A ферменный козловой кран Это подвесная подъемная система, мост которой построен на треугольном каркасе из стальных элементов, а не на сплошной коробчатой балке. Ферменная геометрия распределяет нагрузку между множеством небольших элементов, а не одним большим, поэтому мост выдерживает значительный вес, оставаясь при этом легче, чем аналогичная конструкция с коробчатой балкой.

Если вы выбираете кран для здания с ограниченной опорой для подъемных путей, большим пролетом или подверженного воздействию внешней среды, вопрос не просто в том, "что такое ферменный козловой кран", а в том, соответствуют ли компромиссы, которые он предполагает (более легкая конструкция, но более высокая высота потолка), вашему объекту. Стандартные описания товаров отвечают на первый вопрос, игнорируя второй, который фактически влияет на ваш заказ.

В этом руководстве рассматривается конструкция и классификация ферменных козловых кранов, диапазоны грузоподъемности и пролета, которые можно реально ожидать, система оценки того, когда ферменный кран превосходит стандартный козловой кран (и когда это не так), а также ошибки при закупках, которые выявляются после составления сметы, а не в ней.

ферменный кран (1)
ферменный кран (6)

Оглавление

Что такое ферменный козловой кран и чем он отличается от стандартного козлового крана?

Ферменный козловой кран заменяет сплошной коробчатый балочный мост обычного козлового крана треугольной ферменной конструкцией, что позволяет снизить вес моста, сохраняя при этом его грузоподъемность., классифицируется в соответствии с общими стандартами для мостовых кранов, такими как ASME B30.2 и ISO 4301.

Принцип работы прост: коробчатая балка сопротивляется изгибу как единая стальная пластина, поэтому большая часть её материала сосредоточена в середине балки и практически не выполняет несущей функции. Ферма распределяет нагрузку по треугольным верхним и нижним поясам, соединённым диагональными элементами стенки, поэтому почти каждый элемент находится либо в состоянии чистого растяжения, либо чистого сжатия — это наиболее эффективный с точки зрения расхода материала способ передачи нагрузки. Именно поэтому ферменный мост той же грузоподъёмности и пролёта обычно использует заметно меньше стали, чем аналогичный мост с коробчатой балкой, и именно поэтому рельсы и опорные колонны часто могут быть меньшего размера, чем это потребовалось бы для крана с коробчатой балкой той же грузоподъёмности.

Компромисс заключается в высоте потолка. Поскольку подъемник и тележка перемещаются между двумя параллельными фермами, а не над или внутри одной балки, ферменному крану обычно требуется больший вертикальный зазор для достижения той же высоты подъема крюка, что и сопоставимому коробчатому крану. Для зданий с ограниченным пространством под потолком это часто является решающим фактором против ферменной конструкции, независимо от того, насколько выгодной выглядит экономия веса на бумаге.

Козловой кран с ферменной конструкцией против козлового крана с коробчатой балкой

ферменный кран (4)
10-тонный однобалочный козловой кран типа MH

Козловой кран коробчатой балки

Кран с коробчатой балкой выигрывает по высоте потолка и простоте конструкции; козловой кран с ферменной конструкцией выигрывает по пролету, весу конструкции и устойчивости к ветру. Коробчатые балки являются предпочтительным выбором для стандартных внутренних пролетов (примерно менее 60–70 футов), где высота потолка не ограничена, поскольку их проще изготавливать и устанавливать. Козловые краны с ферменной конструкцией оправдывают свою высокую стоимость в трех конкретных условиях: пролеты достаточной длины, при которых собственный вес коробчатой балки начинает работать против вас; здания, где существующая стальная конструкция не может выдержать дополнительную нагрузку от рельсов; и наружные или полунаружные установки, где ветровая нагрузка на балку с цельной стенкой становится реальным структурным фактором. За пределами этих условий дополнительная сложность проектирования и изготовления ферменного крана обычно не оправдывает себя.

