Монтажные машины, механизмы и такелажные средства при сооружении стальных резервуаров

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования 

Уфимский  Государственный Нефтяной Технический  Университет 
 

Кафедра «Сооружение и ремонт ГНП и  ГНХ» 
 
 
 

Монтажные машины, механизмы и такелажные средства при сооружении стальных резервуаров 
 
 

Курсовой  проект

по курсу  «Сооружение и ремонт ГНХ» 

КЛУШ  073738.О92 ПЗ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил:                                                                        ст. гр. СТ-02-01

                                                                                           Губайдуллина Р. Р.

Проверил:                                                                         профессор

                                                                                           Жданов Р. А. 

Уфа 2006 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1 МОНТАЖНЫЕ МАШИНЫ  И МЕХАНИЗМЫ ПРИ  СТРОИТЕЛЬСТВЕ СТАЛЬНЫХ  РЕЗЕРВУАРОВ

     Для   сооружения стальных резервуаров применяют  различные   машины и механизмы,   облегчающие труд рабочих, а также позволяющие вести монтаж из крупных блоков и значительно повышающие производительность труда. Основными грузоподъемными и транспортными машинами, применяемыми при монтаже, являются самоходные стреловые краны,   краны-трубоукладчики, тракторы, а также тракторные лебедки. Чаще всего при сооружении резервуаров применяют самоходные краны на гусеничном ходу.

     1.1 ГУСЕНИЧНЫЕ КРАНЫ

     Гусеничные  стреловые самоходные краны монтируют  на базе специальных двухгусеничных шасси, обеспечивающих за счет большой опорной поверхности гусениц высокие проходимость и устойчивость машин. Такие краны, в отличие от пневмоколесных, могут работать без выносных опор, передвигаться с грузом и применяются на объектах с большими объемами строительно-монтажных работ. Гусеничные краны имеют небольшие транспортные скорости (до 5 км/ч), поэтому их перевозят с объекта на объект на тяжеловозных прицепах-трайлерах.

     Ходовое устройство гусеничных кранов состоит  из двух гусеничных тележек многоопорного типа, соединенных между собой поперечными балками, несущими жесткую ходовую раму. На ходовой раме смонтированы узлы привода ходового оборудования и унифицированное опорно-поворотное устройство. Движение ведущим звездочкам гусениц кранов с механическим приводом сообщается от основного двигателя машины через систему зубчатых и карданных передач. Поворот всего крана производится за счет торможения одной из гусениц. Грузоподъемное оборудование гусеничных кранов по конструкции такое же, как у пневмоколесных машин. Основные узлы гусеничных и пневмоколесных кранов унифицированы.

     Российская  промышленность серийно выпускает  гусеничные краны с механическим приводом грузоподъемностью 6,3; 10 и 16 т  и с электрическим приводом грузоподъемностью 16, 25, 40, 50, 63, 100 и 160 т. Предусмотрено серийное производство дизель-электрического гусеничного крана грузоподъемностью 250 т.

     Основное  рабочее оборудование гусеничных кранов: жесткие решетчатые стрелы длиной до 30 м; сменное — удлиненные прямые стрелы длиной до 50 м, удлиненные стрелы с гуськами длиной до 10 м; башенно-стреловые (у кранов грузоподъемностью 50, 100 и 160 т) - со стрелами длиной до 40 м и высотой башни до 51 м. Некоторые модели гусеничных кранов выпускают с основным башенно-стреловым оборудованием. На рис. 1 показан общий вид, графики грузоподъемности и высоты подъема крюка дизель-электрического крана с башенно-стреловым оборудованием грузоподъемностью 25 т.

     Гусеничные краны оборудуют силовыми установками мощностью от 60 до 300 л. с. (от 44 до 220 кВт), имеют рабочую массу 16-206 т и характеризуются удельным давлением на грунт не более 2 кгс/см² (0,2 МПа). Пневмоколесные и гусеничные краны комплектуют приборами безопасности и контроля — ограничителями высоты подъема крюка и стрелы, указателями вылетов, грузоподъемности, угла наклона крана (креномерами), различными сигнализаторами и т.п.

