Указания по монтажу мостовых кранов

Мостовые электрические краны являются массовым типовым оборудованием производственных цехов промышленных предприятий разных сфер промышленности, подходящим монтажу и замене при реконструкции предприятий. Ремонт мостовых кранов (особенно имеющих большую массу), эксплуатируемых в период стройки и реконструкции объектов в виде основного, а зачастую и одного ремонтного средства, будет трудным и достаточно долгим процессом. 

Находящиеся на объекте виды поднятия блоков на подкрановые пути определяют способы сборки кранов: поэлементный, крупноблочный или ремонт в полносборном состоянии. Разные объемно-конструктивные свойства и характеристики зданий, разное состояние их готовности, большой спектр свойств и конструкций кранов (вес, размеры, компоновка), условий проведения работ определили разные варианты и виды выполнения работ, а также применение разных средств и схем монтажа. Объем труда, длительность и необходимые затраты служат степенью оценки качества сборки кранов при сравнении с иными вариантами. 

Поэлементный монтаж связан со сборкой крана на подкрановых путях, а крупноблочный и полносборный - на сборочной площадке с постепенной транспортировкой к точке подъема. Этими же способами производится перестановка кранов из одного пролета (цеха) в другой или в пределах одного. Не стоит забывать, что при полносборной сборке кранов вес данного груза в 2,5-3 раза больше, чем в поэлементном, но есть шанс разделить процесс монтажа на сборку крана, выполняемую за пределами монтажа, и установка его в проектное, т.е. работоспособное положение. Также, процесс сборки может быть сделан поточным методом с высоким уровнем тех. оснащения, а рамная конструкция моста будет позволять использовать для подъема крана вспомогательную технику (подъемники, мачты) со сбалансированными схемами нагрузки. Это понижает затраты на материалы и сводит к минимуму нагрузку, передаваемую на конструкцию здания. 

Полносборная установка кранов применяется исключительно в случаях, когда нужно: выполнить сборку крана в кратчайшие сроки при наличии небольшого запаса времени для подготовки к работе и имеющихся требований для сборки крана до показа к готовности к стройке; обеспечить кратчайший срок закрытия сборочной зоны для рабочих в ней мостовых кранов; обеспечить небольшую продолжительность выполнения сборочных работ после того, как кран поставят на подкрановые пути; при большом объеме сборки кранов на объекте нужно начать поточное производство сборки; сделать перестановку кранов. 

Краны можно собирать также с помощью подъемников или кранов, которые выполняют сбор блоков покрытия здания; устройств, встроенных в колонны или стропильные фермы здания; мачт. Монтаж кранов подъемниками или кранами, выполняющими монтаж блоков покрытия здания, наиболее эффективен в условиях, когда краны монтируют одновременно с монтажом конструкций здания. Выполнение встроенных устройств экономически целесообразно при необходимости перестановки кранов для ремонтных и монтажных работ, ремонте кранов с их демонтажем, а также при необходимости монтажа кранов в условиях действующего цеха. Установка встроенных устройств требует специальных решений конструкций зданий. Встроенные устройства могут быть выполнены по индивидуальным решениям. Применение мачт (по сравнению со встроенными устройствами) существенно увеличивает размеры монтажной зоны и срок ее закрытия для работы действующих мостовых кранов.

Таблица 1

Относительные показатели полносборного монтажа мостовых кранов 

     Примечание. Справа от косой черты указано значение показателя при поточном производстве сборки.

Схема монтажа кранов подъемниками, выполняющими монтаж блоков покрытия здания, приведена на рис.1. Для воплощения данного метода обязательно, чтобы сроки поставки кранов давали сделать их сборку вместе с установкой конструкций здания так, чтобы грузоподъемность подъемников совпадала с массой крана. При невозможности сборки крана в полносборном виде подъемниками можно раздельно собрать мост и тележку крана.

Рис.1. Полносборный монтаж крана подъемниками, выполняющими блочный монтаж покрытия здания.
1 - подъемник; 2 - монтируемый кран 

Сбор крана устройствами, конструированными в колонны здания, может быть сделан с переносом подкрановых балок к надколенникам (рис.2,а) или с подъемом подкрановых балок совместно с монтируемым краном (рис.2,б).

