Это грузоподъемное оборудование с поворотной частью, установленной на передвижной металлоконструкции, ездящей по рельсам и способной пропускать под собой ЖД вагоны и другой транспорт. Портальные краны нашли широкое применение в области строительства силовых зданий, шлюзов, плотин, гидростанций и других важных объектов. Они активно используются в судовых доках и на прикордонных складах, при работе с массовыми, ответственными штучными, сыпучими грузами.
Устройство портального крана
В общем случае состоит из следующих механизмов:
Нога – элемент с тележкой внизу (холостая или моторная), обеспечивающий перемещение по крановому пути. Количество ног разнится в зависимости от модели и может быть равно как 3 или 4 (классический вариант), так и 8 или даже 16. Все тележки при этом оборудованы противоугонным захватом, у каждой есть индивидуальный привод (если они моторные), а крайние обязательно буферные.
Оголовок – площадка соединения ног, квадратной или круглой формы. Помимо окончательного формирования портала, с величиной проезда 10,5 м (стандарт на 2 пути) или какой-то другой, также является узлом соединения электрооборудования – всех приводов тележек. Плюс, оголовок – это еще и опорный элемент, принимающий нагрузки от поворотного устройства.
Токоподвод – кабель, гибкий или на барабане, который прикреплен к одной из ног или к соединительному ригелю, и сматывается/разматывается при движении крана. Также ток может подводиться при помощи троллея, но это достаточно затратный вариант, использующийся только тогда, когда на рабочем объекте нецелесообразно прокладывать кабель из-за высокой вероятности его обрыва или повреждения.
Поворотное устройство – колонна или круг на катках, контактирующих с оголовком. Поддерживает и центрирует привод, обеспечивающий вращение крана-портала. Передает нагрузки и вертикальное давление на оголовок.
Стреловое устройство – с захватным механизмом, выполняющее операции вертикального и горизонтального (если вылет может изменяться) перемещения грузов. Оборудовано системой подвижных противовесов, благодаря которой во время работы достигается равновесие по отношению к оси качания.
Классификация портальных кранов
По назначению выделяют:
По типу (схеме) стрелы выделяют:
- прямые – вылет остается неизменным;
- шарнирно-сочлененные – с гибкой или жесткой оттяжкой, прямолинейным или профилированным хоботом, уравнительными блоками или полиспастами – все это направлена на изменение вылета;
По конструкции портала краны классифицируют на:
- решетчатые – каждая нога представляет собой отдельную конструкцию;
- рамные – ноги соединяются попарно и таким образом крепятся к ригелю через оголовок;
- рамно-башенные – аналогичные предыдущим, но доходят только до оголовка;
- рамно-раскосные – каждая нога шарнирно присоединена к ригелю.
По числу опор (ног) выделяют:
- трех-
- четырех-
- многоопорные.
По количеству соединения ног с верхним ригелем портал-краны:
- двух-
- четырех-
- многостоечные.
При этом характер соединения ног с верхним ригелем может быть:
- жестким – ноги не двигаются;
- шарнирным – опоры могут менять свое положение (после оголовка).
По ходовому устройству портальные краны бывают:
- на рельсах – передвигаются исключительно по проложенному пути;
- пневмоколесные – более мобильные, возможны даже их повороты на месте.
Кран портальный имеет вид особого подъемного крана, поворачиваемая платформа которого установлена на высоком пьедестале, а сам механизм перемещения движется по рельсам. Такого рода приспособления зачастую используются на судостроительных заводах, а также в портах и судовых доках. Основной принцип работы кранов заключается в захвате и перемещении масштабных грузов. Непосредственно сам кран портальный состоит из ног, а также оголовка. Кран в порту способен поднимать и перемещать масштабные грузы весом от 5 до 300 тонн.
Устройство портального крана
Кран портальный имеет основание с движущим механизмом, способное вращаться вокруг своей оси. Так как этот вид подъемника способен выполнять разнообразные функции, а именно перемещение различных видов грузов, то он може быть оборудован различными типами захватов, такими как крюк или же грейферный захват. В зависимости от места их расположения и выполняемых функций краны могут быть строительными и монтажными. Такого рода оборудование имеет массу положительных характеристик, а также легко перемещается с места на место.
