БАШЕННО-ПОВОРОТНЫЙ КРАН
ROTARY-TOWER CRANE

Предложенное на рассмотрение изобретение относится к башенно-поворотному крану с башней, на которой располагаются консоль и противовесная консоль, причём от вершины башни к консоли и к противовесной консоли проведена растяжка консоли.
Для того, чтобы башенно-поворотные краны с относительно большими вылетами консоли, то есть с большой длиной стрел могли воспринимать большие нагрузки, известно о возможности закрепления консоли, причём обычно от вершины башни, которая вступает над стрелой, к консоли проведены два или даже три натяжных троса или анкерных столба и закреплены там. В зависимости от длины консоли точки шарнирного соединения натяжных тросов или анкерных столбов могут располагаться на консоли примерно посередине, или во внутренней трети, и/или во внешней трети. Под «внутренним» при этом понимается расположенный ближе к башне участок консоли, а под «внешним» выступающий дальше, расположенный от башни дальше на расстоянии, участок консоли. К примеру, первый анкерный столб может быть закреплён примерно на трети полной длины консоли, а второй анкерный столб примерно на две трети полной длины консоли. Под «полной» длиной консоли при этом понимается консоль без противовесной консоли, то есть часть консоли, по которой перемещается крановая тележка.
Если имеется противовесная консоль, на которой располагается балластный груз, то растяжка обычно проведена также назад к этой противовесной консоли. У башенно-поворотных кранов без противовесной консоли растяжка проводится над наклоненной назад вершиной башни или натяжными распорками.
Не так давно популярными стали также башенно-поворотные краны, у которых отказываются от такой растяжки консоли и, вместо этого, саму стрелу усиливают настолько, что она может воспринимать усилия как консоль с изгибающей балкой. Такие башенно-поворотные краны без вершины обозначаются подчас как краны c плоским верхом («Flat-Top»), или как краны без верха («Topless»), или же как краны c головой молота («Hammer-Head»), так как у них отсутствует выступающая над стрелой вершина башни. Важными преимуществами таких башенно-поворотных кранов без вершины являются, в основном, меньшая конструктивная высота, а также упрощённый процесс монтажа.
В документе EP 2 041 017 В1 раскрыт башенно-поворотный кран без вершины и предлагает к этому способ монтажа, который должен облегчить установку крана. Документ DE 10 2005 018 522 В4 также раскрывает такой башенно-поворотный кран без вершины, причём вообще не имеющая растяжки консоль с изгибающей балкой должна иметь несколько точек опоры, чтобы была возможность её монтажа в различных местах на верхнем конце башни, так чтобы противовесная консоль один раз имела бы бóльшую длину, а один раз меньшую длину. Следующий башенно-поворотный кран без вершины известен, к примеру, из документа GB 14 93 715 или из публикации «Die EC-B Flat-Top-Krane», Liebherr-Werk Biberach GmbH.
Сравнение между закреплённым башенно-поворотным краном с вершиной башни и башенно-поворотным краном без вершины с плоским верхом демонстрирует документ ES 22 64 334 А1. В ней предлагается монтировать противовесную консоль немного выше консоли, с целью дальнейшего упрощения монтажа.
Башенно-поворотные краны, у которых растяжка консоли удерживается достаточно короткой, известны, к примеру, у испанской фирмы JASO под маркировкой серии Н, к примеру, модель J560. Там консоль до вершины осуществлена сравнительно массивной, чтобы иметь возможность улавливать устанавливающиеся изгибающие усилия и моменты, что делает кран, в целом, сравнительно тяжёлым и массивным.
В целом, у башенно-поворотных кранов без вершины недостатком является то, что, вследствие высоких изгибающих моментов на консоли, необходимо использование конструктивных элементов большой массы и неблагоприятных с точки зрения транспортировки габаритов конструктивных элементов консоли, в частности, у кранов большой конструкции более 300 тонно-метров. Чтобы иметь возможность воспринимать большие изгибающие моменты на консоли, в частности, на внутреннем участке консоли, который расположен близко к башне, эти расположенные внутри части консоли должны иметь большую высоту и массивные продольные тросы.