Рис.2. Полносборный монтаж крана встроенными устройствами

а - с колонн со смещением подкрановых балок; б - с колонн с подъемом подкрановых балок вместе с монтируемым краном; в - со стропильных ферм; 1 - положение подкрановой балки при подъеме крана; 2 - проектное положение подкрановой балки; 3 - подкрановая балка, поднимаемая краном.

Для обеспечения монтажа крана устройствами, конструированными в стропильные фермы (балки) (рис.2,в) во время проектирования здания обязательно учитывать: ведущую способность конструкций здания с учетом ощущения сборочных нагрузок, проявляющихся в следствии работы крана, и с ограничениями по времени нагрузок; конструктивная техника для закрепления такелажной оснастки; вероятность перемещения крана для установки его в проектное положение в пространстве, ограниченном размерами здания: во время сборки конструированными в колонны устройствами с подъемом концевых балок совместно с собирающимся краном возможность прохода крана между колоннами (рис.3,а); при сборке добавленными в колонны устройствами со смещением подкрановых балок - вероятность прохода крана между колоннами (рис.3,а) и между подкрановыми балками в их смещенном положении (рис.3,б); при сборке техникой, встроенной в стропильные балки здания, возможность разворота крана (рис.3,в). 

Рис.3. Условия прохождения крана между конструкциями здания при его подъеме и установке в проектное положение.

а - прохождения крана между колоннами здания; б - прохождения крана между смещенными подкрановыми балками; а - разворота крана

Для схем с устройствами, встроенными в колонны здания, целесообразно также выполнение съемных участков подкрановых балок с сопрягаемыми конструкциями в быстроразъемном исполнении (рис.4).

Рис.4. Узел быстросъемного соединения подкрановых балок.

1 - стационарная подкрановая балка; 2 - фиксирующая накладка; 3 - болтовой стык; 4 - съемная секция подкрановой балки; 5 - упор съемной секции подкрановой балки; 6 - поворотная опора съемной секции подкрановой балки; 7 - полуцилиндрический упор; 8 - опорный столик; 9 - колонна; 10 - рукоятка управления поворотной опорой
Схема полносборного монтажа кранов мачтой показана на рис.5.

Зачастую, применяют обычные и телескопические мачты. Использование телескопической мачты позволяет сделать проще сборку. Если имеются в пролете действующие мостовые краны, сборка телескопической мачты может быть выполнена данными кранами. Нужным обстоятельством для использования этого метода будет вероятность разворота крана между колоннами.

Рис.5. Полносборный монтаж крана мачтой 

Поэлементный монтаж крана используют тогда, когда не имеется шанса на полносборный монтажа данного крана. Краны могут быть собраны поддержкой сборочных кранов различных типов, такелажной оснастки, увязанной за конструкции здания, или другой специализированной на этом технике. 

Метод сборки с эксплуатированием сборочных кранов более полезен в ситуациях, когда не нужно делать сверхурочные работы (перебазировку крана, устройство проездов, усиление оснований и др.). 

Методы сборки такелажной оснасткой, увязанной за конструкций здания, по затратам эквивалентен с методом сборки кранами только в том случае, если в проекте здания учтены сборочные нагрузки и конструктивные элементы для увязки такелажа (трудоемкость и расход материалов выше, а стоимость эксплуатации механизмов ниже). Использование данного метода в зданиях, не учитывавших использования такелажной оснастки, связано с весомыми и ощутимыми тратами времени на разработку и согласование ППР и с более высокой трудоемкостью закрепления такелажной оснастки.

Метод сбора мачтой обязывает применение типовой такелажной оснастки.  

Мачты разрешены для изготовки и транспортировки с помощью специализирующихся организаций. Применение других конструкций мачт дало снять конкретные требования к конструкциям здания. Но, по сравнению с другими способами, эксплуатация мачт связана с более высокими тратами труда. (табл.2).

Таблица 2 

 Относительные технико-экономические показатели способов поэлементного монтажа мостовых кранов 

* При применении для монтажа башенных, козловых и мостовых Кранов второго этажа значение коэффициента 1,1.

Примечание. Слева от косой черты - значение коэффициента для высоты установки крана 10 м, справа - 15 м. 

