Кран — это тип машины , обычно оснащенный подъемным тросом , стальными тросами или цепями и шкивами , которые можно использовать как для подъема и опускания материалов, так и для их горизонтального перемещения . В основном он используется для подъема тяжелых предметов и их транспортировки в другие места. Устройство использует одну или несколько простых машин для создания механического преимущества и, таким образом, перемещения грузов, превышающих обычные возможности человека. Краны обычно используются на транспорте для погрузки и разгрузки грузов, в строительстве для перемещения материалов и на производстве для сборки тяжелого оборудования .
Первой известной крановой машиной был шадуф — водоподъемное устройство, изобретенное в древней Месопотамии (современный Ирак), а затем появившееся в древнеегипетской технике . Строительные краны позже появились в Древней Греции , где они приводились в движение людьми или животными (например, ослами) и использовались для строительства зданий. Позже в Римской империи были разработаны более крупные краны , в которых использовались человеческие ступичные колеса , что позволяло поднимать более тяжелые веса. В эпоху высокого средневековья для погрузки и разгрузки кораблей, а также для помощи в их постройке были введены портовые краны — некоторые из них были встроены в каменные башни для дополнительной прочности и устойчивости. Самые ранние краны были построены из дерева, но с приходом промышленной революции на смену пришли чугун , железо и сталь .
На протяжении многих веков энергия обеспечивалась за счет физического напряжения людей или животных, хотя подъемники водяных и ветряных мельниц могли приводиться в движение за счет использования природной энергии. Первая механическая энергия была обеспечена паровыми двигателями , самый ранний паровой кран был представлен в 18 или 19 веке, многие из которых использовались вплоть до конца 20 века. [1] В современных кранах обычно используются двигатели внутреннего сгорания или электродвигатели и гидравлические системы, чтобы обеспечить гораздо большую грузоподъемность, чем это было возможно ранее, хотя ручные краны по-прежнему используются там, где подача энергии была бы нерентабельной.
Существует множество различных типов кранов, каждый из которых предназначен для конкретного использования. Размеры варьируются от самых маленьких консольных кранов, используемых внутри мастерских, до самых высоких башенных кранов, используемых для строительства высоких зданий. Мини-краны также используются при строительстве высоких зданий, чтобы облегчить строительство в ограниченном пространстве. Большие плавучие краны обычно используются для строительства нефтяных вышек и спасения затонувших кораблей. [ нужна цитата ]
Некоторые подъемные машины не совсем соответствуют приведенному выше определению крана, но обычно известны как краны, например, краны-штабелеры и краны-манипуляторы.
Журавлей назвали так из-за сходства с длинной шеей птицы , ср. Древнегреческий : γερανός , французский грю . [2]
Первым типом крановой машины был шадуф , имевший рычажный механизм и использовавшийся для подъема воды для орошения . [3] [4] [5] Он был изобретен в Месопотамии (современный Ирак) около 3000 г. до н.э. [3] [4] Шадуф впоследствии появился в древнеегипетской технологии примерно в 2000 году до нашей эры. [5] [6]
Кран для подъема тяжелых грузов был разработан древними греками в конце VI века до нашей эры. [7] Археологические данные показывают, что не позднее ок. 515 г. до н.э. на каменных блоках греческих храмов начинают появляться характерные вырезки для подъемных щипцов и утюгов Льюиса . Поскольку эти отверстия указывают на использование подъемного устройства и поскольку их можно найти либо над центром тяжести блока, либо парами, равноудаленными от точки над центром тяжести, археологи считают их положительными. доказательства, необходимые для существования крана. [7]
Внедрение лебедки и шкива вскоре привело к повсеместной замене пандусов как основного средства вертикального движения. В течение следующих 200 лет на греческих строительных площадках наблюдалось резкое снижение грузоподъемности, поскольку новая техника подъема сделала использование нескольких камней меньшего размера более практичным, чем меньшее количество больших камней. В отличие от архаического периода с его постоянно увеличивающимися размерами блоков, греческие храмы классической эпохи, такие как Парфенон, неизменно состояли из каменных блоков весом менее 15–20 метрических тонн. Также практически отказались от практики возведения больших монолитных колонн в пользу использования нескольких барабанов колонн. [8]
Хотя точные обстоятельства перехода от пандусной технологии к крановой технологии остаются неясными, утверждается, что нестабильные социальные и политические условия Греции больше подходили для найма небольших профессиональных строительных бригад, чем больших групп неквалифицированной рабочей силы. сделав кран предпочтительнее греческого полиса , чем более трудоемкий пандус, который был нормой в автократических обществах Египта или Ассирии . [8]
Первое недвусмысленное литературное свидетельство существования сложной системы блоков появляется в « Проблемах механики» ( Mech . 18, 853a32–853b13), приписываемых Аристотелю (384–322 до н.э.), но, возможно, составленных несколько позже. Примерно в то же время размеры блоков в греческих храмах снова стали соответствовать их архаичным предшественникам, что указывает на то, что более сложные составные шкивы, должно быть, к тому времени нашли свое применение на греческих строительных площадках. [9]
Расцвет крана в древности пришелся на времена Римской империи , когда строительная активность резко возросла и здания достигли огромных размеров. Римляне переняли греческий журавль и развили его дальше. Существует много доступной информации об их методах подъема благодаря довольно длинным отчетам инженеров Витрувия ( De Architectura 10.2, 1–10) и Герона Александрийского ( Механика 3.2–5). Есть также два сохранившихся рельефа римских гусеничных кранов , причем надгробие Хатериев конца первого века нашей эры особенно детализировано.
