занятие (1 часть). ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

7 занятие (1 часть)

ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

Грузы (сырье, готовая продукция, оборудование при монтаже и демонтаже) внутри промышленных зданий перемещают с помощью подъемно-транспортного оборудования, нередко называемого «внутрицеховым транспортом». Вид транспорта влияет на конструкции и объемно-планировочное решение промышленного здания. Правильный выбор подъемно-транспортного оборудования в значительной мере предопределяет строительные технико-экономические показатели промышленного здания.

Внутрицеховой транспорт подразделяют на две группы:

а) транспорт периодического действия;

б) транспорт непрерывного действия.

К первой группе относят: напольный безрельсовый и рельсовый транспорт (автокары, автопогрузчики и т.п.), подвесной транспорт (тали, кошки, подвесные краны и т. п.), сюда также входят мостовые и другие виды кранов; ко второй – конвейеры всех видов, пневматический и гидравлический транспорт.

Выбор того или иного вида внутрицехового транспорта зависит от технологического процесса, характера грузов, необходимости модернизации процесса производства. Целесообразно применять такие виды транспорта, которые мало влияют на объемно-планировочное и конструктивное решения промышленного здания, т.е. отказываться, где возможно, от применения мостовых кранов и тех видов транспорта, которые затрудняют модернизацию технологического процесса. Отдается предпочтение напольному безрельсовому подвесному, конвейерному, пневматическому и гидравлическому транспорту.

Проектирование и монтаж подъемно-транспортного оборудования производственных зданий осуществляют инженеры – специалисты в этой области. Поэтому в данном курсе дается описание только такого подъемно-транспортного оборудования, которое влияет на объемно-планировочное решение здания и решение его конструкций, т.е. талей, подвесных, мостовых и специальных кранов.

Тали. Тали выполняют с ручным приводом или электроприводом, стационарными и передвижными, с открытыми и закрытыми кабинами и без них (рис. 1.11, а-е).

Кошка представляет собой таль, закрепленную на тележке, которая может передвигаться по нижней полке двутавровой балки (монорельсу) при помощи ручной цепной передачи. Монорельс подвешивают к нижнему поясу несущих конструкций покрытия (рис. 1.12). Кошки бывают двух типов. У одних тали подвешивают к тележке, имеющей четырехколесный механизм передвижения, грузоподъемность таких кошек 0,5-3 т; у других – подъемный механизм и тележка представляют собой одно целое, грузоподъемность таких кошек 1-10 т (рис. 1.13).

Рис. 1.12. Крепление монорельса:

а – к нижнему поясу железобетонной балки: б – к наклонной стальной балке: 1 – монорельс ; 2 – нижний пояс железобетонной балки; 3 – стальная балка; 4 – подвеска

Рис. 1.13. Механизмы малой грузоподъемности:

а – кошка с червячным подъемным механизмом и механизмом передвижения;

б – тали электрические передвижные грузоподъемностью 1, 2 и 3 т: 1 – ходовые колеса; 2 – тяговое колесо механизма передвижения; 3 – тяговое колесо подъемного механизма; 4, 5 – тяговые калиброванные цепи; 6 – цепной блок с траверсой и крюком; 7 – механизм подъема; 8 – тележка с механизмом передвижения; 9 – обойма с крюком; 10 – кнопочный аппарат управления

Тали электрические, или тельферы, выполняют грузоподъемностью 0,125-10 т высотой подъема груза до 18 м. Они отличаются от кошек тем, что подъем груза и передвижение тали с грузом вдоль монорельса осуществляют посредством электрического механизма. Управление производится дистанционно или из кабины.

Тали состоят из трех основных узлов: механизмов подъема, тележки с механизмом передвижения и обоймы с крюком (см. рис. 1.13, б)

Кошки и тали обслуживают лишь узкую полосу рабочего пространства вдоль монорельса (см. рис. 1.11, ж), в этом их недостаток.

Подвесные краны. Подвесные краны (кранбалки) применяют при пролетах зданий до 30 м и небольшой массе поднимаемого груза ( до 10 т). Они состоят из основной двутавровой стальной балки, снабженной на концах катками, которые движутся по нижней полке стальных балок (рельсов), подвешенных к несущим элементам покрытия (рис. 1.14, а). Во избежание перекосов подвесного крана в плане катки устанавливают на базе, жестко связанной с основной балкой. По нижней полке основной балки движется электрическая таль. Подвесные краны позволяют перемещать грузы вдоль пролета цеха и поперек него, охватывая таким образом всю рабочую площадь.