Основные компоненты Козловой кран с ферменной конструкцией

Ферменный крановый мост состоит из двух параллельных ферм, верхнего и нижнего поясов, диагональных элементов стенки и концевых тележек, при этом подъемник/тележка перемещается между фермами, а не по одной балке. Каждая ферма изготавливается из профильной стали — уголка, трубы или швеллера — сваренной в повторяющийся треугольный узор вдоль пролета. Две фермы соединены поперечными связями для сопротивления боковым нагрузкам и ветру, и заканчиваются концевыми тележками, которые перемещают всю конструкцию по рельсам. Поскольку тележка движется в зазоре между двумя фермами, а не по одной верхней полке, ферменные краны почти всегда строятся как двухбалочные системы с точки зрения крепления тележки, даже несмотря на то, что сама "балка" представляет собой ферму, а не сплошную балку.

Классификация ферменных кранов

Ферменные краны классифицируются по конфигурации балок и по классу нагрузки — и путаница между этими двумя понятиями является одним из наиболее распространенных источников путаницы при сравнении предложений от разных поставщиков.

Конфигурации ферм с одной и двумя балками

Однобалочный козловой кран

Однобалочный козловой кран MH 

Козловой кран МГ

Козловой кран с двухбалочной ферменной конструкцией 

Большинство ферменных козловых кранов имеют конструкцию, состоящую из одной пары ферм, функционально схожую с двухбалочным коробчатым краном, поскольку тележка должна перемещаться между двумя балками фермы, чтобы сохранить преимущество в виде большого зазора для крюка. В небольшом количестве конструкций меньшей грузоподъемности используется одинарная ферма, поддерживающая подвесной подъемник/тележку, что приводит к снижению грузоподъемности и пролета в пользу более простой и дешевой конструкции. Двухферменная конфигурация является наиболее подходящей, если для применения требуется полный диапазон пролетов и грузоподъемности, предусмотренный для ферменной конструкции; одноферменная подвесная версия представляет собой скорее нишевый вариант для легких нагрузок, лучше подходящий для подъема грузов на уровне рабочих мест, чем для работы с большими пролетами и тяжелыми грузами, что и оправдывает выбор ферменного крана.

Класс грузоподъемности: почему он важнее, чем тоннаж.

Класс нагрузки (уровень работы) крана, а не его номинальная грузоподъемность, определяет именно срок службы при усталостных нагрузках, и это наиболее часто упускаемый из виду параметр в сметах на ферменные краны. Системы классификации служебных обязанностей, такие как ISO 4301, FEM 1.001, Как правило, краны делятся на категории легкой, средней и тяжелой грузоподъемности в зависимости от того, как часто кран поднимает грузы, близкие к номинальной грузоподъемности, а не только от того, насколько велика эта грузоподъемность. Два ферменных крана с одинаковой грузоподъемностью 10 тонн и одинаковыми пролетами могут иметь очень разные допуски на усталостную прочность конструкции, если один предназначен для легких, эпизодических подъемов, а другой — для непрерывных циклов работы с нагрузкой, близкой к номинальной — более тяжелая версия будет использовать более толстые профили пояса и стенки, даже если номинальная грузоподъемность выглядит одинаковой. Сравнение цен только по тоннажу, без проверки соответствия класса нагрузки фактическому режиму использования, — распространенная ошибка покупателей: они либо переплачивают за ненужную грузоподъемность, либо недооценивают ресурс конструкции при работе в смену, для которой кран не был рассчитан.

Когда ферменный козловой кран — правильный выбор, а когда нет.

Типичные диапазоны грузоподъемности и пролета

Крановые конструкции с ферменной конструкцией обычно имеют грузоподъемность от 1 до 20 тонн и пролет до 125 футов, хотя эти показатели могут варьироваться в зависимости от производителя и класса нагрузки. Эти цифры представляют собой типичные для отрасли диапазоны значений и не являются гарантией для какой-либо конкретной модели — фактические кривые зависимости несущей способности от пролета зависят от класса нагрузки, глубины фермы и марки стали, используемой конкретным производителем, поэтому рассматривайте любое из приведенных здесь значений как отправную точку для обсуждения с инженерной командой вашего поставщика, а не как спецификацию, которую можно сразу включить в заказ на покупку.

