stringtranslate.com

Кран (машина)

Схема современного гусеничного крана с выносными опорами . Решетчатая стрела оснащена гуськом .
Ручной кран конца XIX века, использовавшийся для разгрузки небольших грузов с кораблей в порту Барселоны, Испания.

Кран — это машина , используемая для перемещения материалов как по вертикали, так и по горизонтали, использующая систему стрелы , лебедки , тросов или цепей и шкивов для подъема и перемещения тяжелых предметов в пределах размаха стрелы. Устройство использует одну или несколько простых машин , таких как рычаг и блок , для создания механического преимущества для выполнения своей работы. Краны обычно используются в транспорте для погрузки и разгрузки грузов, в строительстве для перемещения материалов и в производстве для сборки тяжелого оборудования .

Первой известной крановой машиной был шадуф , водоподъемное устройство, изобретенное в древней Месопотамии (современный Ирак), а затем появившееся в древнеегипетской технологии . Строительные краны позже появились в Древней Греции , где они приводились в движение людьми или животными (например, ослами) и использовались для строительства зданий. Более крупные краны были позже разработаны в Римской империи , используя использование человеческих ступенчатых колес , что позволяло поднимать более тяжелые грузы. В Высоком Средневековье портовые краны были введены для загрузки и разгрузки кораблей и помощи в их строительстве — 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 их заменили чугун , железо и сталь .

На протяжении многих столетий энергия подавалась за счет физических усилий людей или животных, хотя подъемники в водяных и ветряных мельницах могли приводиться в движение с помощью укрощенной естественной силы. Первая механическая энергия была предоставлена ​​паровыми двигателями , самый ранний паровой кран был представлен в 18 или 19 веке, и многие из них оставались в эксплуатации вплоть до конца 20 века. [1] Современные краны обычно используют двигатели внутреннего сгорания или электродвигатели и гидравлические системы для обеспечения гораздо большей грузоподъемности, чем это было возможно ранее, хотя ручные краны все еще используются там, где подача энергии была бы неэкономичной.

Существует множество различных типов кранов, каждый из которых предназначен для определенного использования. Размеры варьируются от самых маленьких стреловых кранов, используемых внутри мастерских, до самых высоких башенных кранов, используемых для строительства высоких зданий. Мини-краны также используются для строительства высоких зданий, чтобы облегчить строительство за счет доступа к узким пространствам. Большие плавучие краны обычно используются для строительства нефтяных вышек и спасения затонувших кораблей. [ необходима цитата ]

Некоторые подъемные машины не совсем соответствуют приведенному выше определению крана, но обычно называются кранами, например, краны-штабелеры и краны-манипуляторы.

Этимология

Журавли были так названы из-за сходства с длинной шеей птицы , ср. Древнегреческий : γερανός , французский grue . [2]

История

Древний Ближний Восток

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] Впоследствии шадуф появился в древнеегипетской технологии около 2000 г. до н. э. [5] [6]

Древняя Греция

Греко-римский триспастос («трехблочный кран»), простой тип крана (грузоподъемность 150 кг)

Кран для подъема тяжелых грузов был разработан древними греками в конце 6 века до н. э. [7] Археологические записи показывают, что не позднее ок. 515 г. до н. э. на каменных блоках греческих храмов начинают появляться отличительные насечки как для подъемных клещей, так и для крюков Льюиса . Поскольку эти отверстия указывают на использование подъемного устройства, и поскольку они должны быть найдены либо над центром тяжести блока, либо парами на равном расстоянии от точки над центром тяжести, они рассматриваются археологами как положительное доказательство, необходимое для существования крана. [7]

Внедрение лебедки и блочного подъемника вскоре привело к повсеместной замене пандусов в качестве основного средства вертикального движения. В течение следующих 200 лет греческие строительные площадки стали свидетелями резкого сокращения обрабатываемых весов, поскольку новая подъемная техника сделала использование нескольких более мелких камней более практичным, чем использование нескольких крупных. В отличие от архаичного периода с его моделью постоянно увеличивающихся размеров блоков, греческие храмы классической эпохи, такие как Парфенон, неизменно представляли собой каменные блоки весом менее 15–20 метрических тонн. Кроме того, практика возведения больших монолитных колонн была практически прекращена в пользу использования нескольких колонных барабанов. [8]

Хотя точные обстоятельства перехода от пандусной к крановой технологии остаются неясными, утверждается, что нестабильные социальные и политические условия Греции были более подходящими для использования небольших профессиональных строительных бригад, чем больших групп неквалифицированной рабочей силы, что делало кран предпочтительным для греческих полисов по сравнению с более трудоемкой пандусной технологией, которая была нормой в автократических обществах Египта или Ассирии . [8]

Первое недвусмысленное литературное свидетельство существования составной системы шкивов появляется в « Механических проблемах» ( Mech . 18, 853a32–853b13), приписываемых Аристотелю (384–322 до н. э.), но, возможно, составленных немного позже. Примерно в то же время размеры блоков в греческих храмах снова начали соответствовать их архаичным предшественникам, что указывает на то, что более сложный составной шкив, должно быть, уже нашел свой путь на греческие строительные площадки к тому времени. [9]

Римская Империя

Греко-римский пентаспастос («кран с пятью блоками»), вариант среднего размера (грузоподъемность около 450 кг)
Реконструкция римского полиспастоса высотой 10,4 м , приводимого в движение педальным колесом, в Бонне , Германия

Расцвет крана в древности пришелся на Римскую империю , когда строительная деятельность резко возросла, а здания достигли огромных размеров. Римляне переняли греческий кран и усовершенствовали его дальше. Существует много доступной информации об их подъемных методах, благодаря довольно длинным отчетам инженеров Витрувия ( De Architectura 10.2, 1–10) и Герона Александрийского ( Mechanica 3.2–5). Также есть два сохранившихся рельефа римских кранов с педальным колесом , причем надгробие Хатерия конца первого века нашей эры особенно подробно.

Самый простой римский кран, trispastos , состоял из однобалочной стрелы, лебедки , каната и блока, содержащего три блока. Имея, таким образом, механическое преимущество 3:1, было подсчитано, что один человек, работающий с лебедкой, мог поднять 150 кг (330 фунтов) (3 блока x 50 кг или 110 фунтов = 150), предполагая, что 50 кг (110 фунтов) представляют собой максимальное усилие, которое человек может приложить в течение более длительного периода времени. Более тяжелые типы кранов имели пять блоков ( pentaspastos ) или, в случае самого большого, набор из трех на пять блоков ( Polyspastos ) и поставлялись с двумя, тремя или четырьмя мачтами, в зависимости от максимальной нагрузки. Полиспаст , когда им управляли четыре человека по обе стороны лебедки, мог легко поднять 3000 кг (6600 фунтов) (3 каната x 5 блоков x 4 человека x 50 кг или 110 фунтов = 3000 кг или 6600 фунтов). Если бы лебедку заменили на гусеничное колесо, максимальную нагрузку можно было бы удвоить до 6000 кг (13000 фунтов) при всего лишь половине команды, поскольку гусеничное 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-тонного [ какого? ] каменного блока вверх по пандусу требовалось около 50 человек (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, в которых используются гораздо более тяжелые каменные блоки, чем те, которые обрабатывал полиспаст , указывают на то, что общая грузоподъемность римлян намного превосходила возможности любого одного крана. Например, в храме Юпитера в Баальбеке блоки архитрава весят до 60 тонн каждый, а один угловой карнизный блок даже более 100 тонн, все они подняты на высоту около 19 м (62,3 фута). [9] В Риме капитель колонны Траяна весит 53,3 тонны, и ее нужно было поднять на высоту около 34 м (111,5 фута) (см. строительство колонны Траяна ). [11]

