Машинист крана-манипулятора 6-го разряда

Прототипами ИТСМ можно считать различные машины автотракторной техники, используемой в народном хозяйстве, оборудованные стационарными или навесными грузоподъемными устройствами, имеющими механический, электрический или гидравлический привод. Наиболее широко используется гидропривод, отличающийся простотой конструкции, малыми габаритами и массой. При этом гидравлические устройства обладают меньшей инерцией, чем электрические, имеют высокую приемистость и малое время запаздывания при отработке командных сигналов. Маховые массы гидравлических двигателей и насосов вращательного действия не превышают 10% массы электродвигателя той же мощности. Следует отметить, что для разгона электродвигателя средней мощности требуется врем от одной до нескольких секунд в зависимости от его размеров и конструкции, тогда как врем разгона гидродвигателя той же мощности составляет не более 0,1 с. Большим преимуществом гидравлических систем является возможность бесступенчатого регулирования выходной скорости и осуществление высокой степени ее редукции, плавности, устойчивости, а также обеспечение равномерности движения исполнительных силовых механизмов.
Гидравлические двигатели отличаются от электрических жесткостью характеристик под нагрузкой и допускают неограниченную по времени работу при максимально возможных низких скоростях, сохраняя при этом постоянство заданных характеристик (зависимость скорости от нагрузки).

Гидравлические системы обладают высокой надежностью и долговечностью в эксплуатации. Электрические системы имеют также высокую надежность и долговечность, но применяются на грузоподъемных машинах в большинстве случаев для энергообеспечения. Широкое использование имеют автокраны, которые выполняют с одной или двум энергетическими установками (одна – для передвижения машины, другая – для привода рабочих органов крана). Однако большинство автокранов используют для привода рабочих
органов основной двигатель машины, отбирая часть его мощности через коробку (редуктор) отбора мощности. Этот привод может быть механическим, электрическим и гидравлическим.

Основными показателями развития конструкций автокранов являются: грузоподъемность; транспортная скорость; скорость выполнения рабочих операций; время приведения крана в рабочее и транспортное положение; специальные устройства и контрольные приборы, обеспечивающие безаварийную работу; транспортные габариты; маневренность; проходимость; конструкция и материалы для несущих и силовых узлов. Наиболее рациональным является применение гидравлических устройств для привода крановых механизмов. Гидропривод обеспечивает плавное, бесступенчатое регулирование скоростей рабочих операций и более компактную компоновку всей машины.

Элементарна конструкция автокрана с поворотным и переменным вылетом грузовой стрелы состоит из двух частей: неповоротной, монтируемой на шасси автомобиля, и поворотной. К неповоротной части крана относится силовая рама, дополнительные опорные домкраты, круг катания поворотной части, привод отбора мощности. К поворотной части относится поворотная платформа, распределительная коробка с реверсом, механизм вращения крана, лебедка для подъема груза и стрелы, стрела с крюком, шарнирно установленная в проушинах поворотной платформы, портал, кабина крановщика и органы управления краном. Крутящий момент от коробки отбора мощности (раздаточная коробка) через карданную передачу и редуктор передается на вал центральной опоры и распределительную коробку с реверсом. Поворотная платформа через три пары роликов опирается на круг катания, закрепленный на неповоротной раме. Реверс обеспечивает изменение направления вращения стрелы крана со всеми механизмами. Для включения в работу барабана лебедки и механизма вращения крана в распределительной коробке имеются кулачковые муфты.

От распределительной коробки через карданные валы вращение передается на червячные редукторы и барабаны лебедок подъема груза и стрелы. Червячные редукторы имеют постоянно замкнутые ленточные тормоза с храповыми механизмами, позволяющими производить подъем груза и стрелы и препятствующие вращению редукторов в обратном направлении. При опускании груза или стрелы соответствующий червячный редуктор вращается двигателем, преодолевающим сопротивление тормоза. Поворот крана осуществляется передачей крутящего момента на вертикальный вал редуктора вращения крана с шестерней, находящейся в постоянном зацеплении с большим зубчатым венцом, закрепленным на неподвижном круге катания. Шестерня обкатывается вокруг венца, обеспечивая поворот крана в одном или другом направлении. Редуктор вращения крана имеет конусную предохранительную муфту, пробуксовывающую при перегрузке механизма. Остановка поворотной платформы и фиксации ее от произвольного поворота осуществляются постоянно замкнутым ленточным тормозом редуктора вращения. Управление краном производится из кабины крановщика.

