Монорельсы

Монорельс – это одна дорожка с одной или несколькими крановыми тележками. Каждая крановая тележка прикреплена к транспортному устройству, к которому подвешен полезный груз. Груз транспортируется вдоль дорожки. Транспортное устройство может включать в себя подъемное устройство, поднимающее или опускающее груз в пунктах отбора или доставки. Монорельсовая система отличается от кранов тем, что у нее нет ограничений по направлению движения и поэтому, она может извиваться по всему объекту. Монорельсы иногда используются вместе с системой мостовых кранов через замковые приспособления. Монорельсы наиболее экономически целесообразны благодаря использованию стальных опор крыши здания, так как напольные опоры могут потребовать больших надстроек и оказаться достаточно дорогими.

Основной недостаток монорельсов в том, что пункты отбора и доставки должны размещаться прямо под осевой линией дорожки, соответственно, теряется некоторая гибкость в движении.

На монорельсах обычно используются комбинации изгибов и переключателей; однако они могут быть и совсем простыми, в виде прямой линии с концевыми остановками. Монорельсы составляются из множества коротких участков дорожки, которые сращены в одну непрерывную дорожку. Несколько компонентов системы описываются ниже:

1. Жесткая дорожка – это специально спроектированная и изготовленная стальная балка с плоской, высокоуглеродистой несущей поверхностью дна в виде буквы «Т». Благодаря этому обеспечивается долгий срок службы и легкость движения крановых тележек, т.к. здесь низкий коэффициент трения и высокое соотношение прочности к весу, и поэтому большее расстояние между точками опоры с более легкими балками, по сравнению с «I» балками или балками с фасонным профилем. Плоское высокоуглеродистое дно в виде буквы «Т» обеспечивает больший срок службы балки и помогает предотвратить постепенное расплющивание, происходящее с «I» балками. Дорожка может быть прикручена на болты к стальным опорам крыши здания, или висеть на гибкой подвесной системе с зажимами и стальными подвесками.

2. Изгибы монорельсовой дорожки могут быть разнообразными по размерам рельсов и кривизне изгибов в соответствии с применением. Изгибы используются, чтобы изменить направление движения монорельсовой системы или обойти постоянные препятствия.

3. У крановой тележки могут быть два, четыре или восемь колес, в зависимости от груза. Крановые тележки передвигаются по нижней полке балки и в большинстве своем являются самоцентрирующимися, поэтому, когда движения нет, будет равная нагрузка на обе стороны дорожки. Большинство крановых тележек поставляются с колесами, обеспечивающими низкий коэффициент трения и легкость движения.

4. Тележки-тягачи предлагаются в версиях с ручным или механическим приводом для более легкого движения более тяжелых грузов (две тонны или больше). Тележки-тягачи подвешиваются к крановым тележкам и обеспечивают необходимую тягу, используя резиновые шины, оказывающие давление на нижнюю часть дорожки через регулируемую пружину.

5. Чтобы обеспечить полную гибкость монорельсовой системы, изготовители разработали несколько типов переключателей: язычковые, скользящие, перпендикулярные и поворотные. Язычковый переключатель зафиксирован на одном конце на шарнире. Другой конец свободно висит как дверка для выбора направления потока. На свободном конце есть фиксатор-защелка. Заградительный брус перекрывает открытый конец рельса, когда переключатель перекинут. Эта простота делает его наименее дорогим из всех переключателей.

Скользящий переключатель выполняет те же функции, что язычковый переключатель. Этот переключатель работает с помощью передвижного внутреннего каркаса, который скользит под прямым углом к потоку материалов. Этот переключатель превосходит по своим характеристикам язычковый переключатель. Его конструкция ведет к более гладкому движению крановой тележки через криволинейную часть переключателя. Это достигается через монтаж части изгиба на внутреннем каркасе переключателя. Скользящий переключатель легче электрифицировать, и он более компактный, чем язычковый переключатель, позволяя использовать более острые углы. Эта компактность больше подходит при плотном размещении оборудования. Более высокие рабочие характеристики переключателя приводят и к его более высокой стоимости, чем у язычкового переключателя.

Перпендикулярная система используется тогда, когда необходимо пересечь дорожки двух отдельных монорельсов. Перпендикулярный переключатель нельзя использовать, когда груз находится на движущейся секции. По своей конструкции перпендикулярный переключатель – это каркас внутри каркаса, когда внутренний каркас способен вращаться на 90˚ вокруг центрального подшипника. Предохранительные защёлки и ограничители похожи на те, что используются с язычковым и скользящим переключателями. Этот переключатель нельзя электрифицировать, и лучше всего, обеспечивая жесткость, прикрутить его на болты к надстройке.

