Такая конструкция позволяет организовать грузоподъёмные работы на открытых площадках, складах, производственных территориях, железнодорожных терминалах и в других местах, где установка подкрановых конструкций здания нецелесообразна или невозможна.
Конструкция козлового крана может существенно различаться в зависимости от грузоподъёмности, пролёта, высоты подъёма, режима работы и назначения. Для относительно небольших нагрузок применяются однобалочные краны с электрическим тельфером, а для тяжёлых режимов — двухбалочные конструкции с грузовой тележкой и отдельными механизмами подъёма.
Что такое козловой кран
Козловой кран представляет собой пространственную металлическую конструкцию, состоящую из пролётного строения и опор. Нижняя часть опор соединена с ходовыми тележками, благодаря которым весь кран перемещается по рельсам.
Упрощённо силовая схема выглядит следующим образом:
груз → грузозахватное устройство → тельфер или грузовая тележка → пролётное строение → опоры → ходовые тележки → рельсы → основание.
В зависимости от исполнения груз может перемещаться не только вертикально, но и горизонтально вдоль пролёта. Одновременно весь кран способен перемещаться вдоль кранового пути.
За счёт сочетания этих движений кран обслуживает значительную рабочую зону.
Где применяют козловые краны
Главное преимущество козлового крана — возможность работы на открытой площадке без опоры на строительный каркас здания.
Краны такого типа применяют:
- на открытых складских площадках;
- на металлобазах;
- на предприятиях строительной отрасли;
- на железнодорожных терминалах;
- в портах и логистических комплексах;
- на предприятиях по производству железобетонных изделий;
- в судостроении и судоремонте;
- на монтажных площадках;
- в производственных цехах и на территориях рядом с ними;
- для обслуживания складов металлопроката, труб и других длинномерных грузов.
Устройство козлового крана
Конкретный состав оборудования зависит от конструкции, но большинство козловых кранов включает несколько основных узлов.
- пролётное строение;
- опорные ноги;
- ходовые тележки;
- механизм передвижения крана;
- грузовую тележку или тельфер;
- механизм подъёма;
- электрооборудование;
- систему управления;
- концевые упоры и ограничительные устройства.
Пролётное строение
Пролётное строение — горизонтальная часть крана, которая перекрывает рабочую зону между опорами.
В зависимости от грузоподъёмности оно может быть выполнено в виде одной или двух главных балок.
Однобалочная конструкция обычно используется при относительно небольших нагрузках. Двухбалочная схема позволяет получить большую несущую способность и разместить полноценную грузовую тележку.
Главные балки воспринимают нагрузки от поднятого груза и передают их на опорные ноги.
Опорные ноги
Опоры соединяют пролётное строение с ходовой частью крана.
Они работают как вертикальные элементы силовой схемы и передают нагрузки от пролётного строения на ходовые тележки.
Опорные ноги могут выполняться вертикальными или иметь наклон в зависимости от конструкции крана.
При проектировании необходимо учитывать не только вертикальную нагрузку, но и горизонтальные усилия, возникающие при разгоне, торможении и возможном перекосе крана.
Ходовые тележки
Ходовые тележки располагаются в нижней части опор.
На них устанавливаются ходовые колёса, которые взаимодействуют с рельсами наземного кранового пути.
Часть колёс может быть приводной. Через них от электродвигателя и редуктора передаётся тяговое усилие, необходимое для перемещения крана.
Количество колёс, их диаметр, конструкция и нагрузка определяются расчётом и характеристиками конкретного крана.
Механизм передвижения крана
Механизм передвижения обеспечивает движение козлового крана вдоль рельсов.
Обычно он включает электродвигатель, редуктор, тормоз и приводные элементы ходовой части.
При включении электродвигателя крутящий момент через редуктор передаётся на ходовые колёса. За счёт сцепления колёс с рельсами возникает тяговое усилие, и весь кран начинает перемещаться.
Грузовая тележка
В двухбалочных козловых кранах для перемещения груза вдоль пролёта обычно используется грузовая тележка.
Тележка перемещается по верхним или нижним поясам главных балок в зависимости от конструктивной схемы.
На тележке размещаются механизм подъёма, барабан или другой грузовой орган, электродвигатели, редукторы и вспомогательное оборудование.
Тельфер
В однобалочных козловых кранах часто применяется электрический тельфер. Он может перемещаться вдоль главной балки и одновременно выполнять подъём и опускание груза.
Тельфер может быть канатным или цепным. Выбор зависит от грузоподъёмности, высоты подъёма, режима работы и особенностей эксплуатации.
Механизм подъёма
Механизм подъёма предназначен для вертикального перемещения груза.
В зависимости от конструкции крана подъём выполняется с помощью электрического тельфера или отдельного механизма подъёма, установленного на грузовой тележке.
