Підіймальний кран, вантажопідйомна машина циклічної дії із зворотно-поступальним рухом вантажозахватного органу; служить для підйому і переміщення вантажів. Цикл роботи П. до. складається із захвату вантажу, робочого ходу для переміщення вантажу і розвантаження, холостого ходу для повернення порожнього вантажозахватного пристрою до місця прийому вантажу. Рухи П. до. можуть бути як робітниками, так і настановними для періодичної зміни положення крану, стріли і т.п. Основна характеристика П. до. — вантажопідйомність, під якою розуміють найбільшу масу вантажу, що піднімається, причому в разі змінних вантажозахватних пристроїв їх маса включається в загальну вантажопідйомність.
Історична довідка. Прості П. до., як і більшість вантажопідйомних машин, до кінця 18 ст виготовлялися з дерев'яних деталей і мали ручний привід. До початку 19 ст відповідальні деталі (осі, колеса, захвати), що швидко зношуються, стали робити металевими. У 20-х рр. 19 ст з'явилися перші суцільнометалеві П. до. спочатку з ручним, а в 30-і рр. — з механічним приводом.
Перший паровий П. до. створений у Великобританії в 1830, гідравлічний — там же в 1847. Двигун внутрішнього згорання був використаний в П. до. у 1895, а електричний двигун в 1880—85 майже одночасно в США і Германії. Це були мостові крани з одномоторним приводом. У 1890 створені П. до. з багатомоторним індивідуальним приводом в США і Германії.
Виготовлення П. до. сучасного типа в Росії почалося в кінці 19 ст (Путіловський, Брянський, Краматорськ, Миколаївський і ін. заводи). Після Жовтневої революції 1917 в СРСР краностроєніє перетворилося на крупну галузь важкого машинобудування із спеціалізованими заводами.
Загальні відомості . Залежно від конструкції і прийнятої схеми роботи П. до. бувають поворотними і неповоротними. Поворотні крани ( мал. 1 ) можуть встановлюватися на рейковому ходу — железнодорожниє і катучие рейкові крани; на безрейковому ходу — пневмоколісні, автомобільні і гусеничні П. к.; на стінах і дахах будівель — настенно-поворотні і крівлі; на понтонах і судах — плавучі і суднові. Є також поворотні П. до., що переміщаються по двох розташованих в різних рівнях (внизу і вгорі) рейках, — т.з. велосипедні крани . Железнодорожниє, пневмоколісні, автомобільні і гусеничні поворотні П. до. часто об'єднують загальною назвою — стріловидні самохідні крани. Поворотна частина П. до. спирається на колону (кран на нерухомій або на колоні, що обертається) або на поворотний круг з колесами, катками або кулями (кран на поворотному крузі). Поворотна частина може мати форму високої башти — баштові крани, щогли — щоглово-стріловидні крани (жестконогие і вантовиє). Можлива установка її на порталі — портальні крани. Поворотні П. до. можуть мати постійний або змінний виліт (відстань вантажу від осі обертання крану), який змінюється шляхом гойдання укосини (стріли) або пересування по ній вантажного візка.
До неповоротних кранам ( мал. 2 ) відносяться П. до. пролітного типа (мостові крани і перевантажувачі), а також настенно-консольні крани. Мостові крани мають катучий міст, що переміщається по рейках, укладених на стінах будівель або на спеціальних естакадах поза будівлею. По мосту пересувається вантажний візок з підіймальною лебідкою, в деяких конструкціях вантажний візок забезпечується поворотною стрілою. Настенно-консольні крани складаються з консольної настінної ферми і вантажного візка, що пересувається по ній, з підіймальною лебідкою. Перевантажувачі аналогічні по пристрою мостовим кранам, але їх міст має високі опори (ноги), що переміщаються по наземних дорогах. При великих прольотах їх називають мостовими перевантажувачами або перевантажувальними мостами, а при малих прольотах — козловими кранами. Проте чіткого підрозділу немає. Мости перевантажувачів можуть мати нерухомі або висувні консолі; уздовж моста пересувається вантажний візок або поворотний кран. Консольні перевантажувачі, призначені для вантаження (розвантаження) судів, т.з. берегові консольні перевантажувачі, можуть встановлюватися також на судах (суднові перевантажувачі). Особливий тип перевантажувача — кабельний кран, в якого вантажний візок переміщається за допомогою тягового каната по канату, що несе, натягнутому між 2 катучимі баштами або стаціонарними щоглами. Різновидом кабельних кранів є мосто-кабельні крани, в яких канат, що несе, кріпиться до кінців мостової ферми. До пристроїв кранів конструктивно близькі монорельсові дороги, вагонетки яких мають механізми підйому.