Виды портальных кранов
Кран портальный бывает нескольких типов и разновидностей, у каждого из них есть свое целенаправленное предназначение.
Доковый кран в сравнении с подобными моделями кранов имеет довольно низкую грузоподъемность, что во многом не соответствует его прямому предназначению. Этот кран защищен от непредвиденного опрокидывания, а также он обладает функцией противоугловых захватов.
Перегрузочный кран способен поднимать больший вес в сравнении с предыдущим, а именно порядка 30 тонн. В некоторых случаях такой подъемник может быть оборудован специальным магнитом (для поднятия металлических деталей), а также крюком или грейфером (для перемещения сыпучего груза). На таком кране в большинстве случаев присутствует лебедка или несколько для страховки перемещаемого груза.
Монтажный кран используют в портах, а также на судоремонтных или судостроительных предприятиях. Внешне такой кран практически идентичен предыдущему, только он способен поднимать грузы, масса которых может достигать 160 тонн, для страховки также применяются несколько лебедок.
Характеристики подъемных кранов
Кран, расположенный в порту, имеет, как правило, несколько рабочих механизмов. Передвижной механизм крана представляет собой установочную функцию, а все остальные - это рабочие механизмы. В зависимости от места установки краны делятся на разнообразные типы по их применению, они могут выполнять как функцию перегрузки, так и функцию поддержки и захвата масштабного груза. Передвижной механизм представляет собой совокупность тележек, которые, в свою очередь, могут быть приводного и неприводного видов. Краны, используемые в порту, очень легкие и экономичные, они также способны выдерживать максимально низкие температуры, а именно до -45 градусов. Независимо от их прямого назначения и названия такие краны зачастую используют в нефтегазовой области, а также в лесной и угольной промышленности. Вылет стрелы портального крана может достигать 40 метров.
Характеристики портальных кранов отражаются в непосредственном наименовании данного крана. К примеру, портальный кран "Ганц 5/6-30-0,5" имеет такие характеристики:
- грузоподъемность крюком, в зависимости от вылета, плавно меняется от 5 до 6 т;
- максимальный вылет - 30 м;
- колея портала 0,5 м.
Этот подъемник целесообразно будет использовать в строительстве и сельском хозяйстве, так как его грузоподъемность не такая большая.
Типы портальных кранов
В зависимости от условий использования краны делятся на два типа - это плавучие и береговые. Плавучие краны используются непосредственно на воде и представляют собой то же судно, только с грузоподъемным механизмом. Портальные краны, технические характеристики которых предполагают устранение поломок и аварий, произошедших на водном пространстве, а также вблизи суши, относятся к плавучим.
К береговым кранам относятся все те, которые располагаются на суше, независимо от того, находятся они в порту, доке или судоремонтном заводе. Используют такие краны для поднятия всех типов грузов, достигающих веса в 300 тонн.
Побывав в любом портовом городе, обратив внимание непосредственно на порт, всегда можно увидеть на горизонте так называемый портовой кран. Без этих грузоподъемных машин просто нереально представить не только морские или речные «ворота», но и строительную площадку гидротехнических сооружений, судостроительные предприятия. Об этих агрегатах мы и поговорим подробнее в статье.
Маркировка
Сразу же отметим, что выражение «портовой кран» не является полностью корректным, поскольку в порту могут быть использованы краны самых разнообразных систем и типов. Правильным словосочетанием будет «кран портальный», название которого происходит от основанного его конструктивного элемента - портала.
Портовые имеют следующие обозначения:
- Буква «К» означает «кран».
- «П» - портальный.
- Д/М/П - доковый, монтажный, перегрузочный.
- К/Г - крюковой, грейферный (эти буквы относятся к старой системе обозначения).
Значение числовых индексов таково:
- 1 - показатель максимальной грузоподъемности на главном крюке или при максимальном вылете.
- 2 - вылет максимальный.
- 3 - величина колеи портала.
В тех случаях, когда грузоподъемность будет различна в зависимости от вылета, обозначение самого вылета и показателя грузоподъёмности происходит двумя цифрами - через дробь.