В канатных механизмах двигатель через редуктор приводит во вращение барабан, на который наматывается грузовой канат. Канат соединён с грузозахватным устройством через соответствующую полиспастную систему.
Грузозахватное устройство
Для работы с различными грузами могут применяться крюки, траверсы, грейферы, электромагниты и специализированные захваты.
Грузозахватное устройство выбирается с учётом характера груза и технологической операции.
При этом необходимо учитывать не только массу груза, но и собственную массу грузозахватного устройства, если она входит в расчётную подвешенную нагрузку крана.
Основные виды козловых кранов
Козловые краны классифицируют по конструкции пролётного строения, количеству балок, назначению и другим параметрам.
Однобалочный козловой кран
Однобалочный кран имеет одну главную балку, на которой устанавливается тельфер или другое грузоподъёмное устройство.
Такая конструкция отличается относительно небольшой собственной массой и может использоваться при умеренных грузоподъёмностях.
Однобалочная схема удобна для складских, монтажных и производственных задач, где не требуется высокая грузоподъёмность тяжёлого крана.
Двухбалочный козловой кран
Двухбалочный кран имеет две главные балки, соединённые с опорами.
Такая схема позволяет распределить нагрузку между двумя несущими элементами и разместить грузовую тележку с отдельным механизмом подъёма.
Двухбалочные краны применяются при больших грузоподъёмностях, значительных пролётах и более интенсивных режимах эксплуатации.
Полукозловой кран
Полукозловой кран имеет опоры только с одной стороны пролёта. С другой стороны конструкция опирается на существующий крановый путь здания.
Такое решение позволяет объединить преимущества наземного и опорного исполнения и использовать оборудование в помещениях с соответствующей конфигурацией.
Козловой кран с консолями
У некоторых конструкций главная балка выходит за пределы опор. Такие выступающие части называют консолями.
Консоль позволяет увеличить обслуживаемую зону за пределами расстояния между опорами.
При этом наличие консоли влияет на распределение нагрузок и должно учитываться при расчёте металлоконструкции и ходовой части.
Специальные козловые краны
Для отдельных технологических задач создаются специальные конструкции. Они могут иметь увеличенную высоту подъёма, большой пролёт, несколько механизмов подъёма, специальные грузозахватные устройства или другие особенности.
Конструкция такого крана определяется конкретной технологической задачей и параметрами перемещаемых грузов.
Принцип работы козлового крана
Работа крана основана на совместном функционировании трёх основных групп механизмов:
- механизма подъёма;
- механизма передвижения грузовой тележки или тельфера;
- механизма передвижения самого крана.
Подъём груза
После установки грузозахватного устройства на груз оператор включает механизм подъёма.
Электродвигатель приводит в действие грузовой механизм, в результате чего груз поднимается на необходимую высоту.
После достижения заданной отметки подъём прекращается, а тормозной механизм удерживает груз в требуемом положении в соответствии с конструкцией оборудования.
Перемещение груза вдоль пролёта
После подъёма груз может перемещаться вдоль главной балки.
В однобалочных кранах для этого перемещается тельфер. В двухбалочных конструкциях движение обычно выполняет отдельная грузовая тележка.
Так обеспечивается перемещение груза между различными точками рабочей зоны.
Перемещение всего крана
Для перемещения груза вдоль площадки запускается механизм передвижения козлового крана.
Приводные колёса вращаются и перемещают весь кран по наземному рельсовому пути.
Таким образом, груз может перемещаться сразу в нескольких направлениях: вертикально, вдоль пролёта и вместе с краном вдоль кранового пути.
Какие нагрузки действуют на козловой кран
При проектировании козлового крана необходимо учитывать комплекс нагрузок.
Вертикальные нагрузки
К ним относятся масса самого крана, грузовой тележки или тельфера, грузозахватного устройства и поднимаемого груза.
Вертикальная нагрузка передаётся от пролётного строения через опоры на ходовые тележки.
Динамические нагрузки
При запуске и остановке механизмов нагрузки могут отличаться от статических. Динамические воздействия возникают при подъёме, разгоне, торможении и других переходных процессах.
Поэтому при проектировании нельзя рассматривать кран как неподвижную конструкцию с постоянно приложенным грузом.
Горизонтальные нагрузки
Горизонтальные усилия возникают при разгоне и торможении крана и грузовой тележки, а также при других режимах движения.
Они передаются на металлоконструкцию, ходовую часть и крановый путь.
Ветровые нагрузки
Для кранов, работающих на открытом воздухе, существенное значение имеет воздействие ветра.
Ветровая нагрузка зависит от геометрии крана, площади его элементов, условий эксплуатации и установленного рабочего или нерабочего состояния.
Для открытых площадок также необходимо учитывать требования к удержанию крана при нерабочем состоянии и предотвращению его самопроизвольного перемещения.
