Шагающие краны в строительстве

Ковальчук А.К., Верейкин А.А., МГТУ им. Н.Э. Баумана, Верейкин И.А. University of Applied Sciences in Jyvaskyla.

Появление шагающих кранов (ШК) в строительстве вызвано необходимостью выполнения работ с грузами большой массы в условиях, когда низкое сопротивление грунтов и повышенные требования к маневренности крана не позволяют использовать стандартные схемы ходовых устройств. Шагающие краны оказывают меньшее удельное давление на грунт и имеют меньшую массу в сравнении с многогусеничными крановыми устройствами, сохраняя при этом хорошую маневренность на стройплощадке. При работе ШК может преодолевать подъёмы до 30° и не требует подготовки пути. К недостаткам кранов такого типа можно отнести малую скорость движения, повышенную сложность в эксплуатации, а также усложнение и утяжеление конструкции грузоподъёмного оборудования в сравнении с двухгусеничной системой за счёт наличия опорно-поворотных устройств (рис. 1).
В настоящее время ряд производителей [1] наладил выпуск малогабаритных шагающих подъёмных кранов для перемещения грузов в условиях существенно ограниченной маневренности (например, в помещениях).

Рис.1. Шагающий подъёмный кран.

Конструкция ходового устройства

Процесс шагания крана обеспечивается попеременной перестановкой опор по ходу движения. В случае, если шагающий ход обеспечивается центральной опорной платформой крана и двумя лыжами с механизмом, приводящим их в движение [2], шаг происходит в соответствии со следующим алгоритмом:

a. опирание крана на центральную платформу и поднятие лыж;
b. выдвижение лыж в направлении хода;
c. опускание лыж;
d. опирание крана на лыжи и подъём опорной платформы;
e. перемещение опорной платформы по направлению лыж.

Кроме указанной схемы применяются также комбинированные схемы гусенично-шагающего хода. При такой конструкции грузоподъёмного механизма используются несколько мощных гидравлических домкратов с опорными башмаками в углах платформы. Сама платформа имеет гусеничное шасси, на котором и осуществляется ее перемещение. Тогда перемещение подъёмной строительной машины происходит по следующему алгоритму:

a. опирание домкратов и подъем на них крана;
b. перемещение платформы на гусеницах;
c. опускание крана на платформу;
d. перемещение домкратов.

Применение шагающих кранов

Учитывая достаточно сложную конструкцию и алгоритмы перемещения, данные краны практически не применяются в среднем жилищном, гражданском и промышленном строительстве из-за экономической неэффективности их использования в сравнении с кранами на других видах шасси. Однако есть несколько сегментов, где ШК, который может перемещаться по стройплощадке с грузом и не требующий при этом подготовки специальных путей, является резонной альтернативой.
Шагающие краны большой мощности применяются при строительстве мостов. Это обусловлено тем, что грузоподъёмные краны такого вида могут обеспечить поднятие и перемещение по стройплощадке мостовой фермы в сборе [3]. Это значительно облегчает процесс монтажа - фактически можно смонтировать элемент конструкции моста на земле, чтобы затем крановый механизм произвёл уже только его установку на опоры (рис. 2).

Рис.2. Применение шагающего крана в процессе строительства мостов.

ШК применяются в промышленном и гражданском строительстве крупных объектов, где грунт и имеющаяся инфраструктура не позволяют обеспечить устройство хороших подъездных путей. Учитывая возможность установки опор на различной высоте, ШК предъявляет пониженные требования к рельефу и структуре местности.
Еще одна область применения шагающих кранов - высотное строительство. Например, ШК производства компании Liebherr применялись при строительстве башни "Федерация" в Москва-Сити. В данном случае шагающим кранам не было альтернативы, учитывая необходимость перемещения подъёмного механизма по стройплощадке и высоту её расположения относительно земной поверхности (рис. 3).

Рис.3. Шагающий кран на строительстве башни "Федерация".

В последнее время ШК начали активно занимать и нишу малых грузоподъёмных работ. В данной области их преимущество - возможность перемещения крана с грузом без устройства специальных путей, а также высокая маневренность. В связи с такими конструктивными особенностями и возможностями, такие шагающие краны принято называть "краны-пауки". Например, кран UR-W295CRS, по заявлению производителя (Furukawa Unic Corporation), может транспортировать груз весом до 3 тонн в обычный дверной проем. Это значительно упрощает ведение строительных работ внутри помещений (рис. 4).

Рис.4. Шагающий малогабаритный кран-паук UR-W295CRS, производство Furukawa Unic Corporation (Япония).

Заключение

Шагающие краны занимают свой, довольно узкий сегмент грузоподъемных машин. Особенности конструкции позволяют им выполнять задачи, практически не реализуемые посредством других видов техники.

Основные преимущества шагающих кранов: возможность перемещения с грузом, высокая маневренность и низкие требования к рельефу местности, на котором выполняются работы.

В то же время, краны такого вида обладают существенными недостатками, такими как сложность и вес конструкции, малая скорость перемещения, сложность эксплуатации. Расширение использования ШК возможно при применении новых технологий в механизмах перемещения кранов данного вида и, возможно, новых материалов для облегчения конструкции. Например, сегмент малых шагающих кранов-пауков появился относительно недавно благодаря новым технологиям управления гидравлическими домкратами, позволяющим оператору самостоятельно управлять его перемещениями с помощью пульта (рис. 5). При этом малые ШК позволяют осуществлять перемещение тяжёлых грузов в условиях сильно ограниченного пространства, что облегчает строительно-монтажные работы в помещениях и позволяет проводить их без демонтажа/расширения проходов.

Рис.5. Малогабаритный ШК-паук под управлением оператора.

Краны-пауки, шагающие по принципу попеременной перестановки четырех или более опор, в настоящее время появляются лишь в виде концептуальных моделей (рис. 6). Производство и эксплуатация подобных кранов с текущим уровнем технологий вряд ли возможна и оправдана. Преимущества подобных кранов перед традиционными конструкциями также не очевидны.

Рис.6. Концептуальная модель шагающего крана Caterpillar (США).

Библиографический список:

1. Строительство и монтаж. Малогабаритные шагающие краны. Режим доступа http://zastropi.narod.ru/kran/shagayuschiy.html (дата обращения 21.07.16).
2. Строительная техника. Классификация кранов. Режим доступа http://stroy-technics.ru/article/klassifikatsiya-kranov (дата обращения 21.07.16).
3. Кран Moct. Режим доступа http://kranmoct.ru/ru/product/Bridge_Girder_Launcher/product275.php (дата обращения 21.07.16).