Простейший римский кран, триспаст , состоял из однобалочной стрелы, лебедки , троса и блока с тремя шкивами. Таким образом, имея механическое преимущество 3:1, было подсчитано, что один человек, работающий на лебедке, может поднять 150 кг (330 фунтов) (3 шкива x 50 кг или 110 фунтов = 150), предполагая, что 50 кг (110 фунтов) представляют собой максимальное усилие, которое человек может приложить в течение длительного периода времени. Более тяжелые типы кранов имели пять шкивов ( пентаспастос ) или, в случае самого большого из них, набор из трех на пять шкивов ( полиспастос ) и имели две, три или четыре мачты, в зависимости от максимальной нагрузки. Полиспаст , управляемый четырьмя мужчинами с обеих сторон лебедки, мог легко поднять 3000 кг (6600 фунтов) (3 веревки х 5 блоков х 4 человека х 50 кг или 110 фунтов = 3000 кг или 6600 фунтов). Если бы лебедку заменили беговым колесом, максимальная нагрузка могла бы быть увеличена вдвое до 6000 кг (13000 фунтов) всего за половину экипажа, поскольку беговое колесо обладает гораздо большим механическим преимуществом из-за своего большего диаметра. Это означало, что по сравнению со строительством древнеегипетских пирамид , где для перемещения 2,5 тонны [ что? ] каменный блок вверх по пандусу (50 кг (110 фунтов) на человека), грузоподъемность римского полиспаста оказалась в 60 раз выше (3000 кг или 6600 фунтов на человека). [10]
Однако многочисленные сохранившиеся римские здания, состоящие из гораздо более тяжелых каменных блоков, чем те, которыми управлял полиспаст, указывают на то, что общая грузоподъемность римлян превосходила возможности любого отдельного крана. Например, в храме Юпитера в Баальбеке блоки архитрава весят до 60 тонн каждый, а один угловой блок карниза даже более 100 тонн, и все они подняты на высоту около 19 м (62,3 фута). [9] В Риме капитальный блок Колонны Траяна весит 53,3 тонны, который пришлось поднять на высоту около 34 м (111,5 футов) (см. строительство Колонны Траяна ). [11]
Предполагается, что римские инженеры поднимали эти необычайные тяжести двумя способами (сравнимую технику эпохи Возрождения см. на рисунке ниже): сначала, как предложил Герон, была установлена подъемная башня, четыре мачты которой были расположены в форме четырехугольника с параллельными стороны, мало чем отличается от осадной башни , но с колонной посередине конструкции ( Механика 3.5). [12] Во-вторых, множество кабестанов было размещено на земле вокруг башни, поскольку, несмотря на более низкое передаточное отношение, чем у ступичных колес, кабестаны могли быть установлены в большем количестве и управляться большим количеством людей (и, более того, тягловыми животными). ). [13] Это использование нескольких шпилей также описано Аммианом Марцеллином (17.4.15) в связи с подъемом Латеранского обелиска в Большом цирке (ок. 357 г. н. э.). Максимальная грузоподъемность одного шпиля может быть определена количеством отверстий в монолите, просверленных в железе Льюиса. В случае блоков архитрава Баальбека, которые весят от 55 до 60 тонн, восемь сохранившихся отверстий предполагают припуск в размере 7,5 тонн на железо Льюиса, то есть на шпиль. [14] Подъем таких тяжестей совместными усилиями требовал большой координации между рабочими группами, применяющими силу к шпилям.
В эпоху Высокого Средневековья гусеничный кран был вновь широко распространен после того, как эта технология вышла из употребления в Западной Европе с распадом Западной Римской империи . [16] Самое раннее упоминание о беговом колесе ( magna rota ) вновь появляется в архивной литературе во Франции около 1225 года, [17] за которым следует иллюминированное изображение в рукописи, вероятно, также французского происхождения, датируемой 1240 годом . [18] В навигации самое раннее Использование портовых кранов зарегистрировано в Утрехте в 1244 году, Антверпене в 1263 году, Брюгге в 1288 году и Гамбурге в 1291 году, [19] тогда как в Англии беговое колесо не упоминалось до 1331 года. [20]
.jpg/1280px-Tretkran_(Bruegel).jpg)
Как правило, вертикальную транспортировку можно осуществлять более безопасно и недорого с помощью кранов, чем обычными методами. Типичными областями применения были гавани, шахты и, в частности, строительные площадки, где гусеничный кран играл решающую роль в строительстве высоких готических соборов . Тем не менее, как архивные, так и графические источники того времени предполагают, что недавно появившиеся машины, такие как ступичные колеса или тачки , не полностью заменили более трудоемкие методы, такие как лестницы , ходы и ручные тачки . Скорее, старая и новая техника продолжали сосуществовать на средневековых строительных площадках [21] и в гаванях. [19]
Помимо ступичных колес, средневековые изображения также показывают краны, приводимые в движение вручную с помощью лебедок с расходящимися спицами , кривошипов , а к 15 веку также с помощью лебедок, имеющих форму корабельного штурвала . Для сглаживания неравномерностей импульса и преодоления «мертвых зон» в процессе подъема, как известно, еще в 1123 году использовались маховики . [22]
Точный процесс, посредством которого кран с колесным ходуном был вновь введен в действие, не описан, [17] хотя его возвращение на строительные площадки, несомненно, следует рассматривать в тесной связи с одновременным подъемом готической архитектуры. Новое появление крана с беговым колесом могло быть результатом технологического развития лебедки, на основе которой произошло структурное и механическое развитие бегового колеса. С другой стороны, средневековое беговое колесо может представлять собой преднамеренное переизобретение своего римского аналога, взятого из книги Витрувия « Об архитектуре» , которая была доступна во многих монастырских библиотеках. Его повторное внедрение, возможно, также было вдохновлено наблюдением за трудосберегающими качествами водяного колеса, с которым ранние ступичные колеса имели много структурных сходств. [20]
Средневековое ступичное колесо представляло собой большое деревянное колесо, вращающееся вокруг центральной оси , с шириной колеи, достаточной для того, чтобы двое рабочих могли идти бок о бок. В то время как более раннее колесо «компасного рычага» имело спицы, непосредственно приводимые в центральный вал, более совершенный тип «зажимного рычага» имел рычаги, расположенные в виде хорд на ободе колеса, [23] давая возможность использовать более тонкий вал и обеспечивая таким образом, большее механическое преимущество. [24]