На рис 1.14, б показано конструктивное решение подвесного крана. Крепление рельсов подвесных кранов к несущим конструкциям покрытий осуществляют так же, как монорельсов для талей. Основные параметры подвесных кранов и их привязка к разбивочным осям зданий пролетами 12, 18 и 24 м приведены на рис. 3.5.

Мостовые краны. В одноэтажных промышленных зданиях мостовые краны – наиболее распространенное средство транспорта. Они просты в управлении и обладают несложной системой электропитания. Однако при применении мостовых кранов увеличивается высота здания и усложняется его конструктивное решение, (рис. 1.16, г). Грузоподъемность мостовых кранов достигает 630 т, а пролеты – 50 м. Мостовые краны имеют крюк или снабжаются грейферами, грузовыми электромагнитами, лапами и другими специальными грузозахватными устройствами.

Мостовые двухбалочные краны (рис. 1.16) могут быть малой грузоподъемности – до 5 т, средней – до 50 т, большой – до 250 т и более. Краны грузоподъемностью 15–500 т снабжают двумя крюками, один из которых имеет большую грузоподъемность (механизм главного подъема), а другой – меньшую (механизм вспомогательного подъема). Условное обозначение грузоподъемности крана с двумя крюками – 30/5 т, что означает: механизм главного подъема рассчитан на 30 т, а вспомогательного – на 5 т.

Мостовой кран состоит из моста, поставленного на катки, и тележки с механизмами подъема и передвижения. Мост крана выполняют из двух или четырех стальных балок или ферм, которые соединяют между собой попарно поперечными связями. Тележка состоит из стальной рамы с колесами, ее устанавливают на рельсы, которые уложены по верхним поясам средних балок или ферм моста. На тележке располагают механизмы для вертикального перемещения груза, перемещения тележки вдоль моста – поперек пролета здания и перемещения крана вдоль пролета здания.

Мостовой кран перемещается вдоль цеха по рельсам, уложенным на подкрановые балки, которые опираются на консоли колонн каркаса или пилястры стен. Все механизмы мостового крана имеют самостоятельные электродвигатели. Управление механизмами крана сосредоточено в кабине крановщика, которую подвешивают к мосту крана или размещают на грузовой тележке. Электродвигатели кранов питаются током посредством троллейных проводов, которые подвешивают к подкрановым балкам или несущим конструкциям покрытия. При расположении троллейных проводов вдоль пролета между габаритом крана и покрытием свободное пространство должно быть 100 мм (рис. 1.16, г).

Мостовые краны в зависимости от интенсивности их работы разделяют на краны весьма тяжелого непрерывного действия, весьма тяжелого, тяжелого, среднего и легкого режимов работы. Режим работы крана определяют продолжительностью его работы в единицу времени эксплуатации цеха.

К кранам весьма тяжелого непрерывного действия, весьма тяжелого и тяжелого режимов работы (коэффициент использования 0,8–0,4) относят, например, краны, транспортирующие расплавленный металл. Их используют главным образом в металлургии (мартеновские, конвертерные, литейные, прокатные и другие цехи).

Краны среднего режима работы (коэффициент использования около 0,25) наиболее распространены. Их применяют в механосборочных цехах, на заводах сборного железобетона и в ряде других производств.

Краны легкого режима работы (коэффициент использования около 0,15) предназначены только для монтажа, ремонта и демонтажа оборудования.

В случаях, когда промышленные здания оборудуют мостовыми кранами с тяжелым режимом работы, для их ремонта без перерыва в работе вдоль крановых путей устраивают проходы размером 400x1800 мм (рис. 1.17, а). Доступ в кабину крана осуществляют с посадочных площадок, которые закрепляют на колоннах каркаса (рис. 1.17, б.)

Металлургические мостовые краны представляют собой особую группу мостовых кранов, включающую: мульдо-магнитные, завалочные, литейные, краны для раздевания слитков, колодцевые, краны с лапами, ковочные и закалочные.