Предполагается, что римские инженеры поднимали эти необычайные веса двумя способами (см. рисунок ниже для сопоставимой техники эпохи Возрождения): во-первых, как предположил Герон, была установлена ​​подъемная башня, четыре мачты которой были расположены в форме четырехугольника с параллельными сторонами, что мало чем отличалось от осадной башни , но с колонной в середине конструкции ( Mechanica 3.5). [12] Во-вторых, на земле вокруг башни было размещено множество кабестанов , поскольку, хотя они имели более низкое отношение рычага, чем гусеничные колеса, кабестаны могли быть установлены в большем количестве и управляться большим количеством людей (и, более того, тягловыми животными). [13] Такое использование нескольких кабестанов также описано Аммианом Марцеллином (17.4.15) в связи с подъемом обелиска Латераненс в Большом цирке (ок. 357 г. н. э.). Максимальная грузоподъемность одного кабестана может быть установлена ​​по количеству отверстий из железа Льюиса, просверленных в монолите. В случае блоков архитрава Баальбека, вес которых составляет от 55 до 60 тонн, восемь сохранившихся отверстий предполагают допустимую нагрузку в 7,5 тонн на железо Льюиса, то есть на один шпиль. [14] Подъем таких тяжелых грузов согласованными действиями требовал большой координации между рабочими группами, прикладывающими силу к шпилям.

Средневековый (XV век) портовый кран для установки мачт и подъема грузов в Гданьске [15]

Средний возраст

В эпоху Высокого Средневековья кран с гусеничным ходом был вновь представлен в больших масштабах после того, как эта технология вышла из употребления в Западной Европе с упадком Западной Римской империи . [16] Самое раннее упоминание о гусеничном ходу ( magna rota ) вновь появляется в архивной литературе во Франции около 1225 года, [17] за которым последовало иллюстрированное изображение в рукописи, вероятно, также французского происхождения, датируемой 1240 годом. [18] В навигации самое раннее использование портовых кранов задокументировано для Утрехта в 1244 году, Антверпена в 1263 году, Брюгге в 1288 году и Гамбурга в 1291 году, [19] в то время как в Англии гусеничное ход не было зафиксировано до 1331 года. [20]

Подъемный кран с двумя колесами на картине Питера Брейгеля «Вавилонская башня»

В целом, вертикальная транспортировка могла быть выполнена 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 ключевую роль в строительстве величественных готических соборов . Тем не менее, как архивные, так и изобразительные источники того времени предполагают, что недавно введенные машины, такие как гусеничные колеса или тачки, не полностью заменили более трудоемкие методы, такие как лестницы , корыта и ручные тачки . Скорее, старые и новые машины продолжали сосуществовать на средневековых строительных площадках [21] и в гаванях. [19]

Помимо гусеничных колес, средневековые изображения также показывают краны, приводимые в действие вручную брашпилями с радиальными спицами , кривошипами , а к 15 веку также брашпилями в форме корабельного штурвала . Известно, что для сглаживания неравномерности импульса и преодоления «мертвых зон» в процессе подъема маховики использовались еще в 1123 году. [22]

Точный процесс, посредством которого был повторно введен кран с педальным колесом, не зафиксирован, [17] хотя его возвращение на строительные площадки, несомненно, следует рассматривать в тесной связи с одновременным ростом готической архитектуры. Повторное появление крана с педальным колесом могло быть результатом технологического развития лебедки, из которой педальное колесо структурно и механически развилось. С другой стороны, средневековое педальное колесо может представлять собой преднамеренное переосмысление его римского аналога, взятого из « De architectura » Витрувия , который был доступен во многих монастырских библиотеках. Его повторное введение могло быть также вдохновлено наблюдением за трудосберегающими качествами водяного колеса, с которым ранние педальные колеса имели много структурных сходств. [20]

Структура и размещение

Средневековое колесо для бега представляло собой большое деревянное колесо, вращающееся вокруг центрального вала с дорожкой, достаточно широкой для двух рабочих, идущих рядом. В то время как более раннее колесо «компас-рука» имело спицы, непосредственно вбитые в центральный вал, более продвинутый тип «зажим-рука» имел рычаги, расположенные как хорды к ободу колеса, [23] давая возможность использовать более тонкий вал и, таким образом, обеспечивая большее механическое преимущество. [24]

Одноколесный кран, работающий на крыше здания

Вопреки распространенному мнению, краны на средневековых строительных площадках не размещались ни на чрезвычайно легких лесах, использовавшихся в то время, ни на тонких стенах готических церквей, которые были неспособны выдерживать вес как подъемной машины, так и груза. Вместо этого краны размещались на начальных этапах строительства на земле, часто внутри здания. Когда был завершен новый этаж, и массивные стропильные балки крыши соединяли стены, кран разбирали и собирали заново на балках крыши, откуда его перемещали из пролета в пролет во время строительства 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 сводом и под крышей, где они оставались после строительства здания для доставки материалов для ремонта наверх. [26]

Менее часто средневековые иллюстрации также показывают краны, установленные на внешней стороне стен, а стойка машины прикреплена к путлогам . [27]

Механика и эксплуатация

Башенный кран во внутреннем порту Трира , 1413 г.

В отличие от современных кранов, средневековые краны и подъемники — как и их аналоги в Греции и Риме [28]  — были способны в первую очередь на вертикальный подъем и не использовались для перемещения грузов на значительное расстояние по горизонтали. [25] Соответственно, подъемные работы были организованы на рабочем месте иначе, чем сегодня. Например, в строительстве зданий предполагается, что кран поднимал каменные блоки либо снизу прямо на место, [25] либо с места напротив центра стены, откуда он мог доставлять блоки для двух бригад, работающих на каждом конце стены. [28] Кроме того, крановщик, который обычно отдавал приказы рабочим с беговым колесом снаружи крана, мог управлять движением в боковом направлении с помощью небольшой веревки, прикрепленной к грузу. [29] Поворотные краны, которые позволяли вращать груз и, таким образом, были особенно пригодны для работ в доках, появились еще в 1340 году. [30] В то время как блоки тесаного камня поднимались непосредственно с помощью строп, льюисовских или дьявольских зажимов (нем. Teufelskralle ), другие предметы раньше помещались в контейнеры, такие как поддоны , корзины , деревянные ящики или бочки . [31]

Примечательно, что средневековые краны редко имели храповые механизмы или тормоза , чтобы предотвратить движение груза назад. [32] Это любопытное отсутствие объясняется высокой силой трения, создаваемой средневековыми колесами, которая обычно не позволяла колесу разгоняться без контроля. [29]

Использование гавани

Кран, построенный в 1742 году, использовался для установки мачт на больших парусных судах. Копенгаген, Дания

Согласно «современному уровню знаний», неизвестному в древности, стационарные портовые краны считаются новым достижением Средневековья. [19] Типичный портовый кран представлял собой поворотную конструкцию, оснащенную двойными гусеничными колесами. Эти краны размещались на причалах для погрузки и разгрузки грузов, где они заменяли или дополняли старые методы подъема, такие как качели , лебедки и реи . [19]

Можно выделить два различных типа портовых кранов с различным географическим распределением: в то время как портальные краны, которые вращались на центральной вертикальной оси, обычно встречались на фламандском и голландском побережье, немецкие морские и внутренние гавани обычно имели башенные краны, в которых брашпиль и гусеничные колеса располагались в прочной башне, а 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 с помощью пандусов после Средневековья. [33]

В отличие от строительных кранов, где скорость работы определялась относительно медленным продвижением каменщиков, портовые краны обычно имели двойные ступенчатые колеса для ускорения погрузки. Два ступенчатых 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, по-видимому, соответствовало обычному размеру морского груза. [19] Сегодня, согласно одному исследованию, по всей Европе все еще сохранилось пятнадцать ступенчатых портовых кранов доиндустриальных времен. [34] Некоторые портовые краны специализировались на установке мачт на недавно построенные парусные суда, например, в Гданьске , Кельне и Бремене . [15] Помимо этих стационарных кранов, к XIV веку начали использоваться плавучие краны , которые можно было гибко развертывать по всему портовому бассейну. [15]