Служебные обязанности
Теперь рассмотрим портовые краны в зависимости от их назначения:
- Перегрузочный. Это самый массовый вид портовых перегружателей. Его грузоподъёмность находится в пределах от 5 до 30 тонн. В качестве грузозахватного органа на нем может быть применен грейфер (для сыпучих материалов), магнитная шайба для перегрузки металлического лома или крюковая подвеска для штучных грузов.
- Монтажный чаще всего применяется на судостроительных и судоремонтных заводах, в портах. Его корпус практически точно такой, как и у перегрузочного «собрата», а отличие заключается лишь в наличии гуська на хоботе. Также характеризуется небольшой скоростью перемещения крюка. может быть две (для главного и вспомогательного подъема). Грузоподъёмность колеблется в диапазоне 12,5-60 тонн.
- Стапельный - это, пожалуй, самый малочисленный вид портальных агрегатов. По сути, он является монтажной машиной, которая нашла свое применение лишь на предприятиях, занимающихся постройкой различных судов. Характерная особенность крана - высокий портал и токоподвод троллейного типа. Способен удерживать груз, по весу близкий к предельной грузоподъемности, на протяжении очень длительного периода времени (монтаж корпуса кораблей занимает не один день). Грузоподъемность равна 30-160 тонн.
- Доковый. Этот портовой кран по причине своей специфики работы имеет весьма небольшую грузоподъемность. Из конструктивных особенностей стоит выделить узкий портал и наличие противоугонных захватов (помимо защиты от опрокидывания). Также работа механизма ограничена степенью волнения моря или реки.
Основные конструктивные элементы
Портовые краны в большинстве случаев состоят из таких основных деталей:
- Портал. Его основным предназначением является снижение массы противовесов путём увеличения площадки. За счет такого исполнения центра тяжести исключается вероятность опрокидывания крана. Кроме того, между ногами портала осуществляется пропуск железнодорожного или автомобильного транспорта. Также он дает возможность самому крану проехать над каким-либо сооружением.
- Нога - часть портала, низ которой заканчивается тележками (приводными или холостыми).
- Оголовок портала. С его помощью соединяются ноги. Кроме того, он воспринимает нагрузки от поворотной части. В оголовке установлено электрооборудование механизма передвижения крана.
- Опорно-поворотное устройство.
- Токоподвод.
Технические данные
Портовые краны, характеристики которых могут быть различны, в целом выпускаются и работают с учетом следующих показателей:
- Грузоподъемность.
- Вылет стрелы и скорость изменения ее вылета.
- Скорость перемещения крана.
- Скорость поворота.
- Показатель нагрузки на колесо.
- Скорость перемещения тележки (если таковая имеется).
Также, изучая портовой кран, особое внимание необходимо уделить механизму изменения вылета стрелы, который, в свою очередь, может быть гидравлического, штангового, полиспастного или кривошипно-шатунного типа.
Портальный кран – сложная подъёмно-транспортная машина, сложность конструкции которой определяется сложностью технологических операций и повышенных требований к точности исполнения и работы крана.
Рисунок 3.1 – Кран портальный. Общий вид.
1-ходовая тележка;
3-опорно поворотное устройство;
4-неподвижный противовес;
5-кабина управления;
6-кабина для механизмов;
7-механизм изменения вылета;
8-подвижный противовес;
10-жёсткая оттяжка;
12-сменное рабочее оборудование;
3.2 Классификация портальных кранов по их назначению
Портальные краны по функциональному назначению разделяются на: перегрузочные, монтажные, строительные, судостроительные (рис. 3.2)
Рисунок 3.2 – Блок-схема классификации портальных кранов
3.3 Перегрузочные портальные краны
Портовые краны. Грузоподъемность кранов, используемых в портах при погрузке массовых грузов, колеблется в пределах от 1,5 до 20 тонн. При грузоподъемности свыше 3 т. они обычно снабжаются сменным оборудованием - грейферами для работы с насыпными грузами и крюками для работы со штучными грузами. Для кранов грузоподъемностью до 3 т., включительно применение грейферов весьма ограничено, в основном они используются для снабжения углем каботажных и речных судов. Поэтому для упрощения подъемного механизма такие краны обычно изготовляются только с крюками. Для специализированных морских причалов при больших количествах насыпных грузов целесообразно применение грейферных кранов грузоподъемностью до25 т.