Чем козловой кран отличается от мостового
| Параметр | Козловой кран | Мостовой кран |
|---|---|---|
| Опоры | Собственные опорные ноги | Опирается на подкрановые конструкции здания |
| Крановый путь | Обычно наземный | Обычно расположен на подкрановых балках |
| Место установки | Открытая площадка или специальная зона | Чаще производственное здание или цех |
| Перемещение крана | По наземным рельсам | По рельсам на уровне подкрановых конструкций |
| Строительные конструкции | Не требуется опирать мост на колонны здания | Крановый путь обычно связан со строительным каркасом |
При этом основные рабочие движения у обоих типов кранов сходны: подъём и опускание груза, перемещение грузового устройства вдоль пролёта и перемещение самого крана вдоль пути.
Где козловой кран особенно удобен
Козловая конструкция эффективна там, где необходимо обслуживать открытую площадку и при этом нет возможности или необходимости строить полноценную подкрановую эстакаду.
Например, кран может перекрывать складскую площадку между двумя рельсовыми нитками, а груз перемещается в пределах зоны, ограниченной пролётом и длиной кранового пути.
Наземная схема также позволяет организовать отдельную рабочую зону независимо от строительного каркаса здания.
Как подобрать козловой кран
Подбор начинается не с выбора конкретной модели, а с определения условий работы.
Грузоподъёмность
Грузоподъёмность определяют по максимальной массе груза, который должен перемещаться краном.
При этом необходимо учитывать схему строповки и массу применяемых грузозахватных устройств, если они входят в расчётную нагрузку.
Пролёт
Пролёт — расстояние между осями опорных рельсов или соответствующими осями опор крана.
Он определяется шириной обслуживаемой рабочей зоны и должен учитывать расположение складируемых материалов, оборудования и других объектов.
Высота подъёма
Высота подъёма определяется максимальной отметкой, на которую необходимо поднять груз.
При выборе необходимо учитывать не только высоту помещения или габарит площадки, но и необходимую высоту расположения груза над рабочей зоной.
Консольный вылет
Если требуется обслуживать зоны за пределами опор, необходимо определить длину консолей.
Увеличение консольного вылета влияет на силовую схему крана и должно учитываться при проектировании.
Скорость механизмов
Определяют необходимые скорости:
- подъёма и опускания груза;
- передвижения тележки или тельфера;
- передвижения крана.
Скорости выбираются не только исходя из производительности. Для точного позиционирования груза может потребоваться более низкая скорость или двухскоростное управление.
Режим работы
Режим работы характеризует интенсивность использования крана.
Для оборудования, которое работает несколько часов в смену с небольшим количеством рабочих циклов, требования к механизмам будут отличаться от крана, работающего практически непрерывно.
Поэтому при подборе необходимо учитывать количество циклов, продолжительность включения механизмов и характер грузовых операций.
Условия эксплуатации
Для открытой площадки необходимо учитывать климатические факторы, воздействие осадков, температуры, ветровую нагрузку и другие условия окружающей среды.
Для специальных производств дополнительно могут иметь значение запылённость, влажность, агрессивная среда и повышенная температура.
Как определить необходимую грузоподъёмность
Предположим, на складе необходимо регулярно перемещать металлические конструкции массой до 8 тонн.
Первоначально можно определить требуемую номинальную грузоподъёмность исходя из максимальной рабочей массы груза.
Но окончательный выбор должен учитывать всю схему грузозахвата. Если вместе с грузом на грузоподъёмный механизм передаётся масса траверсы, захвата или другого оборудования, она должна учитываться в соответствии с принятой расчётной схемой и эксплуатационной документацией.
Кроме того, необходимо определить требуемую высоту подъёма, пролёт, длину кранового пути и интенсивность работы.
Как подобрать крановый путь
Козловой кран работает совместно с наземным крановым путём, поэтому параметры рельсов должны соответствовать ходовой части.
При проектировании или модернизации необходимо учитывать:
- тип и профиль рельса;
- расстояние между рельсами;
- нагрузку от ходовых колёс;
- геометрию пути;
- состояние основания;
- прямолинейность и параллельность рельсов;
- концевые упоры и устройства ограничения движения.
Если кран устанавливается на уже существующий путь, перед подбором оборудования необходимо проверить его фактические параметры.
Типичные ошибки при выборе козлового крана
Выбор только по грузоподъёмности
Одинаковая грузоподъёмность может соответствовать совершенно разным конструкциям. Кран с большим пролётом и интенсивным режимом работы предъявляет другие требования к металлоконструкции и механизмам.
Недостаточная высота подъёма
При выборе следует учитывать не только высоту помещения или крана, но и реальную технологическую задачу: на какую отметку должен подниматься груз и какое пространство требуется для его безопасного перемещения.