Мульдо-магнитные краны применяют в сталеплавильных цехах. Они обычно имеют тележку с двумя подъемными лебедками: одну для мульдового захвата (на 3–4 мульды) 1 и другую для магнита загрузки скрапа). Грузоподъемность таких кранов составляет 10/5 т при пролетах крана 10,5-31,5 м (рис. 1.18, а) или при пролетах здания 12 и 36 м.

Рис. 1.18. Металлургические мостовые краны: а – мульдо-магнитный; б – завалочный; в – кран для раздевания слитков; г – колодцевый; д – литейный; е – кран с лапами; ж – ковочный

Завалочные краны применяют для загрузки мартеновских, медеплавильных и других печей. К раме тележки этого крана прикреплен свешивающийся вниз каркас, внутри которого установлен вертикальный стержень с подвешенным к нему хоботом с площадкой, на которой установлены механизмы перемещения с кабиной крановщика. Концом коромысла кран захватывает из соседнего пролета загруженную шихтой мульду. Перемещаясь вдоль пролета и поворачивая хобот в горизонтальной плоскости на 180°, кран переносит мульду к печи. После этого тележка передвигается по мосту крана и заводит хобот с мульдой в печь, где переворачивает мульду вокруг горизонтальной оси и таким путем опорожняет ее. Грузоподъемность таких кранов 20/3 и 20/5 т при пролетах 16 и 20 (рис. 1.18, б).

Назначение кранов для раздевания слитков – выжимание слитков из изложниц. Каркас, свисающий с тележки этого крана, оборудован механизмом с клещами. Изложницу захватывают клещами за приливы и приподнимают, после чего слиток выталкивают из нее вертикальным стержнем, связанным с гидравлическим или винтовым механизмом. Грузоподъемность таких кранов 20/15–75/25 т при силе давления на слиток 175–400 т при пролетах 25 и 27 м (рис. 1.18, в).

Краны с лапами служат для перемещения слитков металла в разогретом состоянии. Они имеют грузовую траверсу с управляемыми (отклоняющимися) лапами. Тележка – вращающаяся с жестким или гибким подвесом траверсы. Грузоподъемность лап – 7,5 или 15 т при пролетах 28 или 31 м (рис. 1.18, е).

К специальным кранам относят консольно-поворотные краны, устанавливаемые на специальные колонны (рис. 1.19, а) или на стены (рис. 1.19, б). Их применяют для обслуживания отдельных агрегатов и для разгрузки мостовых кранов. Грузоподъемность кранов, устанавливаемых на колоннах, достигает 1 т, а пристенных кранов – 5 т. Угол поворота крана 180°.

Рис. 1.19. Специальные краны: а – консольный на колонне; б – консольно-настенный; а – консольно-настснный передвижной; г – трехпутный штабелер

Консольно-катучие краны (рис. 1.19, в) перемещаются по трем подкрановым рельсам. Один рельс укрепляют на горизонтальной стальной подкрановой балке двутаврового сечения. Два других рельса прикрепляют к двум подкрановым балкам с горизонтально- расположенными стенками; эти две подкрановые балки воспринимают горизонтальные усилия, вызванные моментом, опрокидывающим кран. Грузоподъемность таких кранов в пределах 10 т при высоте подъема груза до 10 м.

Краны-штабелеры (рис. 1.19, г) имеют грузовую тележку с жесткой колонной, по которой перемещается каретка с вилочным захватом. Колонна может быть поворотной и телескопической. Краны-штабелеры бывают мостовыми или подвесными, с управлением с пола или из кабины. Они предназначены для обслуживания складов, имеют грузоподъемность 0,2–5 т и пролет 5–23 м.

Козловые краны (рис. 1.20) обычно используют для работы на открытых площадках или внутри промышленных зданий. Такие краны упрощают конструктивную схему здания и освобождают от крановой нагрузки вертикальные несущие конструкции здания, но требуют несколько большие площади для их расположения. Кроме того, козловые краны требуют принятия особых мер безопасности, поскольку они передвигаются по полу, где находятся люди.

Рис. 1.20. Расположение козлового крана в одноэтажном промышленном здании

Козловые краны состоят из передвижного моста, установленного на высоких опорах, по которому перемещаются тали, грузовая тележка, поворотный кран или иное грузоподъемное устройство. Пролеты козловых кранов могут быть > 100 м, а грузоподъемность – до 500 т. Управление с пола или из кабины.