Сборка мостовых кранов башенными, козловыми и стреловыми самоходными кранами может быть сделана одним или двумя (иногда даже тремя) кранами с применением их в стандартном режиме или в режиме более высокой грузоподъемности. Обязательным условием воплощения такой сборки будет соответствие грузовой характеристики кранов массе собираемых блоков учитывая место их установки. 

Сборка кранов может быть выполнена как при отсутствии (несмонтированной) кровли, так и при имеющейся кровле здания, через сделанные в ней отверстия. 

Схема сборки крана стреловым самоходным краном показана на рис.6. Обязательные требования реализации данной схемы: наличие кранов с грузовысотными свойствами, дающими подъем и установку в исходное положение элементов собирающегося крана; при завершении работ в закрытом здании высота крана при работоспособном вылете стрелы обязательно быть меньше высоты здания; подстреловое пространство крана в рабочем вылете должно обеспечивать подъем элементов монтируемого крана без упирания их в стрелу. 

При необходимости, несущие конструкции собирающегося крана (перила, площадки и т.п.) могут быть разобраны. Могут быть разобраны также другие узлы механизмов для достижения смещения центра тяжести груза; размеры проездов и несущая способность перекрытий подвалов должна давать проезд крана сборочную зону и его работу. При нужде перекрытия усиливают.

Рис.6. Поэлементный монтаж крана стреловым самоходным краном.

Монтировать краны поэлементно такелажной оснасткой, увязанной за конструкции здания, можно по следующим схемам: со стропильных ферм здания (рис.7, а), с колонн здания со строповкой главных балок при подъеме за концы (рис.7, б); с колонн здания со строповкой главных балок при подъеме за центр тяжести (рис.7, в) (позволяет выполнять подъем элементов крана при подаче их в любое место монтажной зоны без перегрузки и применения дополнительной оснастки. Однако применение этой схемы ограничено, так как при угле между полиспастами 120° тяговые усилия и нагрузки на конструкции здания сопоставимы с массой груза, а с увеличением угла резко возрастают). 

Рис.7. Поэлементный монтаж кранов такелажной оснасткой, увязанной за конструкции здания.

а - со стропильных ферм здания; б - с колонн здания со строповкой главных балок за концы; в - с колонн здания со строповкой главных балок за центр. 

Обязательным требованием для реализации данных схем будет вероятность ощущения конструкциями здания сборочной нагрузки при отсутсвии нагрузок, проявляющихся от работы работающих кранов. Непостоянные нагрузки на конструкции здания на время сборки можно убрать. При выборе места подъема крана предпочтение отдается зоне с температурным швом, что делает более проще конструкции устройств для передачи монтажной нагрузки. Для распределения монтажных нагрузок на детали конструкций здания, учитывая их несущие способности, используют двойные полиспасты с нужным соотношением кратности запасовки ветвей (рис.8). Расстояние х, характеризующее положение груза, определяется соотношением.

Рис.8. Сдвоенный полиспаст

а - принципиальная схема; б - пример запасовки при n = 2; n = 6
Схемы поэлементного монтажа кранов обычной мачтой и мачтой с траверсой приведены на рис.9.

Рис.9. Поэлементный монтаж крана мачтой

а - обычной; б - с траверсой

Обязательным требованием для воплощения схемы с использованием обычной мачты будет попытка восприятия конструкциями здания горизонтальных нагрузок, которые создаются при оттяжке поднимаемых элементов от мачты. Использование мачты с траверсой даёт устранение необходимости в оттяжке элементов крана при их подъеме, что создает отличные преимущества при небольших расстояниях от крыши цеха до тележки крана. Ствол мачты не ощущает поперечного изгиба, что даёт близкое равенство масс мачты с траверсой и обычной. Однако у мачты с траверсой место центра тяжести выше, чем у обычной, что делает ее монтаж более сложным. 

Также, специальные способы сборки мостовых кранов используют в ситуациях, когда типовые способы не нужны по требованиям производства работ. Самыми распространенные схемы это: устройство выносных эстакад (рис.10,а), используемых в случаях, когда в пролете нельзя найти площадку для производства сборочных работ; использование стреловых самоходных кранов вместе со стреловым оборудованием с более большим подстреловым пространством (рис.10,б). Эта схема разрешает увеличить область применения способа сборки стреловыми самоходными кранами. Изготовление специального стрелового оборудования окупается при сборке пяти и более кранов.

