Кран

<час />

Фон

Кран - это машина, которая может поднимать и опускать тяжелые предметы и перемещать их по горизонтали. Краны отличаются от подъемников, которые могут поднимать предметы, но не могут перемещать их вбок. Краны также отличаются от конвейеров, которые поднимают и перемещают сыпучие материалы, такие как зерно и уголь, в непрерывном процессе. Слово кран происходит от того факта, что эти машины имеют форму, похожую на форму высокой одноименной птицы с длинной шеей.

С древних времен люди использовали самые разные устройства для подъема тяжелых предметов. Одной из самых ранних версий крана, который был разработан, был шадуф, который впервые использовали для перемещения воды в Египте около четырех тысяч лет назад. Шадуф состоит из длинной поворотной балки, балансирующей на вертикальной опоре. К одному концу балки прикреплен тяжелый груз, а к другому - ведро. Пользователь опускает ведро к источнику воды, наполняет его, а затем позволяет весу поднять ведро вверх. Затем балка поворачивается в желаемое положение, и ковш опорожняется. Шадуф до сих пор используется в сельских районах Египта и Индии.

Еще в первом веке были построены краны, приводимые в движение людьми или животными, работающими на беговой дорожке или большом колесе. Эти ранние краны состояли из длинной деревянной балки, известной как стрела, соединенной с вращающимся основанием. Колесо или беговая дорожка приводило в движение барабан, на который наматывалась веревка. Трос был соединен со шкивом в верхней части стрелы и с крюком, который поднимал груз.

Важное развитие в конструкции крана произошло в средние века, когда к стреле была добавлена ​​горизонтальная стрела, известная как гуськ. Стрела была прикреплена к стреле таким образом, чтобы она могла поворачиваться, что позволяло увеличить диапазон движения. К шестнадцатому веку краны были построены с двумя беговыми дорожками, по одной с каждой стороны вращающегося корпуса со стрелой.

Краны продолжали полагаться на силу человека или животных до середины девятнадцатого века, когда были разработаны паровые машины. К концу девятнадцатого века двигатели внутреннего сгорания и электродвигатели использовались для привода кранов. К этому времени большинство кранов строили из стали, а не из дерева.

В первой половине двадцатого века европейские и американские краны развивались по-разному. В Европе, где большинство кранов использовалось в городах с узкими улицами, краны, как правило, строились в форме высоких тонких башен, где стрела и оператор находились на вершине башни. Поскольку в густонаселенных городах важна бесшумная работа, эти башенные краны обычно приводились в действие электродвигателями, когда они стали широко доступны.

В Соединенных Штатах краны часто использовались вдали от жилых районов. Краны, как правило, строились со стрелой, соединенной с тележкой, которую можно было легко перемещать с места на место. Эти мобильные краны обычно приводились в движение двигателями внутреннего сгорания. В течение 1950-х годов доступность более прочных сталей в сочетании с повышенным спросом на более высокие здания привели к разработке кранов с очень длинными стрелами, прикрепленных к небольшим грузовикам, или гусеничным тракторам с гусеничной гусеницей. Мобильные краны и башенные краны самых разных типов широко используются на строительных площадках по всему миру.

Сырье

Самым важным веществом, используемым при производстве кранов, является сталь. Сталь - это сплав железа и небольшого количества углерода. Для конструкций, не требующих очень высокой прочности, используется обычная сталь, известная как углеродистая сталь. По определению углеродистая сталь содержит менее 2% элементов, кроме железа и углерода. Углеродистая сталь существует в самых разных формах. Наиболее важным фактором при определении свойств углеродистой стали является количество присутствующего углерода, которое колеблется от менее 0,015% до более 0,5%.

Для конструкций, требующих большой прочности, особенно в кранах, предназначенных для подъема очень тяжелых предметов, используются различные вещества, известные как высокопрочные низколегированные (HSLA) стали. Стали HSLA содержат относительно низкие уровни углерода, обычно около 0,05%. Они также содержат небольшое количество одного или нескольких других элементов, которые добавляют прочности. Эти элементы включают хром, никель, молибден, ванадий, титан и ниобий. Помимо прочности, стали HSLA устойчивы к атмосферной коррозии и лучше подходят для сварки, чем углеродистые стали.