В сучасних умовах будівництва використовують також вертольоти-крани ( мал. 3 ) з пристроями для захвату вантажів. З їх допомогою ведуть роботи в важкодоступних місцевостях.
Сфери застосування підіймальних кранів. Мостові крани відносяться до типового устаткування виробництв. цехів, електростанцій, закритих і відкритих складів. Їх вантажопідйомність досягає 500—600 т, прольоти (відстані між осями підкранових рейок) — 50—60 м-код, можлива висота підйому вантажу — 40—50 м-код і в спеціального виконання до 500 м-код; швидкість рухи моста (робочий рух) —30—160 м-кодів/мін, вантажного візка — 10—60 м-кодів/мін, підйому вантажу до 60 м-кодів/мін. На мосту можуть розташовуватися 2 вантажні візки на одному або двох (суміжних або дворядних по висоті) дорогах. До мостових П. до. загального призначення відносять, магнітних, грейфери і магнітні грейфери крани крюків. Однобалочні крани крюків простого типа (див. Кран-балка ) опорниє і підвісні, мають як вантажний візок самохідну електричну таль . До особливої групи відносяться металургійні мостові П. до. (літейниє, завалення, колодцевиє, для «роздягання» злитків і ін.), які обладнані спеціальними вантажозахватними пристроями і механізмами управління ними. Один з різновидів мостових П. до. — кран-штабелер з вантажним візком, що має поворотну колону, по якій переміщається вилковий захват, що несе пакет вантажу на піддоні і дозволяє виробляти укладання і розбір пакетних штабелів.
настенно-консольні неповоротні крани застосовують головним чином в цехах для зменшення об'єму роботи мостових кранів. Їх вантажопідйомність зазвичай 3—10 т, виліт 5—10 м-коду, швидкість пересування (робоча) 90—200 м-кодів/мін.
Козлові крани застосовують зазвичай для обслуговування відкритих (рідше критих) складів, головним чином штучних вантажів, контейнерів і лісових вантажів, для монтажу збірних промислових і цивільних споруд, обслуговування гідроелектростанцій і секційного монтажу в суднобудуванні. Вони виготовляються переважно крюками або із спеціальними вантажозахватними пристроями. Прольоти кранів загального призначення зазвичай 4—40 м-коду; при обслуговуванні суднобудівельних стапелів до 170 м. Вантажопідйомність таких П. до. складає 3—50 т, а при обслуговуванні гідроелектростанцій і стапелів досягає 400—800 т (в окремих випадках 1600 т — два візки по 800 т ) . Пересування кранів (швидкість 20—100 м-кодів/мін ) часто є робочим рухом; при малих грузопод'емностях як вантажний візок використовуються самохідні електричні талі. Для монтажу великих виробів (наприклад, в суднобудуванні) застосовують крани з 2 вантажними візками, що дозволяють кантувати вантаж на вазі. Крани будівельного призначення, що мають змінне місце роботи, виконуються такими, що самомонтірующиміся. Для відкритих складів штучних вантажів застосовують часто пневмоколісні козлові крани з прольотом 6—15 м-коду, вантажопідйомністю 15—30 т, з робочою швидкістю руху до 8 км/ч.
Мостові перевантажувачі (перевантажувальні мости) виготовляють зазвичай із захватами грейферів; вони обслуговують головним чином відкриті склади вугілля і руди, використовуються на промислових підприємствах, електростанціях і в портах. Вантажопідйомність перевантажувачів грейферів з вантажним візком складає 15—30 т, швидкість пересування вантажного візка — 160—360 м-кодів/мін, підйому вантажу — 60—70 м-кодів/мін; продуктивність 500—1000 т/ч. Для збільшення зони обслуговування вантажні візки можуть виконуватися з поворотною стрілою (швидкість повороту 2—4 об/мін ) з вильотом 3—6 м. Перевантажувачі з поворотним краном мають вантажопідйомність 10—20 т, виліт стріли 10—20 м-коду; швидкість руху крану по верхніх поясах моста 120—180 м-кодів/мін; інколи їх забезпечують стрічковим конвеєром, який завантажується краном, що скорочує його пробіги і збільшує продуктивність перевантажувача. Перевантажувачі крюків для штучних вантажів мають вантажопідйомність до 300 т. Для обслуговування складів круглої (секторною) форми використовують радіальні мости, в яких одна опора нерухома (поворотна), інша — переміщається по кільцевій дорозі. Мости мають прольоти до 120 м-код, довжину консолей до 50 м. Час підйому консолей 5—10 мин. Пересування моста — настановний рух (швидкість 10— 30 м-кодів/мін ) .