Sheer hulk (или shear hulk) использовался в судостроении и ремонте в качестве плавучего крана во времена парусных судов , в первую очередь для установки нижних мачт строящегося или ремонтируемого судна. Стрелы, известные как sheer, прикреплялись к основанию нижних мачт или балки hulk, поддерживаемых верхней частью этих мачт. Затем блоки и тали использовались для таких задач, как установка или снятие нижних мачт строящегося или ремонтируемого судна. Эти нижние мачты были самыми большими и массивными одинарными брусьями на борту судна, и их установка без помощи sheer hulk или наземного мачтового sheer была чрезвычайно сложной. [35]

Концепция широких халков возникла в Королевском флоте в 1690-х годах и сохранялась в Великобритании до начала девятнадцатого века. Большинство широких халков были списанными военными кораблями; Chatham , построенный в 1694 году, был первым из всего лишь трех специально построенных судов. [36] В Британии в любое время на протяжении 1700-х годов на вооружении находилось по крайней мере шесть широких халков. Эта концепция распространилась на Францию ​​в 1740-х годах с вводом в эксплуатацию широких халков в порту Рошфор. [37]

Ранняя современная эпоха

Подъемная башня, похожая на ту, что была у древних римлян, была с большим успехом использована архитектором эпохи Возрождения Доменико Фонтана в 1586 году для перемещения 361-тонного обелиска Ватикана в Риме. [38] Из его отчета становится очевидным, что координация подъема между различными тянущими группами требовала значительной концентрации и дисциплины, поскольку, если сила не была приложена равномерно, чрезмерное напряжение на канатах привело бы к их разрыву. [39]

В этот период краны также использовались в быту. Кран для дымохода или камина использовался для подвешивания горшков и котлов над огнем, а высота регулировалась трамблем . [ 40]

Промышленная революция

Сэр Уильям Армстронг , изобретатель гидравлического крана

С началом промышленной революции первые современные краны были установлены в портах для погрузки грузов. В 1838 году промышленник и бизнесмен Уильям Армстронг спроектировал гидравлический кран с водяным приводом . Его конструкция использовала таран в закрытом цилиндре, который прижимался вниз жидкостью под давлением, поступающей в цилиндр, а клапан регулировал количество всасываемой жидкости относительно нагрузки на кран. [41] Этот механизм, гидравлический джиггер , затем тянул за цепь, чтобы поднять груз.

В 1845 году была запущена схема для обеспечения водопроводной водой из отдаленных водохранилищ для домохозяйств Ньюкасла . Армстронг был вовлечен в эту схему, и он предложил Newcastle Corporation, что избыточное давление воды в нижней части города может быть использовано для питания одного из его гидравлических кранов для погрузки угля на баржи в Quayside . Он утверждал, что его изобретение выполнит работу быстрее и дешевле, чем обычные краны. Корпорация согласилась с его предложением, и эксперимент оказался настолько успешным, что на Quayside было установлено еще три гидравлических крана. [42]

Успех его гидравлического крана побудил Армстронга основать завод Elswick в Ньюкасле , чтобы производить его гидравлическое оборудование для кранов и мостов в 1847 году. Его компания вскоре получила заказы на гидравлические краны от Edinburgh and Northern Railways и от Liverpool Docks , а также на гидравлическое оборудование для доковых ворот в Гримсби . Компания расширилась с рабочей силы в 300 человек и годового производства в 45 кранов в 1850 году до почти 4000 рабочих, производящих более 100 кранов в год к началу 1860-х годов. [42]

Армстронг провел следующие несколько десятилетий, постоянно совершенствуя конструкцию своего крана; его самым значительным нововведением стал гидравлический аккумулятор . Там, где на месте 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 использования в Нью-Холланде в эстуарии Хамбера он не мог этого сделать, потому что фундамент состоял из песка. В конце концов он создал гидравлический аккумулятор, чугунный цилиндр, снабженный плунжером, поддерживающим очень тяжелый груз. Плунжер медленно поднимался, втягивая воду, пока направленная вниз сила груза не становилась достаточной, чтобы заставить воду под ним поступать в трубы под большим давлением. Это изобретение позволяло проталкивать гораздо большее количество воды по трубам под постоянным давлением, тем самым значительно увеличивая грузоподъемность крана. [43]

Один из его кранов, заказанный итальянским флотом в 1883 году и использовавшийся до середины 1950-х годов, все еще стоит в Венеции , где сейчас находится в аварийном состоянии. [44]

Механические принципы

При проектировании кранов необходимо учитывать три основных фактора. Во-первых, кран должен быть способен поднять вес груза; во-вторых, кран не должен опрокидываться; в-третьих, кран не должен выйти из строя конструктивно.

Стабильность

Для обеспечения устойчивости сумма всех моментов относительно основания крана должна быть близка к нулю, чтобы кран не опрокинулся. [45] На практике величина груза, которую разрешено поднимать (в США ее называют «номинальной нагрузкой»), на некоторое значение меньше нагрузки, которая приведет к опрокидыванию крана, что обеспечивает запас прочности.

Согласно стандартам США для мобильных кранов, номинальная нагрузка, ограниченная устойчивостью, для гусеничного крана составляет 75% от опрокидывающей нагрузки. Номинальная нагрузка, ограниченная устойчивостью, для мобильного крана, поддерживаемого выносными опорами, составляет 85% от опрокидывающей нагрузки. Эти требования, наряду с дополнительными аспектами безопасности конструкции крана, установлены Американским обществом инженеров-механиков в томе ASME B30.5-2018 Мобильные и локомотивные краны .

Стандарты для кранов, устанавливаемых на судах или морских платформах, несколько строже из-за динамической нагрузки на кран из-за движения судна. Кроме того, необходимо учитывать устойчивость судна или платформы.

Для стационарных кранов на пьедестале или мачте момент, создаваемый стрелой, гуськом и грузом, воспринимается основанием пьедестала или мачтой. Напряжение в основании должно быть меньше предела текучести материала, иначе кран выйдет из строя.

Динамический коэффициент подъемной силы

Обзор

Фактор динамической подъемной силы (DLF), также известный как динамический фактор конструкции, является критическим параметром в конструкции и эксплуатации крана. Он учитывает динамические эффекты, которые могут увеличить нагрузку на конструкцию и компоненты крана во время подъемных операций. Эти эффекты включают:

DLF для новой конструкции крана может быть определен с помощью аналитических расчетов и математических моделей, следуя соответствующим проектным спецификациям . Если доступны, данные предыдущих испытаний аналогичных типов кранов могут быть использованы для оценки DLF. Более сложные методы, такие как анализ конечных элементов или другие методы моделирования, также могут быть использованы для моделирования поведения крана в различных условиях нагрузки, как сочтет целесообразным проектировщик или сертифицирующий орган. Для проверки фактического DLF могут быть проведены контрольные испытания под нагрузкой на готовом кране с использованием таких приборов, как тензодатчики , акселерометры и тензодатчики . Этот процесс обычно является частью утверждения типа крана .

При подъеме в открытом море, когда кран и/или поднимаемый объект находятся на плавучем судне, DLF выше по сравнению с подъемом на суше из-за дополнительного движения, вызванного воздействием волн. [46] Это движение вносит дополнительные силы ускорения и требует увеличения скоростей подъема и опускания, чтобы свести к минимуму риск повторных столкновений, когда груз находится вблизи палубы. Кроме того, DLF еще больше увеличивается при подъеме объектов, которые находятся под водой или проходят через зону заплеска. [47] Скорость ветра также, как правило, выше, чем на суше.