В зависимости от конкретной конструкции крана в производстве может использоваться широкий спектр других материалов. Из натурального или синтетического каучука делают шины для автокранов. Некоторые конструктивные элементы могут быть изготовлены из различных металлов, таких как бронза и алюминий. Электрические компоненты могут включать медь для проводов и полупроводниковые элементы, такие как кремний или германий для электронных схем. Другие материалы, которые можно использовать, включают керамику и прочный пластик.

Дизайн

Очень мало машин существует в столь же разнообразных конструкциях, как краны. Перед постройкой крана производитель должен учесть место, где он будет использоваться, и вес, который ему потребуется поднять. Кроме того, краны часто модифицируются в соответствии с потребностями пользователя. По этим причинам не будет большим преувеличением сказать, что нет двух абсолютно одинаковых кранов.

Краны, используемые в промышленных целях, обычно предназначены для постоянного пребывания в одном месте. Эти краны часто выполняют повторяющиеся задачи, которые можно автоматизировать. Важным видом промышленных кранов является мостовой кран. Передвигаясь по путям, прикрепленным к двум горизонтальным балкам, известным как мост, тележка позволяет перемещать мостовой кран. Обычно сам мост можно перемещать по паре параллельных рельсов, позволяя крану достигать большой прямоугольной площади. Мостовой кран также может быть спроектирован так, что один конец моста поддерживается центральной осью, а другой конец перемещается по круговой направляющей, что позволяет достичь большой круглой площади.

Мостовой кран - это разновидность мостового крана, у которого рельсы расположены высоко над землей. Преимущество мостового крана, обычно поддерживаемого под потолком здания, заключается в том, что он не создает препятствий в рабочей зоне.

Краны, используемые в строительстве, часто выполняют самые разные задачи и должны управляться высококвалифицированными операторами. Строительные краны делятся на автокраны и башенные краны. Мобильные краны устанавливаются на грузовики или гусеницы для перемещения с места на место. Шарнирно-сочлененный кран - это мобильный кран, в котором есть соединение между двумя секциями стрелы, что позволяет ему перемещаться подобно суставу пальца человека. Коленчатые краны обычно используются для подъема объектов, расположенных на относительно небольшом расстоянии, но с широким диапазоном движения. Телескопический кран - это мобильный кран, в котором две или более секции стрелы могут выдвигаться и втягиваться, изменяя длину стрелы. Телескопические краны менее универсальны, чем краны с шарнирно-сочлененной рамой, но обычно они могут поднимать более тяжелые предметы, расположенные на большем расстоянии.

Башенные краны используются при строительстве высотных домов. Их устанавливают в начале строительства и демонтируют после завершения строительства. Внешний башенный кран устанавливается снаружи здания. По мере увеличения высоты здания кран поднимают, поднимая верхнюю часть крана и добавляя под ним новую секцию башни. Внутренний башенный кран установлен в пределах Автокран. строительство. По мере увеличения высоты здания кран поднимается путем подъема основания крана на более высокий уровень внутри здания.

Производственный
процесс

Изготовление стальных компонентов

• 1 Расплав стали получают путем плавления железной руды и кокса (богатого углеродом вещества, образующегося при нагревании угля в отсутствие воздуха) в печи с последующим удалением большей части углерода путем вдувания кислорода в жидкость. Затем расплавленную сталь разливают в большие толстостенные чугунные изложницы, где она остывает в слитки.
• 2. Для формования плоских изделий, таких как пластины и листы, или длинных изделий, таких как прутки и прутки, слитки формуются между большими валками под огромным давлением. Полые трубы, такие как те, которые используются для формирования решетчатых стрел больших кранов, могут быть изготовлены путем сгибания стальных листов и сварки длинных сторон вместе. Они также могут быть изготовлены путем протыкания стальных стержней вращающимся стальным конусом.