Стріловидні самохідні крани — залізничні, автомобільні (на шасі автомобіля), пневмоколісні (на спеціальних шасі), гусеничні крани універсального вживання (на двохгусеничному ходу, а також на базі трактора) призначені для перевантажувальних і монтажних робіт в будівництві, на промислових підприємствах і на транспорті. Залежно від умов роботи крани обладнали змінними стрілами різної довжини і конфігурації (прямі, зігнуті, телескопічні). Довжина стріл в пневмоколісних і гусеничних монтажних кранів при великих висотах підйому вантажу досягає 60—100 м-код і більш. Для збільшення стійкості служать виносні опори (аутригери). Швидкості рухів відповідають вантажопідйомності крану і вильоту стріли і зазвичай складають: підйому вантажу 5—25 м-кодів/мін, обертання 1—4 об/мін, час підйому стріли з нижчого положення у вище 1—3 мин. Пересування крану (при роботі) 1—10 км/ч. Стріловидні крани виконують із захватами крюків і грейферів, а дизель-електричні — також з електромагнітом. Вони мають змінну вантажопідйомність, найбільшу при найменшому вильоті і використанні виносних опор: в же.-д.(железнодорожний) кранів до 40 т (спеціальні аварійні і монтажні до 300 т ) ; автомобільних 16—40 т, пневмоколісних до 200 т (спеціальні монтажні до 600 т і більш), гусеничних до 300 т і більш. Пневмоколісні крани великої вантажопідйомності вмонтовуються на причепах з тягачами.
Баштові крани використовують переважно при цивільному, промисловому і гідротехнічному будівництві (будівельні), а також для обслуговування відкритих стапелів і достроєчних робіт в суднобудуванні (суднобудівельні П. до.). Конструкція будівельних баштових кранів дозволяє швидко здійснювати їх монтаж і демонтаж і перевезення автотранспортом. Вони виконуються зазвичай крюками з поворотною і неповоротною баштою, яка при великій висоті делаєтся телескопічною або нарощуваною (зверху) і підрощуваною (знизу). Будівельні П. до. зазвичай пересуваються по рейках, а при значній висоті виконуються також приставними (спираються на землю і на каркас будівлі, що будується) або самопод'емнимі, називають інколи повзучими (спираються на будівлю і переміщаються вертикально у міру зростання споруди, що зводиться). Баштові крани на автомобільному пневмоколісному і гусеничному ходу виготовляються на базі звичайних стріловидних кранів; мають стріловидні пристрої у вигляді підіймальної (що коливається) стріли або консольної стріли, по якій переміщається вантажний візок з канатною тягою. Виліт будівельних кранів досягає 40 м-коду, висота підйому 150 м-коду; швидкості рухів: підйому вантажу 10—100 м-кодів/мін, обертання 0,2—1,0 об/мін, пересування крану (настановний рух) 10—30 м-кодів/мін. Вантажопідйомність (змінна) досягає 75 т (при мінімальному вильоті). Суднобудівельні баштові крани мають виліт до 50 м-код і виконуються пересувними (по землі і на естакадах) вантажопідйомністю до 100 т (стапельні крани) і стаціонарними вантажопідйомністю до 400 т (достроєчниє).
Портальні крани застосовують для перевантажувальних робіт в портах і на відкритих складах, для будівельних (переважно гідротехнічних) робіт, а також для складально-монтажних робіт в суднобудуванні і при судноремонті (на березі і на плавучих доках). По характеру роботи підрозділяються на перевантажувальних (крюки, грейфери, рідше магнітні) і монтажних. Особливим типом перевантажувального портального П. до. є високопродуктивний, призначений для розвантаження судів бункерний для грейфера кран з програмним управлінням, в якого грейфер заповнює розташований на порталі бункер. Поворотна частина кранів може встановлюватися на напівпорталах (одна рейка на стіні будівлі), а на укісних набережних — на трикутних підставках. Стріловидні пристрої, як правило, забезпечують горизонтальне переміщення вантажу при зміні вильоту. Вантажопідйомність кранів грейферів постійна, а крюках частіше змінна. Вантажопідйомність перевантажувальних кранів від 5 до 40 те, а монтажних від 100 до 300 т; виліт зазвичай 25—35 м-коду і досягає 50—100 м-коду (в суднобудівельних П. до.). Швидкості рухів перевантажувальних кранів складають: підйому вантажу 60—90 м-кодів/мін, обертання 1,5—2 об/мін, пересування крану (настановний рух) 30 м-кодів/мін; швидкості монтажних кранів значно менше, ніж перевантажувальних.
