Работоспособность грузоподъемных машин

 
В. А. Глотов, А. В. Зайцев, 
А. П. Ткачук 
 
 
 
 
 
 
 
 
РАБОТОСПОСОБНОСТЬ 
ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ 
МАШИН 

 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
Москва 
Берлин 
2019 

УДК 621.873 (075)  
ББК 39.92я73 
Г52 

Ответственный редактор 
В. Н. Анферов — д-р техн. наук, профессор кафедры «Подъемнотранспортные, путевые, строительные и дорожные машины» СГУПС  

Рецензенты: 
М. М. Титов — профессор кафедры «Технологии и организация строительства» НГАСУ (Сибстрин) д-р техн. наук, проф.;
С. М. Кузнецов — профессор кафедры «Технология, организация и экономика 
строительства» СГУПС д-р техн. наук, старший научный сотрудник 

Глотов, В. А.

Г52 
Работоспособность 
грузоподъемных 
машин 
: 
учебное 

пособие / В. А. Глотов, А. В. Зайцев, А. П. Ткачук. — Москва ; 
Берлин : Директ-Медиа, 2019. — 159 с. 

ISBN 978-5-4499-0321-1 

В учебном пособии представлены основные виды грузоподъемных машин, а также методы оценки их надежности.  
Рассмотрены возможные неисправности и отказы элементов механизмов и несущих конструкций грузоподъемных машин и даны способы продления их ресурса. 
Рассмотрены методы технической диагностики и методы оценки остаточного ресурса грузоподъемных машин. 
Пособие предназначено для студентов направления подготовки 23.05.01 
«Наземные транспортно-технологические средства» профиля «Подъемнотранспортные, строительные, дорожные средства и оборудование», а также — 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» профиля «Сервис транспортных и транспортно-технологических 
машин и оборудования» очной и заочной форм обучения. Пособие может 
быть полезно для инженеров и научных работников механических специальностей. 
Текст печатается в авторской редакции. 

УДК 621.873 (075)
ББК 39.92я73

ISBN 978-5-4499-0321-1  © В. А. Глотов, А. В. Зайцев, А. П. Ткачук, текст, 2019

© Издательство «Директ-Медиа», оформление, 2019 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................................ 3 

1. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ  О ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИНАХ ......................... 6

1.1. Краны мостового типа....................................................................................... 7 
1.1.1. Мостовые краны ......................................................................................... 7 
1.1.2. Козловые краны ...................................................................................... 11 
1.1.3. Контейнерные краны ........................................................................... 13 
1.2. Краны стрелового типа.................................................................................. 15 
1.2.1. Стационарные краны на колонне ................................................. 16 
1.2.2. Мачтовые краны ...................................................................................... 17 
1.2.3. Башенные краны ..................................................................................... 18 
1.2.4. Стреловые самоходные краны ........................................................ 21 

2. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ ...................................................................... 34

2.1. Краткий обзор существующих методов оценки 
надежности машин ................................................................................................... 34 
2.2. Техническая эксплуатация  грузоподъемных машин .................. 40 

3. ВИДЫ ОТКАЗОВ, НЕИСПРАВНОСТИ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ
МАШИН ................................................................................................................................... 45 

4. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТОДАХ ПРОДЛЕНИЯ РЕСУРСА
ЭЛЕМЕНТОВ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН ........................................................ 70 
4.1. Общие требования, предъявляемые к методам 
продления  ресурса элементов грузоподъемных машин ................... 70 
4.2. Валы и оси .............................................................................................................. 71 
4.3. Подшипниковые узлы .................................................................................... 75 
4.4. Зубчатые колёса и рейки. Звёздочки ..................................................... 79 
4.5. Корпусные детали ............................................................................................. 81 
4.6. Несущие металлоконструкции .................................................................. 83 
4.6.1. Устранение трещин в несущих 
металлоконструкциях ...................................................................................... 84 
4.6.2. Устранение деформаций элементов конструкций 
методом правки ................................................................................................... 87 
4.6.3. Типовые приемы ремонта  несущих крановых 
конструкций ........................................................................................................... 89 

5. ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН ........... 98

5.1. Экспертиза технического состояния грузоподъемных 
машин ............................................................................................................................... 98 

5.2. Срок службы, виды и периодичность обследования 
кранов ............................................................................................................................... 99 
5.3. Методы и средства диагностирования ...............................................102 
5.4. Ультразвуковой контроль сварных швов .........................................110 

6. ОЦЕНКА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ
МАШИН .................................................................................................................................115 
6.1. Основные положения ....................................................................................115 
6.2. Оценка остаточного ресурса  по основным 
определяющим параметрам ..............................................................................117 
6.2.1. Регламент работ по оценке остаточного ресурса ..............117 
6.2.2. Определяющие параметры оценки ............................................118 
6.2.3 Общая оценка работоспособности металлических 
конструкций .........................................................................................................132 
6.3. Определение остаточного ресурса конструкций с 
трещинами ...................................................................................................................133 
6.3.1. Основные особенности ......................................................................133 
6.3.2. Определение остаточного ресурса  по диаграммам 
живучести ..............................................................................................................137 
6.3.3. Оценка остаточного ресурса  при локальной 
коррозии .................................................................................................................140 
6.3.4. Обоснование периодичности 
освидетельствования конструкций кранов ......................................141 