Вопреки распространенному мнению, краны на средневековых строительных площадках не размещались ни на чрезвычайно легких строительных лесах , использовавшихся в то время, ни на тонких стенах готических церквей, которые были неспособны выдержать вес подъемной машины и груза. Скорее всего, на начальных этапах строительства краны размещались на земле, часто внутри здания. Когда был достроен новый этаж и массивные связующие балки крыши соединили стены, кран разобрали и собрали на балках крыши, откуда его перемещали из пролета в пролет при строительстве сводов. [25] Таким образом, кран «рос» и «бродил» вместе со зданием, в результате чего сегодня все сохранившиеся строительные краны в Англии находятся в церковных башнях над сводами и под крышей, где они оставались после постройки здания для доставки материала. на ремонт на высоте. [26]
Реже на средневековых иллюминациях также изображены краны, установленные на внешней стороне стен, а подставка машины прикреплена к бревнам . [27]
В отличие от современных кранов, средневековые краны и подъемники, как и их аналоги в Греции и Риме [28] , в основном были способны осуществлять вертикальный подъем и не использовались для перемещения грузов на значительные расстояния по горизонтали. [25] Соответственно, подъемные работы на производстве были организованы иначе, чем сегодня. При строительстве зданий, например, предполагается, что кран поднимал каменные блоки либо снизу непосредственно на место [25] , либо из места, противоположного центру стены, откуда он мог доставить блоки для двух бригад, работающих на каждый конец стены. [28] Кроме того, мастер крана, который обычно отдавал приказы рабочим на беговых колесах снаружи крана, мог управлять движением крана вбок с помощью небольшой веревки, прикрепленной к грузу. [29] Поворотные краны, которые позволяли вращать груз и, таким образом, особенно подходили для работ в порту, появились еще в 1340 году. [30] В то время как тесаные блоки поднимались непосредственно с помощью строп, зажимов Льюиса или дьявола (нем. Teufelskralle ), другие объекты предварительно помещенные в контейнеры, такие как поддоны , корзины , деревянные ящики или бочки . [31]
Примечательно, что средневековые краны редко имели храповые механизмы или тормоза , предотвращающие движение груза назад. [32] Это любопытное отсутствие объясняется высокой силой трения , действовавшей в средневековых ступичных колесах, которая обычно не позволяла колесу ускоряться до неконтролируемого уровня. [29]
Согласно «современному состоянию знаний», неизвестному в древности, стационарные портовые краны считаются новой разработкой средневековья. [19] Типичный портовый кран представлял собой поворотную конструкцию, оснащенную двойными ступичными колесами. Эти краны были размещены у причалов для погрузки и разгрузки грузов, где они заменили или дополнили старые методы подъема, такие как качели , лебедки и верфи . [19]
Можно выделить два разных типа портовых кранов с различным географическим распространением: в то время как козловые краны, которые вращались на центральной вертикальной оси, обычно встречались на фламандском и голландском побережье, в морских и внутренних гаванях Германии обычно использовались башенные краны, где лебедка и ступичные колеса располагались в прочной башне, вращались только стрела и крыша. [15] Портовые краны не были приняты в Средиземноморском регионе и высокоразвитых итальянских портах, где власти продолжали полагаться на более трудоемкий метод разгрузки товаров по пандусам после средневековья. [33]
В отличие от строительных кранов, скорость работы которых определялась относительно медленным продвижением каменщиков, портовые краны обычно имели двойные ступичные колеса для ускорения погрузки. Два беговых колеса, диаметр которых оценивается в 4 м или больше, были прикреплены к каждой стороне оси и вращались вместе. [19] Их грузоподъемность составляла 2–3 тонны, что, видимо, соответствовало обычному размеру морского груза. [19] Сегодня, согласно одному исследованию, пятнадцать портовых кранов с колесами доиндустриальной эпохи все еще существуют по всей Европе. [34] Некоторые портовые краны специализировались на монтаже мачт на недавно построенных парусных судах, например, в Гданьске , Кельне и Бремене . [15] Помимо этих стационарных кранов, к 14 веку стали использоваться плавучие краны , которые можно было гибко развертывать по всему портовому бассейну. [15]
Сидер -корпус (или срез-корпус) использовался в судостроении и ремонте в качестве плавучего крана во времена парусных кораблей , прежде всего для установки нижних мачт строящегося или ремонтируемого корабля. Стрелы, известные как отвесы , были прикреплены к основанию нижних мачт или балки корпуса и поддерживались сверху этих мачт. Блоки и снасти затем использовались при выполнении таких задач, как установка или снятие нижних мачт строящегося или ремонтируемого судна. Эти нижние мачты были самыми большими и массивными одиночными балками на борту корабля, и установить их без помощи отвесного корпуса или наземного мачтового отвеса было чрезвычайно сложно. [35]
Концепция отвесных корпусов возникла в Королевском флоте в 1690-х годах и сохранялась в Великобритании до начала девятнадцатого века. Большинство отвесных остовов были списанными военными кораблями; Chatham , построенный в 1694 году, был первым из трех специально построенных судов. [36] На протяжении 1700-х годов в Британии находилось по меньшей мере шесть огромных кораблей. Эта концепция распространилась во Франции в 1740-х годах, когда в порту Рошфор был сдан в эксплуатацию отвесный корабль. [37]
Подъемная башня, похожая на башню древних римлян, была с большим успехом использована архитектором эпохи Возрождения Доменико Фонтана в 1586 году для перемещения тяжелого Ватиканского обелиска весом 361 тонну в Рим. [38] Из его отчета становится очевидным, что координация подъема между различными тянущими бригадами требовала значительной концентрации и дисциплины, поскольку, если бы сила не была приложена равномерно, чрезмерное напряжение на веревках привело бы к их разрыву. . [39]
В этот период краны также использовались внутри страны. Дымоход или каминный кран использовался для раскачивания кастрюль и чайников над огнем, а высота регулировалась с помощью трамвая . [40]
С началом промышленной революции в портах были установлены первые современные краны для погрузки грузов. В 1838 году промышленник и бизнесмен Уильям Армстронг сконструировал гидравлический кран с водяным приводом . В его конструкции использовался плунжер в закрытом цилиндре, который опускался вниз под действием жидкости под давлением, поступающей в цилиндр, а клапан регулировал количество всасываемой жидкости в зависимости от нагрузки на кран. [41] Этот механизм, гидравлический джиггер , затем натягивал цепь, чтобы поднять груз.
