Что такое башенные краны? Понимание их конструкции, функциональности и советы по выбору.

На строительных площадках, где из земли поднимаются высотные здания и постепенно формируются заводы, всегда возвышается «гигантская стальная стрела», точно поднимающая тяжелые материалы, такие как арматура, бетон и стальные конструкции. Это башенный кран. Как основное тяжелое строительное оборудование, башенные краны, благодаря своей исключительной высоте подъема, гибкому радиусу действия и стабильной грузоподъемности, стали незаменимыми «рабочими лошадками» для высотных зданий и крупных заводских сооружений. Однако большинство людей видят только их массивный силуэт и не знакомы с тем, что представляют собой башенные краны. Давайте теперь рассмотрим их подробнее.

Что такое башенный кран?

Башенный кран Это кран с полным вращением и вертикальной башней. Благодаря уникальной конструкции он может эффективно перемещать тяжелые грузы в трехмерном пространстве:

Конструктивные компоненты

Башенный кран в основном состоит из следующих компонентов:

• Металлическая конструкция: корпус башни, стрела и основание.
• Механизмы работы: подъем, перемещение стрелы, вращение и ходьба.
• Электрическая система: двигатели, контроллеры, распределительные шкафы, соединительные провода, сигнальные устройства и осветительное оборудование.

Принцип работы

Кран поднимает или перемещает тяжелые предметы с помощью подъемного крюка или других захватных устройств. Подъемный механизм поднимает груз из исходной точки, а механизм вращения или перемещения стрелы перемещает материал горизонтально. Механизм перемещения позволяет перемещать груз в пределах досягаемости крана.

Функции

Башенные краны обладают значительными преимуществами в машиностроении. Благодаря длинной стреле, большому радиусу захвата и большой высоте подъема, они способны одновременно осуществлять вертикальную и горизонтальную транспортировку. Кроме того, современные башенные краны отличаются высокой степенью стандартизации, что обеспечивает бесперебойную и надежную работу.

Однако они также большие, тяжелые, требуют значительного времени на транспортировку и перемещение, а также нуждаются в профессиональных операторах.

Как работают башенные краны?

Суть работы башенного крана заключается в точном перемещении тяжелых предметов из «начальной точки» в «пункт назначения» с использованием его металлической конструкции в качестве опоры, скоординированных механизмов и системы управления электрооборудованием. Весь процесс можно разделить на три основных этапа: структурная поддержка, соединение механизмов и управление нагрузкой, что в сочетании с типичными рабочими процессами обеспечивает эффективную транспортировку.

Структурная поддержка

Работа крана основана на прочной металлической конструкции, которая служит «скелетом», предотвращая наклон или обрушение под нагрузкой. Ключевые конструктивные элементы включают в себя:

• Корпус башни : вертикальная опорная конструкция, определяющая максимальную высоту подъема крана. Включает в себя лестницы и кабельные каналы, а также служит основанием для установки вращающегося механизма.
• Стрела : горизонтальный несущий элемент, один конец которого соединен с корпусом башни, а другой — с противовесами. Это ключевой элемент для обеспечения «горизонтальной транспортной дальности». В зависимости от конструкции, это может быть либо «поворотная стрела», либо «кран с верхним расположением стрелы».
• Основание и крепление : Мобильные башенные краны перемещаются за счет своего основания, в то время как стационарные башенные краны крепятся к бетонному фундаменту. Если высота превышает определенные пределы, для предотвращения раскачивания башни требуется «каркас крепления» для соединения с конструкцией здания.
• Противовес : Расположенный симметрично относительно стрелы, противовес уравновешивает поднимаемый груз, обеспечивая общую устойчивость крана.

Четыре основных механизма

• Подъемный механизм : Лебедка, приводимая в движение двигателем, вращается, наматывая стальной трос для подъема крюка. Реверсирование лебедки освобождает трос для опускания крюка. Система шкивов увеличивает грузоподъемность, а ограничители перегрузки и высоты обеспечивают постоянную безопасность.
• Механизм перемещения стрелы : У кранов с изменяемой стрелой угол наклона стрелы регулируется с помощью лебедки, которая перемещает стальной трос, изменяя угол наклона стрелы. Устройство ограничения угла наклона предотвращает чрезмерное выдвижение троса.
• Механизм вращения : Поворотное кольцо приводит в движение вращающуюся часть, поворачивая груз из одного направления в другое. Вращение происходит медленно и плавно, а ограничение вращения предотвращает чрезмерное скручивание кабелей.
• Механизм передвижения : Такой механизм есть только у мобильных башенных кранов. Они могут двигаться по прямой линии, поворачиваться или вращаться на месте. Это упрощает перемещение для выполнения задач. Стационарные башенные краны не имеют этого механизма и должны быть разобраны и установлены заново для перемещения.