Исходя из этого, в основе предложенного на рассмотрение изобретения лежит задача создания улучшенного башенно-поворотного крана ранее указанного типа, который нивелирует недостатки уровня техники и в предпочтительном варианте усовершенствует его. В частности, должны быть достигнуты уменьшенная конструктивная высота и упрощение монтажа, однако не за счёт большой массы конструктивных элементов и увеличенной геометрии конструктивных элементов частей консоли.
В соответствии с изобретением указанная задача решается посредством башенно-поворотного крана, охарактеризованного признаками п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
Таким образом, предлагается закрепить лишь меньшую, внутреннюю часть консоли над относительно низкой вершиной башни, а бóльшую, внешнюю часть консоли сформировать не закреплённой, в виде консоли с изгибающей балкой, и по высоте консоли привести в соответствие с возникающими там нагрузками. В частности, внешняя, не закреплённая часть консоли между точкой шарнирного присоединения растяжки и вершиной консоли по высоте существенно сужается, так что высота не закреплённой, внешней части консоли в направлении вовне, то есть, с увеличением вылета, становится меньше. В соответствии с изобретением предусмотрено, что растяжка консоли закрепляет лишь внутренний участок консоли, длина которого меньше 40% полной длины консоли, а внешний участок консоли, длина которого больше 60% полной длины консоли, образует не закреплённую стрелу с изгибающей балкой, которая имеет, по меньшей мере, один сужающийся по высоте участок консоли, к которому с внутренней стороны примыкает, по меньшей мере, одна часть консоли большей высоты, а с внешней стороны одна часть консоли меньшей высоты. Под термином «с внутренней стороны» понимается при этом расположенная ближе к башне часть консоли, а под термином «с внешней стороны» понимается расположенная дальше на расстоянии от башни часть консоли. Под термином «высота консоли» понимается вертикальная протяжённость соответствующей части консоли от её нижней кромки до её верхней кромки, что в варианте осуществления частей консоли в виде каркасной конструкции из металлических прутьев с верхними и нижними ремнями может являться вертикальным расстоянием от нижнего ремня до верхнего ремня.
Уменьшающаяся в направлении от башни высота консоли не закреплённой, внешней части консоли, которая работает как изгибающая балка, может быть осуществлена с одноступенчатым или многоступенчатым уменьшением, причём при многоступенчатом сужении по высоте консоли может быть предусмотрено несколько конически сужающихся участков консоли, между которыми, соответственно, может быть предусмотрен не сужающийся, остающийся постоянным по высоте, участок консоли.
Альтернативно ступенчатому сужению по высоте внешней, не закреплённой части консоли в варианте усовершенствования изобретения может быть предусмотрено, однако, также непрерывное сужение по высоте консоли, которое может распространяться примерно по всей длине не закреплённой, внешней части консоли или, по меньшей мере, на существенной её части, к примеру, более чем на 50% или более чем на 75% длины не закреплённой, внешней части консоли. К примеру, внешняя, не закреплённая часть консоли может сужаться по высоте от точки шарнирного присоединения растяжки непрерывно и равномерно до вершины консоли.
В предпочтительном варианте предусмотрена не только самая внешняя часть консоли, в которой высота консоли уменьшается, но и уже много дальше перед вершиной консоли уменьшение высоты консоли. К примеру, уменьшение высоты консоли может начинаться уже в середине не закреплённой, внешней части консоли или ещё дальше внутри, к примеру, на четверти или на трети длины внешней, не закреплённой части консоли (если длина внешней, не закреплённой части консоли рассчитывается от башни, так чтобы в точке шарнирного подсоединения растяжки длина была бы равна 0%, а вершина консоли имела бы длину 100%).
Если консоль собрана из нескольких, соответственно, жёстких частей консоли, которые могут быть осуществлены, к примеру, в виде держателей каркаса, жёстко соединённые друг с другом посредством болтового соединения или иным способом, то вышеуказанная конически сужающаяся часть консоли может, к примеру, непосредственно примыкать к закреплённой, внутренней части консоли и закрепляться там. В альтернативном варианте на внутренней, закреплённой части консоли может сначала устанавливаться, по меньшей мере, одна часть консоли постоянной, относительно большой высоты, а на неё затем может монтироваться конически сужающийся участок консоли. К примеру, на внешней стороне конически сужающейся части консоли может быть установлено несколько других частей консоли, чем на внутренней стороне упомянутой конической части консоли.
