|
Кабельные краны применяют в
гидротехническом строительстве при безэстакадном способе производства работ
для бетонирования массивных бетонных сооружений в разнообразных
топографических условиях и при различной компоновке сооружений в плане. При
этом кабельные краны обеспечивают не только подачу бетонной смеси во все
места сооружения и в его распластанные части, но и выполняют все
подъемно-трацспортные операции на опалубочных, монтажных и других работах.
Кабельный кран ( 69) обычно состоит из двух неподвижных или передвижных опор
(машинной и хвостовой), между которыми натянут несущий канат. По последнему
посредством канатной тяги перемещается грузовая тележка с грузом, который при
помощи подъемного каната может подниматься и опускаться в любой точке пролета
крана. Несущий канат может опираться на мачты (мачтовый кабель-кран), башни
(башенный кабель-кран), на концы фермы передвижного моста (мосто-кабельный
кран) или на подвешенные специальные путевые канаты (висячий кран).
Для ограничения провеса подъемных (а иногда и тяговых)
канатов их опирают на специальные поддержки, подвешиваемые на несущем канате.
Подъемные и тяговые лебедки, электродвигатели, пульт
управления и все прочее оборудование располагают на машинной башне (мачте)
или вне ее в отдельном машинном помещении.
Неподвижные опоры кабельных кранов выполняют в виде мачт с
гибкими или жесткими оттяжками. Передвижные опоры обычно выполняют в виде
пространственных решетчатых систем — башен, передвигающихся по одному или
двудо рельсовым путям. Пролет между башнями достигает в настоящее время 800—1100
м, что позволяет размещать их вне котлована строительства и монтировать кран
до начала земляных, бетонных и монтажных работ в котловане, обеспечивая
возможности их совмещения.
Грузоподъемность современных кабельных кранов,
предназначенных для укладки бетонной смеси, достигает 50 т, а кранов для
монтажных работ — 168 т.
Лебедки подъема груза и перемещения тележки, а также
аппаратуру управления устанавливают в машинных помещениях крана, которые
располагают на передвижных башнях или у неподвижных опор крана.
Основными параметрами кабельных кранов являются
грузоподъемность, пролет, скорости подъема груза и передвижения тележки,
высота опор (мачт или башен).
Грузоподъемность кабельных кранов-бетоноукладчиков
колеблется в пределах 15—25 т; для монтажа тяжелых элементов в зарубежной
практике применялись краны грузоподъемностью от 50 до 168 т. Длина пролета
кабельных кранов в современной практике гидростроительства достигает 1100 м.
Высота опор крана назначается из условия свободного
прохода тележки с грузом над возводимым сооружением и зависит от пролета
крана, высоты сооружений и рельефа подкрановой территории (обычно в пределах
2.5—70 м). Одна опора может быть выполнена качающейся. Высота подъема груза
колеблется в значительных пределах; достигая при сооружении плотин 150—250 м.
В зависимости от рода перегружаемых материалов кабельные
краны могут быть оборудованы крюком, бадьями для бетонной смеси, грейфером
или специальными захватами.
Широкое распространение кабельные краны получили за
рубежом на строительстве гидросооружений из монолитного бетона. По данным
статистики из построенных за последние 40 лет 170 гидроузлов на 93 объектах
были применены кабельные краны.
За рубежом кабельные краны часто применяются как главный и
основной механизм не только на сооружениях, расположенных в глубоких ущельях,
но и в условиях равнинной местности ( 6).
Кабельные краны различают по ряду признаков. По степени
подвижности опор они разделяются на неподвижные, передвижные „ и поворотные.
У неподвижных кранов обе опоры (мачты) устанавливаются на фундаментах и
расчаливаются тремя оттяжками; кран обслуживает узкую полоску под несущим
канатом. Передвижные краны имеют две подвижные башни, которые могут
передвигаться по параллельным и концентричным рельсовым путям; в последнем
случае скорости приводных тележек башен должны быть пропорциональны радиусам
кривых путей. Такие краны обслуживают в плане прямоугольные площади.