Поворотный переключатель очень похож на перпендикулярный переключатель, за исключением того, что он обычно предназначен для работы с грузом на движущейся секции.

6. Подъемные секции – это специальные, отдельные секции дорожки, на которых могут располагаться крановые тележки или грузы. Эта независимая секция дорожки может подниматься или опускаться с помощью лебедки. Подъемная секция похожа на подъемник (лифт) в том, что лебедка установлена на вершине шахты или конструкции, которая поднимает рабочую секцию переключателя с одной высоты на другую. Благодаря этому, транспортное устройство с грузом поднимается с одного уровня пола на другой без дополнительной обработки груза.

Секция доставки обычно проектируется без шахтного типа подъемников и обычно опускает груз не больше, чем на несколько футов. Секции доставки используются для постоянных фиксированных операций спуска, и для транспортировки больших по объему грузов к нескольким заданным местам. Свободная крановая тележка передвигается на рабочую часть секции доставки. Рабочая секция опускается вниз, захватывает груз и поднимается обратно на уровень дорожки.

7. Лебедки и транспортные устройства с механическим приводом имеют разнообразные двигатели и системы управления, необходимые для управления грузом и регулировки положения. Обсуждение двигателей и систем управления будет представлено в этой главе позднее.

8. Монорельсовая система крепится к конструкции крыши здания одним из двух способов. Первый метод – это крепление напрямую болтами или зажимами; здесь экономятся деньги на подвесном оборудовании, и достигается лучший подъем крюка. Однако из-за крепления рельсов напрямую нет возможности реагировать на расширение, уменьшение или изменения в здании. Второй метод – это гибкое подвешивание рельсов с помощью зажимов и стальных подвесок; он дороже, чем крепление напрямую, и может сократить высоту подъема крюка. Однако гибкая подвеска позволяет легко изменять положение монорельса в соответствии с изменениями в здании.

Мостовые краны

Два основных типа мостовых кранов – это опорный кран и подвесной кран. Опорный кран имеет большую грузоподъемность (до 500 тонн и больше); с более длинными пролетами между опорами; и более высокой скоростью работы. Однако подвесной кран экономичнее и разностороннее.

Подвесные краны

Легкие, высоконадежные подвесные краны и рельсы построены из стандартных стальных «I» балок, широких двутавровых балок или из специально спроектированных укрепленных рельсовых дорожек, которые изготавливаются из плоских, высокоуглеродистых, с дном в виде буквы «T», приваренных к верхней «T» секции. Верхняя «T» секция обычно изготавливаются из стальных листов. Преимущества этого рельса в форме «T» и высоком соотношении прочности к весу. Плоское дно в виде буквы «T» облегчает движение крана / транспортного устройства из-за меньшего трения и увеличения срока службы колес. Высокое содержание углерода значительно увеличивает срок службы по сравнению с обычными «I» балками и предотвращает постепенное расплющивание, которое может быстро разрушить рельс. Высокое соотношение прочности к весу позволяет использовать более легкие балки с большим расстоянием между опорами, чем у «I» балок. Это сокращает и нагрузку на конструкцию здания и затраты на установку.

Подвесной мостовой кран состоит из двух или больше параллельных рельсов, которые подвешены на одном уровне и на одном расстоянии друг от друга. С другой стороны пролета находится другой рельс (или рельсы), отсюда и название "мостовой". Прикрепленные к концам моста, находятся концевые тележки с колесами, передвигающимися по боковым кромкам рельса. На нижней боковой кромке балки, подвешенными к крановой тележке, будут лебедка или подъемный механизм.

В отличие от рельсов опорного крана, расположенных на крепежных скобах, на колоннах здания, рельсы подвесного крана подвешены на конструкции крыши. Также, в то время как опорный мостовой кран прикреплен на болты к верхней части концевых тележек, передвигающихся по головке рельса, подвесной мостовой кран висит между рельсами и прикреплен к нижней части концевых тележек. Концевые тележки передвигаются по нижним кромкам рельсов. Так как подвесной кран передвигается, будучи подвешенным под рельсами, то балка мостового крана может выходить за пределы рельсов, увеличивая этим длину перемещения лебедки/груза.