Портовые краны обычно имеют постоянную грузоподъемность на всех вылетах. В зависимости от ширины прикордонных складов и обслуживаемых судов портовые краны имеют максимальный вылет от 15 до 40 м (и 30 м обычно 25). Минимальный вылет принимается из конструктивных соображений. В целях обслуживания наибольшей площади с одной установки крана следует стремиться иметь этот вылет наименьшим. Ширина колеи портала (расстояние между осями подкрановых рельс зависит от количества железнодорожных путей, перекрываемых порталом. Обычно порталы выполняются однопутными, трехпутными двухпутными и. В некоторых случаях порталы заменяются Г-образными полупорталами, в которых горизонтальная рама металлоконструкции одной стороной опирается непосредственно на ходовые тележки, катающиеся по подкрановым рельсам, уложенным на несущих конструкциях зданий прикордонных складов (рис. 3.3) или на специальных эстакадах. В речных портах, имеющих откосные набережные, иногда применяются полупорталы специальной конструкции, которые перемещаются по рельсам, уложенным
Рисунок 3.3 – Полупортальный кран
на разных уровнях (рис. 3.4). Это позволяет приблизить ось вращения крана к разгружаемому судну, не прибегая к возведению дорогостоящих массивных стенок набережных. При больших колебаниях уровня воды в реке во время паводков ходовые тележки, идущие по нижнему рельсу, и часть металлической конструкции полупортала часто работают под водой.
Поворотная часть крана на однопутном портале устанавливается на середине его пролета, на двухпутном она иногда смещается к одному из подкрановых рельсов в зависимости от условий работы крана. Поворотная часть крана на трехпутном портале иногда выполняется передвижной, что увеличивает обслуживаемую площадь, но усложняет конструкцию крана.
Ввиду высокой стоимости сооружения подкрановых путей и набережных давление на ходовые колеса кранов обычно ограничивается 20-30 т. В зависимости от этого давления определяется число ходовых колес.
Рисунок 3.4 – Перегрузочный портальный крана на полупортале специальной конструкции
Возможности применения портальных кранов для выполнения широкого спектра операций:
▬ перевалки штучных грузов при помощи грузового крюка;
▬ работы с тяжелыми грузами;
▬ обработки навалочных грузов при помощи грейфера;
▬ работы с магнитом;
▬ перегрузки металлолома при помощи прямоугольного грейфера;
▬ обработки контейнеров при помощи спредера.
Краны с бункером (краны типа «кенгуру») на портале (рис. 5) применяют для выгрузки сыпучих грузов из судов при устойчивом грузопотоке.
Вращение исключено из рабочего цикла крана, тем самым повышается производительность. Движение грейфера из трюма к бункеру и обратно обеспечивают только механизмы подъема и изменения вылета. Из грейфера
Рисунок 3.5 – Портальные краны с бункером (типа «кенгуру»)
груз высыпается в бункер и доставляется на склад транспортерами, один или два из которых установлены на кране. Размеры бункера в плане, с учетом раскачивания грейфера на канатах, значительны. Для уменьшения раскачивания длина подвеса должна быть возможно меньшей. При передвижении крана вдоль судна бункер не должен выступать в сторону берегового рельса за габарит портала. В кране завода ПТО им. С. М. Кирова (рис. 3.5, а) бункер выполнен поворотным. При выгрузке груза из судна бункер устанавливают горизонтально, а при перемещениях крана вдоль пирса - вертикально; при этом бункер не задевает надстроек судна. В кране фирмы "Кампнагель" из тех же соображений бункер выполнен передвижным (рис. 5, б). Это позволяет уменьшить длину перемещения грейфера и массу стреловой системы.
