Выбор краноманипуляторной установки дело непростое. На рынке предлагается много моделей, вариантов и опций, из которых можно составить конфигурацию, оптимальную практически для любой конкретной работы. Впрочем, чтобы сделать правильный выбор, надо хорошо разбираться в этом многообразии. Так, например, принять это непростое решение помогут специалисты компании «Автобау» – дилера КАМАЗа, манипуляторов HIAB, FASSI, Palfinger, UNIC, DongYang, БАКМ, которая занимается изготовлением и продажей автотехники с кранами-манипуляторами: бортовых автомобилей, тягачей, самосвалов, автомобилей с фургонами и др. Большое разнообразие этой техники, недостаток информации по ее применению для разных технологических процессов ставят потребителя в тупик. Специалисты ЗАО «Автобау», опираясь на свой большой опыт в изготовлении разнообразной техники с кранами-манипуляторами, помогут определиться с выбором автомобилей с КМУ, необходимой для выполнения конкретных задач.

Конечно, лучше доверить подбор специалисту, но покупатель тоже должен понимать назначение различного краноманипуляторного оборудования. Мы постараемся познакомить читателей с основными понятиями в данной области. Прежде всего определимся с терминами.

В России существует деление грузоподъемных механизмов рассматриваемого нами типа на краны-манипуляторы и гидроманипуляторы. Гидроманипуляторы (ГМ) работают с гидравлическими орудиями, как правило, с грейферами (иногда с буровыми установками) и используются для перевалки, т. е. перегрузки бревен или металлолома. Это особый режим работы с высокой интенсивностью, примерно 1400 циклов в неделю. Отсюда к гидроманипуляторам предъявляют повышенные требования по надежности. Еще одно важное требование к ним – короткое время рабочего цикла. Груз практически все время одинаковый, т. е. операции и движения гидроманипулятора однообразные. Основное движение, которое позволяет быстро выполнять цикл, это маховые движения первой и второй секциями стрелы. Отсюда и особенности конструкции: первая секция длинная, вторая секция короткая с небольшой телескопической частью (чтобы при необходимости перенести груз дальше, чем обычно). Поэтому гидроманипуляторы не могут складываться за кабиной, так как они выходят за габариты кабины, в транспортном положении их просто укладывают на специальный кронштейн либо спереди, либо повернув назад.

В последние годы появились модели гидроманипуляторов иностранные и отечественные, которые способны складываться и умещаться в габариты автомобиля – так называемая обратная Z-образная схема складывания, когда последняя стрела расположена сверху, а грейфер оказывается наверху и потому может войти в габариты автомобиля. У таких гидроманипуляторов небольшой грузовой момент и ограниченная сфера применения.

Краноманипуляторные установки (КМУ) транспортируют грузы (чаще строительные) с помощью крюковой подвески, т. е. в классическом варианте не имеют гидравлического привода к рабочему органу. КМУ используются менее интенсивно (поместили груз на автомобиль и повезли на стройку), главной целью создателей КМУ было обеспечить максимальную грузоподъемность и точность позиционирования при минимальной массе самой установки. Для этого установка оснащена высокоточной медленно работающей гидравликой, которая максимально компенсирует динамические нагрузки, возникающие в процессе погрузочно-разгрузочных работ, и тем самым увеличивает ресурс КМУ. Поэтому КМУ отличаются от гидроманипуляторов более длительным временем рабочего цикла.

Расходы в гидросистеме этих манипуляторов значительно различаются: у гидроманипуляторов 70…90 л/мин, а у КМУ 10…45 л/ мин. Зато давление в гидросистеме КМУ значительно выше: у гидроманипуляторов до 20 МПа, у КМУ от 25 до 33 МПа. К тому же гидроманипуляторы даже конструктивно меньше приспособлены для операций, которые выполняют КМУ. По цене КМУ обычно дешевле гидроманипуляторов до 40%.

С очевидностью можно сказать, что гидроманипуляторы и краны-манипуляторы имеют принципиальные различия и по конструкции, и по функциям. В статье мы будем называть все установки рассматриваемого типа манипуляторами.

Надо заметить, что по российскому законодательству для лесных гидроманипуляторов не нужна регистрация в органах Ростехнадзора. Все остальные манипуляторы грузоподъемностью свыше 1 т и с грузовым моментом более 4 т.м подлежат регистрации.

В статье мы в основном будем говорить о выборе КМУ как наиболее распространенных манипуляторов.

Тип складывания КМУ

В Европе получили распространение КМУ шарнирно-сочлененной конструкции с Z-образной схемой складывания. В транспортном положении стрела располагается в поперечной плоскости автомобиля за кабиной. При установке Z-образной КМУ за кабиной грузовика вся масса крана приходится на переднюю ось (т. е. возможна ее перегрузка).