Сужающийся по высоте участок не закреплённой, внешней части консоли может составлять более четверти, или более трети, или же более половины полной длины внешней, не закреплённой части консоли, причём, другими словами, и вся внешняя, не закреплённая часть консоли может быть, к примеру, непрерывно конически сужена. Если рассматривать внешнюю, не закреплённую часть консоли, то соотношение длин между её внутренним участком консоли большей высоты и её внешним участком меньшей высоты может быть выбрано различным, причём в целом внутренний участок консоли большей высоты короче, чем внешний участок меньшей высоты. Однако, могут быть выбраны и другие соотношения длин, при которых внутренний участок консоли большей высоты может быть длиннее, чем внешний участок консоли меньшей высоты, причём в данном случае под участками меньшей и большей высоты понимаются, соответственно, участки внешней, не закреплённой части консоли.
В частности, внутренний участок консоли большей высоты (внешнего, не закреплённого участка консоли) может составлять примерно от 15% до 60%, предпочтительно от 30% до 40%, полной длины внешней, не закреплённой части консоли, в то время как внешний участок консоли уменьшенной высоты может иметь длину от 40% до 85%, в частности, примерно от 60% до 70% полной длины не закреплённой, внешней части консоли.
Степень уменьшения высоты консоли может быть определена различным образом, причём может быть предусмотрено, к примеру, уменьшение по высоте, по меньшей мере, на 20%, или, по меньшей мере, на 30%, или, по меньшей мере, на 40%, то есть часть консоли меньшей высоты имеет высоту менее 80%, или менее 70%, или менее 60%, высоты части консоли большей высоты. Если предусмотрена лишь конически сужающаяся часть консоли, то её высота на внешнем конце может составлять, к примеру, менее 80%, или менее 70%, или менее 60%, её высоты на внутреннем конце.
Внутренняя, закреплённая часть консоли может быть ещё более короткой, чем вышеуказанные 40% полной длины консоли. К примеру, может быть закреплена также лишь первая треть или первая четверть консоли, то есть точка шарнирного присоединения самого внешнего натяжного троса или самого внешнего анкерного столба может составлять 25% или 33% от полной длины консоли (если отсчёт длины начинается от башни, то есть шарнирно соединённый с башней участок консоли имеет длину 0%, а вершина консоли 100%). В случае необходимости растяжка может быть укорочена и далее, так что внешняя точка растяжки находится, к примеру, лишь на 20% или 15% длины консоли.
Если, к примеру, полная длина консоли составляет 80 м или более, то точка шарнирного соединения – или в случае нескольких точек шарнирного соединения многожильной растяжки самой внешней точки шарнирного соединения – может располагаться примерно на 20-25 м.
Высота вершины башни, от которой проведена растяжка к консоли, может в предпочтительном варианте удерживаться очень небольшой, чтобы значительно не увеличивать конструктивную высоту крана над верхней кромкой консоли. К примеру, вершина башни может иметь высоту менее чем в два раза, по сравнению с высотой консоли. К примеру, верхний конец вершины башни может располагаться примерно на высоте консоли от 20% до 100% или от 40% до 60% выше верхнего ремня консоли, когда 100% обозначается максимальная высота консоли. Если, к примеру, максимальная высота консоли составляет 2,5 м (что следует понимать лишь в качестве простого примера расчёта), то вершина башни может располагаться, к примеру, на высоте от 50 см до 2,5 м или от 1 м до 1,5 м выше верхней кромки консоли.
Упомянутая вершина башни может располагаться при этом практически вертикально над башней и, так сказать, продолжать её вертикально вверх. В альтернативном варианте вершина башни может быть осуществлена также с наклоном, к примеру, может быть расположена с наклоном под острым углом к продольной оси башни назад к противовесной консоли или вперёд к консоли.