Анализ пролета и ветроустойчивости ферменного козлового крана.

Конструкция ферменного крана начинает иметь смысл, когда пролет превышает примерно 60–70 футов или когда установка производится на открытом воздухе или в полуоткрытом пространстве, поскольку именно в этом случае собственный вес коробчатой балки и ветровая нагрузка начинают играть доминирующую роль в проектировании. По мере увеличения длины коробчатой балки всё большая часть её прочности расходуется на поддержание собственного веса, а не полезной нагрузки — после определённого пролёта добавление большего количества стали к коробчатой балке для компенсации этого становится структурно неэффективным, и именно эту проблему призвана решить ферменная конструкция. На открытом воздухе коробчатая балка с цельной решеткой также представляет собой гораздо большую плоскую поверхность, подверженную воздействию поперечной ветра, чем открытая ферма, поэтому на складах, в зонах хранения пиломатериалов и на пыльных или песчаных открытых площадках часто используются ферменные конструкции — открытая решетчатая геометрия позволяет ветру проходить сквозь конструкцию, а не нагружать её.

Когда стандартный козловой кран с коробчатой балкой на самом деле является лучшим выбором.

Для большинства внутренних пролетов длиной менее 60 футов при достаточной высоте потолка балочный кран проще в изготовлении, установке и обслуживании, а преимущество ферменного крана в плане снижения веса не компенсирует его дополнительные инженерные затраты. Изготовление ферменных конструкций включает в себя значительно больше сварных соединений, чем изготовление коробчатых балок той же длины, и каждое соединение является потенциальным источником усталости, который необходимо контролировать на протяжении всего срока службы крана. Если в вашем здании уже достаточно высоты потолка, и пролет не создает чрезмерной нагрузки на собственный вес коробчатой балки, выбор ферменного крана в основном из-за его "передовой" репутации — а не потому, что этого действительно требуют пролет, конструкция или условия окружающей среды — обычно лишь увеличивает затраты и сложность технического обслуживания без соответствующей выгоды.

Распространенные ошибки в процессе закупок и скрытые издержки

Сравнение цен только по тоннажу и размаху судна.

Наиболее распространенная ошибка при закупке ферменных козловых кранов заключается в сравнении предложений поставщиков исключительно по номинальной грузоподъемности и пролету, игнорируя при этом вопрос о том, включена ли в цену стальная несущая конструкция для направляющих. Меньший вес моста ферменного крана часто преподносится как способ уменьшения требований к стальным конструкциям направляющих и колонн, но "может уменьшить" — это не то же самое, что "будет соответствовать существующей конструкции". Если существующие балки или колонны направляющих вашего объекта рассчитаны на другой вариант нагрузки или их еще нет, стоимость усиления или добавления этой несущей стали может оказаться большей статьей расходов, чем сам кран, и часто она указывается отдельно (или вообще не указывается) поставщиками, конкурирующими по цене крана. Прежде чем сравнивать два предложения, убедитесь, что оба включают в себя оценку прочности стальных конструкций вашего существующего здания, а не только кранового оборудования.

Несоответствие служебного класса в цитатах

Два коммерческих предложения с одинаковыми показателями тоннажа и пролета могут представлять собой конструктивно разные изделия, если их классы нагрузки не совпадают, поэтому класс нагрузки необходимо подтверждать по каждой строке, а не предполагать. Поставщик, предлагающий более низкую цену на ферменный кран грузоподъемностью 10 тонн и длиной 100 футов, может просто указывать более легкий класс нагрузки, чем конкурент. Это вполне оправданный выбор, если ваши операции действительно несложные и нерегулярные, но дорогостоящая ошибка, если ваша работа фактически включает в себя циклы работы с нагрузкой, близкой к номинальной, несколько раз за смену. Попросите каждого поставщика четко указать класс нагрузки (согласно ISO 4301, FEM 1.001 или их эквиваленту) в коммерческом предложении и сопоставьте его с фактическим ожидаемым количеством подъемов в день и средним соотношением грузоподъемности, прежде чем сравнивать цены.