  Внешний башенный кран.

• 3 Тросы, используемые для подъема тяжестей, сделаны из стальной проволоки. Для изготовления проволоки сталь сначала раскатывают в длинный пруток. Затем стержень протягивают через серию штампов, которые уменьшают его диаметр до желаемого размера. Затем несколько проводов скручиваются вместе, образуя кабель.
• 4 Сталь поступает на завод-изготовитель крана и проходит проверку. Он хранится на складе до тех пор, пока он не понадобится. Множество различных компонентов, которые позже будут собраны в краны, производятся с использованием различного металлообрабатывающего оборудования. Токарные станки, сверла и другие прецизионные станки используются для придания стали необходимой формы.

Сборка крана

• 5 Кран собран из необходимых компонентов. По мере движения крана по сборочной линии стальные компоненты привариваются или прикручиваются на место. Точные процедуры, выполняемые во время этого процесса, зависят от типа собираемого крана. Затем компоненты мобильного крана собираются в стандартизированный грузовик или гусеничный трактор соответствующего типа.
• 6 Кран в сборе прошел испытания и отгружен. В зависимости от размера и типа крана он может быть разбит на части для сборки на месте. Возможна также транспортировка целиком на специальных большегрузных автомобилях.

Контроль качества

Безопасность - самый важный фактор, который необходимо учитывать при производстве кранов. Сталь, из которой изготовлен кран, проверяется на Внутренний башенный кран. убедитесь, что в нем нет дефектов конструкции, которые ослабили бы кран. Также проверяются сварные и болтовые соединения.

Правительство США устанавливает специальные правила через Управление по охране труда и здоровья, которые ограничивают вес, который разрешено поднимать конкретному крану. Ассоциация производителей кранов Америки устанавливает собственные стандарты безопасности, которые превышают требования правительства. Специальные устройства внутри крана предотвращают попытки пользователя поднять вес, превышающий допустимый.

Готовый кран сначала испытывается без веса, чтобы убедиться, что все его компоненты работают должным образом. Затем он испытывается с грузом, чтобы убедиться, что кран может поднимать тяжелые предметы без потери устойчивости.

Безопасность в конечном итоге зависит от правильного использования крана. Операторы кранов должны быть специально обучены, пройти специальные тесты и пройти обследование на предмет любых визуальных или физических проблем. Осмотр крана следует проводить каждую рабочую смену, а более тщательный осмотр двигателя и подъемного оборудования - ежемесячно. Операторы кранов должны знать об изменениях в окружающей среде, чтобы избежать несчастных случаев. Например, нельзя использовать краны в очень ветреную погоду.

Будущее

Производители кранов постоянно ищут новые способы внедрения новых технологий в свою продукцию. Краны будущего будут иметь повышенную безопасность и универсальность с компьютерами и видеоэкранами, что позволит операторам перемещать тяжелые предметы с повышенной точностью.

Признаки будущего можно увидеть в необычном кране, недавно разработанном Джеймсом С. Альбусом из Национального института стандартов и технологий в Гейтерсбурге, штат Мэриленд. Робот для защиты окружающей среды с независимым приводом на платформе Стюарта (SPIDER) совсем не похож на обычный кран. Вместо этого ПАУК имеет форму октаэдра (ромбовидное твердое тело, состоящее из восьми треугольников, соединенных вместе в форме двух четырехгранных пирамид). Шесть шкивов поддерживают шесть тросов от верхнего уровня SPIDER. Кабели управляют нижним уровнем СПАЙДЕРА, который прикреплен к инструментам или захватным устройствам. Шесть тросов могут работать вместе или независимо, что позволяет перемещать нижний уровень во всех направлениях. SPIDER может поднимать тяжелые предметы с точностью до 0,04 дюйма (1 мм) от желаемого места и удерживать их в пределах половины градуса от желаемого угла. SPIDER может поднимать вес, в шесть раз превышающий его собственный.