Растяжка может быть проведена также назад к противовесной консоли или может быть закреплена там перед балластным грузом на противовесной консоли. Вследствие плоского варианта осуществления растяжки в предпочтительном варианте подъёмный механизм, в частности подъёмная лебёдка с приводом, а, в случае необходимости, трансмиссия, могут быть расположены на противовесной консоли, в частности, на примыкающем с внутренней стороны к балластному грузу участке противовесной консоли, который располагается смежно с балластным грузом. В частности, подъёмный механизм может быть расположен на противовесной консоли между балластным грузом и точкой шарнирного присоединения растяжки. Благодаря этому, выявляется в целом положительное распределение общего веса и уравновешивание противовесной консоли, чему способствует использование вышеуказанного устройства подъёмной лебёдки. Подъёмная лебёдка или подъёмный механизм могут располагаться на расстоянии от башни дальше, чем точка шарнирного присоединения растяжки.
Чтобы далее привести стрелу в соответствие с нагрузками и сэкономить по весу, внутренняя, закреплённая часть консоли должна также иметь изменяющуюся по длине высоту. В частности, внутренняя, закреплённая часть консоли также должна иметь, по меньшей мере, одну конически сужающуюся часть консоли, что может образовывать, к примеру, участок шарнира, посредством которого консоль шарнирно присоединяется к башне.
Сужающийся по высоте консоли участок внутренней, закреплённой части консоли может составлять в предпочтительном варианте, по меньшей мере, 30% или более 40% полной длины внутренней, закреплённой части консоли.
Сужение по высоте внутренней, закреплённой части консоли может быть осуществлено одноступенчатым или многоступенчатым. В альтернативном варианте внутренняя, закреплённая часть консоли может также бесступенчато, непрерывно сужаться по высоте, в основном, по всей длине консоли, причём высота консоли в направлении башни сужается.
Консоль может быть осуществлена в предпочтительном варианте в виде консоли каркасной конструкции, у которой несколько продольных ремней соединены друг с другом посредством поперечных распорок. В частности, консоль может быт осуществлена в виде трёхременной консоли с одним верхним ремнём и двумя нижними ремнями в качестве продольных ремней. При небольших затратах на изготовление, благодаря этому, может быть достигнута высокая прочность, причём одновременно достигается формирование небольшой наветренной поверхности, что имеет значение, в частности, для больших кранов с высокими нагрузками.
Чтобы иметь возможность воспринимать усилия в консоли, в частности, в её продольных ремнях, а также в растяжке, одновременно при небольшом весе, могут быть использованы различные материалы. В частности, растяжка, с одной стороны, и консоль, с другой стороны, могут быть осуществлены из различных материалов.
Части консоли, в частности, её верхний и нижние ремни, могут быть изготовлены в предпочтительном варианте из мелкозернистой конструкционной стали, благодаря чему пороговые нагрузки могут хорошо восприниматься.
Растяжка могла бы быть, в принципе, осуществлена также из стали, в частности, из стального прутка или из стального троса. В предпочтительном варианте, однако, растяжка может быть осуществлена из синтетических волокон, в частности, из высокопрочного каната из волокнистого материала или в форме ламинированных, усиленных синтетическими волокнами анкерных столбов.
Изобретение поясняется далее более детально на основании примера осуществления и соответствующих чертежей, на которых представлено следующее:
фиг.1 схематичный вид сбоку башенно-поворотного крана в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, и
фиг.2 схематичный вид сбоку башенно-поворотного крана в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения, при котором, по сравнению с фиг.1, не закреплённая, внешняя часть консоли состоит из нескольких частей.
Как демонстрирует фиг.1, башенно-поворотный кран 1 содержит вертикально стоящую башню 2, которая может быть осуществлена в виде каркасной конструкции из металлических прутьев и иметь, к примеру, прямоугольное поперечное сечение.
К верхнему концу башни 2 шарнирно присоединена консоль 3, которая обычно ориентирована в лежачем положении, в частности, примерно горизонтально. На противолежащей консоли 3 стороне башни 2 может быть предусмотрена противовесная консоль 4, которая также расположена в лежачем положении, в частности, горизонтально, и на которой может располагаться балластный груз 5.
На консоли 3 известным образом с возможностью продольного перемещения может быть расположена крановая тележка 6, чтобы иметь возможность опускать или поднимать подъёмный трос 7 и соединённый с ним грузовой крюк ближе к башне 2 или дальше от башни 2. Подъёмный трос 7 может быть опущен или поднят в предпочтительном варианте при помощи подъёмного механизма 8, который может быть расположен на противовесной консоли 4 рядом с балластным грузом 5, в частности, непосредственно перед балластным грузом 5.
