бэг) –мешок большого размера и грузоподъемности, имеющий стропы петли.

Применяется для хранения и транспортировки сухих сыпучих материалов, таких как цемент, песок, разнообразных смесей, удобрения, гранулированный пластик и подобного груза.

Биг-бэги, как правило, производится из полипропиленовой или полиамидной (капроновой) ткани. Для большей защиты от влаги, полипропиленовая ткань может быть заламинирована или содержать полиэтиленовый вкладыш. В зависимости от специфики

применения, могут быть изготовлены следующие специальные виды мягких контейнеров:

Электростатическиебиг- бэги из электроизоляционных материалов;

ООНовскийМК - Мягкий контейнер для осуществления безопасной транспортировки опасных грузов в соответствии с требованиями ООН;

Пищевыеифармацевтическиебиг- бэги, соответствующие требованиям FDA, Директивы ЕС 2002/72/EC, ISO 9000:2000, HACCP.

Стандартный размер мягкого контейнера - 90х90 см, высота - от 90 см до 200 см. Грузоподъёмность биг-бэга в среднем составляет 2000 кг, но мешки большего размера могут выдерживать до 4000 кг. МК может иметь одну, две или четыре стропы, различные опции для облегчения погрузки и выгрузки (клапаны верхний и нижний, сборку, раскрывающееся днище).

Для погрузки и транспортировки сырья в биг-бэге он может быть установлен на поддон. Также биг-бэг удобно перемещать, подняв его за стропы. Содержимое мягкого контейнера можно легко высыпать, развязав нижний клапан мешка или просто разрезав днище. Такой вид упаковки как мягкий контейнер снижает затраты по погрузке и транспортировке сырья и защищает продукцию от влаги.

Перегружаются биг-бэги крановыми подвесками, оснащенными крючьями или треугольными звеньями с фиксирующими штырями, по 1-8 МК одновременно в зависимости от типа МК и грузоподъемности портального крана.

Портальный кран представляет собой вид кранового оборудования, которое располагается на портале. Такой кран передвигается по специальному рельсовому оснащению, располагается которое на эстакаде либо на дорожном покрытии. В настоящее время большой популярностью пользуются портальные краны RHC , благодаря высокому качеству и доступной цене.

Все портальные краны можно разделить на следующие виды:

Мостовые;

Портовые;

Краны на пневмоходу;

Краны на рельсовом ходу;

Конвеерные системы;

Доковые;

Кран для баржи;

Балочные краны.

Мостовые краны

Мостовой кран представляет собой причальный перегружатель, который характеризуется пролетным строением мостового типа. Число консолей моста и конструкция будут зависеть от планировки причала и назначения крана. Сам кран состоит из подвесной грузовой тележки, металлоконструкции, механизма передвижения, автоматического захвата, кабеля подвода тока, кабельного барабана, оттяжек, захвата для длинномеров, грейфера и вертикальной стойки. Несущие элементы конструкции крана, как и тележки, сделаны из низколегированной стали. Для сопротивляемости усталостным явлениям и повышения технологичности каждая из рам портала изготовлена из сварных балок коробчатого сечения. Также на кране присутствуют блокирующие устройства, обеспечивающие безопасность.

Портовые краны

Грузоподъемность таких устройств колеблется в пределах 1,5-20 тонн. Если грузоподъемность более 3 т, то они оснащаются сменным оборудованием: крюками для штучных грузов и грейферами для насыпных грузов. В зависимости от обслуживаемых судов и ширины прикордонных складов у портовых кранов максимальный вылет составляет 15-40 м. Ширина колеи портала будет зависеть от количества жд путей, которые перекрывает портал.

Краны на рельсовом ходу

Такой вид крана (RMG) представляет собой контейнерный портальный кран. Кран перемещается по рельсам, он оснащен спредером и может поднимать и штабелировать 20-40 контейнеров. RMG краны предназначены для работы по обработке контейнеров. Такие краны отличаются тем, что имеют электропривод, высокую скорость движения и большую грузоподъемность. Они очень эффективные для перегрузки большого количества контейнеров на рельсы с дороги. Применение таких устройств предоставляет возможность более рационально использовать всю площадь терминала.

Краны на пневмоходу

Такие устройства служат для работы на складах и отличаются своей производительностью. Они комплектуются компонентами в соответствии с потребностями заказчика. Основой надежности таких кранов является:

Полное отсутствие гидравлики;

Использование электродвигателей переменного тока;

Электропривод с частотным регулированием.