Рис. 25.4 Подвесной однобалочный кран

Преимущества

Благодаря характеристикам подвесного крана, суммарные затраты на установку могут быть сокращены из-за экономии на оборудовании и строительстве. Подвесные системы также обеспечивают большую гибкость и эффективность обработки грузов, чем опорные краны.

Экономия затрат на установку может быть достигнута, в основном, в двух областях:

1. Мостовой кран и рельсы. Использование специально спроектированных и изготовленных укрепленных балок с высоким соотношением прочности к весу (по сравнению с обычными балками в виде буквы «I») приводит к более легким по весу, менее дорогим кранам и рельсам.

2. Широкое разнообразие зажимов и оснастки для подвески позволяет устанавливать рельсы подвесного крана без больших изменений здания, с экономией на стоимости этих модификаций.

Обработка материалов по воздуху с помощью мостовых кранов является более разносторонней, чем при использовании автопогрузчиков или конвейеров. Вот шесть преимуществ мостовых кранов над другими типами оборудования по обработке материалов:

1. Лучший охват площади пола — лебедка может обслуживать почти каждый квадратный фут площади пола и двигаться между пунктами по самому короткому маршруту — по прямой линии.

2. Малогабаритные (плоские, низкопрофильные) проекты мостовых кранов устанавливаются близко к строительным фермам крыши, обеспечивая максимальный подъем крюка и максимальное вертикальное складское пространство для хранения под краном.

3. Возможны широкие пролеты между опорами благодаря недорогим, легким, низкопрофильным подвесным мостовым кранам, когда используется множество рельсов. Нет ничего необычного в том, чтобы три, четыре или больше рельсов покрывали расстояние в 120 футов или больше.

4. Обработка материалов по воздуху сокращает количество и ширину проходов, необходимых для обработки грузов, освобождая ценную площадь пола на складе.

5. Подвесная обработка материалов позволяет располагать подъемное устройство (лебедку) прямо над грузом с точной регулировкой положения груза, уменьшая возможность повреждений при обработке.

6. Подвесная конструкция позволяет лебедке проходить под рельсами для большего охвата пола, чем это возможно с опорными кранами. Через систему соединений лебедка и груз перемещаются к кранам той же конструкции на соседних площадках хранения или к фиксированным ответвлениям или к монорельсам, увеличивая гибкость при обработке грузов.

Варианты подвесных кранов

Существует несколько вариантов подвесных кранов. Какой тип подходит для данного применения? В общем, есть несколько ключевых вопросов, помогающих принять правильное решение. Вот эти вопросы:

• Сколько весит груз?

• На какую высоту нужно поднимать груз?

• Как далеко нужно перемещать груз?

• Как быстро нужно перемещать груз?

• Насколько точно нужно перемещать груз?

• Как часто кран будет использоваться (в течение часа, дня и недели)?

Однобалочные краны

Первый подвесной тип – это однобалочный, с ручным приводом кран. Это наименее дорогой кран, обычная грузоподъемность будет до 2 тонн, а длина пролета – до 30 футов. Рекомендуется, чтобы расстояние от рабочей площадки до крана не превосходило 20 футов. Эти ограничения объясняются ручным приводом крана, теми усилиями, которые необходимы для передвижения крана вдоль пролета и перемещения груза, а также коэффициентом трения и высотой крана.

Рис. 25.5 Подвесной однобалочный кран с ручным приводом

Чтобы привести в движение подвесной кран с ручным приводом, с грузом или без груза, его нужно потянуть за крюк. Для крана с грузоподъемностью в 2 тонны, 30-футовым пролетом и 20-футовой высотой подъема потребуется приблизительно 50 фунтов горизонтальных усилий, чтобы привести груз в движение, и половина этих усилий, чтобы поддерживать движение. Перемещение грузов тяжелее 2 тонн требует больших усилий, и трудно перемещать и останавливать груз с необходимой точностью, т.к. для этого требуются очень большие физические усилия.

Подвесной кран с ручным приводом предназначен для использования ручной лебедки с тяговой цепью. Этот тип крана чаще всего используется там, где очень небольшая деятельность по обработке материалов, а низкие затраты на оборудование – это важный фактор.