Как демонстрирует фиг.1, консоль 3 и противовесная консоль 4 закреплены посредством растяжки 9, причём указанная растяжка 9 проведена над вершиной 10 башни или закреплена там. Упомянутая вершина 10 башни может располагаться вертикально от верхнего конца башни 2, к которому шарнирно прикреплена консоль 3, вертикально вверх над стрелой 3 вовне.
Как демонстрирует фиг.1, вышеупомянутая растяжка 9 осуществлена очень плоской и короткой, так что угол наклона растяжки 9, которая располагается в направлении консоли 3, составляет лишь несколько градусов. В частности, вершина 10 башни может лишь относительно небольшим участком 11 выступать за пределы верхней стороны консоли 3. К примеру, вышеупомянутый выступ 11 вершины 10 башни за пределы верхней стороны консоли 3 вовне может составлять, в частности, примерно от 20% до 100%, в случае необходимости, однако, также от 20% до 150%, или от 30% до 100%, или от 40% до 70% максимальной высоты АН консоли 3 (см. фиг.1).
Точка 12 шарнирного соединения растяжки 9 на консоли 3 может располагаться сравнительно близко к башне 2, причём расстояние между упомянутой точкой 12 шарнирного соединения относительно башни 2 может составлять менее 40%, или менее 30%, или менее 20% полной длины консоли 3. Если растяжка 9 осуществлена многожильной, так что имеется несколько точек шарнирного соединения на консоли 3, то самая внешняя, то есть расположенная дальше всех от башни 2 точка 12 шарнирного соединения, располагается указанным образом на расстоянии от башни 2.
Как демонстрирует фиг.1, в предпочтительном варианте растяжка 9 может иметь лишь одну точку шарнирного соединения на консоли 3, причём на виде сверху, тем не менее, может быть предусмотрено два натяжных троса или анкерных столба, которые в этом случае закреплены на консоли на таком же расстоянии от башни. При использовании трёхременной консоли 3 с одним верхним ремнём и двумя нижними ремнями может быть, однако, предпочтительно использовать лишь один натяжной трос или лишь один анкерный столб.
К примеру, у крана с полной длиной консоли от 3 до 80 м или более точка 12 шарнирного соединения может быть расположена на расстоянии примерно 20-25 см от башни 2, так что внешняя, остающаяся не закреплённой часть 3а консоли имеет длину 60 м или более. При этом понимается, что в принципе могут быть использованы и другие длины консоли, при остающихся одинаковыми в соотношении условиях закрепления.
Упомянутая, не закреплённая часть 3а консоли может быть, таким образом, по меньшей мере, в два раза, или же в три раза, или более чем в три раза, длиннее, чем внутренняя закреплённая часть 3i консоли, которая располагается от башни 2 до внешней точки 12 шарнирного присоединения растяжки 9.
Как демонстрирует фиг.1, внешняя, оставшаяся не закреплённой часть 3а консоли на своей высоте АН приведена в соответствии с нагрузками. В частности, внешняя часть 3а консоли имеет, по меньшей мере, одну конически сужающуюся или сужающуюся по высоте часть 3k консоли, расположенный внутри конец которой имеет бóльшую высоту консоли, чем её внешний конец. Под внутренним концом опять же понимается расположенный ближе к башне 2 конец, а под внешним концом расположенный дальше от башни 2 конец.
Как демонстрирует фиг.1, к указанной части 3k консоли, которая конически сужается к вершине консоли, с внутренней стороны может примыкать часть 3gh консоли со сравнительно бóльшей высотой консоли, а с внешней стороны часть 3kh консоли со сравнительно меньшей высотой консоли, причём указанная бóльшая высота консоли может соответствовать, в частности, высоте внутреннего конца конически сужающейся части 3k консоли, а указанная меньшая высота высоте внешнего конца конической части 3k консоли.