Вышеперечисленные составляющие способствуют сокращению работ по техническому обслуживанию.

Доковые краны

Такие краны составляют особую группу. Они предназначены для осуществления работ внутри доков и устанавливаются на бортах плавучих доков. Устойчивость конструкции обеспечивается противовесами, а если есть необходимость, то в опоры портала заливается бетон. Проектируются доковые краны с учетом дифферента дока и крена.

Конвеерные системы

Такие системы предоставляют возможность транспортировать почти любые сыпучие грузы. Они отличаются повышенной производительностью, а транспортирование осуществляется при угле наклона от 0 до 45 градусов, если работает один привод. Если работает 2 привода, то угол неограничен.

Балочные краны

Такие конструкции представляют собой крановое оборудование мостового типа, которое служит для выполнения подъемно-транспортных и разгрузочно-погрузочных работ в промышленных цехах, на крановых эстакадах и складах производственных предприятий. Такая спецтехника используется в процессе разгрузки речных и морских судов, постройке промышленных и гражданских сооружений.

Портально-стреловые краны

Портально-стреловые краны являются наиболее распространенным типом крана-бетоноукладчика, применяемого в гидротехническом строительстве для подачи бадьями бетонной смеси с эстакады в блоки сооружения. Будучи установлены в зоне основной механизации, эти краны обслуживают все подготовительные работы бетонного комплекса, а также используются на открытых площадках для обслуживания укрупненной сборки и перегрузочных работ.

Портально-стреловой кран представляет собой опорную конструкцию-передвигающийся по рельсовым путям портал с установленной на нем поворотной крановой частью. Портал является основным отличием портально-стреловых кранов от стреловых кранов других конструкций. Поворотная крановая часть унифицирована для установки на различные передвижные опорные конструкции (рис. 31). Портал крана может перекрывать несколько железнодорожных путей (одно-, двух-, трех- и многопутные порталы).

Грузоподъемность портально-стреловых кранов строительного типа достигает 20/30 г на вылете 50/20 м, что обеспечивает подачу бетонной смеси в бадьях емкостью 6 м3.

Глубина опускания крюка ниже головки подкранового рельса зависит от высоты бетоновозной эстакады и достигает 70 м и более; высота подъема крюка над подкрановым рельсом 36 м.

Портально-стреловые краны строительного типа выполняются только крюковыми. Порталы их имеют большую высоту, так как под ними могут перевозиться по эстакаде арматурные фермы и другие грузы строительного назначения, имеющие большие габариты.

Строительные краны имеют такие же высокие скорости -подъема, как и перегрузочные краны. Однако скорости поворота и изменения вылета у них несколько меньше, чем у перегрузочных, что необходимо для уменьшения раскачивания груза, висящего обычно на длинных канатах.

Грузоподъемность портально-стреловых кранов специального типа достигает 100 т и вылета до 50 м.

Общий вид строительного портально-стрелового крана приведен на рис. 32. Основными узлами крана являются: стрела, каркас, поворотная рама, опорно-поворотное устройство, портал, механизмы вращения поворотной части, подъема груза и изменения вылета, кабина управления краном.

Передвижение крана осуществляется электродвигателями, расположенными на приводных тележках портала, откуда вращение через редуктор передается колесам. Индивидуальный привод удобен в эксплуатации и ремонте и не так чувствителен к повреждениям портала.

Рис. 31. Схемы портально-стреловых кранов:
а - портальный; б - полупортальный; в - на треугольной подставке (откосный); г - передвигающийся по порталу; д - грейферный с бункером; 1 - загрузочный бункер; 2 - конвейеры; 3 - рукава

Учитывая, что эти краны в условиях гидротехнического строительства устанавливаются обычно на высоких бетоновоз-ных эстакадах, а также имея в виду большую наветренную площадь крана и груза, число приводных колес крана нормально принимаем равным 50%, а иногда и 100% всего их наличия, что исключает опасность буксования.

На рис. 33 приведены типовые ходовые тележки портально-стреловых кранов грузоподъемностью 3-25 т завода им. Кирова. Нога портала трехтонного крана опирается непосредственно на тележку; у пятитонных кранов давление ноги портала передается на эту же тележку и дополнительно на третье колесо; у 10- и 15-тонных кранов нога портала через балансир опирается на приводную и холостую тележки.