Рис.10. Монтаж мостовых кранов.

а - с устройством выносной эстакады; б - с применением стреловых самоходных кранов со специальным стреловым оборудованием. 

При перестановке мостовых кранов в одном пролете написанные выше методы используемы только для полносборного монтажа (демонтажа). Но при перестановке кранов в одном пролете есть вероятность передвижения одного крана под (над) другим без опускания на пол цеха.

Данный метод может быть осуществлен путем подъема крана такелажной оснасткой, увязанной за конструкции здания, и перегона под ним другого крана или путем перекатывания крана через мост другого крана. Для реализации схемы с подъемом крана нужно, чтобы высота конструкций здания разрешала поднять кран на такую высоту, чтобы под ним мог проехать другой кран, при этом несущая способность конструкций здания дала бы возможность применения сборочной нагрузки. В качестве элементов такелажной оснастки для подъема крана могут быть применены колеса механизма для передвижения крана. 

Для того, чтобы держать кран горизонтальном положении необходим уравновешивающий полиспаст.
Для перегона крана нужна соответствующая высота конструкций здания. При этом тележки крана (кранов) можно переносить на мосты кранов в близких пролетах или разобрать. 

Мостовые краны отечественная промышленность делает с делением моста на основные поставочные блоки в двух вариантах: соединение в поставочном блоке главной и участков концевых балок; раздельная поставка главных и концевых балок. Подъем концевых балок может делаться сборочными кранами или полиспастами за колонны здания.

Учитывая, что нужные тяговые усилия полиспастов для подъема концевых балок и подъема основных элементов крана могут быть сравнимы, при методе сборки с конструкций здания предпочтение отдается схемам с использованием колонн здания. Делается ещё подъем концевых балок методом их временного соединения с главной балкой. Для стыковки главных балок с ранее установленными концевыми возникает необходимость перемещения концевых балок по подкрановым путям. Виды удерживания при этом концевых балок приведены на рис.11

Рис.11. Удерживание концевых балок при перекатывании его подкрановым путям

а - кронштейном, укрепленным в колонке здания, взаимодействующим с концевой балкой; б - кронштейном, укрепленном на концевой балке, взаимодействующим с упором на колонне здания. 

Слабая возможность раздвижки главных балок от проектного положения на концевых балках во многих случаях препятствует подъему тележки между балками, поэтому подъем тележки мачтой или стреловыми самоходными кранами обязательно делать в четыре этапа с промежуточной установкой ее на главную балку; установка концевых балок и одной главной балки; установка тележки на главную балку (временно); установка второй главной балки; установка тележки на подтележечном пути. 

Высокоэффективным методом установки мостовых кранов, особенно при их замене в работающих цехах промышленных предприятий, будет установка с использованием телескопического подъемника (рис.12). Кран полностью собирается в соседнем пролете или в зоне установки на подкрановые пути. Подъемник устанавливается посередине балок моста, кран стропится к оголовку подъемника I и поднимается на уровень подкрановых путей в два приема: сначала на высоту опорной части подъемника, после - на подкрановые пути III. 

Рис.12. Монтаж мостового крана телескопическим подъемником.

1 - мост крана; 2 - грузоподъемная тележка; 3 - телескопический подъемник; I-исходное положение крана; II - промежуточное положение крана; III - установка крана на подкрановые пути.

 
Принципиальная схема выработки решения по монтажу мостовых кранов и созданию условий для его реализации приведена на рис.13. 

Рис.13. Выработка решения по монтажу мостового крана и создание условий для его реализации 

1 - планирование мероприятий по эффективному монтажу мостовых кранов в ТЗ объекта; 2 - выбор способа монтажа кранов в ТП объекта; 3 - проектирование объекта и организация строительства с учетом обеспечения условий производства работ по выбранным решениям; 4 - внесение в договор на изготовление кранов дополнительных технических требований к поставке, отвечающих технологии монтажа; 5 - организация строительства объекта, обеспечивающая монтаж кранов, в соответствии с выбранными решениями; 6 - оценка вероятных условий поставки и монтажа кранов в процессе строительства объекта, выбор решения по варианту монтажа кранов и ППР; 7 - определение фактического состояния условий монтажа и поставки кранов, наличия и доступности средств монтажа, выработка рабочего решения по монтажу

Эффективность сборки мостовых кранов характеризуется тратами на создание необходивых требований и исполнение работ по вводу крана в использование, а также возможностью наиболее полного использования кранов для строительно-монтажных и ремонтных работ на объекте. 