В Японии, Южной Корее и США большей популярностью пользуются L-образные КМУ с прямой телескопической стрелой и тросовой подвеской грузового крюка. Обычно их используют для погрузки-разгрузки базового автомобиля, а иногда прицепа. У КМУ L-образного типа стрела расположена над кузовом по ходу или против хода машины. Таким образом, она может помешать размещению в кузове высокого груза и не позволит насыпать груз «с шапкой». Зато при таком расположении масса КМУ частично перераспределяется на заднюю ось и не нагружает переднюю. У L-образного крана первая секция стрелы длинная, не может сложиться, но зато короткие телескопируемые секции. Такой кран работает на больших вылетах (6...8 м) быстрее Z-образного.

Иногда говорят, что у L-образных КМУ в отличие от Z-образных меньшее количество узлов и шарнирных соединений, поэтому их конструкция более проста и надежна. Это не совсем справедливое утверждение. У L-образных КМУ достаточно сложная конструкция механизма телескопирования, поэтому ремонт цилиндров выдвижения может быть трудоемким и затратным.

Прямая L-образная стрела не может обойти препятствие, например вертикальную стенку, которую легко преодолеет коленчатый Z-образный «коллега». Впрочем, существуют стрелы, совмещающие преимущества L- и Z-образных конструкций: у них первые две секции имеют шарнирное соединение, последующие секции телескопируются из второй. У такого крана больше степеней свободы, чем у классического L-образного.

Сложно сказать определенно, какая из конструкций тяжелее – L- или Z-образная. Из-за наличия «перекрывающихся» участков телескопическая стрела L-образной КМУ может быть тяжелее Z-образной. Однако у Z-образной стрелы высокой грузоподъемности мощные соединительные шарниры могут сильно утяжелять конструкцию, поэтому в каждом конкретном случае при выборе КМУ ее массу следует рассматривать отдельно.

Выбор между Z- и L-образным краном довольно тонкий вопрос, надо просчитывать цену того и другого, его возможности, возможности грузовика при установке той или другой КМУ и выбирать оптимальный по цене и возможностям вариант. Например, для тяжелой Z-образной КМУ требуется мощное (и дорогое) шасси, но можно использовать шасси полегче (и подешевле), поставив L-образный кран, однако он будет нависать над кузовом и т. д. L-образная КМУ для увеличения г/п должна постоянно увеличивать угол подъема стрелы, таким образом, для переноса габаритного груза потребуется очень длинная стрела. У Z-образных КМУ подъем груза осуществляется путем складывания-раскладывания секций. Для них сложно работать с тяжелыми грузами вблизи колонны, потому что после складывания стрелы ее сложно разложить. По этой причине в основании второй секции у Z-образных КМУ имеется крюковая подвеска, которую используют для подъема тяжелых грузов, причем работает только первая секция. Поэтому L-образная КМУ лучше справляется с тяжелыми, но компактными грузами, а с габаритными грузами лучше работают Z-образные КМУ.

В общем, L-образные КМУ более узкоспециализированные (например, если грузовик с L-образной КМУ с длинной стрелой используется при монтажных работах), чем Z-образные, а потому в России не пользуются особым спросом (новые). Распространены только недорогие японские и южнокорейские L-образные КМУ б/у, которые во множестве приобретены вместе с подержанными грузовиками. В городах наибольшим спросом пользуются Z-образные строительные КМУ и металловозные гидроманипуляторы.

Рабочие характеристики

Универсальным параметром манипулятора является грузовой момент, т. е. произведение массы груза на вылет стрелы. Грузовой момент традиционно измеряется в тоннах на метр (в системе СИ – в кН.м). Например, если вам надо поднимать груз 2 т на расстоянии 4 м от места установки КМУ, понадобится кран с грузовым моментом не менее 2.4 = 8 т.м.

Однако при подборе манипулятора нельзя ориентироваться только на грузовой момент. Придется проанализировать характер работы вашего манипулятора, какие грузы (по массе и размерам) и на каком вылете надо поднимать. Не следует думать, что, выбрав КМУ с грузовым моментом 16 т.м, вы обязательно сможете поднять 16 т при вылете стрелы 1 м: вряд ли найдется такой компактный 16-тонный груз, который расположился бы на расстоянии 1 м от КМУ.

Необходимо также учитывать возможности стрелы манипулятора: ее максимальный и минимальный вылет, грузоподъемность максимальную и минимальную (при максимальном вылете стрелы). Большое значение имеет высота подъема, которую может обеспечить манипулятор, а в некоторых случаях и глубина опускания ниже опорной поверхности, если груз надо будет опускать, например, в котлован. Иногда преимуществом L-образной КМУ называют способность опускать груз ниже уровня опорной поверхности. Следует заметить, что Z-образная КМУ также способна на такие операции, особенно если груз подвешен на стропах. Обычно приходится опускать груз не глубже 3...5 м. С такой обычной работой Z-образная КМУ справится не хуже L-образной. Чем длиннее стрела Z-образной КМУ, тем ниже она может опустить груз.