     Преимуществами  таких кранов являются большая маневренность, позволяющая перемещать кран от объекта к объекту, а так же в пределах одной строительной площадки без демонтажа и переноса рельсовых путей;

возможность расширения рабочей зоны крана при малых перемещениях на строительстве одного объекта; универсальность, позволяющая использовать кран на нескольких видах работ. Наибольшее распространение получили краны серий МКГ (МКГ-25.01), ДЭК (ДЭК-252), СКГ (СКГ-401, СКГ-631).

     Ниже  рассмотрим примеры ряда применяемых  гусеничных кранов.

Кран  МКГ-25.01 (рис. 2) грузоподъемностью 25 т электрический, создан на базе крана МКГ-25БР. Кран оснащен основной стрелой 16,8 м против 13,5 м у крана МКГ-25БР, что позволяет увеличить высоту подъема главного и вспомогательного крюков. Применена новая, более мощная силовая установка. Конструктивная масса крана снижена более чем на 2 т. В то же время основные механизмы и сборочные узлы остались те же, что и у крана МКГ-25БР, т.е. унифицированы с ним.

     Кран  ДЭК-252 (рис. 3, а, б) грузоподъемностью 25 т оснащен сменными стрелами 19; 22,75; 24; 27,5; 32,75 м. На каждой из них может быть установлен неуправляемый гусек длиной 5 м. На нем установлено башенно-стреловое оборудование (БСО), башня длиной 19,24 и 27,75 м с управляемыми гуськами длиной 10, 15 и 20 м. Питание – от собственной силовой установки и от внешней сети напряжением 380 В. На кране может быть применен грейфер вместимостью 2,5 м³.

     Кран  оборудован двумя унифицированными грузовыми лебедками главного и  вспомогательного подъемов. Одна из них  служит для подъема груза, а вторая – для подъема управляемого гуська. Механизм поворота оснащен двухскоростным электродвигателем и муфтой предельного момента, что обеспечивает устойчивую работу с пониженной скоростью.

     Для питания крана от внешней сети используется гибкий кабель длиной 200 м, навиваемый на барабан.

    Кран  РДК-250-3 (рис. 3, в) грузоподъемностью 25 т. В комплект рабочего оборудования входят стрелы длиной 20,3; 27,5 и 35,3 м и башенно-стреловое оборудование в составе башни высотой 12,5 и 27,5 м и управляемых гуськом 10, 15, и 20 м. Грузовая лебедка главного подъема – двухдвигательная многоскоростная с планетарным редуктором, обеспечивающая широкий диапазон скоростей, включая посадочную. Кран СКГ-401 (рис. 4) и аналогичный ему по конструкции кран СКГ-631 соответственно грузоподъемностью 40 и 63 т, в специальном исполнении – 63 и 100 т. С основными стрелами краны могут работать в 1-7 ветровых районах, а с башенно-стреловым оборудованием -  в 1-3 районах. Изменение вылета управляемого гуська башенно-стрелового оборудования производится грузовой лебедкой вспомогательного подъема 

       Рис. 1. Общий вид, графики грузоподъемности (сплошные — ) и высоты

       подъема крюка (---) гусеничного крана с  высотой башни (в м) и длиной

       стрелы (в м) соответственно:

       1 — 25,5 и 16,4; 2 — 30,5 и 18,9; 3 — 30,5 и 24,0; 4 — 35,6 и 24,0; 5 — 25,6 и 29,0

 Рис. 2. Гусеничный кран МКГ-25.01 с основной стрелой (а) и его характеристикой (б) –            грузоподъемностью (------- ) и высота подъема (- - - - - ):

1-для стрелы 16,8 м с гуськом; 2- для стрелы 21,8 м с гуськом; 3-для стрелы 26, м; 4-для  стрелы 31,8 м; 5-для стрелы 36,8 м. 

     Рис. 3. Гусеничный кран ДЭК-252 (а), его характеристики {б) —

грузоподъемность (---) и высота подъема (——) и гусеничный кран

РДК-250-3 (в):

     1 — для стрелы 14 м; 2 — для стрелы 14 м с гуськом; 3 — для гуська; 4 — для

стрелы 14 м с грейфером

     Рис. 4.  Гусеничный кран СКГ-401 с башенно-стреловым оборудованием (а) и его характеристики (б) – грузоподъемность (------) и высота подъема (- - - - ) для башни 32 м управляемым гуськом: 1 -15,6 м, 2-20,5 м, 3-25,5 м, 4-28,3 м. 