настенно-консольні поворотні крани зазвичай виконують стаціонарними, рідше — пересувними. Стаціонарні крани застосовують для обслуговування робочих місць в цехах і на складах, а пересувні головним чином для виконання внутрішніх робіт в крупних механічних цехах. Вантажопідйомність стаціонарних П. до. 0,25—3,2 т, виліт 3—6 м.
Плавучі крани призначені для робіт, вироблюваних на плаву, складаються з верхньої будови (крану) і самохідного (10—15 км/ч ) або несамохідного понтона. По конструкції верхньої будови вони підрозділяються на поворотних (універсальні) і неповоротних (щоглові, козлові). Неповоротні плавучі крани мають вантажопідйомність до 1500—2500 т, виліт (від кромки понтона) до 25 м-код, їх використовують для підйому особливо важких вантажів і для виробництва спеціальних робіт. Поворотна частина плавучих кранів аналогічна поворотній частині портальних кранів. Для масових перевантажувальних робіт використовують крани (зазвичай несамохідні) вантажопідйомністю до 25 т з вильотом до 35 м-код; для перевантаження судів-важкоатлетів, а також для виробництва будівельно-монтажних, суднобудівельних і аварійно-рятівних робіт — поворотні крани вантажопідйомністю до 350 т (зазвичай самохідні) з вильотом до 60 м.
Суднові крани зазвичай виконуються стаціонарними поворотними, рідше — пересувними (портальними або козловими). Вантажопідйомність стаціонарних П. до. 1—16 т при вильоті до 16 м.
Основні вузли підіймальних кранів. Основні механізми П. до. — механізм підйому вантажу, окрім якого П. до. різних типів мають зазвичай від 1 до 3 (в деяких випадках до 6) різних механізмів: пересування вантажного візка; обертання поворотної частини або поворотної стріли вантажних візків; зміни вильоту стріли; підйому або висунення консолі моста і ін. Пересувні П. до. мають також механізм пересування крану. У кранах великої вантажопідйомності, окрім механізму головного підйому, часто встановлюють 1 або 2 що незалежно працюють механізму допоміжного підйому для прискореного переміщення вантажів меншої маси. Механізм підйому вантажу складається з гнучкого підіймального органу (зазвичай сталевого каната) і вантажної одно- або двохбарабанної лебідки. До каната безпосередньо або через нижню обойму поліспасту прикріпляється вантажний крюк або різні вантажозахватні пристосування, які можуть бути автоматичної дії, наприклад підіймальні електромагніти, пневматичні присоси, кліщові захвати, грейфери і ін. (відповідно П. до. називаються крюки, грейфери, магнітні, кліщові, контейнерні і т.п.). При необхідності мати декілька рівнів швидкості підйому (наприклад, посадочну, підвищену для вантажів малої маси і т.п.) застосовують багатошвидкісні лебідки. У тих випадках, коли потрібна особливо велика точність в роботі при технологічних операціях (наприклад, в деяких металургійних мостових кранах), а також при штабелюванні вантажів застосовують т.з. жорсткий підвіс. В цьому випадку вантажозахватний пристрій прикріпляється до штанги, яка переміщається по тих, що вертикальним направляють (у шахті). Жорсткий підвіс повністю усуває розгойдування вантажу, але значно обважнює кран. Для забезпечення безпеки роботи механізми підйому забезпечуються обмежувачами ходу вантажозахватного пристрою, обмежувачами вантажопідйомності або вантажного моменту. Деякі П. до. мають ваги кранів автоматичної дії, що дозволяють визначати масу вантажу, що піднімається. Механізми пересування кранів і вантажних візків по рейковій дорозі бувають головним чином з пріводнимі колесами, рідше з канатною тягою, яка зазвичай застосовується лише для вантажних візків. Пріводниє колеса можуть бути з центральним і роздільним приводом. Обертання коліс з центральним приводом виробляється одним двигуном через проміжний (трансмісійний) вал. При роздільному приводі кожне колесо або пріводная двоколісний ходовий візок мають свій двигун.