Игнорирование ветровой нагрузки
Для открытых площадок ветровая нагрузка является важным фактором. Особенно это касается высоких кранов с большой площадью металлоконструкции.
Несоответствие ходовых колёс рельсам
Колёса должны соответствовать профилю и размерам рельсов. Неправильный подбор может привести к ускоренному износу ходовой части и повышенным нагрузкам.
Отсутствие запаса по рабочим параметрам
Если реальные условия эксплуатации находятся на пределе выбранных характеристик, необходимо пересмотреть конструкцию. При этом запас не следует понимать как произвольное увеличение грузоподъёмности: параметры должны определяться расчётом и условиями эксплуатации.
Эксплуатация и техническое обслуживание
Надёжность козлового крана зависит не только от качества изготовления, но и от состояния металлоконструкции, механизмов и кранового пути.
При эксплуатации контролируют:
- состояние главных балок;
- состояние опорных ног;
- сварные и болтовые соединения;
- ходовые колёса;
- подшипниковые узлы;
- редукторы;
- электродвигатели;
- тормозные устройства;
- грузовые канаты или цепи;
- крюковые подвески и грузозахватные устройства;
- концевые выключатели;
- буферные устройства;
- состояние рельсового пути.
Периодичность и объём технического обслуживания определяются эксплуатационной документацией, требованиями изготовителя и применимыми нормативными требованиями.
На что обратить внимание при осмотре металлоконструкции
При визуальном контроле необходимо обращать внимание на появление трещин, деформаций, повреждений сварных соединений, коррозии и ослабление крепёжных соединений.
Особенно важно контролировать места соединения главных балок с опорами и участки, воспринимающие значительные переменные нагрузки.
При обнаружении повреждений необходимо определить их причину. Например, повторное появление деформации после ремонта может свидетельствовать не только о локальном дефекте, но и о проблеме в расчётной схеме, ходовой части или крановом пути.
На что обратить внимание при осмотре ходовой части
Ходовые колёса должны перемещаться по рельсам без выраженных рывков и перекосов.
Следует контролировать состояние поверхности катания, реборд, осей и подшипниковых узлов.
Повышенный шум, вибрация, неравномерное движение или ускоренный износ колёс могут указывать на неисправность механизма передвижения либо проблемы с геометрией рельсового пути.
Исходные данные для проектирования или подбора
| Параметр | Что необходимо определить |
|---|---|
| Грузоподъёмность | Максимальная рабочая масса груза |
| Пролёт | Расстояние между осями опор |
| Высота подъёма | Требуемая рабочая высота подъёма груза |
| Длина пути | Расстояние, на котором должен перемещаться кран |
| Скорость подъёма | Требуемая скорость вертикального движения |
| Скорость тележки | Требуемая скорость перемещения груза вдоль пролёта |
| Скорость крана | Требуемая скорость перемещения вдоль рельсов |
| Режим работы | Интенсивность и продолжительность эксплуатации |
| Условия эксплуатации | Помещение или открытая площадка, температура, влажность и другие факторы |
| Тип груза | Масса, габариты и особенности грузозахвата |
| Тип грузозахвата | Крюк, траверса, грейфер, магнит или специальный захват |
Чек-лист перед заказом козлового крана
- Определена максимальная масса перемещаемого груза.
- Определён тип и масса грузозахватного оборудования.
- Определён необходимый пролёт.
- Определена высота подъёма.
- Определена длина кранового пути.
- Определены необходимые скорости механизмов.
- Определён режим работы.
- Учтены условия эксплуатации на открытой площадке или в помещении.
- Определена необходимость консолей.
- Проверены параметры существующего или проектируемого кранового пути.
- Определена схема управления.
- Проверена совместимость всех механизмов и металлоконструкции.
Заключение
Козловой кран представляет собой самостоятельную грузоподъёмную конструкцию, которая перемещается по наземному крановому пути. Основными элементами оборудования являются пролётное строение, опорные ноги, ходовые тележки, механизмы передвижения и подъёма, а также система управления.
По конструкции козловые краны могут быть однобалочными, двухбалочными, полукозловыми, консольными и специальными. Выбор конкретной схемы зависит от грузоподъёмности, пролёта, высоты подъёма, режима работы и технологических требований.
Принцип работы основан на совместном действии трёх основных механизмов: подъёма груза, перемещения грузовой тележки или тельфера и передвижения самого крана по рельсам.
При подборе необходимо рассматривать кран как единую систему. Помимо грузоподъёмности, учитываются пролёт, высота подъёма, скорости движения, нагрузка на ходовые колёса, характеристики кранового пути, ветровые воздействия и режим эксплуатации.
Правильно определённые исходные данные позволяют подобрать конструкцию, которая будет соответствовать реальной технологической задаче и обеспечивать требуемую рабочую зону без необоснованного усложнения оборудования.