          Гусеничные тележки  – многоопорные, имеют независимые приводы механизмов передвижения. Грузовая лебедка главного подъема оборудована двумя электродвигателями, соединенными дифференциалом, что обеспечивает получение трех скоростей подъема грузов

     Питание кранов электроэнергией осуществляется от внешней сети или от собственной силовой установки, размещаемой вне крана, на пневмоколесном прицепе.

      На  базе крана СКГ-401 создан кран СКГ-505 грузоподъемностью 50 т. В специальном  исполнении стрелы и с дополнительным противовесом массой 8,44 т грузоподъемность составляет 63 т. В башенно-стреловом оборудовании применена стрела длиной 37 м вместо 32 м.

      Использование кранов СКГ-63, а в некоторых случаях  и СКГ-100 позволяет,   например,   поднимать рулоны стенки в вертикальное положение без А-образной стрелы, якорей и отдельных полиспастов, что в свою очередь значительно сокращает время на подготовку к операции подъема.

Наряду с приведенными кранами при монтаже могут быть применены также ранее выпускаемые гусеничные краны-экскаваторы типов Э-1258, Э-2006, Э-2508 и другие, у которых экскаваторное оборудование заменено на крановое. Однако эффективность применения таких кранов не всегда удовлетворительна из-за высоких посадочных скоростей и недостаточной плавности движения при подъеме, перемещении и установке груза. На работах, не требующих большой грузоподъемности, используют автомобильные краны типа МКА-16. Такими кранами производят погрузо-разгрузочные операции и вспомогательные работы, например укрупнение щитов покрытия резервуара.

1.2 АВТОМОБИЛЬНЫЕ КРАНЫ

     Автомобильными называются стреловые полноповоротные краны, смонтированные на шасси стандартных грузовых автомобилей нормальной и повышенной проходимости. Автокраны обладают довольно большой грузоподъемностью (до 16 т), высокими транспортными скоростями передвижения (до 70—80 км/ч), хорошей маневренностью и мобильностью. Основное рабочее оборудование автокранов— сплошные телескопические стрелы, жесткие и раздвижные решетчатые стрелы. Автокраны часто оборудуют сменными удлиненными решетчатыми стрелами различных модификаций, удлиненными стрелами с гуськами и башенно-стреловым оборудованием. Автокраны могут производить: подъем и опускание груза; изменение угла наклона стрелы; поворот стрелы на 360°; изменение длины телескопической стрелы; передвижение с грузом.

     Каждый автокран оборудуют четырьмя выносными опорами, устанавливаемыми вручную или с помощью гидропривода. Для повышения устойчивости кранов при работе на выносных опорах и без них задние мосты автошасси имеют винтовые или гидравлические стабилизаторы, блокирующие рессоры и жестко соединяющие мосты с рамой автомобиля. Автокраны могут перемещаться вместе с грузом со скоростью до 5 км/ч. При передвижении грузоподъемность автокранов снижается примерно в 3—5 раз. Основное силовое оборудование автокранов — двигатель автомобиля. Привод крановых механизмов может быть одномоторным (механическим) и многомоторным (дизель-электрическим и гидравлическим), подвеска стрелового оборудования - гибкой (канатной) и жесткой.

     Автокраны с гибкой подвеской  стрелового оборудования имеют механический, дизель-электрический и гидравлический приводы крановых механизмов. Промышленностью выпускаются автокраны с механическим приводом грузоподъемностью 4; 6,3; 10 и 16 т, которые комплектуют основными решетчатыми стрелами длиной 6-10 м, сменными удлиненными стрелами длиной 8—18 м, удлиненными стрелами с гуськами длиной 1,5-3 м, башенно-стреловым оборудованием со стрелами 7—9,5 м и высотой башни 7,5-12 м. Конструкции автокранов с механическим приводом разных моделей имеют мало различий.