Запобіжні пристрої механізмів пересування — обмежувачі ходу (наприклад, кінцеві вимикачі, кінцеві упори) і протівоугонниє пристрої (від дії вітру). Стріловидні пристрої бувають з негоризонтальним і з горизонтальним переміщенням вантажу при підйомі і опусканні стріли (зміні вильоту). Пристрою з негоризонтальним переміщенням вантажу застосовують в П. до., в яких зміна вильоту є настановним рухом і виробляється при ненавантаженій стрілі (наприклад, в же.-д.(железнодорожний) кранів). Стріловидні пристрої з горизонтальним переміщенням вантажу, у тому числі шарнірно-зчленовані укосини, значно зменшують потужність приводу, їх застосовують на П. до., в яких зміна вильоту є робочим рухом (наприклад, баштові, портальні, плавучі і суднові поворотні крани). Механізми зміни вильоту виконуються у вигляді стріловидного поліспасту з лебідкою, гвинтової або рейкової штанги з приводом, гідроциліндра, пріводного зубчастого сектора або кривошипного механізму, що поступально переміщається. Ці механізми впливають або безпосередньо на стрілу (укосину), або на пов'язану з нею систему важеля. Запобіжні пристрої стріли — кінцеві вимикачі для обмеження кута гойдання стріли. Металоконструкції кранів, як правило, виготовляють зварними. Для зниження ваги конструкцій їх виготовляють з низьколегованих сталей підвищеної міцності, а також з алюмінієвих сплавів. У механізмах приводу кранів використовують електричні двигуни (головним чином змінного струму), двигуни внутрішнього згорання, гідравлічні і пневматичні двигуни або привід ручної. При необхідності плавного регулювання швидкостей в широких межах застосовують електродвигуни постійного струму. Двигуни внутрішнього згорання встановлюють на П. до., які повинні працювати незалежно від електричної мережі (плавучі, же.-д.(железнодорожний), автомобільні, гусеничні крани). Для усунення складних і важких в управлінні розподільних передач від одного двигуна до ряду механізмів (одномоторний привід) застосовується комбінований дизель-електричний або дизель-гідравлічний привід, в яких кожен механізм має окремий електричний або гідравлічний двигун (гідроциліндр) — багатомоторний привід, а дизель приводить в дію генератор струму або насоси. Гідравлічний привід компактний, дозволяє в широких межах здійснювати безступінчате регулювання швидкостей, але має низький ккд(коефіцієнт корисної дії). Пневматичний привід з поршневими двигунами і циліндрами застосовується в невеликих П. до., що працюють у вибухонебезпечних приміщеннях. Ручний привід використовують в П. до. при переміщенні вантажів на невеликі відстані і рідкій роботі. Швидкості рухів при цьому невеликі, т.к. мощность обмежена. Управління механізмами кранів здійснює один кранівник з кабіни, яка може знаходитися на поворотній частині, вантажному візку або мосту крану. Тихохідними і рідко використовуваними П. до. може управляти робітник, що знаходиться на підлозі (за допомогою кнопкового апарату). Можливе дистанційне керування по дротах або за допомогою радіо. При роботі по певному графіку можливе програмне управління з автоматичним виконанням більшості операцій; в деяких випадках застосовується радіотелефонна і телевізійна системи зв'язку кранівника з местомом роботи. Для гальмування і зупинки механізмів служать механічні гальма автоматичної дії або керовані кранівником. За наявності електричних двигунів, крім того, можливе вживання електричного гальмування.
Перспективи розвитку краностроєнія відповідають зростаючим вимогам обслуговуваних П. до. галузей народного господарства. Одне з головних завдань — збільшення вантажопідйомності і основних параметрів П. до. — довжини прольотів, вильоту стріли, висоти підйому вантажу, а також збільшення маневреності пересувних кранів і т.п., що направлене на розширення сфери використання П. до. Істотним є підвищення їх продуктивності, для чого передбачається збільшення швидкостей робочих рухів, використання автоматичних вантажозахватних пристроїв і впровадження автоматичних систем управління. Важлива проблема — підвищення точності роботи П. до., для вирішення якої потрібне створення систем автоматичного гасіння коливань вантажу і збільшення діапазону регулювання швидкостей. Вирішується також завдання зниження динамічних навантажень і зменшення власної маси П. до.
Літ.: Довідник по кранах, під ред. А. І. Дукельського, 2 видавництва, т. 1—2, Л., 1971— 1973 (є бібл.); Вантажопідйомні машини. під ред. М. П. Александрова, М., 1973; Scheffler M., Pajer G., Kurth F., Grundlagen der Fördertechnik, 4 Aufl., B., 1971; Broughton H. H., Electric cranes, 3 ed., L., 1958.