Электрическая система

• Панель управления : Кабина оператора оборудована рукояткой управления, приборной панелью и кнопкой аварийной остановки.
• Исполнительная часть : Электрическая система регулирует скорость вращения двигателей с помощью контакторов и инверторов, а датчики постоянно контролируют нагрузку, положение и другие данные. Если значения превышают допустимые пределы, система запускает защитное отключение.

Типы башенных кранов

Башенные краны классифицируются различными способами на основе конструктивных особенностей, мобильности, режимов работы и других ключевых характеристик. Различные типы существенно различаются по сценариям применения и производительности. Ниже представлена систематическая классификация, разработанная с учетом конструктивных принципов и инженерных применений:

1. По мобильности

Стационарный башенный кран : После установки положение крана остается неподвижным, перемещаться по нему невозможно. Требуется бетонный фундамент и крепежная рама. Он обеспечивает большую высоту подъема, высокую устойчивость и большую грузоподъемность, подходит для высотных зданий и крупных заводских установок на стационарных площадках. Однако установка и демонтаж сложны и требуют помощи мобильных кранов, а рабочая зона не может быть изменена.

Мобильный башенный кран : оснащен механизмами передвижения, что позволяет легко перемещать и устанавливать его без необходимости в стационарном фундаменте. Он универсален, удобен для работ на открытом воздухе и для зданий малого и среднего размера. Однако он имеет меньшую высоту подъема и меньшую устойчивость по сравнению со стационарным типом и не подходит для работы при сильном ветре. Существуют подтипы: на колесах, на гусеничном ходу и на рельсах.

2. В режиме вращения

Башенный кран с верхним поворотом : механизм вращения установлен в верхней части башни. Корпус башни неподвижен, а кран вращается на 360°. Высота башни может быть увеличена за счет добавления стандартных секций. Он обладает большой грузоподъемностью, широким спектром применения и подходит для высотных зданий и крупных заводов.

Башенный кран с поворотным механизмом : механизм вращения установлен в основании башни. Весь кран вращается вокруг основания, а башня, как правило, монолитная и не может быть увеличена в высоту. Он компактен, имеет небольшую высоту и легко собирается и разбирается. Подходит для малоэтажных зданий, внутренних помещений заводов и небольших строительных площадок.

3. По Движение стрелы

Башенный кран с поворотной тележкой : стрела представляет собой жесткую конструкцию с подвижной тележкой, которая регулирует радиус работы, перемещаясь вдоль направляющей стрелы. Он быстрый, гибкий и равномерно распределяет вес по стреле. Этот тип является основным выбором для высотных жилых зданий, офисных сооружений и других проектов, требующих частой регулировки радиуса работы.

Башенный кран с поворотной стрелой : стрела состоит из шарнирно-сочлененной ферменной балки, а рабочий радиус регулируется изменением угла наклона стрелы с помощью лебедки. Стрела складная, что облегчает транспортировку, и обладает высокой грузоподъемностью и возможностью работы на больших расстояниях. Подходит для установки тяжелого оборудования и разгрузки в порту.

4. По грузоподъемности

Легкий вес : номинальная грузоподъемность ≤5 тонн, крутящий момент ≤80 кНм. Подходит для малоэтажных зданий, небольших ремонтных работ и погрузочно-разгрузочных работ.

Средний размер : номинальная грузоподъемность 5-20 тонн, крутящий момент 80-250 кНм. Подходит для многоэтажных зданий и строительства заводов среднего размера.

Тяжелые нагрузки : номинальная грузоподъемность 20-100 тонн, крутящий момент 250-1000 кНм. Подходит для высотных зданий и крупных заводских конструкций из стальных элементов.

Сверхпрочный : номинальная грузоподъемность ≥100 тонн, крутящий момент ≥1000 кНм. Подходит для сверхвысотных зданий и установки крупного инженерного оборудования.

5. Особые типы

Внутренняя подвесная система : устанавливается внутри несущего каркаса здания и поднимается по мере его роста, экономя внешнее пространство. Подходит для узких участков и сверхвысоких зданий.

Башенный кран с плоской верхней частью : стрела и противострела расположены на одном уровне с башней, без верхней части башни, что упрощает сборку и разборку и повышает безопасность на большой высоте. Идеально подходит для одновременной работы нескольких кранов.