     В качестве примера на рис. 5. приведена конструкция автокрана с механическим приводом грузоподъемностью 6,3 т, смонтированного на шасси грузового автомобиля ЗИЛ-130. Крановая установка машины состоит из неповоротной и поворотной частей, соединенных между собой нормализованным роликовым опорно-поворотным устройством 7. Неповоротная часть крана включает ходовую раму 4, жестко прикрепленную к раме автошасси 1, коробку отбора мощности 2, промежуточный конический редуктор 5, зубчатый венец опорно-поворотного устройства, выносные опоры 3, 8 и стабилизирующее устройство 6. Поворотная часть крана состоит из поворотной платформы 9, на которой смонтированы решетчатая стрела 17, двуногая стойка 12, противовес 10, грузовая и стреловая 11 лебедки, реверсивно-распределительный механизм 13, механизм поворота крана 14 и кабина машиниста 75. В комплект сменного оборудования крана входят две жесткие удлиненные (до 12 м) стрелы — прямая и с гуськом длиной 1,5 м. Изменение угла наклона стрелы осуществляется стреловой лебедкой // через стреловой полиспаст 16, подъем—опускание крюковой подвески 19 (груза) - грузовой лебедкой через грузовой полиспаст 18. Крановые механизмы приводятся в действие от двигателя автомобиля мощностью 150 л. с. (110 кВт) через коробку отбора мощности 2, промежуточный редуктор 5 и реверсивно-распределительный механизм 13.

   Автокраны с многомоторным приводом и гибкой подвеской стрелового оборудования состоят из тех же частей (за исключением трансмиссии), что и краны с одномоторным приводом. Рассмотрим схемы механизмов многомоторного дизель-электрического крана грузоподъемностью 16 т, общий вид, рабочее оборудование и графики грузоподъемности которого показаны на рис. 6. Кран оснащен основной жесткой решетчатой стрелой длиной 10 м, тремя сменными удлиненными стрелами длиной 14—28 м, удлиненными стрелами трех модификаций с гуськом длиной 4,8 м, башенно-стреловым оборудованием и грейферным ковшом вместимостью 1,5 м³. Для подъема-опускания грейфера и крюковой подвески гуська в конструкцию крана включена вспомогательная грузовая лебедка. Крановое оборудование смонтировано на трехосном автошасси КрАЗ-257К, в раму которого встроен синхронный генератор трехфазного тока мощностью 37,5 кВт. Он обеспечивает питание индивидуальных трехфазных электродвигателей, приводящих в действие через редукторы крановые механизмы. Питание приводных электродвигателей возможно также от внешней сети напряжением 380 В и частотой 50 Гц. Электродвигатели грузовой, вспомогательной реверсивных лебедок и поворотного механизма имеют фазный ротор, стреловая лебедка — короткозамкнутый.

Промышленностью серийно выпускаются дизель-электрические  автокраны грузоподъемностью 6,3; 10 и 16 т, конструкции которых идентичны.

     Кран  МКА-16 грузоподъемностью 16 т смонтирован на шасси автомобиля КрАЗ-257, оснащен основной стрелой длиной 10 м, тремя удлиненными стрелами, получаемыми с помощью сменных секций длиной 5 и 3 м, и гуськом длиной 3 м к удлиненной стреле 23 м. Привод крана — механический от дизельной силовой установки шасси. Грузовая и стреловая лебедки унифицированы. В кране возможно совмещение рабочих операций: подъема (опускания) груза с вращением поворотной части, подъема (опускания) стрелы с вращением поворотной части. Рабочие скорости регулируются изменением частоты вращения двигателя и переключением коробки передач шасси. Кран оборудован гидравлическими выносными опорами, но может работать и без них и передвигаться с грузом массой 4,5 т.

     Обычно  тип и грузоподъемность монтажного крана назначаются   в   зависимости   от   массы   конструкций, условий   монтажа   и объема резервуара.   В условиях практики строительства бывают случаи,   когда по тем или   иным   причинам   тип   крана приходится менять. В таких случаях необходимо проводить проверку пригодности крана данной марки для выполнения  монтажных работ в существующих условиях. Для этого определяют необходимый вылет крюка, длину стрелы и высоту подъема, а также максимальную   высоту груза при данных   условиях и сравнивают   их   с   грузовысотной характеристикой крана. При этом  следует соблюдать

допустимые   расстояния   между   грузом   и   стрелой, а также   между  

   Рис. 5. Автокран грузоподъемностью 6,3 т с механическим приводом 

     Рис. 6. Дизель-электрический автокран грузоподъемностью 16 т:

общий вид и графики грузоподъемности (----) и высоты подъема крюка (- - -)

 при стрелах  длиной: 1 - 10,0 м на выносных опорах; 2 - 14,0 м на выносных опорах; 3 - 18,0 м на выносных опорах; 4 - 22,0 м на выносных опорах- 5 — 10 0 м без выносных опор; 6 — 14,0 м без выносных опор; 7 — 18,0 м без выносных опор; 8 - 14,0 м с гуськом на выносных опорах; 9 - 18,0 м с гуськом на выносных опорах; 10 — 22,0 м с гуськом на выносных опорах. 