Хотя фактические значения DLF определяются посредством испытаний крана в репрезентативных рабочих условиях, для руководства можно использовать проектные спецификации. Значения варьируются в зависимости от спецификации, которая отражает тип крана и его использование. Вот несколько примеров типичных значений:

Формулы

Методы определения DLF различаются в зависимости от спецификации крана. Следующие формулы являются примерами из одной спецификации. [46]

Рабочая нагрузка (подвешенный груз) — это общий вес, который кран рассчитан на безопасный подъем в нормальных условиях эксплуатации. Это [46]

где

рабочая нагрузка,
это ускорение силы тяжести,
максимальная поднимаемая масса, которая также называется пределом рабочей нагрузки крана (WLL) или безопасной рабочей нагрузкой (SWL), и
масса грузоподъемных устройств или частей крана, которые движутся вместе с поднимаемой массой.

Затем DLF используется в качестве множителя для определения силы, приложенной к конструкции и компонентам крана [46].

где

это расчетная сила, и
это ДЛФ.

Затем DLF можно рассчитать с помощью [46]

где

относительная скорость между поднимаемым объектом и крюком в момент подъема, и
жесткость крановой системы на крюке.

Относительная скорость зависит от эксплуатационных требований крана, а жесткость системы на крюке можно определить расчетом или испытаниями на прогиб под нагрузкой.

Типы

Типы кранов, описанные в этом разделе, классифицируются в зависимости от их основной области применения:

Строительство

Устанавливается на грузовике

Самая простая конфигурация крана, устанавливаемого на грузовик, представляет собой «грузовой кран со стрелой» или «погрузчик для грузовика», который представляет собой установленный сзади вращающийся телескопический кран, установленный на шасси коммерческого грузовика. [50] [51]

Автомобиль с краном в Днепре , Украина.

Более крупные, более тяжелые, специально изготовленные «грузовые» краны состоят из двух частей: шасси, часто называемого нижним , и подъемного компонента, который включает стрелу, называемого верхним . Они соединяются вместе с помощью поворотной платформы, что позволяет верхней части качаться из стороны в сторону. Эти современные гидравлические автомобильные краны, как правило, представляют собой одномоторные машины, с одним и тем же двигателем, приводящим в действие ходовую часть и кран. Верхняя часть обычно приводится в действие гидравликой, проходящей через поворотную платформу от насоса, установленного на нижней. В старых моделях гидравлических автомобильных кранов было два двигателя. Один в нижнем тянул кран по дороге и управлял гидравлическим насосом для аутригеров и домкратов. Тот, что в верхнем, управлял верхней частью через собственный гидравлический насос. Многие старые операторы предпочитают двухмоторную систему из-за протекающих уплотнений в поворотной платформе устаревших кранов новой конструкции. В 1947 году компания Hiab изобрела первый в мире гидравлический кран, установленный на грузовике. [52] Название Hiab происходит от общеупотребительной аббревиатуры Hydrauliska Industri AB — компании, основанной в Худиксвалле, Швеция, в 1944 году Эриком Сундином, производителем лыж, который придумал способ использовать двигатель грузовика для приведения в действие кранов-погрузчиков с помощью гидравлики.

Как правило, эти краны могут передвигаться по автомагистралям, что устраняет необходимость в специальном оборудовании для транспортировки крана, если только не действуют ограничения по весу или другим размерам, например, местные законы. В этом случае большинство более крупных кранов оснащены либо специальными прицепами, помогающими распределить нагрузку по большему количеству осей, либо могут разбираться в соответствии с требованиями. Примером являются противовесы. Часто за краном следует другой грузовик, перевозящий противовесы, которые снимаются для транспортировки. Кроме того, некоторые краны могут снимать всю верхнюю часть. Однако обычно это проблема только для большого крана и в основном выполняется с помощью обычного крана, такого как Link-Belt HC-238. При работе на рабочей площадке аутригеры выдвигаются горизонтально из шасси, а затем вертикально, чтобы выровнять и стабилизировать кран во время стоянки и подъема . Многие автокраны имеют возможность медленного перемещения (несколько миль в час) при подвешивании груза. Необходимо проявлять большую осторожность, чтобы не раскачивать груз вбок от направления движения, так как большая часть устойчивости против опрокидывания тогда заключается в жесткости подвески шасси. Большинство кранов этого типа также имеют подвижные противовесы для стабилизации сверх той, что обеспечивается аутригерами. Грузы, подвешенные непосредственно сзади, являются наиболее устойчивыми, так как большая часть веса крана действует как противовес. Рассчитанные на заводе графики (или электронные защитные устройства ) используются крановщиками для определения максимально безопасных нагрузок для стационарных (аутригеров) работ, а также (на резине) грузов и скоростей движения.

Грузоподъемность автокранов варьируется от 14,5 коротких тонн (12,9 длинных тонн ; 13,2  т ) до 2240 коротких тонн (2000 длинных тонн; 2032 т). [53] [54] Хотя большинство из них поворачиваются только на 180 градусов, более дорогие автокраны могут поворачиваться на полные 360 градусов.

Загрузчик

Кран-манипулятор с удлинителем стрелы

Кран-манипулятор (также называемый краном-манипулятором или шарнирным краном ) представляет собой гидравлическую шарнирную стрелу, установленную на грузовике или прицепе , и используется для погрузки/разгрузки груза транспортного средства. Многочисленные сочлененные секции могут быть сложены в небольшое пространство, когда кран не используется. Одна или несколько секций могут быть телескопическими . Часто кран имеет определенную степень автоматизации и может разгружаться или укладываться без инструкций оператора.

В отличие от большинства кранов, оператор должен перемещаться по транспортному средству, чтобы иметь возможность видеть свой груз; поэтому современные краны могут быть оснащены переносной кабельной или радиосвязанной системой управления в дополнение к установленным на кране гидравлическим рычагам управления.

В Соединенном Королевстве и Канаде этот тип крана часто называют « Hiab », отчасти потому, что этот производитель изобрел кран-манипулятор и был первым на рынке Великобритании, а отчасти потому, что отличительное название было заметно на стреле. [55]

Кран -манипулятор — это кран-манипулятор, установленный на шасси с колесами. Это шасси может ездить на прицепе. Поскольку кран может перемещаться на прицепе, он может быть легким краном, поэтому прицеп может перевозить больше грузов.

Телескопический

Телескопический мобильный кран с ферменной подъемной стрелой

Телескопический кран имеет стрелу, состоящую из ряда труб, вставленных одна в другую. Гидравлический цилиндр или другой приводной механизм выдвигает или втягивает трубы, чтобы увеличить или уменьшить общую длину стрелы. Эти типы стрел часто используются для краткосрочных строительных проектов, спасательных работ, подъема лодок в воду и из воды и т. д. Относительная компактность телескопических стрел делает их пригодными 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, так что он функционирует как башенный кран. Некоторые телескопические башенные краны также имеют телескопическую стрелу.

Пересеченная местность

Кран для пересеченной местности

Кран для пересеченной местности имеет стрелу, установленную на шасси на четырех резиновых шинах, которая предназначена для внедорожных операций по подъему и переносу грузов. Аутригеры используются для выравнивания и стабилизации крана для подъема. [56]

Эти телескопические краны являются одномоторными машинами, с одним и тем же двигателем, приводящим в действие ходовую часть и кран, подобно гусеничному крану. Двигатель обычно устанавливается в ходовой части, а не в верхней, как у гусеничного крана. Большинство имеют полный привод и 4 рулевых колеса для перемещения по более тесной и скользкой местности, чем стандартный автокран, с меньшей подготовкой площадки.

Вездеходный

Вездеходный кран

Вездеходный кран — это гибрид, сочетающий в себе проходимость грузовика и маневренность вездеходного крана. Он может как передвигаться на большой скорости по дорогам общего пользования, так и маневрировать на пересеченной местности на рабочей площадке, используя рулевое управление всеми колесами и крабовый ход.

