Ваш регион:

Москва и Московская обл.

Устройство крана манипулятора – многофункциональной спецмашины с самопогрузкой

Устройство и возможности крана-манипулятора

Устройство крана манипулятора (краново-манипуляторной установки, КМУ) дает этой машине удивительно широкую функциональность. Но как появилась на свет такая полезная машина? Считается, что первые краны-манипуляторы появились в 20-х годах, но это не совсем точная датировка. Толчок развитию этого рода спецтехники дали мировые войны, а сама идея родилась еще раньше.

Одним из самых первых применений паровой машины была механизация погрузочно-разгрузочных работ в портах. Сложность была в том, что груз нужно было брать из узости между другими грузами, перенести через препятствие (борт судна) и опустить в трюм ниже основания крана. В 1834 году специалисты фирмы Hick & Rothwell нашли выход, придумав венчающий стрелу гусек – качающийся рычаг специальной конструкции.

Идея тут же нашла применение в военных фортификационных машинах на паровой тяге – ратьерах, и на железных дорогах, в путеукладчиках. И в том, и в другом случае кран в виде прочной колонны и стрелы с гуськом соединили с передвижной грузовой платформой. Тогда же появилось название самопогрузчик (self loader; SLV – selfl oading vehicle, самопогрузочное передвижное устройство).

На войне требовалось под обстрелом снабжать позиции тяжелыми боеприпасами, передавая их из укрытия в окоп через бруствер, и военные неоднократно пытались поставить самопогрузчики на автомобильные шасси. Но из-за слабости тогдашней колесной базы, недостаточной точности и надежности блочно-тросового привода и сложности управления им эти попытки особого успеха не имели, как и применение манипуляторов в гражданской сфере.

Нейтральная Швеция имела больше возможностей для гражданских технических экспериментов, и шведам к концу Второй мировой войны удалось довести до нужной степени совершенства гидравлический привод. В 1947 г. в Швеции началось серийное производство кранов-манипуляторов современного типа.

Краны-манипуляторы на автомобильном шасси

Как устроен кран-манипулятор

Кран-манипулятор – это все та же прочная полноповоротная колонна, установленная на самоходном шасси с грузовой платформой или без нее, сразу за кабиной или на заднем свесе. Колонну венчает шарнирная (ломающаяся) стрела из 2-4 колен с гидроприводом. Последнее колено часто делают телескопическим. Дополнительно краны-манипуляторы оснащаются выдвижными гидравлическими опорами. В современных моделях опоры, особенно на тяжелых машинах, часто делают регулируемыми по высоте в отдельности. Это позволяет приподнимать, опускать и наклонять платформу без потери устойчивости машины.

Особой грузоподъемностью краны-манипуляторы не отличаются (до 10 тонн в обычном исполнении). Главное их достоинство – подвижность и точность. Манипулятор может взять груз из выемки с отрицательным уклоном бортов и подать его в проем здания. Та же гибкость и точность в сочетании с отсутствием раскачивания груза на тросах позволяют оперировать с грузами, требующими бережного обращения: хрупкими, опасными, автомобилями.

Конец последнего колена, в зависимости от назначения крана, может быть:

  1. Неподвижным с крюком – для переброски застропленных штучных грузов. Такие манипуляторы часто используются в качестве мобильных кранов-штабелёров или на автовозах.
  2. Со штуцером гидросистемы и посадочным местом под рабочий орган – для разного рода захватов, лап, вил. Всем известный пример – мусоровоз.
  3. С многопальцевым манипулятором, действующим по принципу кисти человеческой руки. Такие краны-манипуляторы породили целый особый мир промышленных роботов. Машины этого типа под управлением человека или компьютера работают в хранилищах радиоактивных и токсичных отходов и в других местах, где требуются тонкие операции с опасным грузом.
  4. С блоком и тросовым приводом – для подвески грейфера или крюка на блоке.
  5. С качающимся гуськом и блочно-тросовым приводом.

Две последних разновидности предназначены для погрузочно-разгрузочных работ в сложных и особо сложных условиях. Нередко оснащаются системой видеонаблюдения и бортовым компьютером.

Что может кран-манипулятор

Краны-манипуляторы прежде всего нашли применение на лесоразработках. Ими начали оснащать трелёвочные тракторы, предназначенные для вывозки бревен за пределы вырубки. Те же манипуляторы, с тем же захватом-клещами, грузили на себя и вывозили сучья, щепу, мусор. Применение манипуляторов на лесоповале позволило значительно сократить парк спецтехники, увеличить выход деловой древесины с одного квартала вырубки и одновременно уменьшить ущерб окружающей среде.

Затем, манипуляторы позволили коренным образом реорганизовать сбор и вывозку хозяйственного мусора. Люди старшего поколения помнят, как рано поутру на источающих миазмы мусорных площадках выстраивались очереди людей с ведрами в ожидании мусоровоза в приемным лотком – «хвостом». По данным ВОЗ, повсеместный переход на контейнерную систему сбора мусора сократил заболеваемость желудочно-кишечными инфекциями в больших городах на 12-16%, а среди рабочих-мусорщиков – на 85%.