Недооценка внешних и экологических факторов

Для наружных или полунаружных ферменных козловых кранов необходимо заранее уточнить характеристики ветроустойчивости и защиты от коррозии, поскольку их последующая модернизация обходится гораздо дороже, чем правильная настройка с самого начала. Открытая геометрия ферменной конструкции помогает справляться с ветровыми нагрузками по сравнению с коробчатой балкой, но крану все равно необходима заявленная рабочая и нерабочая ветроустойчивость, соответствующая условиям вашей площадки, а также защита от коррозии (гальванизация, покрытия или компоненты из нержавеющей стали), подходящая для данной среды — песчаные, прибрежные или химически агрессивные участки требуют разных уровней защиты. Это увеличивает стоимость на этапе расчета, но значительно дешевле, чем модернизация защиты от коррозии на уже установленной конструкции через несколько лет эксплуатации.

Заключение

Ферменный кран оправдывает себя в тех случаях, когда пролет, предельные нагрузки на конструкцию или воздействие ветра на открытом воздухе делают стандартный коробчатый кран структурно или экономически неэффективным — не по умолчанию и не только потому, что он выглядит более совершенным вариантом. Перед запросом ценовых предложений: подтвердите фактические размеры пролета и высоты потолка в вашем здании, попросите каждого поставщика указывать класс нагрузки, а не просто тоннаж, и получите четкий ответ на вопрос, включена ли в цену стальная балка/опора. Урегулирование этих трех вопросов до сравнения цен — это то, что отличает покупку ферменного крана, подходящего для вашей деятельности, от покупки, которая приведет к необходимости внесения изменений в заказ через шесть месяцев.

Часто задаваемые вопросы

В1: Для чего используется козловой кран с ферменной конструкцией?

Ферменный кран используется для подъема грузов над головой на объектах с большими пролетами, ограниченной опорой для подъемных путей или расположенных на открытом воздухе/полуоткрытом пространстве. Его легкая треугольная конструкция снижает нагрузку на несущие стальные конструкции и лучше противостоит ветру, чем балочный кран с цельной решеткой, что делает его распространенным на лесопильных заводах, в больших складах и зданиях с ограниченными существующими конструктивными особенностями.

В2: Чем отличается ферменный козловой кран от двухбалочного крана?

Разница заключается в конструкции моста, а не в компоновке тележки. Двухбалочный кран использует две сплошные коробчатые балки; ферменный кран, напротив, использует две треугольные ферменные конструкции. В обоих случаях тележка обычно перемещается между двумя элементами моста, но ферменная конструкция легче при том же пролете и грузоподъемности.

В3: Какова грузоподъемность козлового крана с ферменной конструкцией?

Крановые конструкции с ферменной конструкцией обычно выдерживают грузоподъемность от 1 до 20 тонн и имеют пролет до примерно 125 футов, хотя точные пределы варьируются в зависимости от производителя, класса нагрузки и глубины фермы. Для вашего конкретного применения уточните точные сочетания грузоподъемности и пролета у инженерной группы поставщика.

Вопрос 4: Ферменный козловой кран дороже стандартного козлового крана?

Это зависит от области применения. Изготовление ферменного крана часто обходится дороже из-за большего количества соединений, но при этом он может снизить общую стоимость проекта на больших пролетах или в зданиях со слабыми конструкциями за счет уменьшения требований к рельсам и несущей арматуре. Для стандартных коротких пролетов внутри помещений обычно более экономичным вариантом является балочный кран коробчатого сечения.

В5: Можно ли использовать козловой кран с ферменной конструкцией на открытом воздухе?

Да, ферменные краны часто используются на открытом воздухе, поскольку их открытая балочная конструкция лучше противостоит ветровым нагрузкам, чем сплошная коробчатая балка. При наружной установке необходимо указывать допустимую ветроустойчивость в рабочем и нерабочем режимах, а также соответствующую защиту от коррозии (гальванизация, покрытия) в зависимости от условий эксплуатации.