Введение
Актуальность вопроса обновления кранового хозяйства портов остается неизменной и, в особенности, после решения Правительства РФ о развитии транспортной структуры внутренних транзитных перевозок массовых грузов по территории России по направлениям Запад-Восток. Общеизвестно, что водный транспорт на сегодняшнее время является самым экономичным для перевозки массовых грузов, а их перегрузка в портах на ж/д и авто транспорт более 75% объема производится портальными кранами . Очевидно, что производительность портов в большей части зависит от эффективности портового кранового хозяйства, износ которого составляет более 95%, а средний возраст кранов - более 25лет, около 50% затрат на содержание кранов уходит на аварийные ремонты.
Для нормальной окупаемости крана в течение 6-7лет его загрузка по времени должна быть не менее 70% поэтому целесообразно устанавливать новые портальныекраны на причальных стенках (пирсах) с постоянным грузопотоком, близким расположением ж/д линии и разгрузочной площадки для автотранспорта
Современные причальные линии портов стран Запада и Востока имеют большие протяженность и площади для складирования грузов, поэтому там эффективно применяются мобильныепортальныекраны на пневмоколесном ходу с гидравлическим опорным устройством. Мобильные портальныекраны в новых портах имеют коэффициент использования до 0,8 в то время как средний коэффициент по отрасли не более 0,3.
Учитывая, что большая часть портов РФ не подвергалась техническому перевооружению почти 25 лет, то и в ближайшее время целесообразно производить замену старых кранов на новые портальныекранына рельсах с кабельным эл/питанием, эл/гидравлическим приводом и прямой стрелой.
Глава I
Портальный кран
Портальный кран и его роль в работе порта
Портальный кран – это стреловой полноповоротный кран, поворотная часть которого установлена на так называемом портале, передвигающимся по рельсам, проложенным на эстакаде или земле.
Портальные краны применяются для погрузочных и разгрузочных работ в портах и на открытых складских площадках, для строительных работ, а так же для монтажно-сборочных работ в судостроении и судоремонте (на плавучих доках и берегу). Подразделяются, по характеру работы, на перегрузочные (крюковые, грейферные, иногда магнитные) и монтажные. Важным типом перегрузочного портального крана является высокопроизводительный, предназначенный для разгрузки судов грейферно-бункерный портальный кран с программным управлением, у которого грейфер заполняет бункер, расположенный на портале. Поворотная часть кранов может устанавливаться на полупорталах (один рельс на стене здания), а на откосных набережных – на треугольных подставках. Стреловые устройства обеспечивают горизонтальное перемещение груза при изменение вылета. Грузоподъемность грейферных кранов постоянная, а крюковых чаще всего переменная. Грузоподъемность перегрузочных кранов от 5 до 40 т, а монтажных от 100 до 300 т; вылет обычно 25-35 м и достигает 50-100 м (у судостроительных кранов). Скорости движений перегрузочных кранов составляют: подъем груза 60-90 м/мин, вращения 1,5-2 об/мин, передвижения крана 30 м/мин, скорости монтажных кранов значительно меньше, чем перегрузочных. Тип и производительность причальных кранов выбирают в зависимости от характеристик груза и количества грузооборота. Грузоподъемность зависит от массы одного подъема. Вылет стрелы определяется по размерам зоны обслуживания, т.е. по ширине судна на загрузке/выгрузке, колее портала и размером оперативной зоны на причале порта. Колею портала выбирают в зависимости от необходимого количества железнодорожных путей и количества полос движения транспортных средств под краном. Скорости рабочих движений зависит от типа и вида груза и технологии. Для тарно-штучных грузов целесообразнее применять немного меньшие скорости т.к., продолжительность застропки и отстропки, а также операций по нацеливанию захвата груза имеют наибольший удельный вес в составе цикла машины.
Роль портального крана в порту неоценима. Портальный кран остается основной рабочей силой в портах всего мира, ведь в каждом порту ежедневно через только один кран проходит несколько тысяч тонн груза.
Как уже говорилось раннее, во многих портах есть устаревшие краны, требующие либо капитального ремонта, либо полной замены. Рассмотрим случай замены пятитонного портального крана на более грузоподъемный и рассчитаем насколько это будет выгодно и полезно.