Библиографический список ......................................................................................145 

ПРИЛОЖЕНИЯ ...................................................................................................................147 
Приложение А. Методика проверки внутреннего состояния 
каната ..............................................................................................................................147 
Приложение Б. Заключение по оценке остаточного ресурса 
мостового крана ........................................................................................................149 
Приложение В. Диаграммы живучести сталей ........................................ 155

ВВЕДЕНИЕ 

«Грузоподъемные машины» являются одним из основных 
разделов программы подготовки механиков по эксплуатации и 
ремонту подъемно-транспортной и строительно-дорожной 
техники.  
Вопросам поддержания кранов в работоспособном и исправном состоянии путем их правильной эксплуатации, надзора и качественного своевременного ремонта уделяется особое 
внимание. Правильная оценка технического состояния грузоподъемных машин, и в частности кранов, на сегодняшний день 
чрезвычайно актуальна. Она позволяет дать заключение о 
возможности дальнейшей безопасной эксплуатации машины и 
о целесообразности проведения ремонта. Особенно это касается несущих конструкций, представляющих основную массу 
грузоподъемных машин, поломка которых ведет к значительным затратам по восстановлению работоспособного состояния 
машин.  
Знакомство с основными способами технической диагностики и ремонта элементов крановых конструкций и методами 
оценка их ресурса является необходимым требованием при 
подготовке квалифицированных специалистов для современных высокотехнологичных производств. 
Информация, изложенная в учебном пособии, предназначена для подготовки специалистов по профилям обучения 
«Подъемно-транспортные, строительные, дорожные средства 
и оборудование», «Сервис транспортных и транспортнотехнологических машин и оборудования», а также может быть 
использована специалистами, связанными по роду своей деятельности с проектированием, эксплуатацией, ремонтом и изготовлением грузоподъемных машин. 

1. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ
О ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИНАХ 

Подъемные сооружения (ПС) — это машины, на которых 
используются стационарно установленные грузоподъемные 
механизмы. К ПС относятся: 
— грузоподъемные краны всех типов; 
— краны трубоукладчики; 
— краны-манипуляторы; 
— строительные подъемники. 
— подъемники (вышки) предназначенные для перемещения людей, людей и груза; 
— оборудование, используемое совместно с ними и др. ПС. 
Наиболее распространенными ПС — являются грузоподъ
емные краны. Все краны классифицируются по шести основным признакам (рис. 1.1). 

Синонимом термина ПС является наиболее распространенное понятие — грузоподъемная машина (ГПМ). 
Машина грузоподъемная — это техническое устройство 
циклического действия для подъема и перемещения груза. 

Рис. 1.1. Классификация ГПМ 

ГПМ широко распространены в различных отраслях промышленности и предназначены главным образом для выпол

нения работ по вертикальному подъему груза, в ряде случаев 
сопровождающемуся перемещением груза на ограниченные 
расстояния в горизонтальной плоскости. 
Состав парка кранов в стране исчисляется сотнями тысяч 
единиц. Строительные объекты, объекты металлургической, 
горной и лесной промышленности, различные заводы, электростанции, морские и речные порты — все это составляет далеко не полный перечень областей применения кранов. 
Безопасная эксплуатация ПС обеспечивается строгим выполнением требований правил по промышленной безопасности, государственных и национальных стандартов и других 
нормативных документов всеми специалистами, занимающихся проектированием, изготовлением, реконструкцией, монтажом и ремонтом. 
В соответствии с Федеральным законом от 27.07.97 № 116ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» были разработаны и утверждены приказом 
№ 146 Ростехнадзора — Федеральные нормы и правила (ФНП) 
«Правила безопасности опасных производственных объектов, 
на которых используются подъемные сооружения». В правилах 
изложены обязательные нормы, которым должны удовлетворять подъемные сооружения. 

1.1. Краны мостового типа 

1.1.1. Мостовые краны 

Мостовые краны являются основным грузоподъемным 
оборудованием производственных цехов, закрытых и открытых складов. В качестве грузозахватного органа кранов служат: 
крюки, грейферы, электромагниты и другие специальные 
устройства. По конструкции моста краны могут быть как однобалочными, так и двухбалочными. 
Грузоподъемность мостовых кранов достигает 500 т, пролеты — 60 м, высота подъема — 50 м.  
К мостовым кранам общего назначения относятся краны с 
гибким подвесом груза, а также краны, снабженные съемным 
электромагнитом или грейфером.  

а)                                                              б) 

Рис. 1.2. Кран-балки с талью: 

а — опорная; б — подвесная 
 
Крюковые однобалочные краны, имеющие в качестве грузовой тележки электрическую самоходную таль (кран-балки) 
могут быть опорными (рис. 1.2, а) или подвесными (рис. 1.2, б). 
Грузоподъемность кран-балок обычно не превышает 10 т. 
Главные пролетные балки, как правило, изготавливают из 
прокатного двутавра. В последнее время получили распространение однобалочные конструкции коробчатого сечения 
(рис. 1.3), предназначенные для кранов большой грузоподъемности (50÷125 т) и больших пролетов. 
 