Рис. 32. Строительный портально-стреловой кран: о - с криволинейным хоботом и гибкой оттяжкой; б - с прямолинейным хоботом и жесткой оттяжкой

Рис. 33. Типы ходовых тележек портально-стреловых кранов: а - двухколесная; б и д - трехколесные; в - четырехколесная; г - восьмиколесная

Для обеспечения правильного движения портала по путям необходимо соблюдать:
а) однолинейность установки полос каждой из сторон портала и параллельность линий колес обеих сторон портала между собой;
б) равенство диаметров всех ведущих колес;
в) правильный профиль колес. Несоблюдение этих условий приводит к нарушению геометрии портала крана и к преждевременному износу его механизма передвижения.

Портально-стреловые краны различают в основное по устройству стрел, которые являются наиболее характерными элементами, определяющими как конструкцию кранов, так и их эксплуатационные качества.

Стреловые устройства, как правило, имеют горизонтальное перемещение груза и выполняются с прямыми или с шарнирно сочлененными стрелами различных типов.

Шарнирно сочлененные стрелы с уравновешенным механизмом изменения вылета обеспечивают горизонтальность траектории перемещения подвешенного на крюке груза, что одновременно создает и условия уравновешенности груза относительно самого механизма.

Наиболее распространены сочлененные стрелы с движением концевых блоков по горизонтали, выполненные по одной из следующих схем: а) стрела с гибкой оттяжкой гуська (см. рис. 32, а) и б) стрела с жесткой оттяжкой гуська (см. рис. 32,6).

Опорами стрел являются нижние шарниры, которыми стрелы соединяются с поворотной рамой, и стреловые тяги, связывающие стрелы с механизмами изменения вылета и уравновешивающими их противовесами.

Для осмотра и обслуживания концевых блоков гуська стрелы оборудуются лестницей с перилами и площадкой.

Стрелы кранов уравновешиваются подвижными противовесами, которые подбирают так, чтобы момент, создаваемый их весом относительно оси вращения рычага, для всех положений стрел равнялся моменту на той же оси, создаваемому общим весом стрел (стрелой, гуськом и оттяжкой). При таком устройстве стрелы всегда находятся в состоянии безразличного равновесия, и для изменения их вылета требуются небольшие усилия.

Так как при изменении угла наклона (вылета) шарнирно сочлененных стрел груз перемещается почти по горизонтали, то при выполнении этой операции дополнительная энергия на подъем груза не затрачивается.

Применение шарнирно сочлененных и уравновешенных стрел дает возможность легко и безопасно изменять вылет крана с грузом, используя это движение как основное рабочее, наравне с движениями подъема и поворота.

Механизмы изменения вылета обычно имеют жесткую кинематическую связь со стреловым устройством, чтобы исключить самопроизвольные движения стрел под действием горизонтальных сил (ветра, сил инерции, отклонения грузовых канатов от вертикали и др.).

Рис. 34. Типы механизмов изменения вылета

На рис. 34 приведены основные типы механизмов изменения вылета: реечный (а) с зубчатой или цевочной рейками, винтовой (б) с вращающимися гайкой или винтом, гидравлический (в), секторный (г), секторно-кривошипный (д) и кривошипно-шатун-ный (е), у которого шагун соединяется непосредственно со стрелой или с коромыслом. Реечный механизм наиболее леший из всех типов, прост в изготовлений и находит все большее применение.

Поворотная часть крана (рис. 35) опирается на опорно-поворотное устройство в виде колесных, Катковых или шаровых опор с центрирующей цапфой (колонной), укрепленной в металлоконструкции портала. На раме поворотной части установлены подъемные лебедки, механизмы поворота и изменения: взлета, электроаппаратура и кабина с пультом управления.

Механизмы поворота портально-стреловых крапов состоят из опорно-поворотного устройства, поддерживающего и центрирующего поворотную часть крана, и привода, вращающего поворотную часть.

Рис. 35. Поворотная часть портально-стрелового крана на поворотном круге:
1 - рычаг со стреловым противовесом; 2 - реечный механизм изменения вылета; 3 - лебедка; 4 - механизм поворота

В зависимости от типа опорно-поворотного устройства различают краны с устройством, устанавливаемым на поворотных кругах (колесные, катковые и шаровые краны) и устанавливаемым на поворотных колоннах. Механизмы поворота обычно имеют муфты предельного момента и открытые управляемые тормоза. В последнее вре,мя получает применение и гидропривод.

