Модернизация строительного башенного крана с целью улучшения эксплуатационных характеристик

В основных направлениях развития инфраструктуры в нашей стране, предусматривается дальнейшее повышение технического уровня и качества выпускаемой продукции, улучшение ее эксплуатационных свойств, повышение единичных мощностей машин, в том числе и башенных кранов, предназначенных для промышленного и жилищного строительства.

Башенные краны получили широкое распространение практически во всем мире. Они нашли применение в строительстве жилищном, гражданском и промышленном, при возведении как одноэтажных из кирпича, так и высотных полносборных зданий. Краны выпускаются с грузовым моментом 2–1000 тс·м и высотой подъема 5–150 м, а ряд зарубежных башенных кранов выполняется даже «без ограничения высоты».

Хотя в строительстве постоянно ведутся поиски новых схем монтажа зданий (методы подъема этажей или перекрытий, с помощью вертолетов, вертостатов, дирижаблей и т. д.), однако башенные краны были и остаются основной машиной. Эти краны, диктующие темп и характер строительства, позволяют на 98% механизировать подъемно-транспортные операции при возведении зданий. Их производительность за последние 10 лет возросла почти в 2 раза и достигает 40 тыс. м2 жилой площади в год.

Широкое распространение в строительстве башенные краны получили в результате следующих преимуществ перед другими кранами:

• По сравнению с козловыми кранами они позволяют обслуживать большой фронт работ (здание и склад материалов), равный двойному вылету крана; не требуют устройства кранового пути с двух сторон здания; имеют более простой монтаж и легче перевозятся со стройки на стройку; позволяют упростить проект организации работ за счет размещения склада параллельно зданию;
• По сравнению со стреловыми кранами они имеют большее подстреловое пространство, могут быть размещены в непосредственной близости от возводимого здания, ограниченной только габаритами основания крана, позволяют обслуживать здания, имеющие значительные размеры по высоте и ширине.

Развитие и дальнейшее совершенствование башенных кранов невозможно в настоящее время без тщательного исследования нагрузок, действующих на кран, без изучения фактических режимов использования кранов в строительстве, без разработки прогрессивных методов расчета по предельным состояниям и методов оптимального проектирования.

Объектом исследования в данном проекте является строительный башенный кран КБ-674. Целью исследования является улучшение эксплуатационных характеристик крана за счет увеличения рабочих скоростей подъема груза и передвижения грузовой тележки с применением современных электроприводов с регулированием скоростей. Данные мероприятия позволят сократить время технологического цикла, а, следовательно, и сроки строительства зданий.

1.1 Классификация кранов

Башенным краном (рисунок 1.1) называют кран со стрелой, закрепленной в верхней части вертикально расположенной башни. Вследствие Г-образной компоновки башенный кран полностью охватывает строящееся здание, обеспечивая подачу материалов в любую точку возводимого здания.

Необходимость возведения разных по параметрам и конфигурации зданий и сооружений привела к созданию различных по конструкции кранов.

По типу применяемых стрел краны разделяют на три основные группы (рисунок 1.1, а): с подъемной (краны КБ-160.2, КБ-405 и др.), с балочной (краны БК-180, КБ-572, КБ-674, КБ-503 и др.) и с шарнирно-сочлененной (КБ-160.4) стрелой.

У кранов с балочной стрелой груз подвешивается к грузовой тележке, которая перемещается при изменении вылета по направляющим балкам стрелы. Эти краны при одних и тех же параметрах вылета, высоте подъема, грузоподъемности из-за повышенной (на 30–40%) массы стрелы и необходимости увеличения длины башни имеют на 10–15% большую конструктивную массу по сравнению с кранами, оборудованными подъемными стрелами. У кранов с шарнирно-сочлененной стрелой груз подвешивается к грузовой тележке или к концу головной части (гуську) двухзвенной маневровой стрелы. Однако такие стрелы тяжелее подъемных и балочных, более сложны в монтаже, и поэтому на башенных строительных кранах, часто перевозимых со стройки на стройку, они не нашли широкого применения.

...

1.2 Основные требования к башенным кранам

Башенные краны, предназначенные для механизации строительно-монтажных работ при возведении многоэтажных зданий и сооружений, являются неотъемлемой частью технологического процесса по возведению зданий. Поэтому строительство и башенные краны имеют общие тенденции развития. Максимальному укрупнению элементов в строительстве соответствует повышение грузоподъемности башенных кранов (до 25–50 т), увеличению этажности – повышение высоты подъема кранов (до 150 м), сокращению сроков строительства – увеличение производительности (до 60–80 циклов/ч), разнообразию конструктивных решений зданий – создание кранов, различных по исполнению (oт 25 до 1000 тс·м).

...

2 Определение оптимальных скоростей подъема груза и передвижения тележки

Обеспечение ускоренных темпов возведения зданий требует повышения скоростей рабочих движений и в первую очередь скорости подъема пустого крюка, а также скорости его опускания.

Для определения оптимальных скоростей подъема груза необходимо определить первоначально их диапазон регулирования, а затем и собственно оптимальные скорости его подъема.

...