AT имеют от 2 до 12 осей и рассчитаны на подъем грузов массой до 2000 тонн (2205 коротких тонн ; 1968 длинных тонн ). [57]

Гусеничный

Основная статья: Гусеничный кран с решетчатой ​​стрелой

Гусеничный кран

Гусеничный кран имеет стрелу, установленную на шасси, оснащенном набором гусеничных траков , которые обеспечивают как устойчивость, так и мобильность. Гусеничные краны имеют грузоподъемность от 40 до 4000 длинных тонн (от 44,8 до 4480,0 коротких тонн; от 40,6 до 4064,2 т), как видно из гусеничного крана XGC88000 . [58]

Главным преимуществом гусеничного крана является его мобильность и готовность к использованию, поскольку кран может работать на площадках с минимальными улучшениями и устойчив на своих гусеницах без аутригеров. Широкие гусеницы распределяют вес по большой площади и намного лучше, чем колеса, передвигаются по мягкому грунту, не проваливаясь. Гусеничный кран также способен перемещаться с грузом. Его главным недостатком является его вес, что затрудняет и делает его транспортировку дорогой. Обычно большой гусеничный кран необходимо разобрать, по крайней мере, на стрелу и кабину и перевезти на грузовиках, железнодорожных вагонах или кораблях к следующему месту. [59]

Подбери и перенеси

Кран-манипулятор похож на мобильный кран тем, что предназначен для передвижения по дорогам общего пользования; однако краны-манипуляторы не имеют стабилизирующих опор или аутригеров и предназначены для подъема груза и его транспортировки к месту назначения в пределах небольшого радиуса, а затем могут передвигаться к следующему месту работы. Краны-манипуляторы популярны в Австралии, где между рабочими площадками большие расстояния. Одним из популярных производителей в Австралии была компания Franna, которую с тех пор купила компания Terex, и теперь все краны-манипуляторы обычно называют «Frannas», хотя они могут быть изготовлены другими производителями. Почти каждая компания среднего и крупного размера, занимающаяся кранами в Австралии, имеет по крайней мере один, а многие компании имеют парк 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, поскольку груз находится дальше от передней части крана. Краны Pick and Carry заменили работу, которую обычно выполняют небольшие автокраны, поскольку время установки намного короче. Многие заводы по производству стали также используют краны Pick and Carry, поскольку они могут «ходить» с готовыми стальными секциями и размещать их там, где это необходимо, с относительной легкостью.

Переносная палуба

Кран-манипулятор Carry Deck — это небольшой 4-колесный кран с вращающейся на 360 градусов стрелой, расположенной прямо в центре, и кабиной оператора, расположенной на одном конце под этой стрелой. Задняя часть вмещает двигатель, а область над колесами представляет собой плоскую палубу. Во многом американское изобретение, Carry Deck может поднимать груз в ограниченном пространстве, а затем загружать его на палубное пространство вокруг кабины или двигателя, а затем перемещать на другое место. Принцип Carry Deck — это американская версия крана Pick and Carry, и оба они позволяют перемещать груз краном на короткие расстояния.

Телескопический погрузчик

Телескопические погрузчики — это погрузчики, похожие на вилочные погрузчики, которые имеют набор вил, установленных на телескопической выдвижной стреле, как у крана. Ранние телескопические погрузчики поднимали только в одном направлении и не вращались; [60] однако, несколько производителей спроектировали телескопические погрузчики, которые вращаются на 360 градусов с помощью поворотной платформы, и эти машины выглядят почти идентично вездеходному крану. Эти новые модели телескопических погрузчиков/кранов с 360-градусным поворотом имеют аутригеры или опорные стойки, 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 каркасных ферм на многих новых строительных площадках, и они отняли большую часть работы у небольших телескопических автокранов. Многие вооруженные силы мира приобрели телескопические погрузчики, и некоторые из них являются гораздо более дорогими полностью вращающимися типами. Их внедорожные возможности и универсальность на стройплощадке, позволяющие разгружать поддоны с помощью вил или поднимать грузы как кран, делают их ценной техникой.

Кран для установки блоков

Кран для установки блоков — это разновидность крана. Они использовались для установки больших каменных блоков, используемых для строительства волнорезов , молов и каменных пирсов .

Башня

Башенные краны — это современная форма балансирного крана, состоящая из тех же основных частей. Закрепленные на земле на бетонной плите (а иногда и на боковинах конструкций), башенные краны часто дают наилучшее сочетание высоты и грузоподъемности и используются при строительстве высотных зданий. Затем основание крепится к мачте, которая придает крану высоту. Далее мачта крепится к поворотному узлу (редуктору и двигателю), который позволяет крану вращаться. Сверху поворотного узла находятся три основные части: длинная горизонтальная стрела (рабочая стрела), более короткая контрстрела и кабина оператора.

Оптимизация расположения башенного крана на строительных площадках имеет важное влияние на материальные затраты на транспортировку проекта, [61] но операторы площадок должны убедиться, что они оценивают, где стрела будет пересекать собственность других землевладельцев и арендаторов, когда она вращается над площадкой. Согласно английскому праву землевладелец также владеет воздушным пространством над своей собственностью, и застройщикам необходимо будет согласовать условия с владельцами смежной собственности, прежде чем пересекать их землю. [62]

Длинная горизонтальная стрела — это часть крана, которая несет груз. Противовесная стрела несет противовес, обычно из бетонных блоков, в то время как стрела подвешивает груз к центру крана и от него. Оператор крана либо сидит в кабине наверху башни, либо управляет краном с помощью радиоуправления с земли. В первом случае кабина оператора чаще всего располагается наверху башни, прикрепленной к поворотной платформе, но может быть установлена ​​на стреле или на полпути вниз по башне. Подъемный крюк управляется оператором крана с помощью электродвигателей для манипулирования тросовыми кабелями через систему шкивов. Крюк расположен на длинном горизонтальном рычаге для подъема груза, который также содержит свой двигатель.

Для того чтобы зацепить и отцепить грузы, оператор обычно работает совместно с сигнальщиком (известным как «доггер», «такелажник» или «свормпер»). Чаще всего они находятся на радиосвязи и всегда используют сигналы руками. Такелажник или доггер руководит графиком подъема для крана и несет ответственность за безопасность такелажа и грузов.

Башенные краны могут достигать высоты под крюком более 100 метров. [63]

Компоненты

Башенные краны широко используются в строительстве и других отраслях промышленности для подъема и перемещения материалов. Существует много типов башенных кранов. Хотя они различаются по типу, основные части у них одинаковые, а именно:

Основная стрела этого крана вышла из строя из-за перегрузки.
Сборка

Башенный кран обычно собирается с помощью телескопического стрелового (мобильного) крана с большим вылетом (см. также «самомонтирующийся кран» ниже), а в случае башенных кранов, которые поднимались во время строительства очень высоких небоскребов, меньший кран (или деррик ) часто поднимается на крышу готовой башни, чтобы впоследствии демонтировать башенный кран, что может быть сложнее, чем установка. [66]

Башенными кранами можно управлять дистанционно, что устраняет необходимость для крановщика сидеть в кабине наверху крана.

Операция

Каждая модель и отличительный стиль башенного крана имеет предопределенную схему подъема, которая может быть применена к любым доступным радиусам в зависимости от его конфигурации. Подобно мобильному крану, башенный кран может поднимать объект гораздо большей массы ближе к своему центру вращения, чем на своем максимальном радиусе. Оператор манипулирует несколькими рычагами и педалями для управления каждой функцией крана.