3gh
3а
3kh
3а
Внутренняя часть 3gh консоли с относительно бóльшей высотой может быть осуществлена при этом, в целом, короче, чем внешняя часть 3kh консоли с относительно меньшей высотой консоли. В принципе, соотношения длин частей консоли с бóльшей и меньшей высотой могут быть выбраны, однако, в принципе, различными, причём в предпочтительном варианте внутренняя часть gh консоли бóльшей высоты может иметь длину l, которая может составлять от 15% до 60%, в частности, примерно от 30% до 40% полной длины l внешней, не закреплённой части 3а консоли. Внешняя часть 3kh консоли с относительно меньшей высотой может, напротив, иметь длину l, которая может составлять от 40% до 85%, в частности, примерно от 60% до 70% полной длины l внешней, не закреплённой части 3а консоли (см. фиг.1).
Как демонстрирует фиг.1, примыкающие к конической части 3k консоли с внутренней стороны и с внешней стороны части консоли могут иметь, соответственно, постоянную высоту АН консоли, так что не закреплённая, внешняя часть 3а консоли имеет лишь одну сужающую ступень, на которую уменьшается высота АН консоли. В альтернативном варианте было бы, однако, возможно также предусмотреть несколько, соответственно, конически сужающихся частей консоли и, соответственно, несколько сужающих ступеней, на которые уменьшается высота консоли внешней, не закреплённой части 3а консоли. Опять же в альтернативном варианте было бы, однако, возможно также, чтобы внешняя, не закреплённая часть 3а консоли непрерывно, в основном, по всей своей длине, то есть от точки 12 шарнирного присоединения растяжки 9 до вершины консоли, уменьшалась или сужалась по высоте консоли.
Как демонстрирует фиг.1, внешняя часть 3а консоли может иметь, соответственно, две части консоли большей высоты, две части консоли меньшей высоты и упомянутую коническую часть консоли.
Как демонстрирует фиг.2, ступень, на которую уменьшается высота консоли внешней, не закреплённой части консоли может быть уменьшена, однако, передвинута и далее вовнутрь, к примеру, таким образом, что с внутренней стороны лишь одна часть консоли большей высоты, а с внешней стороны две части консоли меньшей высоты примыкают к конической части консоли. В случае необходимости было бы возможно также предусмотреть конически суженную часть консоли непосредственно в точке 12 шарнирного соединения растяжки 9 и присоединить непосредственно к закреплённой внутренней части 3i консоли.
Как демонстрируют далее фиг.1 и фиг.2, внутренняя, закреплённая часть 3i консоли также может иметь, по меньшей мере, одну сужающуюся по высоте АН консоли часть 3k консоли, причём высота АН консоли в данном случае уменьшается в направлении башни 2. Упомянутая коническая часть 3k консоли внутренней, закреплённой части 3i консоли может образовывать, в частности, участок шарнирного соединения консоли 3, посредством которого консоль 3 шарнирно присоединена к башне 2.
Длина сужающейся внутренней части консоли может составлять в предпочтительном варианте более 25% или более 33%, а также примерно 50% от длины внутренней, закреплённой части 3i консоли.
Консоль 3 может быть осуществлена в предпочтительном варианте в виде держателя стержневой системы и составлена из нескольких жёстких частей консоли, которые выполнены, соответственно, с возможностью жёсткого соединения друг с другом, к примеру, посредством болтового соединения и/или выполненного с возможностью блокировки штекерного соединения.
В предпочтительном варианте части консоли могут иметь при этом, соответственно, несколько продольных ремней, которые посредством поперечных распорок жёстко соединены друг с другом. В предпочтительном варианте консоль 3 может быть осуществлена в виде трёхременного профиля, который имеет один верхний ремень и два нижних ремня в качестве продольных ремней.
Консоль 3 может быть осуществлена в предпочтительном варианте из стальных профилей, которые могут быть изготовлены, в частности, из мелкозернистой конструкционной стали.
Растяжка 9 содержит в предпочтительном варианте синтетические волокна, причём могут быть предусмотрены, к примеру, высокопрочный торс из волокнистого материала и/или ламинированный, усиленный синтетическим волокном анкерный столб.
Башенно-поворотный кран 1 может быть осуществлён в виде крана с неповоротной башней, у которого консоль 3 выполнена с возможностью поворота относительно башни 2 вокруг вертикальной оси. В альтернативном варианте башенно-поворотный кран 1 может быть осуществлён, однако, также в виде крана с поворотной башней, у которого консоль 3 может вращаться вместе с башней 2 вокруг вертикальной оси.