Заменять будем пятитонный портальный кран КПП 5 (6,3) – 30
КПП 5 (6,3) – 30
| Грузоподъемность, т. | При работе | грейфером | ||||
| крюком | 6,3 | |||||
| С магнитом | ||||||
| Вылет, м | наименьший | |||||
| наибольший | ||||||
| При наибольшей грузоподъемности | - | |||||
| Скорость механизма, м/мин | Подъема при работе | Грейфером | ||||
| крюком | С постоянной г/п (не более соответствующей г/п на максимальном вылете) | |||||
| С переменной г/п | - | |||||
| Изменения вылета | ||||||
| Передвижения | ||||||
| Частота вращения крана, об./мин | 1,5 | |||||
| Высота подъема, м | При работе с грейфером | |||||
| При работе с крюком | ||||||
| Глубина опускания, м | ||||||
| Колея портала, м | 10; 10,5; 15,3 | |||||
| Максимальная нагрузка на колесо рабочего и нерабочего состояния, кН | ||||||
| Группа режима работы крана по ISO 4301-1:1986 (по ГОСТ 25546-82) | А8 (8К) | |||||
| Группа режима работы механизмов по ISO 4301-1:1986 (по ГОСТ 25835-83) | подъема | М8 (6М), 60 | ||||
| Поворота, изменения вылета | М7 (5М), 40 | |||||
| передвижения | М5 (4М), 25 | |||||
Для замены берем портальный кран «Кондор».
Кран «Кондор» был спроектирован в Германии.
Кран предназначен для перегрузки контейнеров международного стандарта, штучных и навалочных грузов. Преимущественное применение крана для перегрузки контейнеров и штучных грузов определяет его конструктивные особенности.
Работа крана допускается при температуре воздуха t от – 40 до + 40°С, при скорости ветра не более 20 м/с - наибольшая скорость ветра, при которой разрешается перегрузка краном различных видов грузов, устанавливается Правилами безопасности труда в морских портах и не превышает 20 м/с.
Колея портала, 10,5 или 15,3
База портала, 10,5 м.
Наибольший задний габарит поворотной части, 7,5 м.
Общая высота крана со стрелой на минимальном вылете, 51,5 м.
Число ходовых колес: 32, в том числе приводных 16
Установленная суммарная мощность приводных электродвигателей (при ПВ 40%) всех механизмов составляет 377 кВт.
Для сравнения портальных кранов, груз будет в мягких контейнерах.
Мягкий контейнер (биг-бэг) –мешок большого размера и грузоподъемности, имеющий стропы петли.
Применяется для хранения и транспортировки сухих сыпучих материалов, таких как цемент, песок, разнообразных смесей, удобрения, гранулированный пластик и подобного груза.
Биг-бэги, как правило, производится из полипропиленовой или полиамидной (капроновой) ткани. Для большей защиты от влаги, полипропиленовая ткань может быть заламинирована или содержать полиэтиленовый вкладыш. В зависимости от специфики
применения, могут быть изготовлены следующие специальные виды мягких контейнеров:
Электростатическиебиг- бэги из электроизоляционных материалов;
ООНовскийМК - Мягкий контейнер для осуществления безопасной транспортировки опасных грузов в соответствии с требованиями ООН;
Пищевыеифармацевтическиебиг- бэги, соответствующие требованиям FDA, Директивы ЕС 2002/72/EC, ISO 9000:2000, HACCP.
Стандартный размер мягкого контейнера - 90х90 см, высота - от 90 см до 200 см. Грузоподъёмность биг-бэга в среднем составляет 2000 кг, но мешки большего размера могут выдерживать до 4000 кг. МК может иметь одну, две или четыре стропы, различные опции для облегчения погрузки и выгрузки (клапаны верхний и нижний, сборку, раскрывающееся днище).
Для погрузки и транспортировки сырья в биг-бэге он может быть установлен на поддон. Также биг-бэг удобно перемещать, подняв его за стропы. Содержимое мягкого контейнера можно легко высыпать, развязав нижний клапан мешка или просто разрезав днище. Такой вид упаковки как мягкий контейнер снижает затраты по погрузке и транспортировке сырья и защищает продукцию от влаги.
Перегружаются биг-бэги крановыми подвесками, оснащенными крючьями или треугольными звеньями с фиксирующими штырями, по 1-8 МК одновременно в зависимости от типа МК и грузоподъемности портального крана.
