Тенденции в развитии башенных кранов
Новые конструкции стрелы
Существует давний аргумент против использования безоголовочных кранов: у них слишком большие и тяжелые стрелы. Однако стальные конструкции со временем стали совершеннее, и этот аргумент уже не соответствует действительности.
Так, компания Liebherr продемонстрировала сравнение между ее оголовочным башенным краном мод. 280 EC-H и новой моделью безоголовочного крана 340 EC-B. С помощью одного и того же мобильного крана безоголовочная модель может быть смонтирована на несколько метров выше, чем классический кран с оголовком, за счет того, что у безоголовочного отсутствует оголовок башни крана. Масса опорно-поворотного устройства безоголовочного крана может быть уменьшена с 11,8 до 7,1 т, тогда как масса 13-тонного опорно-поворотного устройства оголовочного крана 280 EC-H может быть уменьшена только до 10,2 т.
Мод. 340 EC-B 12 имеет максимальную г/п 12 т, вылет стрелы 78 м, максимальная высота подъема крюка 90,5 м. Стрела может быть удлинена с помощью 3-метрового удлинителя, а также стандартных 2,5-метровых секций. Компоненты башни крана унифицированы с компонентами кранов предыдущего поколения, что повышает экономичность эксплуатации. Имеется функция Load Plus, которая в случае необходимости увеличивает грузоподъемность до 20% и активируется простым нажатием кнопки. В кабине есть сенсорный экран интеллектуальной системы управления крана. Система управления имеет функцию определения массы груза, связанную с системой защиты от перегрузки.
У безоголовочных кранов высокой грузоподъемности обычно не используют стрелы с величиной сечения, превышающей стандартные размеры, разрешенные для транспортировки.
Все большую долю на отечественном рынке занимают китайские башенные краны. Для нужд строительства из тяжелых стальных конструкций в Китае производятся самые мощные в мире безоголовочные краны. Они используются при строительстве зданий вместо крупнотоннажных башенных кранов с подъемной стрелой.
Компаниями Zhongsheng Construction machinery (ZS), Yongmao, Finehope, Shen Yang Bao Quan и SYM было разработано оригинальное конструктивное решение: безоголовочные башенные краны оснащаются стрелой запатентованной конструкции с сечением в виде перевернутого треугольника (плоская сторона сверху). Это позволило уменьшить общие размеры и массу монорельсовой грузовой крановой тележки. В данной конструкции нижний пояс стрелы остается ровным, в то время как вся стрела имеет сложную форму арочной фермы из трубчатых элементов, состоящей из секций с различной высотой поперечного сечения. Такая конструкция позволяет уменьшить массу стрелы. Поскольку стрела расширяется к верхней части, два верхних пояса совместно воспринимают высокие изгибающие нагрузки, действующие на стрелы кранов высокой грузоподъемности. Для того чтобы упростить монтаж секций стрелы на высоте, замки крепления секций запираются двумя стопорными пальцами, либо используются сдвоенные замки на основных секциях стрелы. Для монтажников устроены большие безопасные платформы на верхней широкой стороне треугольной стрелы. При транспортировке секции стрелы укладываются на боковые стороны, и размеры груза не превышают допустимых ПДД.
Недостатком, однако, является необходимость устанавливать секции острием сечения вниз и удерживать опорами на земле перед тем, как их можно будет поднимать для монтажа на кран.
Безоголовочный башенный кран, самостоятельно разработанный компанией Zoomlion (но с использованием технологий немецкой компании Jost) мод. T3000-160V комплектуется стрелой с сечением «перевернутый треугольник». В 2014 г. он был занесен в Книгу рекордов Гиннесса как «самый большой в мире» безоголовочный кран. Предназначен для строительства крупных и высоких сооружений: высоких мостов, промышленных зданий и т. д. Г/п этого крана составляет 160 т при вылете 19,5 м. Максимальный грузовой момент – 31 200 кН.м, рабочий радиус составляет 85 м. При этом поперечные сечения башни и основания очень компактны, за счет чего кран занимает мало места и проще монтируется и демонтируется. Первая усиленная секция стрелы присоединяется непосредственно к верхней части опорно-поворотного механизма крана. Предлагается пять вариантов стрелы по длине. Грузоподъемный механизм способен опускать груз очень медленно – 0,8 м/мин для точного позиционирования.