Механизмы подъема иорталвно-стрелавых кранов весьма разнообразны. Основными частями механизма подъема являются грузозахватные устройства, канатные полиспасты, приводная лебедка, система управления и сигнально-предохранительные устройства. Компоновка и конструкция грузозахватных устройств, лебедок и других узлов, а также схема запасовки канатов зависят от грузоподъемности, назначения крана и типа его стрелового устройства.

Все портально-стреловые краны снабжаются ограничителями грузоподъемности и указателями вылета стрелы.

Портально-стреловые полноповоротные самоходные краны получили наибольшее распространение при укладке бетонной смеси с бетоновозных эстакад в средние и высокие части сооружений. Эти краны особенно важны при совмещении строительных и монтажных работ при возведении сооружений гидроузлов, где наряду с укладкой бетона выполняется большой объем работ по монтажу металлоконструкций щитового отделения и закладных частей гидроагрегатов. При правильном расположении кранов в отношении щитового отделения и отсасывающих труб представляется возможным обслужить ими весь фронт укладки бетонной смеси и монтажных работ по зданию ГЭС.

Монтаж крана должен выполняться под руководством опытного специалиста по заранее составленному проекту организации монтажных работ. Способ монтажа зависит в первую очередь от имеющихся.монтажных средств, их грузоподъемности и высоты подъема.

При эксплуатации портально-стреловых кранов основное внимание надо обращать на состояние рельсовых путей, соблюдение установленных правил подъема груза, обеспечение устойчивости крана в нерабочем состоянии и соблюдение правил техники безопасности. Обязательны при эксплуатации кранов система планово-предупредительных и текущих ремонтов, регулярный осмотр кранов, регулировка и смазка отдельных узлов и деталей в соответствии с заводской инструкцией, систематический надзор за состоянием несущей конструкции крана и его механизмов.

Проверка устойчивости портально-стрелового крала, поднимающего (или опускающего) максимальный груз, производится с учетом влияния инерционных сил и давления ветра, направленного в сторону груза с расчетным напором для рабочего состояния крана.

Для крана без груза проверка устойчивости производится с учетом действия ветра с расчетным напором для нерабочего состояния крана.

К атегория: - Мачты, шевры, порталы и мачтово-стреловые краны

Балтийский завод в Санкт-Петербурге, одна из старейших российских верфей, переживавших еще совсем недавно не лучшие времена, сегодня загружен работой. Здесь строят два систершипа уже спущенной на воду «Арктики» — новейшего и самого мощного в мире атомного ледокола. Имена будущих кораблей — «Урал» и «Сибирь».

Чему не научились в СССР?

Шаг за шагом корпуса ледоколов наращиваются за счет вновь присоединяемых секций, каждая из которых имеет внушительные размеры и вес. Такую работу невозможно сделать без портальных монтажных кранов высокой грузоподъемности. Портальными они называются не потому, что работают в порту (как думают некоторые), а потому, что установлены на портале — площадке на широко раздвинутых опорах, катающихся по рельсам. Рельсы проложены вдоль бортов строящихся ледоколов, и краны, переезжая с места на место, подают на стройку все новые и новые детали. На верфи можно увидеть всю историю портальных кранов в нашей стране за последние десятилетия. Вот бывалый кран советской постройки, сработанный на Кировском заводе. Вот машина посвежее — кран made in Finland. Это уже эпоха угасания отечественного производства: тогда мы думали, что купим за границей все лучшее, а наши верфи и порты были отданы продукции немецких и финских компаний. И вот новинка последних лет — кран СММ-4500. Эта выдающаяся по многим параметрам машина сделана петербургской фирмой «СММ», выросшей в свое время из ремонтного предприятия. Производство портальных кранов вернулось в Россию.

Строительство атомного ледокола ведется с помощью гигантских портальных кранов, среди которых российская новинка СММ-4500 грузоподъемностью 100т

«Краны такого класса грузоподъемности в СССР делать так и не научились, — говорит главный конструктор компании «СММ» Александр Журавлев, — так что можно говорить не о возвращении производства портальных кранов в Россию, а о качественно новом шаге в этой области. Максимальная грузоподъемность нашего СММ-4500 — 100 т, вылет стрелы — 60 м. Можно по пальцам пересчитать мировых производителей, которые умеют строить подобную технику, — финны и немцы в основном. Еще Китай в последнее время».