стрелой   и   соседними   конструкциями (соответственно 0,5 и 1,5 м).  

     Окончательно  пригодность крана проверяют графически с учетом его   собственных габаритов. Для обеспечения безаварийной работы   крана площадку в зоне его перемещений выравнивают так,   чтобы уклоны поверхности не превышали допустимых пределов (обычно 1—3°). Чтобы предотвратить возможные осадки крана из-за чрезмерной деформации грунта, в зоне действия крана, вокруг основания резервуара устраивают временный проезд из дорожных плит.

     Иногда  в процессе работы возникает необходимость  перемещений крана с грузом на крюке. В этом случае максимальная грузоподъемность крана снижается на 30—40% в зависимости от длины стрелы. Угол отклонения грузового полиспаста от вертикали при этом не должен превышать 1—3°. При подготовке к строительству резервуаров приходится изготовлять различного рода монтажные приспособления и элементы такелажной оснастки. Например, для подъема рулонов стенки в вертикальное положение необходимо иметь шарнир с ложем для нижнего торца рулона, А-образную стрелу, захват для строповки рулона и т. д. Чертежи всех приспособлений с назначением материалов для изготовления даются в проекте, причем наиболее ответственные элементы и детали приспособлений проверяют расчетом. Поэтому при изготовлении не допускается отклонение от заданных на чертежах размеров. При изменении назначенного материала (марки стали) должен производиться поверочный расчет. Соединительные элементы такелажной оснастки (серьги, проушины, пальцы) изготовляют по имеющимся на них нормалям, в которых указаны все размеры деталей в зависимости от грузоподъемности.

     Большое значение для повышения производительности труда при монтаже имеет внедрение средств малой механизации. Простейшими из них можно считать рычажные лебедки и гидравлические домкраты. Первые позволяют обходиться без весьма неудобных в работе винтовых стяжек-талрепов, а вторые во многих случаях с успехом заменяют клинья, забиваемые кувалдой. В настоящее время имеются приспособления, облегчающие монтаж в виде магнитных прижимов для нахлесточных соединений, струбцин с гидроприводом и т. д.

     Особое  значение имеет правильное изготовление подмостей, навесных лесов, монтажных  люлек и лестниц, так как от этих элементов монтажной оснастки во многом зависит безопасность производства работ. Так, ширина настила подмостей и лесов, исходя из условий удобства и безопасности ведения работ, назначается не менее 1 м. Высота ограждений из тех же соображений назначается также 1 м, а в монтажных подвесных люльках — 1,2 м. Минимальная ширина навесных лестниц берется 0,4 м, а шаг ступеней не менее 0,15 м. Кроме того, начиная с высоты 2 м навесные лестницы ограждают дугами с внешней стороны. Подвесные люльки, лестницы, как и строповочное оборудование, перед использованием по назначению подвергают испытаниям. При монтаже резервуаров возникает также потребность в анкерных устройствах или якорях.   Например, якоря необходимы для крепления расчалок с внешней стороны стенки резервуара (с внутренней они крепятся к днищу). Якорь необходим бывает для крепления неподвижной обоймы полиспаста при подъеме рулонов с помощью А-образной стрелы. Для крепления расчалок и вант чаще всего применяют инвентарные бетонные якоря, заглубленные и поверхностные, причем последние более удобны при частой перестановке расчалок. Обычно такой якорь состоит из металлической рамы, которая для увеличения сопротивления сдвигу снабжена снизу двумя ножами высотой по 150 мм. На раму укладывают бетонные блоки массой по 4,25 т каждый. Число блоков определяют, исходя из величины действующего на якорь усилия. Максимальное усилие, которое может выдержать такой якорь, 2*10⁵ Н. При больших усилиях, например при подъеме рулона, рама поверхностного якоря имеет много часто расположенных ножей. Однако в последнем случае нередко используют заглубленный бетонный или металлический якорь. В качестве якоря в этом случае можно использовать сцепление из двух заторможенных тракторов или соседний готовый резервуар.