Перемещение тяжелых предметов – дело непростое, тем более, если находится объект в недоступности для подъезда техники. В статье мы расскажем про проектирование мостовых кранов – козловых, опорных, подвесных, а также расскажем, какие программы предназначены для создания трехмерной модели.
Для чего нужна грузоподъемная машина, из чего она состоит
Она применяется в строительстве, когда требуется переместить крупногабаритные или массивные объекты, стройматериалы. В зависимости от конструктивных особенностей применяется либо как подъемный механизм, либо как захват строительных материалов, когда есть ковшовое оборудование.
Конструкция представляет собой мост из высокопрочной стали. Расчет его длины, ширины и механизма передвижения крана производится в зависимости от максимальных тяжестей подъема и условий эксплуатации.
Основная нагрузка направлена на ось – это мост (отсюда и название), который находится перпендикулярно двум балкам по краям. На них он крепится. Нельзя допустить значительных прогибов стали. Чтобы это предусмотреть, диаметр и мощность моста прямо пропорциональны его длине. По нему перемещается грузовая тележка или таль. Передвижение может осуществляться посредством механического или ручного привода.
Таль состоит из подвижной и неподвижной части, к ней прикреплен крепкий трос или металлическая цепь – из-за нее происходит перемещение.
Это база любого мостового крана, а модернизация в зависимости от разновидностей происходит за счет прикрепления к основе дополнительных механизмов, например, ковша, магнита или устройства для захвата и перемещения объектов.
Кроме строительства, такие конструкции применяются на:
- грузовых дворах;
- крупных производствах;
- погрузочных площадках на железнодорожных станциях необщего назначения.
С помощью такого устройства реализуется промышленная сортировка твердых, сыпучих и даже некоторых жидких веществ. В редких случаях изготавливают небольшие механизмы для частных нужд.
Проектирование такого оборудование – это трудная задача, так как следует учесть большое количество особенностей, а от результата зависит безопасность на стройплощадке или в иных местах эксплуатации.
Поэтому на данный момент заводы выпускают небольшое количество конструкций, в то время как в 1980-е годы был их расцвет. Соответственно, цены на них очень высоки. В ряде случаев резонно самостоятельно изготовить грузоподъемник.
Программное обеспечение от ZWSOFT позволяет создать 3D модель крана. Моделирование трехмерных объектов доступно в профессиональной версии САПР ZWCAD 2018 года, а также в ZW3D и Form•Z Jr. Благодаря приемлемым ценам, русскоязычному понятному интерфейсу, простой системе лицензирования и бонусам при покупке корпоративных пакетов, «ЗВКАД» – оптимальный вариант, он является более доступным аналогом «Автокада».
Проектирование зависит от того, какую разновидность устройства вы выберете – есть самые простые, а есть более сложные типы механизмов.
Виды грузоподъемников
Различия по уровню нагрузки по категориям:
- I – до 5 тонн;
- II – от 5 до 50 т;
- III – от 50 до 320 т.
Перед тем как приступить к моделированию крана, нужно учесть планируемые условия эксплуатации, в том числе массу грузов.
Разновидности по типу крепежа
Здесь основной вопрос – как будет закреплен несущий мост. Два типа:
- Подвесной – балки подвешиваются к потолку, заблаговременно укреплены потолочные стяжки. Естественно, такая конструкция может применяться только в помещении. Обычно это устройства первой категории, так как трудно сделать перекрытия с высокой нагрузкой.
- Опорный – опорой являются массивные колонны, на них поперек укладываются рельсы. Такие конструктивные особенности позволяют использовать механизм в любом месте, а также для любых грузов.
Сам мост может быть однобалочным или двухбалочным. Второй труднее в проектировании и монтаже, а также на него уходит много стали, но по мощности он в разы эффективнее.
Виды по приводному механизму
Привод может быть:
- Механический, он же ручной. Он более прост в конструировании, а также для работы нет зависимости от электричества. Из комплектующих понадобятся червячные тали и вал-трансмиссия. Они эффективны на небольших производствах, когда результат не зависит от скорости перемещения грузов, а сами объекты не очень тяжелые.