3.1 Расчет механизма подъема груза

Исходные данные:

Грузоподъемность, т 12,5

Скорость подъема максимального груза, м/мин 40

Высота подъема, м 71

Режим работы ПВ, % 25 (средний)

В отличие от стандартной схемы механизма подъема груза, которая состоит из двигателя, муфты, цилиндрического двухступенчатого редуктора, соединительной муфты и барабана, предлагается мотор-редукторная схема. Она состоит из мотор-редуктора немецкой фирмы NORD с регулированием скоростей, соединительной муфты и барабана. Данная схема является довольно компактной и надежной в эксплуатации

...

3.2 Расчет механизма передвижения тележки

Исходными данными для расчёта являются: грузоподъёмность m = 12,5 т; скорость передвижения тележки V = 38,4 м/мин; режим работы – легкий; масса тележки mT = 425 кг.

Выбранная схема механизма передвижения показана на рисунке 3.2.

...

4 Методы исследований и испытаний кранов

Типовые испытания проводят во время заводских испытаний опытных образцов новых кранов. Основное содержание типовых исследований регламентировано РТМ 2201-70–69 «Краны башенные строительные. Нагрузки. Методы испытаний». Испытания состоят из следующих разделов: испытания крана при монтаже; статические испытания крана в рабочем состоянии; динамические испытания крана в рабочем состоянии.

В ходе этих испытаний определяют:

...

Таблица 4.1 – Рабочие движения и условия их выполнения в процессе динамических испытаний

...

5.1 Организация работы

Правильная организация эксплуатации башенных кранов обеспечивает их функционирование в заданных пределах. И, наоборот, неправильная эксплуатация приводит к частым отказам, уменьшению их долговечности, увеличению затрат на ремонт и, как следствие, к потерям от неудовлетворительной работы башенных кранов.

От выбранной схемы организации работы и планировки строительной площадки существенным образом зависит производительность башенного крана и режим его работы. В процессе составления проекта организации работ (ПОР) выбирают число и типы башенных кранов, их размещение на площадке, намечают места складирования деталей, подъездные пути и пр.

...

5.2 Обслуживание и ремонт

Под техническим обслуживанием понимают комплекс работ, направленных на предупреждение преждевременного износа деталей башенного крана и их сопряжений. Ремонт – это работы по восстановлению работоспособности крана.

...

5.3 Рельсовые пути

От качества устройства и эксплуатации рельсовых путей существенным образом зависит безопасность работы и безотказность башенных кранов. Это осложняется тем, что под башенные краны укладывают обычно временные пути и стоимость их не должна быть высокой.

Крановые пути, как любые рельсовые пути, состоят из основания (полотна), балластного слоя (так называемого нижнего строения) и верхнего строения (рельсов, рельсовых скреплений и шпал).

...

Таблица 5.1 – Характеристика материалов балластного слоя

...

5.4 Смазка крана

Работоспособность кранов во многом зависит от своевременного смазывания трущихся поверхностей, от правильно подобранных смазочных материалов и периодичности их замены. Применение смазочного материала позволяет снизить потери мощности ввиду изменения вида трения, отвести от этих деталей возникающую в процессе работы теплоту, устранить заедание трущихся поверхностей.

...

Таблица 5.2 - Карта смазки крана

...

Таблица 5.3 – Возможные неисправности и способы их устранения

...

6 Охрана труда

Охрана труда представляет собой действующую на основании соответствующих законодательных актов систему социально экономических, организационных, технических, гигиенических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранения здоровья и работоспособность человека в процессе труда. Право на охрану труда имеют все работники, состоящие в трудовых соотношениях с предприятием. Условия труда на предприятии, на каждом рабочем месте соответствует требованию стандартов, правил и норм по охране труда.

...

7.1 Техническое, экономическое и социальное обоснование внедрения и использования мероприятия

В дипломном проекте преследуется цель изменения рабочих скоростей механизмов подъема и передвижения тележки, которые являются одной из главных характеристик продолжительности технологического цикла. Также меняется тележка на подвесную каретку и переносится механизм передвижения тележки с неё непосредственно на раму крана, облегчая тем самым стрелу крана.

...

Таблица 7.1 – Техническая характеристика крана-погрузчика

...

7.2 Расчет производительности башенного крана в год

Продолжительность технологического цикла оборудования Тц для крана определяется по формуле

...

Таблица 7.2 – Продолжительность технологического цикла крана

...

Таблица 7.3 – Эффективный фонд работы крана

...

Таблица 7.4 - Расчет производительности крана в год

...

7.4 Расчет экономической эффективности нового конструкторского решения, связанного с модернизацией оборудования

При выборе варианта наиболее эффективного внедрения новой техники выбирается вариант с минимальными приведенными затратами.

При оценке эффективности мероприятия рассчитывается также показатель срока окупаемости капитальных вложений:

...

Таблица 7.16 – Расчет экономической эффективности модернизации крана, связанной с увеличением его производительности

...

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В дипломном проекте модернизирован башенный кран БК-674 с целью улучшения эксплуатационных характеристик, которые заключались в увеличении рабочих скоростей механизмов подъема груза и механизма передвижении тележки с изменением схемы последней.

Выбор скоростей основывался на данных ВНИИстройдормаша, которые также освещены в дипломном проекте в разделе «Определение оптимальных скоростей подъема груза и передвижения тележки». Рассчитаны модернизируемые механизмы. В механизме подъема груза используется современный электропривод, который по пусковым характеристикам ничем не уступает гидроприводу (плавность пуска, регулирование скоростей и т.д.). Освещены основные вопросы эксплуатации крана и охраны труда.

...