Иногда покупателю предоставляют схему стрелы манипулятора, на которой указываются только вылеты и грузоподъемность. Такой спецификацией может воспользоваться тот, кто хорошо разбирается в манипуляторах и примерно знает, что ему надо. Рекомендуем всегда пользоваться грузовысотной диаграммой, на которой можно точно увидеть возможности манипулятора, в том числе «амплитуду» (диапазон высот подъема крюка). У некоторых западных компаний существует электронная программа, позволяющая моделировать работу манипулятора с грузами. Это очень удобно: закладываются параметры груза и манипулятора и проверяются его возможности.

Вот некоторые общие правила.

• Выбирайте КМУ по характеристикам с некоторым запасом! Если КМУ будет работать не на пределе возможностей, она будет надежнее и прослужит дольше. Кроме того, возможны критические нештатные ситуации или ошибки в расчетах по массе и габаритам груза, при которых поможет запас по характеристикам. (Например, большинство манипуляторов, проданных компанией Palfinger за все время работы на рынке РФ, это мод. PK 15500 с максимальным грузовым моментом 14,6 т.м, в народе именуемые «6-тонники».)
• Обычно рекомендуют выбирать вылет стрелы таким, чтобы он превышал длину кузова хотя бы на 1…2 м. Но в каждом конкретном случае это должно решаться индивидуально, в зависимости от конкретных потребностей. Например, если у автомобиля удлиненный кузов, около 12 м, а грузить надо длинные швеллеры или трубы, достаточно будет вылета 6...7 м, чтобы стрела доставала до середины длины кузова. В России наиболее популярны (до 80...90% от общего числа) манипуляторы с вылетом 8…10 м, на седельные тягачи – 12 м.
• Обратите внимание на возможный угол поворота манипулятора, который обусловлен конструкцией поворотного устройства. Это либо рейка с гидроцилиндром, либо ОПУ – шестерня с гидромотором. Он может составлять 360° и более. Однако на практике угол поворота всегда ограничивают, потому что над кабиной обычно располагается зона неустойчивости (по диаграмме), и если манипулятор занесет туда тяжелый груз, машина может опрокинуться. Практически все производители поставляют манипуляторы без ограничения угла поворота. Лишь в инструкции по эксплуатации указывается сектор, где работа запрещена или ограничена. Поэтому при ручном управлении угол поворота манипулятора рекомендуется ограничивать либо механическим способом – вварить в механизм поворота металлические болванки, либо электрическим – установить концевые выключатели. Механические ограничители не позволяют изменить угол поворота, электрические обычно позволяют немного его менять. То же делают и при электронном управлении, чтобы застраховаться на случай, если программное обеспечение даст сбой (к сожалению в России электронное ограничение практически не применяется из-за дороговизны). Обычно оставляют угол поворота 220°, такого угла хватает для безопасной работы. Если же зона устойчивости распространяется на всю окружность, то вращение КМУ не ограничивают. Иногда угол поворота в 360° нужен, когда кран установлен на заднем свесе шасси.

Выбор стрелы

Не менее важна и форма поперечного сечения (профиль) стрелы: прямоугольник, пяти-, шести- или восьмигранник. Чем больше граней, тем лучше распределяются напряжения по профилю и, следовательно, прочнее, надежнее и легче стрела. Однако усложнение профиля влечет за собой удорожание стрелы, а потому для манипулятора небольшой грузоподъемности будет достаточно стрелы прямоугольного профиля. Стрелы прямоугольного сечения широко применяют на корейских манипуляторах.

Секции телескопической стрелы могут выдвигаться последовательно либо произвольно. При произвольном выдвижении первыми перемещаются те секции, где сопротивление в данный момент меньше. Системы с последовательным выдвижением секций стрелы более удобны, если манипулятор интенсивно используется для подъема грузов, так как последняя секция (с самым малым сечением) используется редко, и соответственно чем меньше она выдвигается, тем меньше изнашивается, а срок службы стрелы таким образом увеличивается. Однако такие стрелы сложнее и дороже.