Почти как в метро

Дело, собственно, не в цифрах как таковых, а в требованиях заказчика. «СММ-4500 — единственный на нашем предприятии кран, который благодаря вылету стрелы может доставлять грузы не только к ближнему борту строящегося корабля, но и к противоположному, — объясняет Николай Дроздов, начальник цеха, обслуживающего портальные краны. — Можно сказать, что нынешний заказ мы способны выполнить именно потому, что такая машина у нас есть».

Компания «СММ» производит как монтажные (преимущественно для кораблестроения), так и перегрузочные краны (для работы в порту). На схеме показано, как устроен СММ-4500 — монтажный портальный кран Балтийского завода.

Работа крана проходит где-то там, вверху, на уровне глаз только нижние части опор портала. Машина останавливается, переносит груз, подает сигнал и неспешно перекатывается на новую позицию. Монтажному портальному крану, в отличие от портового перегрузочного, скорость не так важна. Каждая из четырех опор поставлена на восемь стальных колес, от железнодорожных их отличает наличие второй реборды. Рельсы тоже специальные, крановые — более широкие и массивные. Восемь колес распределены между четырьмя тележками, которые связаны с опорой шарнирно-балансирной системой. «С какой бы точностью вы ни прокладывали крановый путь, — говорит Александр Журавлев, — все равно останутся какие-то неровности. Если они в рамках ГОСТа — ничего страшного, однако, соединяя колесные тележки с опорой не жестко, а через шарнирно-балансирную систему, мы даем возможность нашей ходовой части эти неровности отрабатывать. Например, не допускать зависания колеса над рельсом, при котором остальные колеса будут испытывать нерасчетную нагрузку». В движение колеса приводятся электродвигателями, которые установлены прямо на тележках. Система подачи электропитания на СММ-4500 напоминает, как ни странно, ту, которая используется в метрополитене. Как известно, электропоезд метро получает энергию от контактного рельса с помощью установленных на колесных тележках токосъемников. Здесь же рядом с одним из рельсов сделана траншея, прикрытая в целях безопасности гибкими резиновыми шторками. Внутри траншеи проложены три токоведущие шины. С помощью специального токосъемника кран отодвигает шторку и контактом-башмаком снимает трехфазный ток напряжением 380 вольт.

Ступени-лепестки

Машинное отделение, электроника и автоматика, кабина крановщика — все это находится на высоте 12−13-этажного дома. Путь туда — исключительно пешком. Сначала по крутым, похожим на корабельные, трапам нужно взобраться на верхнюю площадку портала, а затем подняться по винтовой лестнице внутри колонны, на которой и стоит кран. Пока идешь по этой лестнице вверх, глаза не поднимаешь — страшно подумать, сколько еще ступеней впереди. Когда спускаешься, кажется, что ступени внизу превращаются в лепестки вращающегося цветка. От этой оптической иллюзии кружится голова. Уф! Наверху внутри платформы машинного отделения большой круглый зал, где установлены механизмы поворота крановой установки. Этажом выше расположены лебедки главного и вспомогательного подъема. Концы тросов исчезают в щели на потолке. Над машинным отделением, на стойке установлен реечный механизм изменения вылета стрелы.

Сходство с птицами — журавлем или цаплей — портальным кранам придает шарнирно-сочлененная стреловая система. К основной стреле на шарнире крепится еще один элемент — его называют «клюв», «гусек», а иногда «хобот». Такую систему придумали в конце 1930-х годов в Германии. Когда основная стрела изменяет вылет (то есть поднимается или опускается), подвешенный к ней груз также неизбежно меняет высоту. В шарнирно-сочлененной системе «хобот» выполняет компенсирующее движение, удерживая груз на заданной высоте. При этом не требуется работа подъемной лебедки, то есть не тратится лишняя энергия. И при монтажных, и при перегрузочных работах удержание груза на одном уровне — важный фактор безопасности.

Кабина крановщика находится на высоте 12−13-этажного дома, и путь туда нелегок: сначала подъем по крутым трапам, потом много шагов по винтовой лестнице.