Быстрая сборка : модульная конструкция со съемными деталями для удобной транспортировки и быстрой установки. Подходит для временных проектов, аварийно-спасательных работ и кратковременного использования на небольших строительных площадках.

Какой вес могут поднять башенные краны?

Грузоподъемность башенного крана не является фиксированной величиной; она зависит от модели, рабочего радиуса, высоты башни, типа стрелы и других факторов. Основной принцип основан на формуле баланса крутящего момента: Грузоподъемность × Рабочий радиус = Номинальный крутящий момент. Крутящий момент является фиксированной величиной по конструкции, и во время эксплуатации необходимо строго соблюдать пределы безопасности во избежание несчастных случаев.

Ключевые факторы, влияющие на грузоподъемность

• Рабочий радиус : наиболее непосредственно влияющий фактор. Грузоподъемность максимальна, когда крюк находится ближе всего к башне, и значительно снижается по мере удаления крюка от нее.
• Технические характеристики модели : Верхний предел определяется базовыми характеристиками. Легкие краны ≤5 тонн, средние краны 5-20 тонн, тяжелые краны 20-100 тонн и сверхтяжелые краны ≥100 тонн.
• Тип стрелы : Поворотные краны на тележке обладают постоянной грузоподъемностью на всем протяжении движения стрелы, что делает их подходящими для работы с обычными материалами. Краны с поворотной стрелой позволяют поднимать больший вес за больший угол, что идеально подходит для тяжелых работ и перемещения на большие расстояния.
• Высота башни и крепление : Чем выше башня, тем слабее её устойчивость. Для башен высотой более 30 метров добавление рамы крепления может снизить грузоподъемность на 10-20%. Мобильные башенные краны, как правило, имеют меньшую грузоподъемность, чем стационарные краны того же размера.

Пределы эксплуатационной безопасности

• Аппаратная защита : Ограничители крутящего момента обеспечивают мониторинг в реальном времени. Если фактический крутящий момент превышает 90% от номинальной мощности, сработает сигнализация, а при превышении 105% питание будет отключено, что предотвратит перегрузку.
• Инструкции по эксплуатации : В кабине оператора будет отображаться таблица номинальной грузоподъемности, и оператор должен следовать этим инструкциям, не полагаясь на свой опыт.
• Экологические ограничения : Работы должны быть приостановлены, если скорость ветра превышает 6 уровней. При температуре ниже -20°C прочность стали снижается, что потенциально может уменьшить грузоподъемность на 20%.

Как выбрать подходящий башенный кран для вашего проекта?

При выборе подходящего башенного крана следует учитывать требования проекта, условия на площадке, правила техники безопасности, а также баланс между эффективностью и стоимостью. Неправильный выбор крана может привести к проблемам. Этот процесс можно разделить на четыре основных этапа: определение потребностей, оценка условий на площадке, выбор типа крана и проведение комплексной оценки.

Шаг 1: Определение основных требований

• Максимальная нагрузка : Рассчитайте вес самого тяжелого компонента плюс вес подъемного оборудования. Например, если плита весит 6 тонн, а подъемное оборудование — 0,5 тонны, то общая нагрузка составит 6,5 тонн. Важно различать стандартную нагрузку и пиковую нагрузку.
• Рабочий радиус : Рассчитайте максимальный (расстояние от центра крана до самой дальней точки работы) и минимальный радиус. Требуемый крутящий момент можно определить по формуле: Минимальный номинальный крутящий момент = Максимальная нагрузка × Максимальный радиус × 1,2 (запас прочности).
• Высота подъема : рассчитывается как высота здания + запас прочности (5-10 метров) + расстояние от крюка до стрелы (3-5 метров). Для сверхвысоких зданий следует рассмотреть кран с модульной башенной конструкцией.
• Эффективность работы : Для подъема грузов с высокой частотой используйте кран с поворотной тележкой. Для подъема тяжелых грузов с низкой частотой используйте кран с поворотной стрелой.

Шаг 2: Оценка условий на площадке

• Размер площадки : Для узких площадок выбирайте стационарные или внутренние подъемные краны. Для открытых и рассредоточенных площадок идеально подходят мобильные краны. Для вытянутых площадок подойдет кран на рельсовом ходу.
• Грузоподъемность грунта : Для твердых поверхностей выбирайте стационарные краны с заглубленным фундаментом. Для мягких грунтов выбирайте гусеничные краны. Для временных площадок выбирайте быстросборные краны.
• Окружающая среда : При наличии препятствий выбирайте кран с большой грузоподъемностью или кран малого радиуса действия. Для одновременной работы нескольких кранов подойдет кран с плоской верхней частью. В жилых районах отдавайте предпочтение малошумному крану с частотным регулированием.