Лебедка

При выборе КМУ L-образного типа обязательно уточняйте, установлена ли лебедка и от какого она производителя. Лебедка может быть установлена на колонне, на первом (не телескопируемом) звене стрелы или на оголовке последнего звена. В последнем случае грузоподъемность крана частично «съедается» за счет массы лебедки (как правило, незначительно, на 100...300 кг). Однако такая конструкция имеет и достоинства. Закрепленную на быстродействующих соединителях лебедку можно заменить другим видом сменного рабочего оборудования. Системы безопасности лебедки и манипулятора связаны, поэтому допустимая грузоподъемность КМУ при этом вылете стрелы не может быть превышена, но может ограничиваться и грузоподъемностью самой лебедки.

Длину троса следует выбирать в зависимости от предполагаемого характера работ: если грузы будут опускать в котлован, необходимо оснастить лебедку тросом достаточной длины, но лучше использовать трос минимальной необходимой длины. У некоторых производителей лебедок тросы имеют лишь стандартную длину.

Использование лебедки дает ряд преимуществ. Гидропривод лебедки обеспечивает низкую скорость опускания груза на место (посадочную скорость), что удобно при монтажных работах. Тросовая подвеска крюка позволяет поднимать-опускать груз из-за препятствия – стены, забора.

Иногда указывают как преимущество возможность манипуляций крюком (путем оттяжки троса), что дает возможность более точно позиционировать груз при опускании. Надо заметить, что такие действия не предусмотрены правилами и конструкцией манипулятора. При оттяжке тросов возникают нетипичные нагрузки на конструкцию манипулятора, на которые он не рассчитан. Еще некоторые владельцы применяют волочение груза за трос или раскачивание груза на крюке. Такое использование манипулятора не рекомендуется, так как может привести к выходу из строя шарниров, могут погнуться и штоки гидроцилиндров. В практике известны случаи изгибания штока первой секции стрелы. У L-образных манипуляторов с длинной тросовой подвеской оттягивать груз проще, но там не рекомендуется применять волочение (подтягивание) груза тросом, как это иногда делают на практике.

Выбор автомобильного шасси

Возможна установка манипуляторов на прицепы, тракторы, но чаще их устанавливают на бортовые автомобили и седельные тягачи.

Обычно в литературе рекомендуют, чтобы масса манипулятора составляла 20…25% полезной грузоподъемности шасси. Такое соотношение обеспечивает эффективное использование автомобиля по прямому назначению – для перевозки грузов. Однако все же следует исходить из конкретных задач, для которых приобретается манипулятор. Во-первых, следует учесть грузоподъемность передней оси, на которую приходится масса манипулятора. Перегруз не допускается! Учтите, что существуют недобросовестные установщики, которые могут поставить чрезмерно тяжелый манипулятор на шасси, перегрузив передний мост, и даже не предупредить об этом клиента, как и о том, что шасси снимут с гарантии, а мост может скоро выйти из строя.

Во-вторых, если нужен мощный манипулятор для подъема больших грузов на больших вылетах и не предполагается перевозить эти грузы на данном автомобиле (т. е. аналог автокрана), то масса манипулятора может «съедать» практически всю грузоподъемность шасси. Бывает и наоборот: на тяжелое мощное шасси устанавливают легкий манипулятор, если больше не нужно.

Российские производители шасси зачастую не указывают допустимую нагрузку на оси (в отличие от западных коллег, которые такую характеристику приводят), а вместо этого – допустимую полную массу на ось и распределение снаряженной массы по осям. Установщикам шасси приходится высчитывать допустимую нагрузку на ось, такие расчеты не дают точного результата, а значит, установщик манипулятора не знает точно, насколько он может нагрузить переднюю (или заднюю) ось.

Выберите место установки манипулятора. На задний свес его ставят, например, чтобы разгрузить переднюю ось, если ее грузоподъемность недостаточна или когда бортовой автомобиль эксплуатируется с прицепом. Но в этом случае потребуются дополнительные опоры, поскольку при таком расположении манипулятора ухудшается устойчивость автомобиля, а это дополнительные расходы.

По всей длине лонжеронов шасси европейских автомобилей имеется множество технологических отверстий, расположенных с определенным шагом. Они позволяют удобно располагать кронштейны манипуляторов и аутригеров, а также переносить другие агрегаты, если они мешают расположить компоненты манипулятора. На шасси российских производителей такие отверстия отсутствуют, раму сверлить запрещается. Поэтому для крепления манипуляторов на российских шасси применяются не очень удобные стремянки.

Компания «УралСпецТранс» серийно изготавливает спецтехнику с краноманипуляторными установками на шасси автомобилей «Урал» и КамАЗ, а также производит КМУ на базовые модели седельных тягачей, бортовые автомобили. На данный момент компания является официальным дилером ведущих производителей подъемного оборудования (КМУ). Всегда на складе компании «УралСпецТранс» большой выбор КМУ, а также автотехника с КМУ на шасси «Урал», КамАЗ. Компания специализируется на изготовлении эксклюзивных моделей, учитывая все пожелания и потребности заказчика.