Поворотные (радиальные) краны имеют одну неподвижную и одну передвижную
башню; кран обслуживает в плане площадь сектора или круга. При наличии
нескольких радиальных кранов неподвижная башня устраивается общей.
В каньонных условиях на строительстве высоких плотин и при
необходимости иметь ряд близко расположенных кабельных кранов устраивают
эстакады, по которым взамен башен перемещаются опорные тележки или к которым
стационарно крепятся несущие канаты. Если кабельный кран обслуживает глубокое
ущелье, то взамен башен по верхним краям ущелья перемещаются аналогичные
опорные тележки; при стационарном кране концы несущих канатов могут в этом
случае крепиться непосредственно к фундаментам на краях ущелья.
Управление всеми движениями крана производится машинистом
из кабины, расположение которой должно обеспечивать хорошую видимость всего
поля работы крана. В случае необходимости устраивают несколько пунктов
управления с тем, чтобы обеспечить хорошую видимость отдельных районов работы
крана.
Кабина управления современных кабельных кранов оборудована
телефонной связью с машинным помещением и головками башен, имеет вентиляцию,
электрическое отопление и нагреватели окон. В кабине установлены индикаторы,
показывающие положение груза по высоте, состояние захватных устройств
(открыт, закрыт), величину забега (перекоса башен), предусмотрено
автоматическое регулирование провеса несущего каната при разгрузке крана,
имеются радио- и телеустановки, а также звуковая сигнализация предельного
давления Еетра в рабочем состоянии крана.
Кабельные краны, как правило, работают на переменном токе.
Питание электроэнергией осуществляется воздушной троллейной проводкой или
гибким кабелем от колонок, расположенных примерно через каждые 50 м.
В кабельном кране имеются следующие канаты: а) несущий, по
которому перемещается грузовая тележка; в зависимости от грузоподъемности
крана их может быть один или несколько; б) рабочие — подъемный и тяговый,
обслуживающие соответственно механизмы подъема груза и передвижения тележки;
в) вспомогательные, обслуживающие расстановку в пролете крана поддержек для
подъемного и тягового канатов, канаты для дистанционного опорожнения бадьи, а
также канаты, несущие электрические кабели.
Существенное значение имеют способы крепления и натяжения
несущего каната. Различают две основные схемы: с двумя закрепленными концами
и с качающейся башней.
При быстрой разгрузке грузов на весу (например, с бетонной
смесью бадьи с неуправляемым затвором) возникает явление «прыжка», связанное
с мгновенным снятием нагрузки с несущего каната и его колебанием с медленно
затухающей амплитудой. Величина «прыжка» на кранах с качающейся опорой в
несколько раз больше, чем на кранах с двумя закрепленными концами несущего
каната, что резко снижает производительность. Поэтому для подачи бетонной
смеси в бадьях с неуправляемым затвором кабельные краны с качающейся опорой
применяться не должны. Для этой цели следует использовать краны с двумя
закрепленными концами несущего каната, а также бадьи с управляемым затвором,
обеспечивающим замедленный, плавный выпуск бетонной смеси (на протяжении
10—20 с).
Несущие канаты кабельных кранов должны обладать
необходимой прочностью на растяжение, высоким сопротивлением поперечному
сжатию, иметь мягкую конструкцию и гладкую поверхность для уменьшения трения
и износа при движении по ним грузовых тележек, а также исключать возможность
проникновения влаги внутрь каната.
Рабочие канаты — тяговые (для перемещения грузовой
тележки) и подъемные (для подъема груза) должны быть гибкими, так как они
огибают шкивы и блоки и навиваются на барабаны лебедки.