В 1845 году был запущен проект по обеспечению домохозяйств Ньюкасла водопроводной водой из отдаленных резервуаров . Армстронг был вовлечен в эту схему и предложил корпорации Newcastle использовать избыточное давление воды в нижней части города для питания одного из его гидравлических кранов для погрузки угля на баржи у набережной . Он утверждал, что его изобретение позволит выполнить работу быстрее и дешевле, чем обычные краны. Корпорация согласилась на его предложение, и эксперимент оказался настолько успешным, что на набережной были установлены еще три гидравлических крана. [42]
Успех его гидравлического крана побудил Армстронга основать завод в Элсвике в Ньюкасле для производства гидравлического оборудования для кранов и мостов в 1847 году. Вскоре его компания получила заказы на гидравлические краны от Эдинбургской и Северной железных дорог, а также от доков Ливерпуля , а также для гидравлическое оборудование для доковых ворот в Гримсби . К началу 1860-х годов компания расширилась с 300 сотрудников и годового производства 45 кранов до почти 4000 рабочих, производивших более 100 кранов в год. [42]
Армстронг провел следующие несколько десятилетий, постоянно совершенствуя конструкцию своего крана; его самым значительным нововведением стал гидроаккумулятор . Там, где на объекте не было давления воды для использования гидравлических кранов, Армстронг часто строил высокие водонапорные башни, чтобы обеспечить подачу воды под давлением. Однако при поставке кранов для эксплуатации в Новой Голландии на устье Хамбера он не смог этого сделать, поскольку фундаменты состояли из песка. В конце концов он создал гидравлический аккумулятор — чугунный цилиндр с плунжером, удерживающим очень тяжелый вес. Плунжер медленно поднимался, втягивая воду, пока нисходящая сила груза не становилась достаточной, чтобы вытолкнуть воду под ним в трубы под большим давлением. Это изобретение позволило пропускать гораздо большее количество воды по трубам под постоянным давлением, тем самым значительно увеличивая грузоподъемность крана. [43]
Один из его кранов, введенный в эксплуатацию ВМФ Италии в 1883 году и использовавшийся до середины 1950-х годов, до сих пор стоит в Венеции , где сейчас находится в аварийном состоянии. [44]
При проектировании кранов необходимо учитывать три основных фактора. Во-первых, кран должен быть способен поднять вес груза; во-вторых, кран не должен опрокинуться; в-третьих, кран не должен разорваться.
Для устойчивости сумма всех моментов относительно основания крана должна быть близка к нулю, чтобы кран не опрокинулся. [45] На практике величина груза, который разрешено поднимать (так называемая «номинальная нагрузка» в США), на некоторую величину меньше, чем нагрузка, которая приведет к опрокидыванию крана, что обеспечивает запас безопасности.
Согласно стандартам США для мобильных кранов, номинальная нагрузка гусеничного крана с ограничением устойчивости составляет 75% опрокидывающей нагрузки. Номинальная нагрузка, ограниченная по устойчивости, для мобильного крана, опирающегося на выносные опоры, составляет 85 % опрокидывающей нагрузки. Эти требования, наряду с дополнительными аспектами проектирования кранов, связанными с безопасностью, установлены Американским обществом инженеров-механиков в томе ASME B30.5-2018 Мобильные и локомотивные краны .
Стандарты для кранов, установленных на судах или морских платформах, несколько более строгие из-за динамической нагрузки на кран из-за движения судна. Кроме того, необходимо учитывать устойчивость судна или платформы.
Для стационарных кранов, установленных на опоре или поворотной стойке, моменту, создаваемому стрелой, стрелой и нагрузкой, противодействует основание опоры или поворотная стойка. Напряжение внутри основания должно быть меньше предела текучести материала, иначе кран выйдет из строя.
Существует четыре основных типа мобильных кранов: навесные, вездеходные, гусеничные и плавучие.
Самая базовая конфигурация автомобильного крана - это «грузовик со стрелой» или «грузовик-погрузчик», который включает в себя кран с вращающейся телескопической стрелой, установленный сзади и установленный на шасси коммерческого грузовика. [46] [47]
Более крупные, более тяжелые, специально построенные «автомобильные» краны состоят из двух частей: несущей части, часто называемой нижней , и подъемного компонента, включающего стрелу, называемого верхней . Они соединены вместе посредством поворотной платформы, позволяющей верхней части раскачиваться из стороны в сторону. Эти современные гидравлические автокраны обычно представляют собой одномоторные машины с одним и тем же двигателем, приводящим в движение ходовую часть и кран. Верхняя часть обычно приводится в действие через гидравлику, проходящую через поворотную платформу от насоса, установленного на нижней части. В старых моделях автокранов с гидравлическим приводом было два двигателя. Один из нижних перетащил кран по дороге и запустил гидравлический насос для выносных опор и домкратов. Тот, что в верхней части, управлял верхней частью через собственный гидравлический насос. Многие операторы старшего возраста предпочитают двухмоторную систему из-за негерметичности уплотнений поворотной платформы устаревших кранов новой конструкции. Компания Hiab изобрела первый в мире гидравлический автокран в 1947 году. [48] Название Hiab происходит от широко используемого сокращения Hydrauliska Industri AB, компании, основанной в Худиксвалле, Швеция, в 1944 году Эриком Сундином, производителем лыж, который увидел способ использовать двигатель грузовика для привода кранов-манипуляторов с помощью гидравлики.
Как правило, эти краны могут передвигаться по автомагистралям, что устраняет необходимость в специальном оборудовании для транспортировки крана, если не действуют ограничения по весу или другим размерам, такие как местные законы. В этом случае большинство более крупных кранов оснащены либо специальными прицепами, которые помогают распределить нагрузку на большее количество осей, либо могут быть разобраны в соответствии с требованиями. Пример – противовесы. Часто за краном следует другой грузовик, перевозящий противовесы, снимаемые во время движения. Кроме того, некоторые краны способны снять весь верх. Однако обычно это проблема только для больших кранов и в основном решается с помощью обычного крана, такого как Link-Belt HC-238. При работе на рабочей площадке выносные опоры выдвигаются горизонтально от шасси, а затем вертикально, чтобы выровнять и стабилизировать кран во время стоянки и подъема . Многие автокраны способны двигаться медленно (несколько миль в час) при подвешивании груза. Необходимо проявлять особую осторожность, чтобы не раскачивать груз в сторону от направления движения, поскольку большая часть устойчивости против опрокидывания зависит от жесткости подвески шасси. Большинство кранов этого типа также имеют подвижные противовесы для стабилизации, помимо аутригеров. Грузы, подвешенные непосредственно за кормой, являются наиболее устойчивыми, поскольку большая часть веса крана действует как противовес. Таблицы заводского расчета (или электронные средства защиты ) используются операторами кранов для определения максимально безопасных нагрузок для стационарных (выносных) работ, а также (на резине) нагрузок и скоростей движения.