- Электрический. Более прогрессивный и менее трудозатратный метод. Он требует проектирования электросети в механизме и защиты проводки. Сам чертеж будет содержать электролебедку и тележки с электроприводом, а для запуска понадобится двигатель и редуктор.
- Комбинированный. Этот тип используют часто, чтобы в случае аварии, непредвиденных ситуаций, отключения электроэнергии можно было продолжать работу. Кроме того, в случае больших тяжестей (около 15 тонн и выше) требуется двойной привод.
Разновидности проектов мостового крана по применению
В зависимости от эксплуатации, различают общие и специальные. Первые предназначены для стандартных работ, например, перемещение, сортировка, подъем грузов. Вторые имеют индивидуальную разработку, их устройство предназначено для узких профилей деятельности. Обычно их нет в широком доступе, поэтому часто производство выполняется на заказ. Это может быть дополнительное оснащение комплектующими и пр.
По применению можно классифицировать краны на:
- Строительные – большие конструкции для целей строительства, например, чтобы доставить стройматериалы на высокий уровень.
- Транспортные – применяются для транспортировки, погрузки.
- Цеховые – небольшие, часто созданы по типу подвесного.
- Палубные – находятся на больших судах.
Виды по типу грузозахватного органа
Прежде чем начать проектирование кран-балок и механизмов, следует решить, какое устройство будет захватывать объекты. Для разных промышленных целей необходимы разные захваты. Это могут быть:
- Крюковые.
- Магнитные.
- Грейферные.
- Литейные.
- Комбинированные.
Отдельно можно выделить специальные, так как по заказу можно выполнить практически любой захватный орган. Оптимальным решением будет выполнить конструкцию так, чтобы при необходимости модернизации можно было изменить направленность грузоподъемника.
Элементы конструкции – из чего состоит мостовой кран, основные положения для проектирования
Детали могут модернизироваться, заменяться в зависимости от выбранной разновидности и целей производства. Вот их основной перечень:
- Опоры. Мы помним, что это могут быть либо железобетонные колонны, либо подвесные стропила и тросы. Во втором случае требуется также укрепление потолочных стяжек, а в первом – свайная основа.
- Поперечные балки. Они закрепляются с краев, на них уже будет установлен двухбалочных или однобалочный мост. Есть конструкции, которые подразумевают одно такое крепление, тогда второй конец не закреплен, а находится в воздухе. Это можно осуществить только в том случае, если предусмотренные тяжести при перевозке не будут превышать прочность металла и соединений.
- Сам мост. Он может быть из одной или двух балок. Соответственно, расчет металлоконструкции мостового крана будет происходить в двойном экземпляре. При одиночной балке тележка или таль будет менее устойчива, так как рельс будет проходить посередине кабины.
- На подкрановых балках располагаются рельсы, по ним происходит перемещение крановой тележки на колесиках.
- Ходовые колеса – их количество и расположение также зависит от массы груза и предназначения.
- Телега – это передвижной элемент, который движется по подкрановым балкам, параллельно им.
- Электрические детали – двигатель, лебедки, таль. Соответственно, целая сеть электрики.
- Кабина, из которой ведется управление. Она обычно расположена под конструкцией, но так, чтобы элементы не преграждали видимость.
Остальные части факультативны или выборочны. Но о них тоже необходимо подумать заранее, чтобы соблюсти все нормы безопасности по проектированию и использованию мостовых кранов. Вот перечень:
- грузозахватный орган – магнит, грейфер и пр.;
- крюковые подвески – они нужны для дополнительного использования мостов в качестве опоры при строительстве или иных действиях;
- смотровая площадка и люлька – это открытые места для рабочих, которые будут производить манипуляции;
- перила и ограждения – находятся на крановой тележке для безопасности работников.
Так как вся система значительная и имеет внушительные объемы, но состоит из небольших элементов, требуется создание 3D модели. Это позволит проработать каждую деталь. Это обусловлено тем, что большинство комплектующих – подвижные, ошибки в проекте могут негативно сказаться на общей мощности, а также безопасности. Для работы можно пользоваться софтом от ZWSOFT – надежные, современные программы с доступным интерфейсом.