КМУ также преобразили строительство, особенно, когда требуется разрушение старых зданий. Те же старшие люди помнят, что такое подвешенная к ферме тяжелой гусеничной машины шар-баба или клин-баба, с размаху ухающая по сносимому строению. Облака пыли на целый квартал, перекрытое сразу по нескольким улицам движение транспорта. Кран-манипулятор, снабженный гидромолотом или перфоратором, действует аккуратно, на строительной площадке обычных размеров. Возможно частичное разрушение зданий без снижения прочности оставшейся части.

Без кранов-манипуляторов невозможно было бы полноценное развитие контейнерных перевозок. Манипулятор позволяет не только поднимать и опускать груз, но и тянуть его. Перегрузка контейнера с тягача на тягач, либо его погрузка на платформу, с манипулятором возможны на необорудованной площадке.

Краны-манипуляторы широко используются в военной и спасательной спецтехнике. Спасательные манипуляторы могут снабжаться захватом-рукой для осторожной разборки завалов и люлькой-эвакуатором.

И, наконец, традиционная область применения кранов-манипуляторов – самопогрузка-саморазгрузка базовой платформы на любых площадках.

Разновидности кранов-манипуляторов

Кран-манипулятор – устройство широкого спектра применения. Насчитывается несколько десятков разновидностей КМУ; часть из них показана на иллюстрации.

Некоторые разновидности кранов-манипуляторов

Тем не менее, классификация КМУ достаточно проста:

По типу стрелы:

  • Z-стрела складывается втрое и в нерабочем состоянии расположена поперек носителя.
  • L-стрела при транспортировке укладывается по продольной оси шасси над кабиной или платформой.

По базовому шасси:

  • Автомобильное.
  • Тракторное, гусеничное или колесное.
  • Железнодорожное.
  • Плавучее.
  • Специальное.

По наличию грузовой платформы: есть, нет, сменная (например – автовоз/контейнеровоз).

По грузовому моменту:

  • До 1 тм – микроманипуляторы.
  • 1 – 10 тм – средние КМУ.
  • Свыше 10 тм – тяжелые КМУ.

Примечание 1. Грузоподъемность КМУ – величина непостоянная. Она зависит от вылета стрелы и ее наклона. Поэтому краны-манипуляторы классифицируются по произведению массы груза на вылет стрелы – грузовому моменту. Если грузовой момент 10 тм, то при вылете в 10 м грузоподъемность будет 1 т, при вылете в 2 м – 5 т. Грузовой момент выражается в килоньютонах на метр (кНм) или в тоннах на метр (тм). Каждый кран-манипулятор снабжается грузовысотной диаграммой (характеристикой), по которой можно определить допустимую массу груза при любом положении стрелы.

Примечание 2. Приведена российская классификация КМУ по грузовому моменту. Единой международной классификации по этому параметру нет. Каждый производитель дает свою классификацию, которая может существенно отличаться от других.

Управление краном-манипулятором

Управление КМУ требует специальных навыков и опыта. Присмотритесь хотя бы к самому обычному мусоровозу – сколько там рукояток для управления стрелой. Современные краны-манипуляторы, особенно тяжелые и специальные, нередко снабжаются системой разнообразных датчиков и бортовым компьютером, работающим по принципу: «покажи-что-откуда-куда».

Известны экспериментальные модели, в которых информация проецируется на стекло кабины, как в боевых самолетах, и с позаимствованной оттуда же системой отслеживания движений глаз. Управляют такими машинами не только руками и ногами, но и взглядом.

Перспективы

КМУ – одно из самых перспективных направлений развития спецтехники. Благодаря высокой степени свободы стрелы, остается только снабдить КМУ ковшом и бульдозерным отвалом, чтобы получить универсальную строительную машину.

Более того, т.к. КМУ монтируется на базовом шасси единым агрегатом посредством опорной плиты, ее можно переносить с шасси на шасси в зависимости от условий работы. Допустим, с прочного, но медленного и прожорливого гусеничного на легкое, но быстрое и экономичное колесное. КМУ-роботы, работающие без человека-оператора, впервые были использованы при ликвидации аварии на Чернобыльской АЭС.

Будущая спецмашина при таком подходе может выглядеть так: самоходный робот, способный самостоятельно менять шасси; опорная плита унифицирована. Многоколенчатая стрела с унифицированным посадочным местом под рабочие органы. На грузовой платформе может располагаться кассета с их набором. Связь по сотовой системе с центром управления, откуда дежурный оператор может вмешиваться в рабочий процесс. Бортовой компьютер, наподобие современных автомобильных, не только управляет работой, но и отслеживает опасные ситуации и подает сигнал тревоги оператору.

Выберите регион

Выберите город

Возникла ошибка, приносим извинения.