Грузоподъемность автокранов варьируется от 14,5 коротких тонн (12,9 длинных тонн ; 13,2 т ) до примерно 2240 коротких тонн (2000 длинных тонн; 2032 т). [49] [50] Хотя большинство из них вращаются только на 180 градусов, более дорогие краны-манипуляторы могут поворачиваться на 360 градусов.
Кран повышенной проходимости имеет стрелу, установленную на ходовой части на четырех резиновых шинах, которая предназначена для операций по подъему и транспортировке по бездорожью . Аутригеры используются для выравнивания и стабилизации крана при подъеме. [51]
Эти телескопические краны представляют собой одномоторные машины с одним и тем же двигателем, приводящим в движение ходовую часть и кран, похожий на гусеничный кран. Двигатель обычно устанавливается на ходовой части, а не на верхней, как у гусеничного крана. Большинство из них имеют привод на 4 колеса и рулевое управление на 4 колеса, что позволяет преодолевать более узкую и скользкую местность, чем стандартный автокран, и требует меньше подготовки площадки.
Стрела гусеничного крана установлена на ходовой части, оснащенной набором гусеничных лент , которые обеспечивают устойчивость и мобильность. Грузоподъемность гусеничных кранов варьируется от 40 до 4000 длинных тонн (от 44,8 до 4480,0 коротких тонн; от 40,6 до 4064,2 т), как видно на гусеничном кране XGC88000 . [52]
Главным преимуществом гусеничного крана является его мобильность и простота использования, поскольку кран способен работать на площадках с минимальным благоустройством и устойчиво стоять на путях без выносных опор. Широкие гусеницы распределяют вес по большой площади и намного лучше, чем колеса, преодолевают мягкую почву, не погружаясь в нее. Гусеничный кран также способен передвигаться с грузом. Его основным недостатком является вес, из-за которого его трудная и дорогая транспортировка. Обычно большой гусеничный двигатель необходимо разобрать как минимум на стрелу и кабину и перевезти на грузовиках, железнодорожных вагонах или судах к следующему месту. [53]
Плавучие краны используются в основном в мостостроении и портовом строительстве, но также применяются для эпизодической погрузки и разгрузки особо тяжелых или неуклюжих грузов на суда и с них. Некоторые плавкраны установлены на понтонах , другие представляют собой специализированные крановые баржи грузоподъемностью более 10 000 коротких тонн (8 929 длинных тонн ; 9 072 т ) и используются для перевозки целых секций моста. Плавучие краны также использовались для спасения затонувших кораблей .
Суда-краны часто используются в морском строительстве . Самые большие вращающиеся краны можно найти на SSCV Sleipnir , который имеет два крана грузоподъемностью 10 000 тонн (11 023 коротких тонны ; 9 842 длинных тонны ) каждый. В течение 50 лет самым большим таким краном был « Герман Немецкий » на военно-морской верфи Лонг-Бич , один из трех, построенных нацистской Германией и захваченных во время войны. Кран был продан Панамскому каналу в 1996 году, где он теперь известен как Титан . [54]
Ричстакер – это транспортное средство, используемое для обработки интермодальных грузовых контейнеров в небольших терминалах или портах среднего размера. Ричстакеры способны очень быстро транспортировать контейнеры на короткие расстояния и складывать их в различные ряды в зависимости от доступа.
Вездеходный кран – это гибрид, сочетающий в себе управляемость грузового автомобиля и маневренность вездеходного крана. Он может как передвигаться на скорости по дорогам общего пользования, так и маневрировать по пересеченной местности на строительной площадке, используя все колеса и крабовое рулевое управление.
АТ имеют 2–12 осей и рассчитаны на подъем грузов до 2000 тонн (2205 коротких тонн ; 1968 длинных тонн ). [55]
Кран для подъема и переноски аналогичен мобильному крану тем, что предназначен для передвижения по дорогам общего пользования; однако краны-манипуляторы не имеют стабилизирующих опор или выносных опор и предназначены для подъема груза и транспортировки его к месту назначения в пределах небольшого радиуса, а затем могут доехать до следующей работы. Краны-манипуляторы популярны в Австралии, где между рабочими местами большие расстояния. Одним из популярных производителей в Австралии была компания Franna, которую с тех пор купила компания Terex, и теперь все краны-манипуляторы обычно называются «Frannas», хотя они могут производиться другими производителями. Почти каждая средняя и крупная крановая компания в Австралии имеет по крайней мере одну, а многие компании имеют парки таких кранов. Диапазон грузоподъемности составляет от 10 до 40 т (от 9,8 до 39,4 длинных тонн; от 11 до 44 коротких тонн) в качестве максимального подъема, хотя это намного меньше, чем больше груз перемещается дальше от передней части крана. Краны-перехватчики вытеснили работу, которую обычно выполняют автокраны меньшего размера, поскольку время установки значительно сокращается. Многие заводы по производству стали также используют краны-манипуляторы, поскольку они могут «ходить» с готовыми стальными секциями и относительно легко размещать их там, где это необходимо.
Кран -погрузчик — это дорожный грузовик или полуприцеп , способный поднимать и транспортировать контейнеры стандарта ISO . Подъем контейнера осуществляется с помощью параллельных краноподобных подъемников, которые могут поднять контейнер с земли или с железнодорожного транспортного средства .
Грузовой палубный кран представляет собой небольшой четырехколесный кран с вращающейся на 360 градусов стрелой, расположенной прямо в центре, и кабиной оператора, расположенной на одном конце под этой стрелой. В задней части находится двигатель, а область над колесами представляет собой плоскую платформу. По сути американское изобретение, платформа Carry может поднимать груз в ограниченном пространстве, а затем загружать его на пространство палубы вокруг кабины или двигателя и впоследствии перемещать на другое место. Принцип Carry Deck представляет собой американскую версию подъемного крана, и оба позволяют крану перемещать груз на короткие расстояния.