И вот наконец кабина, из которой осуществляется управление всей этой машинерией. Сразу обращаешь внимание на панорамное остекление. Из кабины открывается отличный вид на территорию прославленного завода, на строящиеся корабли и на весь Васильевский остров. Где-то вдали возвышается недостроенная еще башня «Лахта-центра». На рабочем месте крановщика (точнее, крановщицы — гигантскими кранами на Балтийском заводе управляют в основном дамы) удобное кресло, по бокам два джойстика, напротив параметрический дисплей.

«Комфорт и эргономичность кабины — это для нас приоритетные задачи, — говорит Александр Журавлев, — так как они напрямую связаны с безопасностью работ. В прежние времена на это мало обращали внимания — в кабинах стояли неудобные сидения, на которых было тяжело работать часами, отсутствовали кондиционеры. Краны тогда управлялись с помощью релейно-контакторной системы, и передвижение контроллера требовало от крановщика значительного усилия. Сейчас все по‑другому. Рабочее место оснащено удобным эргономичным креслом. Частотное регулирование электроприводов позволяет оператору крана с помощью двух джойстиков выполнять плавные и точные движения. Для повышения безопасности работ мы устанавливаем специальные сенсоры, которые предотвращают, например, столкновение стрел — а такое порой случается, особенно при работе перегрузочных кранов в порту. С другой стороны, обвешивать весь кран датчиками было бы тоже неправильным: он просто не сможет работать из-за постоянной перестраховки автоматики. Все-таки управление машиной пока еще в значительной степени находится в руках человека, а не компьютера. Хотя появление беспилотных кранов, вероятно, дело недалекого будущего».

У виртуальной бездны

СММ-4500 уже не самый большой монтажный кран, произведенный в России. Машина, построенная для еще одной легендарной верфи — северодвинского «СевМаша», обладает характеристиками, равных которым в Европе, пожалуй, нет. Грузоподъемность — 160 т, вылет стрелы — 80 м, высота подъема — 75 м. «Человека непосвященного эти цифры могут и не впечатлить, — объясняет Александр Журавлев, — но за каждым метром увеличения вылета стрелы стоит сложнейшая инженерная задача. Чем длиннее «рука» крана, тем сложнее его сбалансировать. Нужен более тяжелый противовес, но общую массу машины нельзя увеличивать до бесконечности. Не сэкономишь на уменьшении массы портала: он обеспечивает устойчивость и не должен быть очень легким. Главный путь — уменьшение массы стреловой системы при сохранении высокой прочности. Это работа с новыми материалами, марками стали, технологиями сварки».

Рядом с новым российским портальным краном СММ-4500, который эксплуатируется с 2014 года, на строительстве атомных ледоколов работают машины производства СССР (слева) и Финляндии (справа).

В компании «СММ» краны проектируются методом 3D-моделирования. Созданная на компьютере модель тестируется в программных средах, имитирующих разные нагрузки. Если выявляются слабые места, модель отправляют конструктору на доработку, потом возвращают на новые виртуальные тесты. Таких итераций может быть очень много. Виртуальная революция не миновала и систему обучения крановщиков и сервисного персонала. В «СММ» разрабатывают VR-симулятор, который позволяет не только в предельно реалистичном режиме освоить управление краном, но и фактически разглядеть каждый его узел, понять, как он работает. Надев очки виртуальной реальности и взяв в руки по джойстику, я попытался — нет, не поработать на кране, а просто попутешествовать по нему. И вот я оказался на большой высоте, рядом с перилами ограждения. И мне стало страшно: перила-то виртуальные, а высота… высота пугала. Это было очень странное ощущение.

Портальный кран – сложная подъёмно-транспортная машина, сложность конструкции которой определяется сложностью технологических операций и повышенных требований к точности исполнения и работы крана.

Рисунок 3.1 – Кран портальный. Общий вид.