Заслуживает внимания схема обводки канатов и устройство
кабельных кранов, использованных на строительстве плотины Глен-Кэньон (США):
два крана грузоподъемностью по 50 т и один — 25 т. Несущий канат 50-тонных
кранов — односпиральный диаметром 104 мм с пределом прочности более 800 тс. Лебедка механизма подъема приводится двумя электродвигателями мощностью 500 л", с. При однослойной навивке на барабане лебедки диаметром 2,75 м умещается 670 м каната диаметром 28 мм. Навивка тягового каната осуществлялась двойными барабанами,
соединенными последовательно.
Горизонтальная скорость передвижения грузовой тележки с
бадьей находилась в пределах 366—428 м/мин, скорость опускания 183—214 м/мин.
Суточная производительность укладки бетонной смеси бадьями объемом 9,2 м3 достигала на этом строительстве 7350 м3. Средняя интенсивность составляла 30 000 м3 в неделю.
В кранах с пролетами до 500 м применяются подъемные лебедки общего назначения с нарезными барабанами и однослойной навивкой
каната. Тяговые лебедки выполняются барабанными и блочными. При больших
пролетах часто взамен барабанов применяют блочный привод с многожелобчатыми
канатоведущими шкивами.
Весьма ответственной частью кабельного крана являются
поддержки, так как работа их отражается на эксплуатационной надежности всей
установки. От типа и конструкции поддержек в значительной степени зависят
скорость передвижения грузовой тележки и производительность крана. Поддержки
применяют для устранения чрезмерных провесов подъемного каната. Обычно они
представляют собой рамки, опирающиеся через каждые 50—60 м на несущий канат.
При больших пролетах (свыше 400—500 м) поддержки
необходимы и для других канатов — тяговых, разгрузочных,
замыкающих и поддерживающих канатов грейферных кранов.
Различают поддержки: кулачковые, самоходные,
неподвижные и цепные.
Кулачковые поддержки ( 71) расстанавливаются в пролете
принудительно самой тележкой крана. Поддержки выполняются в виде металлических
рамок, насаженных на пикообразный стержень- собиратель, прикрепленный к
тележке. Для расстановки поддержек в определенных местах пролета кабельный
кран оборудуется кулачковым канатом с закрепленными на нем через каждые 50— 60 м кулачками (муфтам и) разного диаметра. Из-за неизбежных ударов поддержек о муфты нарушается
нормальная работа крана, поэтому кулачковые поддержки не применяют при
скорости движе
ния тележки выше 200—250 м/мин, они непригодны также для
кабельных кранов-бетоноукладчиков.
Самоходные поддержки представляют собой рамки, которые
перемещаются по несущему канату и не соприкасаются с грузовой тележкой. Они
могут быть выключающимися и невыключающи- мися. Невыключающиеся поддержки (
72) перемещаются с помощью вспомогательного тягового каната небольшого
диаметра (6 мм). В новых моделях кабельных кранов-бетоноукладчиков за счет
применения самоходных поддержек скорость движения грузовой тележки доведена
до 600 м/мин, при поддержках других типов предельная скорость обычно не
превышает 360 м/мин.
Неподвижные поддержки закрепляются на несущем канате и
бывают раскрывающиеся (илй 1)оворотные) и нераскрывающиеся. Они усложняют
конструкцию грузовой тележки и требуют весьма тщательного ухода.
Цепные поддержки применяют только при скоростях движения
тележки до 180 м/мин, так как при более высоких скоростях возникает
раскачивание и спутывание цепей.
Грузовая тележка - одна из наиболее ответственных
частей кабельных кранов, определяющих четкость их работы и долговечность
несущего и рабочих канатов. Конструкция тележки зависит от схемы запасовки
канатов и системы канатодержателей (поддержек), грузоподъемности крана, числа
несущих канатов, вида грузозахватного устройства и высоты подъема груза.