   
 

Рис. 1.3. Однобалочный мостовой кран 
 
Наибольшее распространение в настоящее время получили 
двухбалочные мосты с опорными грузовыми тележками. В ранее распространенных конструкциях мостов часто применяли 
главные и концевые балки ферменного типа. Позже фермы 
стали использовать для придания жесткости главным двутавровым балкам (рис. 1.4). С появлением автоматической сварки 
балки стали выполнять коробчатого типа (рис. 1.5). В настоящее время мостов с решетчатыми конструкциями изготовляется мало. 

Рис. 1.4. Мостовой кран с усилением главных балок фермами  
 

 

Рис. 1.5. Двухбалочный мостовой кран  
с коробчатыми главными балками  
 
Грузовые тележки двухбалочных кранов (рис. 1.6) выполняют преимущественно опорной конструкции. Они имеют 
один или два механизма подъема с крюковыми подвесками 
и механизм передвижения.  

 

        
 
                                  а)                                                              б) 

Рис. 1.6. Опорные грузовые тележки двухбалочных мостов: 

а — с одним; б — с двумя механизма подъема 

К мостовым кранам специального назначения относятся 
краны со специальными грузозахватными устройствами, магнитами (рис. 1.7, а), грейферами (рис. 1.7, б), клещами, лапами. 
Подавляющее большинство из них обслуживает непрерывные 
технологические процессы. 
 

            
 

                                             а)                                                          б)  

Рис. 1.7. Мостовые краны: 

а — с траверсой на гибком подвесе; б — грейферный 
 
Краны-штабелеры и стеллажные используются для обслуживания складов. Краны с траверсой на гибком подвесе 
(рис. 1.7, а) предназначены для транспортировки длинномерных грузов. Краны с вращающейся тележкой предназначены 
для транспортировки листового и сортового проката, бунтов 
проволоки, рулонов ленты. Мостовые специальные грейферные 
краны (рис. 1.7, б) применяют для транспортировки насыпных и 
кусковых грузов. Магнито-грейферные краны используются для 
перегрузки ферромагнитных материалов и насыпных грузов. 
Краны, предназначенные для обслуживания металлургических цехов, представляют группу металлургических кранов. 
 

         
 
                                а)                                                            б)  

Рис. 1.8. Мостовые металлургические краны: 

а — разливочный; б — с управляемыми подхватами 

Краны металлургические кольцевые используются для обслуживания доменных печей. Литейные металлургические 
краны предназначены для заливки чугуна и разливки стали 
(рис. 1.8, а). Колодцевые краны предназначены для транспортировки слитков, загрузки их в нагревательные колодцы. Краны с лапами на траверсе служат для подъемно-транспортных 
работ в цехах и на складах металлургического производства. 
Краны с управляемыми подхватами (рис. 1.8, б) используют в 
металлургическом 
производстве 
для 
транспортирования 
стальных прокатных листов или пачек листов, а краны с управляемыми клещами для транспортирования слябов и т. д. 

1.1.2. Козловые краны 

Козловые краны применяются для обслуживания открытых 
складов и погрузочных площадок (краны общего назначения), 
монтажа сборных строительных сооружений и оборудования 
промышленных предприятий (строительно-монтажные краны), обслуживания гидротехнических сооружений, перегрузки 
крупнотоннажных контейнеров и длинномерных грузов (краны специального назначения). Козловые краны изготавливают 
преимущественно крюковыми (реже грейферными и магнитными) или со специальными захватами. 
 

   
    

                                а)                                                                   б)  

Рис. 1.9. Двухбалочные козловые краны с двумя жесткими опорами: 

а — двухконсольный; б — одноконсольный 
 
Козловые краны общего назначения имеют грузоподъемность от 3,2 до 32 т, пролет 10÷32 м при высоте подъема груза 
7÷10 м.  

а)                                                                     б)  

Рис. 1.10. однобалочные козловые краны с одной жесткой  
и одной гибкой опорой: 
а — двухконсольный; б — бесконсольный 
 
В зависимости от типа моста козловые краны подразделяются на одно- и двухбалочные (рис. 1.9, 1.10). Тележки однобалочных мостов выполняют, как подвесными (монорельсовые 
(рис. 1.10, а), двухрельсовые (рис. 1.11)), так и опорными (рис. 
1.9, а; 1.10, б). На кранах с двухбалочными мостами применяют, 
как правило, грузовые тележки мостовых кранов. 
Козловые краны изготавливают преимущественно двухконсольными. Для монтажных работ применяют краны бесконсольные (рис. 1.10, б) или с одной консолью (рис. 1.9, б). Опоры кранов выполняют двухстоечными равной жесткости (рис. 1.8) или 
одну жесткой, другую гибкой (шарнирной) (рис. 1.10, 1,11).  
 

   
 

                                    а)                                                              б)  

Рис. 1.11. Однобалочные козловые краны с мостом ферменного типа  
с одной жесткой и одной гибкой опорой: 

а — двухконсольный; б — одноконсольный