Устойчивость автокрана в рабочем положении и разгрузка шин осуществляются выносными опорами и устройством блокировки рессор (рис.1). Блокировка рессор производится с помощью рычажно-винтовых стабилизаторов. Двуплечий рычаг 4 шарнирно закреплен на неповоротной раме. Левый конец рычага соединен серьгой 2 с подушкой рессоры 1, а правый опирается своей пятой на конец винта 6, ввернутого в гайку 5. Гайка приварена к пластине, которая шарнирно закреплена на неповоротной раме. При подготовке крана
к движению стабилизаторы выключаются перемещением гаек назад. При работе крана гайки поворачиваются на шарнирах в вертикальное положение, винты 6 вворачиваются до соприкосновения с пятами двуплечих рычагов 4 и затягиваются, обеспечивая жесткую связь колес с рамой автокрана. Простейшая конструкция механического привода лебедки перемещения груза показана на рие.2.

Автокраны указанной конструкции имеют вылет стрелы до 5,5 м и грузоподъемность до 3 т. Скорость подъема груза -до 12 м/мин, скорость вращения стрелы крана – 3,1 об/мин. Высота автокрана в транспортном положении до 3,4 м, с поднятой на максимальный вылет стрелой – 8,2 м, максимальна высота подъема крюка – 6,6 м. Отношение массы поднимаемого груза к собственной массе автокрана – 0,44.

Автокран не имеет свободной платформы, расположенной на шасси автомобиля, на которой можно перевозить груз. Поэтому для работы со специальными грузами, проводимой в различных местах, в том числе и в труднодоступной местности, применяются автомобили – самопогрузчики (рис.3), выполняющие работу по транспортировке, погрузке и выгрузке грузов. Для выполнения погрузочноразгрузочных операций они оборудуются легкими кранами, тельферами, порталами, специальными лебедками и другими грузоподъемными и грузоперемещающими устройствами. Большое распространение получили грузовые автомашины с установленными на раме стреловыми манипуляторами. Манипуляторами называются механизмы, предназначенные для перемещения грузов или деталей на определенное место и установки их в строго ориентированном положении. Манипуляторы, применяемые на автомашинах, устанавливаются либо в передней части машины за кабиной водителя, либо в задней части кузова автомашины. Свободное же пространство кузова машины может использоваться для перевозки грузов. Общий вид автомашины с манипулятором показан на рис. 3.

Манипулятор имеет гидравлический привод, пропорциональный гидрораспределитель и аппаратуру для обеспечения необходимой плавности работы при перемещении грузов.

Угол поворота стрелы 415°. Стрела – складывающаяс трехсекционная, имеюща двухсекционный удлинитель последней секции стрелы, что обеспечивает вылет до 11,8 м. Максимальный грузовой момент – 10,35 тм, грузоподъемность при вылете до 2 м – 5,0 т, при вылете (с удлинителем) 11,8 м – 0,6 т. Максимальна глубина опускания крюка от рамы автомобиля: с основной стрелой – 5,5 м; с основной стрелой и удлинителем – 9,5 м. Рабочее давление гидросистемы – 20 МПа. Управление манипулятором осуществляется со
стационарных пультов, расположенных по обе стороны машины.

Для обеспечения безопасности работ на манипуляторе имеется реле давления, автоматически отключающее привод при перегрузке, а также предусмотрена защита при обрыве провода гидросистемы. В транспортном положении манипулятор разворачивается и компактно укладывается поперек платформы автомобиля за кабиной водителя, что позволяет эффективно использовать площадь кузова для перевозки грузов.

Аналогична конструкция транспортно-перегрузочного агрегата на базовом шасси «Урал» – 4320 показана на рис.4. Машина предназначена для перевозки и работы со специальным оборудованием, для чего оборудована манипулятором и большой погрузочной площадью. Манипулятор имеет грузовой момент 140 кНм, наибольший вылет стрелы – 7,3 м, наибольший угол поворота в горизонтальной плоскости -420°, момент поворота в горизонтальной плоскости 17,6 кНм, высота машины в транспортном положении – 3,75 м, длина
машины в транспортном положении – 10,435 м. Манипулятор, смонтированный в задней части платформы, предназначен для работы со специальным оборудованием шахты, расположенным на глубине до 45 м. Грузоподъемные операции совершаются с помощью лебедки, установленной на основании стрелы манипулятора с промежуточными поддерживающими от провисания каната блоками, расположенными внутри и на металлоконструкции стрелы.