Телескопические погрузчики — это грузовики, похожие на вилочные погрузчики, у которых есть набор вил, установленных на телескопической выдвижной стреле, как у крана. Ранние телескопические погрузчики поднимались только в одном направлении и не вращались; [56] однако некоторые производители разработали телескопические погрузчики, которые вращаются на 360 градусов посредством поворотной платформы, и эти машины выглядят почти идентично кранам для пересеченной местности. Эти новые модели телескопических погрузчиков/кранов с возможностью поворота на 360 градусов имеют выносные опоры или стабилизирующие опоры, которые необходимо опустить перед подъемом; однако их конструкция была упрощена, чтобы их можно было быстрее развернуть. Эти машины часто используются для перемещения поддонов с кирпичами и установки рамных ферм на многих новых строительных площадках, и они сводят на нет большую часть работы небольших телескопических автокранов. Многие вооруженные силы мира приобрели телескопические погрузчики, а некоторые из них представляют собой гораздо более дорогие полностью вращающиеся модели. Их внедорожные возможности и универсальность на месте разгрузки поддонов с помощью вил или подъема краном делают их ценным оборудованием.
Краны для перевозки сухих грузов или контейнеров обычно используются в заливах или на внутренних водных путях.
Ходовой подъемник (также называемый лодочным козловым краном или лодочным краном) представляет собой кран с двумя прямоугольными боковыми панелями, соединенными одной пролетной балкой наверху одного конца. Кран мобильный, имеет четыре группы управляемых колес, по одной на каждом углу. Эти краны позволяют снимать лодки с мачтами или высокими надстройками из воды и транспортировать их вокруг доков или пристаней. [57] Не путать с механическим устройством, используемым для перемещения судна между двумя уровнями воды, которое также называют лодочным подъемником .
Железнодорожный кран имеет колеса с фланцами для использования на железных дорогах. Самая простая форма — кран, установленный на платформе . Более мощные устройства создаются специально. Различные типы кранов используются для работ по техническому обслуживанию , восстановительных работ и погрузки грузов на товарных площадках и предприятиях по переработке металлолома.
Воздушные краны или «небесные краны» обычно представляют собой вертолеты , предназначенные для подъема больших грузов. Вертолеты могут перемещаться и поднимать грузы в местах, куда трудно добраться с помощью обычных кранов. Вертолетные краны чаще всего используются для подъема грузов на торговые центры и высотные здания. Они могут поднимать все, что находится в пределах их грузоподъемности, например, кондиционеры, автомобили, лодки, бассейны и т. д. Они также оказывают помощь при стихийных бедствиях для очистки, а во время лесных пожаров они могут нести огромные ведра с мусором. вода для тушения пожаров.
Некоторые воздушные краны, в основном концептуальные, также используют самолеты легче воздуха, такие как дирижабли .
Вместо того, чтобы устанавливать большой кран для строительства башни ветряной турбины , подъемный кран меньшего размера может помочь построить башню, подняться с ним на вершину, поднять наверх корпус генератора, добавить лопасти ротора, а затем спуститься вниз. Его представили Lagerwey Wind и Enercon . [ Этот абзац требует цитирования ]
Портальный перевозчик перемещает и штабелирует интермодальные контейнеры .
Меняя мобильность на способность переносить большие грузы и достигать большей высоты за счет повышенной устойчивости, эти типы кранов характеризуются тем, что их основная конструкция не перемещается в период использования. Однако многие из них еще можно собрать и разобрать. Конструкции в основном закрепляются в одном месте.
Кольцевые краны — одни из самых больших и тяжелых наземных кранов, когда-либо созданных. Кольцевая гусеница поддерживает основную надстройку, позволяя выдерживать чрезвычайно большие нагрузки (до тысяч тонн).
Башенные краны представляют собой современную форму балансировочного крана, состоящую из тех же основных частей. Башенные краны, закрепленные на земле на бетонной плите (а иногда и на боковых сторонах конструкций), часто обеспечивают наилучшее сочетание высоты и грузоподъемности и используются при строительстве высотных зданий. Затем основание прикрепляется к мачте, что придает крану высоту. Далее мачта крепится к поворотному устройству (редуктор и двигатель), позволяющему вращать кран. В верхней части поворотного устройства расположены три основные части: длинная горизонтальная стрела (рабочая стрела), короткая контрстрела и кабина оператора.
Оптимизация расположения башенного крана на строительных площадках оказывает важное влияние на затраты на транспортировку материалов по проекту. [58]
Длинная горизонтальная стрела — это часть крана, которая несет груз. Контрстрела несет противовес, обычно из бетонных блоков, а стрела удерживает груз к центру крана и от него. Машинист крана либо сидит в кабине на вершине башни, либо управляет краном с помощью дистанционного радиоуправления с земли. В первом случае кабина оператора чаще всего располагается наверху башни, прикрепленной к поворотной платформе, но может быть установлена на стреле или посередине башни. Подъемный крюк приводится в движение оператором крана с помощью электродвигателей для перемещения тросов через систему шкивов. Крюк расположен на длинном горизонтальном рычаге для подъема груза, на котором также имеется двигатель.
Чтобы подцепить и отцепить груз, оператор обычно работает совместно с сигнальщиком (известным как «доггер», «такелажник» или «болотник»). Они чаще всего находятся на радиосвязи и всегда подают сигналы руками. Такелажник или догер руководит графиком подъемов крана и несет ответственность за сохранность такелажа и грузов.
Башенные краны могут достигать высоты под крюком более 100 метров. [59]
Башенные краны широко используются в строительстве и других отраслях промышленности для подъема и перемещения материалов. Существует множество типов башенных кранов. Хотя они различаются по типу, основные части одинаковы, а именно:
.JPG/1280px-Tower_Cran_break_down_(1).JPG)
Башенный кран обычно собирается телескопическим стреловым (мобильным) краном большего вылета (см. также «самомонтирующийся кран» ниже), а в случае башенных кранов, которые поднялись при строительстве очень высоких небоскребов, краном меньшего размера (или вышкой) . ) часто поднимают на крышу завершенной башни для последующего демонтажа башенного крана, что может быть сложнее, чем установка. [62]
Башенными кранами можно управлять с помощью дистанционного управления, что избавляет крановщика от необходимости сидеть в кабине на вершине крана.