Шаг 3: Выберите тип башенного крана

Исходя из определенных потребностей и условий на объекте, сузьте круг типов кранов, а затем сопоставьте технические характеристики и дополнительные конфигурации.

Шаг 4: Комплексная оценка затрат и рисков

• Стоимость : Для краткосрочных проектов аренда более экономична. Для долгосрочных проектов покупка может оказаться более выгодной. Обязательно учтите дополнительные расходы, такие как фундамент, транспортировка и установка.
• Риск : Перед установкой убедитесь, что крупногабаритная техника может въехать на площадку. Во время эксплуатации соблюдайте безопасное расстояние от линий электропередач. Заранее спланируйте размещение крана до демонтажа.
• Поставщики : Приоритет следует отдавать выбору ведущих производителей, обладающих выдающимся качеством и глубокими отраслевыми знаниями. Например, компания SANY, основанная в 1989 году, работает по всему миру и предлагает широкий ассортимент продукции, включающий бетононасосы, экскаваторы, подъемное оборудование, башенные краны и другое инженерное оборудование. Благодаря своим технологическим возможностям и прочной репутации на рынке, SANY занимает лидирующие позиции в мировой отрасли. В области башенных кранов SANY продемонстрировала значительные преимущества, предлагая широкий спектр моделей, отвечающих различным требованиям и сценариям применения. Ее эксплуатационные характеристики соответствуют высоким международным стандартам, точно удовлетворяя разнообразные потребности строительных проектов и обеспечивая повышенную безопасность.

Заключение

Что такое башенные краны? На самом деле, башенные краны — это не просто «подъемные инструменты», а сложное оборудование, объединяющее в себе механику конструкций, механическое управление и инженерные решения. В реальных проектах, будь то уточнение требований к подъему, оценка условий на площадке или выбор моделей машин и контроль затрат, крайне важно оценивать эксплуатационные характеристики башенных кранов в соответствии с фактическими условиями проекта. В будущем, с развитием строительных технологий, башенные краны будут продолжать развиваться в таких направлениях, как интеллектуальное управление и облегченные конструкции, еще больше адаптируясь к более сложным строительным задачам.

Часто задаваемые вопросы

Как операторы башенных кранов ходят в туалет?

Операторы башенных кранов в основном полагаются на «профилактические меры и действия в чрезвычайных ситуациях» для удовлетворения потребностей в туалете :

• Перед началом работы : Операторы стараются опорожнить мочевой пузырь за час до начала смены и избегать чрезмерного употребления жидкости. Они используют запланированные перерывы (1-2 раза за смену) для удовлетворения любых потребностей.
• Если спуск невозможен : мужчины-операторы используют герметичный мочеприемник, а женщины-операторы — специальный сборщик мочи с герметичным мешком. В крайних случаях могут использоваться подгузники для взрослых, которые необходимо утилизировать после использования, а использованные подгузники следует выносить из кабины.
• Строгие правила спуска : Запрещено покидать башенный кран без надлежащего разрешения. В экстренных ситуациях операторы должны связаться с наземной бригадой по радиосвязи, чтобы остановить работу крана, и поддерживать чистоту в кабине для обеспечения безопасности работы.

Сколько стоит башенный кран?

Цена башенного крана значительно варьируется в зависимости от модели, марки и технических характеристик. Компания SANY предлагает широкий выбор продукции и пользуется высоким доверием благодаря своим техническим возможностям и репутации на рынке.

*Примечание: Учитывая значительные различия в ценах между разными брендами и регионами, пожалуйста, свяжитесь с местными дилерами для уточнения цен.

Что предотвращает падение башенных кранов?

Предотвращение опрокидывания башенных кранов зависит не от одной меры, а от целостной системы: «Прочный фундамент → Балансировка противовеса → Крепление анкером → Мониторинг и соблюдение правил техники безопасности». Любой сбой в одном из этих компонентов может привести к угрозе безопасности.

Как они спускают башенные краны?

Демонтаж башенного крана требует профессиональной команды, соответствующего оборудования и детального плана, чтобы избежать повреждения оборудования или возникновения аварийной ситуации. На практике процесс демонтажа корректируется в зависимости от конкретной модели крана, высоты установки и условий на площадке, обеспечивая соответствие каждого этапа отраслевым стандартам.