Требования к монтажу мостовых кранов с учетом особенностей их использования на объекте должны быть отражены в техническом задании на проектирование объекта.

Общие условия поставки на монтаж мостовых кранов определяются техническими условиями. Для конкретного заказчика исходя из условий производства работ требования к поставке конкретизируются в части: конструкции и мест расположения строповочных устройств; конструкции монтажных стыков и типа соединений (выполнение разъемных соединений мостовых кранов, которые предполагается переустанавливать с разборкой); уровня заводской готовности кранов (объема заводской контрольной сборки и подгонки; элементов кранов в пределах допустимых отклонений, выполнения в заводских условиях разводки трубопроводов систем смазки, электромонтажной готовности кранов); сроков поставки крана учитывая выбранный метод сборки. 

Условия к привозу кранов для одного заказчика осуществляются как дополнительные технические требования к договору на привоз кранов.

Методы и детали собираемых мостовых кранов избирают с учетом некоторых факторов: уровень решения вопросов о производстве работы при проектировании объекта; указанной в договоре даты поставки кранов и состоянии их готовности; желаемого состояния готовности к стройке; конструктивных особенностей здания и крана; дат производства работ; объема и концентрации работ по монтажу кранов; наличия и доступности монтажных средств

Для выбора способа и средств монтажа мостовых кранов нужна следующая информация:
Информация о собираемом кране, которая имеет монтажно-маркировочную схему, габариты, вес и места центра тяжести поставочных и монтажных блоков; информацию о конструкции здания цеха, имеющая размеры поперечного сечения здания, шаг колонн и стропильных балок, вид конструкций каркасов здания (железобетонный, металлический, смешанный), наличие и расстояние между колоннами температурного шва, наличие и размеры светоаэрационного фонаря, вид покрытия, наличие и расположение ремонтных тельферов, и их грузоподъемность, расположение связей по верхнему и нижнему поясам стропильных ферм и между колоннами, чертежи колонн (КМД), чертежи стропильных ферм (КМ, КМД), проектные нагрузки на кровлю здания; характеристика условий монтажа, содержащая следующие сведения: состояние строительства цеха к моменту монтажа кранов; наличие путей подачи монтируемого крана и их расположение; наличие путей проезда и подвоза монтажных механизмов и объем работ по их доустройству; наличие действующих мостовых кранов и возможность их исполнения для предмонтажной подготовки и подачи монтируемого крана в зону монтажа; количество кранов на объекте и в пролете, сроки их поставки; расположение фундаментов, подвальных помещений и оборудования на нулевой отметке в предполагаемой зоны монтажа мостовых кранов; специальные требования в условиях действующего цеха, содержащие: возможные места расположения монтажной зоны, допустимые размеры монтажной зоны, ограничение сроков производства работ в монтажной зоне, потребный срок ввода крана в эксплуатацию; сведения о наличии и техническом состоянии грузоподъемных машин и такелажной оснастки. 

Для выбора обязательных требований сборки мостового крана нужно учитывать условия проведения работ: сборка кранов на строящемся объекте с небольшим количеством времени; сборка или замена крана в рабочем цехе; перестановка крана из пролета в пролет; перестановка крана в одном пролете. 

При сборке кранов на строящемся объекте без ограничения по времени решается очень сложная целевая задача минимизации затрат на выполнение работ. При сборке кранов на строящемся объекте в условиях опоздания начинает решаться целевая задача введения крана в использование по назначению в самые малые сроки при затратах, эквивалентных с нормальной ценой сборки крана. При сборке или замене кранов в условиях работающего предприятия решается целевая задача по обеспечению рациональных затрат при создании самых малых помех для работы предприятия. При перестановке крана из пролета в пролет или временного нахождения большого количества кранов в одном пролете на период сборке и ремонта технологического оборудования решается целевая задача производства работ с самыми малыми затратами средств и времени. При перестановке крана в одном пролете решается целевая задача максимального сокращения сроков остановки кранов.