Каждая модель и особый стиль башенного крана имеют заранее определенную схему подъема, которую можно применять к любому доступному радиусу в зависимости от его конфигурации. Подобно мобильному крану, башенный кран может поднять объект гораздо большей массы ближе к центру вращения, чем к его максимальному радиусу. Оператор манипулирует несколькими рычагами и педалями для управления каждой функцией крана.
Когда башенный кран используется вблизи зданий, дорог, линий электропередач или других башенных кранов, используется система предотвращения столкновений башенного крана . Эта система поддержки оператора снижает риск опасного взаимодействия между башенным краном и другой конструкцией.
В некоторых странах, например во Франции, системы предотвращения столкновений башенных кранов являются обязательными. [63]
Самомонтирующиеся башенные краны, как правило, представляют собой тип башенного крана с пешеходным управлением и транспортируются как единое целое, и их может собрать квалифицированный специалист без помощи более крупного мобильного крана. Это краны с нижним поворотным механизмом, которые стоят на выносных опорах, не имеют противовеса, имеют противовесы и балласт у основания мачты, не могут подниматься самостоятельно, имеют меньшую грузоподъемность по сравнению со стандартными башенными кранами и редко имеют кабину оператора.
В некоторых случаях самомонтирующиеся башенные краны меньшего размера могут иметь оси, постоянно прикрепленные к секции башни, чтобы облегчить маневрирование крана на месте.
Башенные краны также могут использовать домкратную раму с гидравлическим приводом, чтобы подниматься и добавлять новые секции башни без помощи каких-либо дополнительных кранов, помимо начальной стадии сборки. Таким образом, он может вырасти практически до любой высоты, необходимой для строительства самых высоких небоскребов, когда он привязан к зданию по мере его подъема. Максимальная высота башенного крана без опоры составляет около 265 футов. [64] Видео о том, как кран становится выше, можно посмотреть в разделе «Строительство крана» на YouTube. [65]
Еще одну анимацию использования такого крана можно посмотреть в разделе «SAS Tower Construction Simulation» на YouTube. [66] Здесь кран используется для возведения строительных лесов, которые, в свою очередь, содержат портал для подъема секций шпиля моста.
Телескопический кран имеет стрелу, состоящую из нескольких трубок, вставленных одна в другую. Гидравлический цилиндр или другой приводной механизм выдвигает или втягивает трубы, увеличивая или уменьшая общую длину стрелы. Эти типы стрел часто используются для краткосрочных строительных проектов, спасательных работ, подъема лодок на воду и из воды и т. д. Относительная компактность телескопических стрел делает их адаптируемыми для многих мобильных применений.
Хотя не все телескопические краны являются мобильными, многие из них устанавливаются на грузовиках.
Телескопический башенный кран имеет телескопическую мачту и часто надстройку (стрелу) наверху, поэтому он функционирует как башенный кран. Некоторые телескопические башенные краны также имеют телескопическую стрелу.
«Голова молота», или гигантский консольный кран, представляет собой кран с фиксированной стрелой , состоящий из башни со стальными распорками, на которой вращается большой горизонтальный двойной консольный кран ; передняя часть этой консоли или стрелы несет подъемную тележку, стрела выдвинута назад, чтобы служить опорой для оборудования и уравновешивать вес. Помимо движений подъема и вращения предусмотрено так называемое «вкатывающее» движение, при котором подъемная тележка с подвешенным грузом может перемещаться вперед и назад по стреле без изменения уровня груза. Такое горизонтальное перемещение груза является характерной особенностью более поздних конструкций кранов. [67] Эти краны обычно имеют большие размеры и могут весить до 350 тонн [ что? ] .
Конструкция Хаммеркрана впервые возникла в Германии на рубеже XIX века и была принята и разработана для использования на британских верфях для поддержки программы строительства линкоров с 1904 по 1914 год. Способность крана-молота поднимать тяжелые грузы была полезна при установке большие части линкоров , такие как броневые листы и стволы орудий . Гигантские консольные краны также были установлены на военно-морских верфях Японии и США . Британское правительство также установило гигантский консольный кран на военно-морской базе Сингапура (1938 г.), а позже копия крана была установлена на военно-морской верфи Гарден-Айленд в Сиднее (1951 г.). Эти краны обеспечивали ремонтную поддержку боевого флота, действовавшего вдали от Великобритании .
В Британской империи инжиниринговая фирма Sir William Arrol & Co. была основным производителем гигантских консольных кранов; Всего компания построила четырнадцать. Среди шестидесяти построенных в мире мало что сохранилось; семь в Англии и Шотландии из примерно пятнадцати во всем мире. [68]
Титан Клайдбанк — один из четырех шотландских журавлей на реке Клайд , сохранившийся как туристическая достопримечательность.
Обычно кран с шарнирной стрелой имеет тенденцию к тому, чтобы его крюк также перемещался вверх и вниз по мере движения стрелы (или подъема передней шкаторины ). Кран с выравниванием вылета стрелы — это кран такой же распространенной конструкции, но с дополнительным механизмом, позволяющим удерживать крюк на одном уровне при подъеме вылета.
Мостовой кран , также известный как мостовой кран, представляет собой тип крана, в котором механизм крюка и троса перемещается по горизонтальной балке, которая сама проходит по двум широко разделенным рельсам. Часто он находится в длинном фабричном здании и проходит по рельсам вдоль двух длинных стен здания. Он похож на козловой кран . Мостовые краны обычно состоят из однобалочной или двухбалочной конструкции. Их можно построить с использованием типичных стальных балок или более сложного коробчатого типа. На снимке справа показан одномостовой коробчато-балочный кран с подъемником и системой, управляемой с помощью подвесного пульта управления. Двухбалочные мосты более типичны, когда требуются более тяжелые системы грузоподъемностью от 10 тонн [ какие? ] и выше. Преимущество конфигурации коробчатого типа заключается в том, что система имеет меньший собственный вес, но при этом более прочную общую целостность системы. Также в комплект поставки будет входить подъемник для подъема предметов, мост, охватывающий территорию, покрытую краном, и тележка для перемещения по мосту.