Размещение мостовых кранов. Можно в одном пролете здания расположить несколько мостовых кранов или других грузоподъемных устройств. Если потребное число мостовых кранов не удается разместить в одном ярусе, их размещают в двух или трех ярусах (рис. 1.21, а). При изготовлении в больших пролетах громоздких, но сравнительно легких изделий и при необходимости большого числа транспортных операций применяют краны небольшого пролета. При этом подкрановые балки одним концом подвешивают к несущим конструкциям покрытия (рис. 1.21, б). Если необходима одновременная работа на одной и той же площади нескольких кранов, то ниже мостовых кранов располагают консольно-катучие или консольные краны (рис. 1.21, в).

Рис. 1.21. Расположение мостовых кранов в промышленных зданиях: а – двухъярусное; б – подвеска крановых путей в середине пролета ферм; в – подвеска под мостовым краном катучих консольных кранов; г – зависимость между пролетами зданий и пролетами мостовых кранов

Для свободного перемещения крана и целесообразного использования пространства размеры подъемно-транспортного оборудования и размеры здания должны быть взаимоувязаны. Пролеты мостовых кранов в зависимости от пролетов зданий должны соответствовать величинам, показанным на рис. 1.21, г. Краны грузоподъемностью до 50 т относят к первой группе, свыше 50 т – ко второй.

Краны с магнитами на траверсе грузоподъемностью 20 т и более, а также краны для раздевания слитков и краны колодцевые всех грузоподъемностей относят к кранам второй группы. При установке на одном общем подкрановом пути двух или более мостовых кранов разной грузоподъемности пролет выбирают по крану наибольшей грузоподъемности.

При расположении мостовых кранов в одном пролете здания в два яруса пролет крана нижнего яруса может быть меньше пролета крана верхнего яруса на величину, кратную 0,5 м.

Для каждого пролета здания установлен лишь один основной пролет крана, отличный от пролета здания на 1,5 м для кранов первой группы и на 2 м для кранов второй группы. При наличии прохода (с одной или двух сторон) вдоль подкрановых путей мостовых кранов первой группы установлен размер пролета крана, отличающийся от размера пролета здания на 2 м. Пролет здания связан с пролетом крана зависимостью

L = L_к + 2b,

где L_к – пролет крана; b – расстояние между разбивочной осью колонны здания и осью подкранового рельса. Величину в принимают в зависимости от грузоподъемности мостового крана, режима его работы, наличия проходов и др.

При кранах грузоподъемностью до 50 т b = 750 мм, а при кранах грузоподъемностью более 50 т b = 1000 мм и более, но кратно 250 мм. Значение b в зависимости от наличия проходов по подкрановым путям приведено на рис. 1.21, г.

Площадь цеха, в пролете которого расположен подвесной мостовой или козловый кран, полностью не может быть ими обслужена, так как крюк подъемных механизмов не доходит при крайнем положении тележки до подкрановых балок. Крюк при крайнем положении мостового крана не доходит и до торцевой стены пролета.

Таким образом, остается площадь цеха, не обслуживаемая краном. Эти площади называют мертвыми зонами. Ширина мертвой зоны увеличивается с увеличением грузоподъемности крана, площадь ее по отношению к площади цеха уменьшается с увеличением пролета крана.

Подвесные мостовые краны, мостовые опорные краны, консольные краны передают на несущие конструкции здания вертикальные и горизонтальные нагрузки. Вертикальные нагрузки складываются из собственной массы (веса) крана, наибольшей допускаемой массы (веса) перемещаемого груза при наиболее неблагоприятном расположении тележки, т.е. в крайнем положении к подкрановой балке. Горизонтальные нагрузки возникают в результате торможения крана в целом (нагрузка вдоль пролета) и торможения тележки (нагрузка поперек пролета).

Для восприятия конструкциями здания горизонтальных сил, вызываемых подъемно-транспортным оборудованием, предусматривают конструкции – «связи»(рис. 1.22), обеспечивающие необходимую жесткость конструктивной системы здания (связи в плоскости вертикальных несущих конструкций вдоль пролета и развитие горизонтальных элементов подкрановых балок или устройство тормозных ферм для восприятия горизонтальных сил поперек пролета).

Рис. 1.22. Схемы горизонтальных нагрузок, возникающих при движении крана: а, б – вдоль здания; в, г – поперек здания