Подвесные краны с ручной тягой цепи должны использоваться только там, где интенсивность работы и нагрузки небольшие или там, где исключительно важно точное размещение при доставке грузов. Обычно груз не должен перемещаться больше чем на 50 футов. Даже тогда, когда кран разгружается, необходимо использовать цепной привод для перемещения крана. Передаточное число от звездочки к приводному валу, облегчающее движение загруженного крана, в то же время, замедляет движение мостового крана. К недостаткам крана с ручной тягой цепи можно отнести тот факт, что цепь крана зафиксирована, и необходимо держать проход свободным, чтобы у оператора был доступ к цепи. Также, так как цепь крана фиксирована, но лебедка свободно движется вперед и назад вдоль мостового крана, то оператору приходиться менять свое местоположение для обработки груза. В общем, кран с ручной тягой цепи должен применяться для нечастого обслуживания (или как запасной вариант) там, где требуется точное размещение груза при доставке.

Следующий тип подвесного крана – это однобалочный мостовой кран с механическим приводом. Электродвигатель мостового крана избавляет от физических усилий для его перемещения, избавляя от недостатков крана с ручным приводом или с ручной тягой цепи. У этого типа крана обычная грузоподъемность будет до 15 тонн, а пролет моста будет до 60 футов.

Рис. 25.7 Моторизованный подвесной однобалочный кран

К двум основным соображениям при выборе подвесного однобалочного с механическим приводом крана относятся скорость и тип управления.

Для управляемых с пола, с механическим приводом кранов рекомендуется, чтобы скорость движения не превосходила 180 футов в минуту, что является приемлемой скоростью для пешехода. В сущности, чем медленнее кран движется, тем легче им управлять. Хорошая минимальная скорость – 20 футов в минуту.

Достаточно часто длина подкранового пути может вводить в заблуждение, и у крана может быть слишком большая скорость движения для безопасной транспортировки и точного размещения груза при доставке. В большинстве случаев, даже когда дорожка будет 200 футов в длину, кран перевозит груз только на короткое расстояние. Достаточно редко необходимо перемещать кран с одного конца дорожки к другому, с грузом или без груза. При рекомендуемой скорости на такое перемещение уйдет только на несколько секунд больше, чем при скорости свыше 200 футов в минуту. Это незначительный недостаток по сравнению с более трудным управлением, вызванным большей скоростью движения.

Лебедки и крановые тележки, используемые на кранах с механическим приводом, чаще всего тоже будут с механическим приводом. Так как расстояние для передвижения вдоль мостового крана короткое, обычно 50 футов или меньше, то высокая скорость крановой тележки не нужна.

Однобалочный с механическим приводом подвесной кран может выполнять почти любую работу, которую выполняет двухбалочный с механическим приводом кран, но за меньшие деньги. Однако однобалочному крану требуется большая габаритная высота. Лебедка на этом типе крана подвешивается на мостовой балке, которая затем подвешивается на концевых тележках крана. Это накладывает ограничения на то, на какой высоте от рабочей площадки может быть подвешен груз. При большей высоте подъема, большей грузоподъемности или когда кран должен работать в очень узком пространстве – тогда применяется двухбалочный кран.

Двухбалочные краны

У двухбалочных подвесных мостовых кранов есть воздушное пространство между двумя мостовыми балками, где может быть помещена лебедка. Это обеспечивает лучший подъем крюка, и требуется меньшее пространство для крана. Двухбалочные подвесные краны обычно строятся для пролетов в 60 футов и с грузоподъемностью до 30 тонн. Те же самые правила, касающиеся скорости движения крановых тележек и однобалочных кранов с механическим приводом, относятся и к двухбалочным кранам.

Электропитание

Моторизованным кранам нужны средства для подачи питания и управления движением крана и/или лебедки. Есть три типа питания и управления.

1. Катушки с кабелем могут использоваться на коротких пролетах мостовых кранов. Катушки обычно не должны использоваться, когда длина мостового крана или дорожки превосходит 20 футов. Чрезмерное натяжение катушки и вес кабеля – вот ограничивающие факторы.

2. Подвесной кабель может использоваться и на мостовом кране и на дорожке; однако чаще используется на мостовом кране. Кабель перевозится на несущих трос крановых тележках, подвешенных или на стальном кабеле или с колесами, передвигающимися по стальной «I» дорожке. Система, подвешенная на стальном кабеле, является наиболее экономичной, но ее максимальная длина будет 30 футов. Система с опорой на дорожке обычно используется при расстоянии до 100 футов и больше.

3. Экранированный жесткий проводник – это проводящий металлический стержень, покрытый с трех сторон изоляционным материалом. Открытая сторона находится в контакте с подпружиненной скользящей колодкой. Этот проводник используется на кранах с очень длинными пролетами и дорожками.