Наиболее распространенное применение мостовых кранов приходится на сталелитейную промышленность . На каждом этапе производственного процесса, пока готовая продукция не покинет завод, сталь перемещается с помощью мостового крана. Сырье загружается в печь краном, горячая сталь хранится для охлаждения мостовым краном, готовые рулоны поднимаются и загружаются на грузовики и поезда мостовым краном, а производитель или штамповщик использует мостовой кран для перемещения стали в его фабрика. Автомобильная промышленность использует мостовые краны для погрузки - разгрузки сырья. Краны рабочих станций меньшего размера обрабатывают более легкие грузы на рабочей зоне, например, фрезерный станок с ЧПУ или пила.
Почти все бумажные фабрики используют мостовые краны для регулярного технического обслуживания, требующего снятия тяжелых прессовых валков и другого оборудования. Мостовые краны используются при первоначальном строительстве бумагоделательных машин, поскольку они облегчают установку тяжелых чугунных барабанов для сушки бумаги и другого массивного оборудования, вес некоторых из которых достигает 70 тонн.
Во многих случаях стоимость мостового крана может быть в значительной степени компенсирована за счет экономии за счет отказа от аренды мобильных кранов при строительстве объекта, на котором используется много тяжелого технологического оборудования.
Это наиболее распространенный тип мостового крана, встречающийся на многих заводах. Эти краны управляются электрически с помощью пульта управления, радио/ИК-пульта дистанционного управления или из кабины оператора, прикрепленной к крану.
Козловой кран имеет подъемник в стационарном машинном помещении или на тележке, которая движется горизонтально по рельсам, обычно установленным на одной балке (однобалочная) или двух балках (двухбалочная). Рама крана поддерживается портальной системой с уравновешенными балками и колесами, которые перемещаются по козловому рельсу, обычно перпендикулярно направлению движения тележки. Эти краны бывают всех размеров, и некоторые из них могут перемещать очень тяжелые грузы, особенно чрезвычайно большие экземпляры, используемые на верфях или промышленных объектах. Специальной версией является контейнерный кран (или кран «Portainer», по названию первого производителя), предназначенный для погрузки и разгрузки судовых контейнеров в порту.
Большинство контейнерных кранов относятся к этому типу.
.jpg/1280px-Caroline_Delmas_(2).jpg)
Расположенные на кораблях и лодках, они используются для грузовых операций или разгрузки и подъема лодок там, где нет средств для разгрузки на берегу. Большинство из них являются дизель-гидравлическими или электрогидравлическими.
Стреловой кран — это тип крана, в котором горизонтальный элемент ( стрела или стрела ), поддерживающий подвижный подъемник, прикреплен к стене или к напольной колонне. Стреловые краны используются в промышленных помещениях и на военной технике. Стрела может поворачиваться по дуге, обеспечивая дополнительное боковое перемещение, или быть зафиксированной. Подобные краны, часто называемые просто подъемниками, устанавливались на верхних этажах складских зданий, чтобы можно было поднимать товары на все этажи.
Краны для перевалки сыпучих материалов изначально предназначены для перевозки грейферов или ведер для снарядов, а не для использования крюка и стропы. Они используются для перевозки насыпных грузов, таких как уголь, минералы, металлолом и т. д.
Кран-манипулятор (также называемый поворотным краном или шарнирно-сочлененным краном ) представляет собой шарнирно-сочлененную стрелу с гидравлическим приводом, установленную на грузовике или прицепе и используемую для погрузки/разгрузки грузов транспортного средства. Многочисленные сочлененные секции можно сложить в небольшое пространство, когда кран не используется. Одна или несколько секций могут быть телескопическими . Часто кран имеет определенную степень автоматизации и может разгружаться или складываться без инструкций оператора.
В отличие от большинства кранов, оператор должен перемещаться вокруг автомобиля, чтобы иметь возможность видеть свой груз; следовательно, современные краны могут быть оснащены портативной кабельной или радиосистемой управления в дополнение к установленным на кране гидравлическим рычагам управления.
В Великобритании и Канаде этот тип крана часто называют « Hiab », отчасти потому, что этот производитель изобрел кран-манипулятор и первым вышел на рынок Великобритании, а отчасти потому, что отличительное название было заметно на стреле. . [69]
Кран -манипулятор – это кран-манипулятор, установленный на шасси с колесами. Это шасси может ездить на прицепе. Поскольку кран может передвигаться на прицепе, это может быть легкий кран, поэтому прицеп может перевозить больше грузов.
Кран с механизмом типа вилочного погрузчика , используемый на автоматизированных (управляемых компьютером) складах (известный как автоматизированная система хранения и поиска (AS/RS)). Кран движется по рельсам в проходе склада. Вилку можно поднять или опустить на любой уровень стеллажа для хранения, а также выдвинуть в стойку для хранения и извлечения продукта. В некоторых случаях продукт может достигать размеров автомобиля . Краны-штабелеры часто используются на крупных морозильных складах производителей замороженных продуктов. Эта автоматизация позволяет избежать ежедневной работы водителей вилочных погрузчиков при минусовых температурах.
Кран для установки блоков — это разновидность крана. Из них укладывали большие каменные блоки, из которых строили волнорезы , молы и каменные пирсы .
Срок службы существующих кранов из сварных металлоконструкций часто можно продлить на многие годы за счет последующей обработки сварных швов. При разработке кранов уровень нагрузки (подъемной нагрузки) может быть значительно увеличен с учетом рекомендаций IIW, что приводит в большинстве случаев к увеличению допустимой подъемной нагрузки и, следовательно, к повышению эффективности. [70]
Общепринятое определение крана — это машина для подъема и перемещения тяжелых предметов с помощью канатов или тросов, подвешенных к подвижной стреле. Таким образом, подъемная машина, в которой не используются тросы или которая обеспечивает только вертикальное, а не горизонтальное перемещение, строго говоря, не может называться «краном».
К типам крановых подъемных машин относятся:
Более технически совершенные типы таких подъемных машин часто называют «кранами», независимо от официального определения этого термина.
.jpg/1280px-Woman_driving_20_ton_O.E.T._crane_(15402565322).jpg)
Крановщики – это квалифицированные рабочие и операторы тяжелой техники .
К основным навыкам, необходимым для крановщика, относятся:
Самая ранняя зарегистрированная версия или концепция крана называлась Шадуф и использовалась египтянами более 4000 лет для транспортировки воды.
История кранов