1-ходовая тележка;

3-опорно поворотное устройство;

4-неподвижный противовес;

5-кабина управления;

6-кабина для механизмов;

7-механизм изменения вылета;

8-подвижный противовес;

10-жёсткая оттяжка;

12-сменное рабочее оборудование;

3.2 Классификация портальных кранов по их назначению

Портальные краны по функциональному назначению разделяются на: перегрузочные, монтажные, строительные, судостроительные (рис. 3.2)

Рисунок 3.2 – Блок-схема классификации портальных кранов

3.3 Перегрузочные портальные краны

Портовые краны. Грузоподъемность кранов, используемых в портах при погрузке массовых грузов, колеблется в пределах от 1,5 до 20 тонн. При грузоподъемности свыше 3 т. они обычно снабжаются сменным оборудованием - грейферами для работы с насыпными грузами и крюками для работы со штучными грузами. Для кранов грузоподъемностью до 3 т., включительно применение грейферов весьма ограничено, в основном они используются для снабжения углем каботажных и речных судов. Поэтому для упрощения подъемного механизма такие краны обычно изготовляются только с крюками. Для специализированных морских причалов при больших количествах насыпных грузов целесообразно применение грейферных кранов грузоподъемностью до25 т.

Портовые краны обычно имеют постоянную грузоподъемность на всех вылетах. В зависимости от ширины прикордонных складов и обслуживаемых судов портовые краны имеют максимальный вылет от 15 до 40 м (и 30 м обычно 25). Минимальный вылет принимается из конструктивных соображений. В целях обслуживания наибольшей площади с одной установки крана следует стремиться иметь этот вылет наименьшим. Ширина колеи портала (расстояние между осями подкрановых рельс зависит от количества железнодорожных путей, перекрываемых порталом. Обычно порталы выполняются однопутными, трехпутными двухпутными и. В некоторых случаях порталы заменяются Г-образными полупорталами, в которых горизонтальная рама металлоконструкции одной стороной опирается непосредственно на ходовые тележки, катающиеся по подкрановым рельсам, уложенным на несущих конструкциях зданий прикордонных складов (рис. 3.3) или на специальных эстакадах. В речных портах, имеющих откосные набережные, иногда применяются полупорталы специальной конструкции, которые перемещаются по рельсам, уложенным

Рисунок 3.3 – Полупортальный кран

на разных уровнях (рис. 3.4). Это позволяет приблизить ось вращения крана к разгружаемому судну, не прибегая к возведению дорогостоящих массивных стенок набережных. При больших колебаниях уровня воды в реке во время паводков ходовые тележки, идущие по нижнему рельсу, и часть металлической конструкции полупортала часто работают под водой.

Поворотная часть крана на однопутном портале устанавливается на середине его пролета, на двухпутном она иногда смещается к одному из подкрановых рельсов в зависимости от условий работы крана. Поворотная часть крана на трехпутном портале иногда выполняется передвижной, что увеличивает обслуживаемую площадь, но усложняет конструкцию крана.

Ввиду высокой стоимости сооружения подкрановых путей и набережных давление на ходовые колеса кранов обычно ограничивается 20-30 т. В зависимости от этого давления определяется число ходовых колес.

Рисунок 3.4 – Перегрузочный портальный крана на полупортале специальной конструкции

Возможности применения портальных кранов для выполнения широкого спектра операций:

▬ перевалки штучных грузов при помощи грузового крюка;

▬ работы с тяжелыми грузами;

▬ обработки навалочных грузов при помощи грейфера;

▬ работы с магнитом;

▬ перегрузки металлолома при помощи прямоугольного грейфера;

▬ обработки контейнеров при помощи спредера.

Краны с бункером (краны типа «кенгуру») на портале (рис. 5) применяют для выгрузки сыпучих грузов из судов при устойчивом грузопотоке.

Вращение исключено из рабочего цикла крана, тем самым повышается производительность. Движение грейфера из трюма к бункеру и обратно обеспечивают только механизмы подъема и изменения вылета. Из грейфера

Рисунок 3.5 – Портальные краны с бункером (типа «кенгуру»)

груз высыпается в бункер и доставляется на склад транспортерами, один или два из которых установлены на кране. Размеры бункера в плане, с учетом раскачивания грейфера на канатах, значительны. Для уменьшения раскачивания длина подвеса должна быть возможно меньшей. При передвижении крана вдоль судна бункер не должен выступать в сторону берегового рельса за габарит портала. В кране завода ПТО им. С. М. Кирова (рис. 3.5, а) бункер выполнен поворотным. При выгрузке груза из судна бункер устанавливают горизонтально, а при перемещениях крана вдоль пирса - вертикально; при этом бункер не задевает надстроек судна. В кране фирмы "Кампнагель" из тех же соображений бункер выполнен передвижным (рис. 5, б). Это позволяет уменьшить длину перемещения грейфера и массу стреловой системы.