Безопасность

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. [67]

Самомонтирующиеся башенные краны
Самомонтирующийся башенный кран складывается и раскладывается сам

Обычно это тип башенного крана с пешеходным управлением, самомонтирующиеся башенные краны транспортируются как единое целое и могут быть собраны квалифицированным техником без помощи более крупного мобильного крана. Это нижнеповоротные краны, которые стоят на выносных опорах, не имеют контрстрелы, 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 небольшие самомонтирующиеся башенные краны могут иметь оси, постоянно закрепленные на секции башни, что облегчает маневрирование крана на площадке.

Башенные краны также могут использовать гидравлическую домкратную раму, чтобы поднять себя, чтобы добавить новые секции башни без какой-либо дополнительной помощи других кранов за пределами начальной стадии сборки. Вот как он может вырасти почти до любой высоты, необходимой для строительства самых высоких небоскребов, если его привязать к зданию по мере его роста. Максимальная высота башенного крана без поддержки составляет около 265 футов. [68] Видео о том, как кран становится выше, см. в разделе «Crane Building Itself» на YouTube. [69]

Другую анимацию использования такого крана можно посмотреть на YouTube в видеоролике «SAS Tower Construction Simulation». [70] Здесь кран используется для возведения лесов, которые, в свою очередь, содержат портал для подъема секций шпиля моста.

Подъемный кран

Подъемный кран на выставке WindEnergy, 2018 г.

Многие башенные краны спроектированы так, чтобы «прыгать» поэтапно, фактически поднимаясь на следующий уровень. Особый пример подъемного крана был представлен Lagerwey Wind и Enercon [ Этот абзац нуждается в цитате(ах) ] для строительства башни ветряной турбины , где вместо возведения большого крана небольшой подъемный кран может поднять себя вместе с конструкцией конструкции, поднять корпус генератора на его вершину, добавить лопасти ротора, а затем спуститься вниз.



Обработка грузов

Ричстакер

Мобильный контейнерный кран

Ричстакер — это транспортное средство, используемое для обработки интермодальных грузовых контейнеров в небольших терминалах или средних портах. Ричстакеры способны очень быстро перевозить контейнеры на короткие расстояния и складывать их в различные ряды в зависимости от доступа.

Сайдлифтер

Боковой кран

Боковой кран -манипулятор — это дорожный грузовик или полуприцеп , способный поднимать и перевозить контейнеры стандарта ISO . Подъем контейнеров осуществляется с помощью параллельных краноподобных подъемников, которые могут поднимать контейнер с земли или с железнодорожного транспортного средства .

Подъемник для путешествий

Подъемный кран ( также называемый лодочным козловым краном или лодочным краном) представляет собой кран с двумя прямоугольными боковыми панелями, соединенными одной балкой наверху одного конца. Кран является мобильным с четырьмя группами управляемых колес, по одному на каждом углу. Эти краны позволяют поднимать лодки с мачтами или высокими надстройками из воды и транспортировать их вокруг доков или пристаней для яхт. [71] Не путать с механическим устройством, используемым для перемещения судна между двумя уровнями воды, которое также называется лодочным подъемником .

Портальный перевозчик

Контейнеровоз-перевозчик перемещает и штабелирует интермодальные контейнеры .

Промышленный

Кольцо

Кольцевой кран

Кольцевые краны являются одними из самых больших и тяжелых наземных кранов, когда-либо спроектированных. Кольцевая дорожка поддерживает основную надстройку, позволяя выдерживать чрезвычайно тяжелые грузы (до тысяч тонн).

Акула-молот

Кран-молот ( Finnieston Crane ) в Глазго

«Молотковый» или гигантский консольный кран — это кран с фиксированной стрелой , состоящий из башни со стальными распорками, на которой вращается большая горизонтальная двойная консоль ; передняя часть этой консоли или стрелы несет подъемную тележку, стрела выдвинута назад, чтобы сформировать опору для оборудования и уравновешивающего груза. В дополнение к движениям подъема и вращения, предусмотрено так называемое «реечное» движение, с помощью которого подъемная тележка с подвешенным грузом может перемещаться внутрь и наружу вдоль стрелы, не изменяя уровень груза. Такое горизонтальное перемещение груза является отличительной чертой более поздней конструкции крана. [72] Эти краны, как правило, имеют большие размеры и могут поднимать до 350 тонн. [73]

Конструкция Hammerkran впервые появилась 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 для установки крупных частей линкоров, таких как броневые плиты и стволы орудий . Гигантские консольные краны также устанавливались на военно-морских верфях в Японии и Соединенных Штатах . Британское правительство также установило гигантский консольный кран на военно-морской базе Сингапура (1938), а позже копия крана была установлена ​​на военно-морской верфи Гарден-Айленд в Сиднее (1951). Эти краны обеспечивали ремонтную поддержку линейного флота, работавшего вдали от Великобритании .

В Британской империи инженерная фирма Sir William Arrol & Co. была основным производителем гигантских консольных кранов; компания построила в общей сложности четырнадцать. Из шестидесяти, построенных в мире, сохранилось лишь несколько; семь в Англии и Шотландии из примерно пятнадцати по всему миру. [74]

Кран с подъемной стрелой

Titan Clydebank — один из четырех шотландских кранов на реке Клайд , сохраненный как туристическая достопримечательность.

Уровень изменения вылета стрелы

Обычно кран с шарнирной стрелой также имеет тенденцию к перемещению крюка вверх и вниз по мере перемещения стрелы (или вылета стрелы ). Кран с стрелой с ровным вылетом стрелы — это кран такой же распространенной конструкции, но с дополнительным механизмом для удержания крюка на одном уровне, когда стрела выдвигается или поворачивается.

Накладные расходы

Мостовой кран , используемый в типичном механическом цехе. Подъемник управляется с помощью проводной кнопочной станции для перемещения системы и груза в любом направлении.

Мостовой кран , также известный как мостовой кран, представляет собой тип крана, в котором крюковой механизм движется по горизонтальной балке, которая сама движется по двум широко разнесенным рельсам. Часто он находится в длинном заводском здании и движется по рельсам вдоль двух длинных стен здания. Он похож на козловой кран . Мостовые краны обычно состоят из однобалочной или двухбалочной конструкции. Они могут быть построены с использованием типичных стальных балок или более сложного типа коробчатой ​​балки. На фото справа изображен однобалочный кран коробчатой ​​балки с лебедкой и системой, работающей с помощью подвесного пульта управления. Двухбалочные мосты более типичны, когда требуются более тяжелые системы грузоподъемности от 10 тонн [ какие? ] и выше. Преимущество конфигурации коробчатой ​​балки заключается в том, что система имеет меньший собственный вес, но при этом более прочную общую целостность системы. Также в комплект входят лебедка для подъема предметов, мост, который охватывает область, охватываемую краном, и тележка для перемещения по мосту.

Наиболее распространенное использование мостового крана — в сталелитейной промышленности . На каждом этапе производственного процесса, пока он не покинет завод в качестве готового продукта, сталь обрабатывается мостовым краном. Сырье заливается 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 обработки стали на своем заводе. Автомобильная промышленность использует мостовые краны для обработки сырья. Меньшие рабочие краны обрабатывают более легкие грузы в рабочей зоне, такие как фрезерный станок с ЧПУ или пила.

Мостовой кран EOT используется для перемещения и сборки подводной лодки Ictineu 3 на складе в Сан-Фелиу-де-Льобрегат .

Почти все бумажные фабрики используют мостовые краны для регулярного обслуживания, требующего удаления тяжелых прессовых валков и другого оборудования. Мостовые краны используются при первоначальном строительстве бумагоделательных машин, поскольку они облегчают установку тяжелых чугунных сушильных барабанов для бумаги и другого массивного оборудования, некоторые из которых весят до 70 тонн.

Во многих случаях стоимость мостового крана может быть в значительной степени компенсирована за счет экономии, получаемой за счет отказа от аренды мобильных кранов при строительстве объекта, на котором используется большое количество тяжелого технологического оборудования.