Манипулятор (рис.5) представляет собой сварную коробчатую конструкцию, состоящую из стрелы 1, поворотной колонны 2 и опорно-поворотного устройства 3. Внутри стрелы расположен удлинитель, позволяющий изменять длину вылета стрелы и выдвигаемый гидроцилиндром, расположенным внутри удлинителя. Удлинитель опирается и движется по текстолитовым направляющим. По мере износа текстолитовых направляющих их поджимают специальными вкручиваемыми в технологические отверстия в стреле
пробками. Поворотная колонна нижней частью посажена на цилиндр опорно-поворотного устройства, с помощью которого осуществляется поворот колонны в горизонтальной плоскости. К верхней части колонны шарнирно крепится стрела , угловые повороты которой в вертикальной плоскости обеспечиваются гидроцилиндром 4.

Конец стрелы имеет шарнирно соединенную с ней и удлиняющую стрелу, часть 7, в которой располагается удлинитель 5 с гидроцилиндром. Концевая часть стрелы может поворачиваться в вертикальной плоскости с помощью гидроцилиндра 8. Нагрузка от колонны воспринимается стаканом опорно-поворотного устройства и передается через сферический шарнир и бронзовую втулку на корпус, соединенный с рамой автомашины. Поворот колонны со стрелой обеспечивается двум гидроцилиндрами через зубчатую
рейку и шестерню, выполненную совместно со стаканом.

При транспортном положении манипулятор размещается продольно на грузовой платформе, что позволяет транспортировать грузы только небольших габаритов, располагаемых по бортам автомашины. Важной задачей при проектировании специальной машины с манипулятором является обеспечение наибольшей площади в кузове автомашины для размещения груза при его транспортировании. На рис.6 показана конструкция манипулятора специальной автомашины, перевод которого в транспортное положение может
осуществляться в любой точке по длине платформы кузова. На машинах этой конструкции можно перевозить грузы различных габаритов и конфигурации, а манипулятор после работы с грузом располагать в наиболее удобном месте грузовой платформы.

Отличительной особенностью такой конструкции автомашины с манипулятором является возможность манипулятора перемещаться по длине погрузочной площади. Продольное перемещение манипулятора осуществляется по направляющим с помощью цепной передачи. Поворот колонны со стрелой обеспечивается двумя гидроцилиндрами через зубчатую рейку и шестерню, выполненную совместно со стаканом опорно-поворотного устройства манипулятора. Электрогидравлический привод изменения положения стрелы расположен на основании стрелы. Подвод электропитания осуществляется кабелем через катушку с пружинным устройством, позволяющим поддерживать кабель постоянно в следящем натянутом положении при перемещении манипулятора. Подъем и опускание груза относительно стрелы осуществляется с помощью гидроцилиндра и полиспастной системы, расположенных внутри металлоконструкции стрелы.

Помимо самопогрузчиков со стреловыми манипуляторами определенное распространение получили транспортно-погрузочные автомашины с манипуляторами портального типа. Простейшая конструкция автомобиля – самопогрузчика с манипулятором портального типа, нашедшего широкое применение в народном хозяйстве, показана на рис.6. Представленная конструкция погрузчика позволяет сравнительно просто провести анализ и оценить работу манипулятора портального типа.

Портал шарнирно закреплен на силовой раме, которая установлена на шасси автомобиля. Угловое перемещение портала осуществляется гидроцилиндрами, соединенными шарнирно с вертикальными стойками портала. Применение двух гидроцилиндров исключает деформацию скручивания портала в поперечном направлении. Применяемые два гидроцилиндра, соединенные с вертикальными стойками портала, работают синхронно. Для работы с грузом (погрузка на машину или разгрузка) портал может быть оборудован грузоподъемной системой, закрепленной либо на поперечине, либо на одной из вертикальных стоек портала. Лебедка с полиспастным устройством может иметь механический,
электро- или гидропривод, энергообеспечение которого осуществляется через коробку отбора мощности от двигателя автомашины.

Области применения кранов-манипуляторов:

Применение кранов-манипуляторов разнообразно: от строительства малоэтажных зданий до погрузки-разгрузки.

Выполнение работ по строительству:

• Демонтаж металлических конструкций;
• Укладка трубопроводов, канализационных стоков;
• Перемещение груза – строительных отходов и мусора;
• Транспортировка стройматериалов;
• Перевозка бревен.

Работа с грузами:

• Погрузка, разгрузка контейнеров, блок-контейнеров для электростанций малогабаритных стройматериалов;
• Перевозка мини-сельхозтехники;
• Транспортировка малых архитектурных форм.

Монтаж технического и другого оборудования:

• Выполнение монтажных работ с металлоконструкциями;
• Установка электрических и холодильных агрегатов;
• Работы по монтажу ограждающих конструкций.