Описанное выше конструктивное решение особенно подходит для безоголовочных кранов вместо оттяжек, удерживающих стрелу, при использовании которых под воздействием полной нагрузки деформации стрелы получаются больше. Как заявляют специалисты компании, при данном конструктивном решении максимальный грузовой момент получается значительно выше по сравнению с характеристиками обычных безоголовочных кранов. Следует, однако, учесть, что в конструкции с подвижными противовесами больше движущихся деталей и они нуждаются в более внимательном контроле и техобслуживании большего объема.
В конструкции безоголовочного крана мод. XT1200 компании XCMG намного больше «европейских корней». Первая секция стрелы имеет прямоугольно сечение и присоединяется непосредственно к опорно-поворотному механизму. Остальные секции стрелы имеют обычную треугольную форму. Стрела позволяет крану поднимать грузы до 10,5 т при максимальном вылете 80 м. На вылете 50 м стрела обеспечивает г/п 63 т при использовании двойной грузовой тележки. Грузовой момент крана – 11 550 кН.м.
На выставке bauma 2019 компания Wolffkran представила новую мод. 133 B – безоголовочный башенный кран с маховой (подъемной) гидравлической стрелой. Подъем стрелы осуществляется гидроцилиндром вместо обычной системы с канатами. Использование гидравлического механизма позволило уменьшить зону, которую кран не может обслуживать. К тому же благодаря отсутствию необходимости запасовки канатов, поднимающих стрелу, сокращается время монтажа и подготовки крана к работе.
Кран предлагается в двух версиях: мод. 133.6 В с максимальной г/п 6 т и г/п на конце стрелы 2,3 т при максимальном рабочем радиусе 45 м, а также мод. 133.8 B с максимальной г/п 8 т и г/п на конце стрелы 2,1 т. Основная 25-метровая стрела может удлиняться с шагом 5 м. Башня крана 133 В состоит из секций сечением 2х2 м, обеспечивается высота свободного стояния 85 м. Разрабатываются секции сечением 1,5х1,5 м для удлинения башни.
Кран Wolf 133 B укомплектован исключительно короткой контрстрелой. Именно такие контрстрелы необходимы башенным кранам, используемым при строительстве по технологии PPVC (из готовых объемных блоков).
Уменьшение массы стрелы
У конструкторов, разрабатывающих большие башенные краны с длинными стрелами, одной из главных проблем является уменьшение их грузового момента из-за большой собственной массы стрелы. Одним из способов уменьшения собственной массы стрелы является использование монорельсовой грузовой тележки. Еще один способ – использование двойной грузовой тележки, в которой внутренняя большегрузная тележка закрепляется на коренной секции крановой стрелы и только наружная легкая тележка используется для подъема грузов с максимальным грузовым моментом при максимальных вылетах. Лучше всего при такой конструкции, если переход от работы с двойной к работе с одной тележкой может управляться крановщиком из кабины, как это реализовано на кранах Comansa и Krøll.
На башенных кранах высокой грузоподъемности с опцией «удлиненная стрела» обычно предлагают два варианта расположения противовеса на контрстреле по расстоянию от башни крана (подвижный противовес). У башенных кранов класса 400–600 тм отмечается отчетливая тенденция перехода от обычных кранов с балочной стрелой и оголовком к кранам безоголовочной конструкции. Это помогает сократить расходы на транспортировку и монтаж крана. На рынке башенных кранов появился новый сегмент – краны высокой грузоподъемности с грузовым моментом свыше 800 тм. Ранее эту рыночную нишу обслуживали главным образом большегрузные мобильные краны и башенные краны с подъемной (маховой) стрелой.