Этот электрический мостовой кран является наиболее распространенным типом мостового крана, который можно встретить на многих заводах. Эти краны управляются электрическим способом с помощью подвесного пульта управления, радио/ИК-пульта дистанционного управления или из кабины оператора, прикрепленной к крану.

Портал

Козловой кран
Козловой кран для установки дилижанса на платформу

Козловой кран имеет подъемник в стационарном машинном отделении или на тележке, которая движется горизонтально по рельсам, обычно установленной на одной балке (монобалка) или двух балках (двухбалочная). Рама крана поддерживается портальной системой с уравновешенными балками и колесами, которые движутся по рельсу козла, обычно перпендикулярно направлению движения тележки. Эти краны бывают всех размеров, и некоторые из них могут перемещать очень тяжелые грузы, особенно чрезвычайно большие образцы, используемые на верфях или промышленных предприятиях. Специальная версия — контейнерный кран (или кран «Portainer», названный по имени первого производителя), предназначенный для погрузки и разгрузки судовых контейнеров в порту.

Большинство контейнерных кранов относятся к этому типу.

Стрела

Стреловой кран

Стреловой кран — это тип крана (не путать с краном, оснащенным стрелой для удлинения его основной стрелы), где горизонтальный элемент ( стрела или стрела ), поддерживающий подвижный подъемник, закреплен на стене или на напольной стойке. Стреловые краны используются в промышленных помещениях и на военных транспортных средствах. Стрела может поворачиваться по дуге, чтобы обеспечить дополнительное боковое движение, или быть фиксированной. Похожие краны, часто известные просто как подъемники, устанавливались на верхнем этаже складских зданий, чтобы можно было поднимать товары на все этажи.


Обработка массовых грузов

Кран для перевалки сыпучих грузов

Краны для обработки насыпных грузов изначально спроектированы для переноски грейфера или ковша, а не для использования крюка и стропа. Они используются для насыпных грузов, таких как уголь, минералы, металлолом и т. д.


Укладчик

Кран-штабелер

Кран с механизмом типа вилочного погрузчика, используемый на автоматизированных (управляемых компьютером) складах (известных как автоматизированная система хранения и извлечения (AS/RS)). Кран перемещается по рельсам в проходе склада. Вилы можно поднимать или опускать на любой из уровней стеллажа для хранения и извлечения продукта. В некоторых случаях продукт может быть размером с автомобиль . Краны-штабелеры часто используются на больших морозильных складах производителей замороженных продуктов. Такая автоматизация позволяет избежать необходимости для водителей погрузчиков работать при отрицательных температурах каждый день.

Морской

Плавающий

Плавучий кран

Плавучие краны используются в основном при строительстве мостов и портов , но они также используются для периодической погрузки и выгрузки особо тяжелых или неудобных грузов на суда и с судов. Некоторые плавучие краны устанавливаются на понтонах , другие представляют собой специализированные крановые баржи с грузоподъемностью более 10 000 коротких тонн (8 929 длинных тонн ; 9 072  т ) и используются для транспортировки целых секций мостов. Плавучие краны также использовались для спасения затонувших судов .

Крановые суда часто используются в оффшорном строительстве . Самые большие поворотные 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 Titan . [75]

Палуба

Палубный кран

Палубные краны, также известные как судовые или грузовые краны, [76] расположены на кораблях и лодках, используются для грузовых операций, когда нет береговых разгрузочных сооружений, подъема и опускания грузов (таких как драги для моллюсков и рыболовные сети) в воду, а также разгрузки и извлечения небольших лодок. Большинство из них дизель-гидравлические или электрогидравлические, поддерживающие все более автоматизированный интерфейс управления. [77]

Другие типы

Железная дорога

Рельсовый кран

Железнодорожный кран имеет колеса с ребордами для использования на железных дорогах.

Самая простая форма — кран, установленный на платформе . Более мощные устройства изготавливаются специально. Различные типы кранов используются для технического обслуживания , восстановительных работ и погрузки грузов на товарных складах и предприятиях по переработке лома.

Воздушный

Воздушный кран

Воздушные краны или «небесные краны» обычно представляют собой вертолеты, предназначенные для подъема больших грузов. Вертолеты способны перемещаться и поднимать грузы в труднодоступных для обычных кранов местах. 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 выполняют ликвидацию последствий стихийных бедствий для уборки, а во время лесных пожаров они могут переносить огромные ведра с водой для тушения пожаров.

Некоторые воздушные краны, в основном концепты, также использовали летательные аппараты легче воздуха, такие как дирижабли .

Повышение эффективности кранов

Срок службы существующих кранов, изготовленных из сварных металлических конструкций, часто может быть продлен на много лет путем последующей обработки сварных швов. При разработке кранов уровень нагрузки (подъемная нагрузка) может быть значительно увеличен с учетом рекомендаций IIW, что в большинстве случаев приводит к увеличению допустимой подъемной нагрузки и, следовательно, к повышению эффективности. [78]

Похожие машины

Съемка фильма с крана

Общепринятое определение крана — это машина для подъема и перемещения тяжелых предметов с помощью канатов или тросов, подвешенных к подвижной стреле. Таким образом, подъемная машина, которая не использует тросы или обеспечивает только вертикальное, а не горизонтальное движение, не может быть строго названа «краном».

Типы подъемных машин кранового типа включают в себя:

Более технически совершенные типы таких подъемных машин часто называют «кранами», независимо от официального определения этого термина.

Особые примеры

Крановщики

Женщина за рулем 20-тонного крана OET , 1914 г.

Крановщики — это квалифицированные рабочие и операторы тяжелого оборудования .

Основные навыки, необходимые крановщику, включают в себя:

Терминология

Серия спецификаций ISO 4306 устанавливает словарь для кранов: [81]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ «Как работают краны?». Bryn Thomas Cranes. 22 февраля 2017 г. Получено 20 ноября 2017 г.
  2. Питт 1911, стр. 368.
  3. ^ ab Paipetis, SA; Ceccarelli, Marco (2010). Гений Архимеда — 23 века влияния на математику, науку и технику: Труды международной конференции, состоявшейся в Сиракузах, Италия, 8–10 июня 2010 г. Springer Science & Business Media . стр. 416. ISBN 9789048190911.
  4. ^ ab Chondros, Thomas G. (1 ноября 2010 г.). «Архимед, жизнь, работы и машины». Теория механизмов и машин . 45 (11): 1766–1775. doi :10.1016/j.mechmachtheory.2010.05.009. ISSN  0094-114X.
  5. ^ ab Sayed, Osama Sayed Osman; Attalemanan, Abusamra Awad (19 октября 2016 г.). Структурные характеристики башенных кранов с использованием компьютерной программы SAP2000-v18 (диссертация). Суданский университет науки и технологий . Архивировано из оригинала 14 декабря 2019 г. . Получено 1 августа 2019 г. Самая ранняя зарегистрированная версия или концепция крана называлась шадуф и использовалась египтянами более 4000 лет для транспортировки воды.
  6. ^ Файелла, Грэм (2006). Технология Месопотамии . Издательская группа Rosen . стр. 27. ISBN 9781404205604.
  7. ^ ab Coulton 1974, стр. 7
  8. ^ ab Coulton 1974, стр. 14 и далее
  9. ^ ab Coulton 1974, стр. 16
  10. ^ Все данные взяты из: Dienel & Meighörner 1997, стр. 13
  11. ^ Ланкастер 1999, стр. 426
  12. Ланкастер 1999, стр. 427 и далее.
  13. Ланкастер 1999, стр. 434 и далее.
  14. ^ Ланкастер 1999, стр. 436
  15. ^ abcd Matheus 1996, стр. 346
  16. ^ Мэттис 1992, стр. 514
  17. ^ ab Matthies 1992, стр. 515
  18. ^ Мэттис 1992, стр. 526
  19. ^ abcdef Matheus 1996, стр. 345
  20. ^ ab Matthies 1992, стр. 524
  21. ^ Мэттис 1992, стр. 545
  22. ^ Мэттис 1992, стр. 518
  23. ^ Мэттис 1992, стр. 525 и далее.
  24. ^ Мэттис 1992, стр. 536
  25. ^ abc Matthies 1992, стр. 533
  26. ^ Мэттис 1992, стр. 532 и далее.
  27. ^ Мэттис 1992, стр. 535
  28. ^ ab Coulton 1974, стр. 6
  29. ^ ab Dienel & Meighörner 1997, с. 17
  30. ^ Мэттис 1992, стр. 534
  31. ^ Мэттис 1992, стр. 531
  32. ^ Мэттис 1992, стр. 540
  33. ^ Матеус 1996, стр. 347
  34. ^ Это Берген, Стокгольм, Карлскрона (Швеция), Копенгаген (Дания), Харвич (Англия), Гданьск (Польша), Люнебург, Стаде, Оттерндорф, Марктбрайт, Вюрцбург, Острих, Бинген, Андернах и Трир (Германия). См. Матеус 1996, с. 346
  35. Britannica, The Editors of Encyclopaedia (1 мая 2023 г.). "верфь". Encyclopedia Britannica . Получено 8 июня 2023 г.
  36. ^ Три палубы: Британский шаттл «Чатем» (1694)
  37. ^ Гардинер, Роберт; Лавери, Брайан, ред. (1992). Линия битвы: парусный военный корабль 1650–1840 . Conway Maritime Press. стр. 106–107. ISBN 0-85177-954-9.
  38. ^ Ланкастер 1999, стр. 428
  39. Ланкастер 1999, стр. 436–437.
  40. ^ Викторианская паутина
  41. ^ "Armstrong Hydraulic Crane". Machine-History.Com. Архивировано из оригинала 10 января 2014 года.
  42. ^ ab Dougan, David (1970). Великий оружейник: история лорда Армстронга . Sandhill Press Ltd. ISBN 0-946098-23-9.
  43. ^ Маккензи, Питер (1983). WG Armstrong: Жизнь и времена сэра Уильяма Джорджа Армстронга, барона Армстронга из Крэгсайда . Longhirst Press. ISBN 0-946978-00-X.
  44. ^ "Ньюкаслский кран — бесценная часть венецианского наследия". BBC. 20 мая 2010 г. Получено 8 ноября 2013 г.
  45. ^ Брэйн, Маршалл (апрель 2000 г.). «Как работают башенные краны». howstuffworks.com . Получено 2 апреля 2014 г.
  46. ^ abcdefg Стандарт сертификации 2.22 Подъемные устройства . Дет Норске Веритас АС. Октябрь 2011.
  47. ^ Стандарт сертификации № 2.7-3 Переносные морские установки . Дет Норске Веритас. Май 2011.
  48. ^ FEM 1.001 Правила проектирования подъемных устройств (3-е изд.). Federation Europeanne de la Manutention. Октябрь 1998 г.
  49. ^ 0027/ND Руководство по морским подъемным операциям . www.gl-nobledenton.com. 2010.
  50. ^ Грузовик с стрелой, constructionequipment.com
  51. ^ "Что такое HIAB? Является ли HIAB погрузчиком для грузовиков?" . Получено 24 января 2021 г. .
  52. ^ "История | Sunfab". Архивировано из оригинала 12 марта 2016 года . Получено 6 апреля 2016 года .
  53. ^ "Zoomlion QAY2000 успешно прошел испытания на перегрузку". 17 декабря 2013 г. Получено 24 января 2021 г.
  54. ^ «Что можно поднять с помощью HIAB?» . Получено 24 января 2021 г.
  55. ^ "Hiab Loader Cranes - Изготовленные на заказ краны для максимальной производительности". Архивировано из оригинала 22 марта 2013 г.
  56. ^ Хан, Инамулла (14 июля 2017 г.). «12 лучших типов кранов, используемых в строительных работах». CivilGuides . Получено 3 января 2018 г.
  57. ^ "Zoomlion QAY 2000". YouTube . Архивировано из оригинала 4 апреля 2020 года . Получено 1 июня 2008 года .
  58. ^ "Мировой № 1 – гусеничный кран SANY XCMG XGC88000 - Cranesy". 21 января 2013 г. Получено 24 января 2021 г.
  59. ^ "15 типов кранов, используемых в строительстве (список SURPRISE)". Define Civil . 21 сентября 2018 г. Получено 26 сентября 2018 г.
  60. «Кран поднимает большой груз». Popular Science , август 1948 г., стр. 106.
  61. ^ Кавех, Али; Вазириния, Ясин (2018). «Оптимизация расположения башенного крана и количества материала между точками спроса и предложения: сравнительное исследование». Periodica Polytechnica Civil Engineering . 62 (3): 732–745. doi : 10.3311/PPci.11816 .
  62. ^ Институт инспекторов партийных стен, Oversailing: что это такое и почему это вызывает беспокойство у застройщиков?, дата обращения 12 октября 2024 г.
  63. ^ Краны и доступ https://s3.eu-central-1.amazonaws.com/vertikal.net/ca-2009-1-p25-32_0881f7cc.pdf
  64. ^ Эллиотт, Мэтью (19 декабря 2015 г.). «Анатомия башенного крана». Crane & Rigging . Архивировано из оригинала 22 декабря 2015 г. . Получено 19 декабря 2015 г. .
  65. ^ "компонент башенных кранов". 86towercrane.com. 21 апреля 2012 г. Архивировано из оригинала 27 июня 2012 г. Получено 15 августа 2012 г.
  66. ^ Краучер, Мартин (11 ноября 2009 г.). «Миф о «Бабу Сасси» остается после падения кранов на Бурдж». Khaleej Times . Архивировано из оригинала 1 октября 2012 г. Получено 3 июня 2011 г.
  67. ^ Арнотт, Уильям (4 декабря 2019 г.). «Реальные и скрытые затраты на системы предотвращения столкновений башенных кранов».
  68. ^ "Как работают башенные краны". HowStuffWorks . 1 апреля 2000 г. Получено 23 августа 2019 г.
  69. ^ Строительство крана на YouTube
  70. ^ Моделирование строительства башни SAS на YouTube
  71. ^ "Travel Lift". Архивировано из оригинала 30 сентября 2019 года . Получено 1 октября 2019 года .и другие страницы этого веб-сайта.
  72. Питт 1911, стр. 370.
  73. ^ "Самый большой кран ВМС идет вниз" . Получено 11 июля 2024 г.
  74. ^ "The Cowes Giant Cantilever Crane". Freespace.virgin.net. Архивировано из оригинала 28 августа 2012 года . Получено 15 августа 2012 года .
  75. ^ "Герман Немец". 28 апреля 2011 г. Получено 27 апреля 2014 г.
  76. ^ "Грузовые краны". Wartsila.com . Получено 16 марта 2024 г. .
  77. ^ Цао, Ючи; Ли, Тиешань (1 мая 2024 г.). «Нелинейное управление противокачкой для судовых кранов с полными ограничениями состояния». Applied Ocean Research . 146 : 103964. Bibcode : 2024AppOR.14603964C. doi : 10.1016/j.apor.2024.103964. ISSN  0141-1187.
  78. ^ Международный институт сварочных технологий (МИС) опубликовал в 2016 году руководство «Рекомендации по обработке HFMI».
  79. ^ "TCC 78000 - Heavy Lift Handling in Rostock, Germany". Liebherr . Получено 26 апреля 2020 г.
  80. ^ Команда, Go Construct. «Описание работы оператора крана, зарплата и обучение». Go Construct . Получено 26 августа 2020 г.
  81. ^ Журавли. Словарь, BSI British Standards , получено 30 августа 2024 г.

Источники

История кранов