Требования к проекту и расчету механизма подъема мостового крана
Основные нормы представлены в нормативном документе для строительства – ПБ 10-382-00 «Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов». Также следует придерживаться следующих стандартов:
- ГОСТ 15150 – климатические условия эксплуатации.
- СНиП II-7 – сейсмические особенности местности.
- ГОСТ 1451 регламентирует состояние тормозной системы тележки.
- ГОСТ 28648 – для колес.
- ГОСТ 6627 и ГОСТ 6628 отвечают за размеры и нагрузку крюков и иного подъемного оборудования.
- ГОСТ 3241 и ГОСТ 18899 – нормативы для канатов.
Эти и многие другие правила необходимо учесть при создании проекта.
Как выбрать размер осевых балок
Сечения (высота и ширина) перекладин обычно значительно больше, чем их толщина. Эта особенность металлоконструкций обусловлена необходимостью продольного напряжения на тонкостенную конструкцию.
Высота балок зависит от максимальных колебаний крана, а также от прогиба. Толщина стенок варьируется от 6 мм до 8 мм. Второй вариант предусмотрен для условий повышенной влажности, когда велика вероятность коррозии.
Стоимость изготовления такого изделия на 70 процентов зависит от цены на металл. Поэтому степенью экономичности считается масса конструкции, ее металлозатратность. Именно поэтому важно учесть максимальные грузы, которые необходимо перемещать.
Расчетное усилие
Берутся в учет предельные состояния:
- основные нагрузки;
- регулярно возникающие максимальные напряжения;
- экстренные ситуации – удары, аварии, сейсмическая активность;
- дополнительные климатические – влияние ветра, снега и пр.
Расчет изгиба
При этом берется максимальное усилие на мост – это положение крановой тележки посередине. Для облегчения напряжения рекомендуется снабдить устройство 6 или 8 колесами, а не 4.
Ось изгибается более вероятно при малом распределении давлений, поэтому резонно делать большую площадь телеги, а смотровые площадки и кабину монтировать не в середине, где происходит основная нагрузка, а по краям.
Расчет сопротивлений сварки
Сварной шов необходимо делать двусторонним или применять односторонний метод с подворотом у основания. Если применяется способ встык, то растяжения увеличиваются, поэтому применяется коэффициент 0,7.
Наиболее крепкие соединения получаются при тавровом сваривании, то есть к бокам конструкции. При этом отмечается, что масштаб изделия практически не влияет на параметр сопротивления нагрузке.
Расчет рельсов
Кроме основных поперечных балок, своеобразных шпал, при высокой нагрузке можно применять дополнительные перекрытия – ребра жесткости. Это помогает избежать деформации рельса при эксплуатации из-за ходового колеса.
Второстепенные диафрагмы не стоит приваривать на участке подошвы – при прикреплении рельсовой балки к опорам, так как это может привести к появлению трещин на стали.
Примеры программ от «ЗВСОФТ» для расчетов кранов
Основное программное обеспечение для проектировщика – это автоматизированная программа для создания проекта ZWCAD 2018 Professional. САПР имеет следующие преимущества:
- Создание проекта в двухмерном и трехмерном пространстве.
- 3D визуализация.
- Интеграция в системы электронного документооборота.
- Динамические блоки и функция копирования свойств объекта – эффективно при работе с повторяющимися проектами.
- Пополняющаяся библиотека элементов.
На САПР можно установить модули, которые помогут решить узкоспециализированные проблемы, выполнить расчеты, оформить строительную документацию.
СПДС Стройплощадка – программа для автоматического заполнения и оформления всех чертежей, разделов ПОС и ППР. Возможности:
- база кранов;
- редактор кранового оборудования;
- расчет опасных и рабочих зон грузоподъемных механизмов;
- создание ведомостей, планирования;
- генерирование отчетов;
- подбор конструкции по грузоподъемным характеристикам.
Проектируйте мостовые краны согласно ГОСТ и требованиям безопасности вместе с системами автоматизированного моделирования от «ЗВСОФТ».