Грузовая тележка крана выполняется в виде легкой
металлической конструкции, в которой закреплены ходовые колеса тележки и
блоки подъемного механизма. Для рарномерного распределения нагрузки все
ходовые колеса крепятся на балансирах. В зависимости от грузоподъемности
грузовые тележки имеют от 2 до 24 колес, посаженных на одном канате. Тележки
кранов-бетоноукладчиков грузоподъемностью 20—25 т имеют на одном несущем
канате 6—8 стальных колес диаметром 400—600 мм. Масса тележки колеблется ' в
пределах 20—30% ее грузоподъемности. Наиболее простыми и легкими являются
конструкции тележек в кранах с самоходными поддержками.
Чтобы уменьшить продольное раскачивание бадьи при движении
тележки и стремление подъемного каната к самозакручиванию, прибегают к
раздвиганию блоков на раме тележки или к устройству спаренных тележек,
соединенных отрезком вспомогательного каната. Длина каната может изменяться в
зависимости от высоты опускания бадьи.
Для дистанционного опорожнения бадей тележки оборудуются
двумя грузовыми крюками — главным и вспомогательным, обслуживаемыми
отдельными барабанами лебедки. Главный крюк служит для подвески бадьи, а
вспомогательный — для ее опорожнения.
Сближение обоих крюков для опорожнения бадьи
осуществляется дистанционно с поста управления краном.
Опоры кабельных кранов бывают разнообразной конфигурации.
Неподвижные опоры выполняются обычно в виде мачт с жесткими или гибкими
оттяжками. Передвижные опоры выполняются в виде пространственных систем —
башен. Качающиеся и подвижные башни могут быть выполнены и в виде плоских
ферм. Высота башен кабельного крана зависит от требуемой высоты подъема груза
и величины пролета, так как расчетный провес несущего каната под грузом
посередине пролета назначается обычно в размере 4—6% от пролета. При этом
следует учитывать, что расстояние между нижней точкой поднятого груза и
требуемым габаритом строения должно быть не менее 1—2 м.
Опорные (ходовые) тележки башен в зависимости от величины
нагрузок и типа пути делаются однорельсовыми или двухрельсовыми. Приводная
опорная тележка состоит из приводных и холостых тележек (секций), соединенных
балансирами для равномерного распределения давления на колеса. Усилие
давления на колеса выбирается с учетом прочности рельса и подкранового пути.
При шпаль- ных путях это усилие не должно превосходить 10—15 тс, при бетонных
путях и путях на металлических эстакадах оно достигает 20— 50 тс.
Передвижение башен крана производится, как правило, с
помощью приводных ходовых тележек, которые устанавливаются на опорах башен.
Синхронизации электродвигателей обеих башен не требуется ввиду наличия
гибкого несущего каната, который способствует самовыравниванию башен при
забеге. Вместе с тем следует ограничивать угол забега (перекоса) башен,
который в зависимости от величины пролета не должен превышать 2—3°.
У кранов-бетоноукладчиков и кранов с двухканатными
грейферами в машинное время следует включать время открытия и закрытия
затвора бадей и, соответственно, челюстей грейфера.
Заданная производительность крана может быть достигнута
путем различного сочетания грузоподъемности и числа циклов п. С увеличением п
посредством повышения скоростей может быть уменьшена грузоподъемность крана,
а тем самым и его масса; однако при этом возрастают мощности двигателей, так
как длительность цикла сокращается непропорционально увеличению скоростей
вследствие наличия вспомогательного времени А.
Во избежание чрезмерного роста удельной мощности
двигателей (в кВт на 1 т часовой производительности) следует ограничить выбор
числа циклов условием An < 1800 с. Из этого вытекает, что для повышения
эффективности быстрохрдных кранов нужно свести к минимуму величину А путем
применения автоматических захватных устройств, совершенных приборов
управления, а в необходимых случаях — устройств для уменьшения колебаний
канатов и плавного регулирования скоростей.
Опыт применения кабельных кранов в СССР и за рубежом
показал, что их использование вполне оправдано и эффективно. Для
гидросооружений с большим объемом монолитного бетона кабельные краны являются
одним из наиболее производительных и прогрессивных бетоноукладочных
механизмов.
|