Теория и конструкция назменых транспортно-технологических машин. Расчет и проектирование механизмов грузоподъемных машин

 

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 

Сибирский федеральный университет 

 
 
 
 
 
 

Г. С. Гришко 

 
 
 
 

ТЕОРИЯ И КОНСТРУКЦИЯ  

НАЗЕМНЫХ ТРАНСПОРТНО-
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН 

Расчет и проектирование  

механизмов грузоподъемных машин 

 
 
 

Учебное пособие 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Красноярск 

СФУ 
2022 

УДК 621.866.001.24(07) 
ББК 39.92-02я73 

Г859 
 
 
Р е ц е н з е н т ы: 
В. В. Минин, доктор технических наук, действительный член Россий-

ской инженерной академии, профессор кафедры «Транспортные и технологические 
машины» Сибирского федерального университета; 

Н. И. Селиванов, доктор технических наук, профессор кафедры 

«Тракторы и автомобили» Красноярского государственного аграрного 
университета 

 
 
 
 
 
 
 
 

Гришко, Г. С. 

Г859 
 
Теория и конструкция наземных транспортно-технологичес-

ких машин. Расчет и проектирование механизмов грузоподъемных 
машин : учеб. пособие / Г. С. Гришко. – Красноярск : Сиб. 
федер. ун-т, 2022. – 132 с. 

 
 
ISBN 978-5-7638-4634-8 
 
 
 
Рассмотрены конструкция и основные теоретические положения расчета 

механизмов грузоподъемных машин. Представлены сведения о составе, последовательности 
и методике выполнения проектирования основных механизмов 
мостового крана. Даны контрольные вопросы и задания. Приведены 
последовательность и методические рекомендации по выполнению курсового 
проекта для соответствующей дисциплины. 

Предназначено для студентов, обучающихся по направлению бака-

лавриата 23.03.02 «Наземные транспортно-технологические комплексы». 

 
 
 

Электронный вариант издания см.:

http://catalog.sfu-kras.ru

УДК 621.866.001.24(07)
ББК 39.92-02я73

 
 

ISBN 978-5-7638-4634-8 
© Сибирский федеральный университет, 2022 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Предисловие............................................................................................... 4 
Введение ..................................................................................................... 5 
 
Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ  О ГРУЗОПОДЪЁМНЫХ  
НАЗЕМНЫХ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ   
МАШИНАХ ............................................................................................... 7 
Глава 2. ГРУЗОЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА .................................... 22 
Глава 3. ПРИВОД КРАНОВЫХ МЕХАНИЗМОВ ............................... 32 
Глава 4. ОСТАНОВЫ И ТОРМОЗА ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ  
МАШИН ................................................................................................... 39 
Глава 5. КАНАТНО-БЛОЧНЫЕ СИСТЕМЫ ....................................... 47 
Глава 6. МЕХАНИЗМЫ ПОДЪЕМА ГРУЗА........................................ 62 
Глава 7. МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ........................................ 73 
Глава 8. МЕХАНИЗМЫ ПОВОРОТА ................................................... 79 
Глава 9. МЕХАНИЗМЫ ИЗМЕНЕНИЯ ВЫЛЕТА ............................... 85 
Глава 10. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ  МЕХАНИЗМА 
ПОДЪЕМА ГРУЗА .................................................................................. 90 
Глава 11. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ  МЕХАНИЗМА 
ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ................................................................................ 106 
Глава 12. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕЛЕЖКИ   
МОСТОВОГО КРАНА ......................................................................... 115 
 
Заключение ............................................................................................ 125 
Приложение ........................................................................................... 126 
Библиографический список .................................................................. 130 

 

Предисловие 

Грузоподъемные машины являются высокоэффективным сред-

ством комплексной механизации и автоматизации подъемно-транспортных, 
погрузочно-разгрузочных и складских работ. Применение 
таких машин уменьшает объем тяжелых ручных операций и повышает 
производительность труда. 

Изучение дисциплины «Теория и конструкция наземных транс-

портно-технологических машин. Грузоподъёмные машины», включающее 
в себя курсовое проектирование по данной дисциплине, позволит 
выработать у обучающихся навыки проектирования грузоподъемной 
машины в целом. Это потребует полученных ранее знаний  
и умений по таким дисциплинам, как «Начертательная геометрия»  
и «Инженерная графика», «Теория машин и механизмов», «Детали 
машин», «Сопротивление материалов» и «Теоретическая механика». 

Работа над курсовым проектом, а впоследствии над выпускной 

квалификационной работой способствует практическому закреплению 
ранее приобретенных знаний и навыков. Формат курсового проектирования 
позволяет реализовывать задачи научно-исследовательской 
работы с элементами инновационной деятельности. При этом 
студенты с высоким уровнем подготовки могут выполнять реальные 
проекты по заказу производства. 

Введение 

В учебном пособии представлены материалы дисциплины «Гру-

зоподъемные машины» в рамках общего направления по теории 
наземных транспортно-технологических машин. 

Общие положения из теории грузоподъёмных машин, методика 

расчета и проектирования механизмов могут быть использованы для 
самостоятельного изучения основных положений теории, конструкции, 
методов расчета и проектирования современных грузоподъёмных 
машин, а также при курсовом проектировании, при выполнении 
студенческой научно-исследовательской и выпускной квалификационной 
работы по темам, связанным с грузоподъемными машинами.  

Актуальность рассмотренных в учебном пособии вопросов обу-

словлена широким использованием грузоподъёмных машин в различных 
сферах техники и технологии, которые обеспечивают высокую 
экономическую эффективность и непрерывность производственных  
и транспортно-технологических процессов (например, в металлургии, 
машиностроении, строительстве, портовом и складском хозяйстве,  
на транспорте и т. д.). 

Изложенный материал содержит актуальную информацию и по-

ложения современной нормативно-технической базы, таких как технического 
регламента Таможенного союза «О безопасности машин  
и оборудования» (ТР ТС 010/2011), федеральных норм и правил 
(ФНП) в области промышленной безопасности «Правила безопасности 
опасных производственных объектов, на которых используются 
подъемные сооружения», «Правил проектирования, устройства и изготовления 
грузоподъемных кранов» (РД РосЭК 10-КР-01), международных 
стандартов ИСО. 

Одной из отличительных особенностей авторской концепции 

учебного пособия является по возможности ясное и краткое изложение 
материала, выделение и концентрирование внимания обучающихся 
на базовых положениях теории и основных конструктивных 
схемах механизмов грузоподъемных машин. 

Учебное пособие можно эффективно использовать в учебном 

процессе непосредственно при изучении теоретического материала 
(гл. 1–9) в течение лекционного курса, во время семинарских занятий 
(основные положения расчета механизмов), курсового проектирования, 
чему посвящены главы 10–12, а также самостоятельной работы  
и выполнения выпускной квалификационной работы, если ее тема 
связана с грузоподъёмными машинами, как одними из основных 
классов машин по направлению подготовки. 

В структуре учебного пособия рассмотрены общие сведения  

о грузоподъёмных машинах, основные типы кранов, конструкция грузозахватных 
устройств, остановов и тормозов, привод крановых механизмов, 
канатно-блочные системы, механизмы подъема груза, передвижения, 
поворота и изменения вылета, общие методические подходы 
к расчету и проектированию механизмов подъема груза и передвижения 
в мостовом кране, а также общий порядок выполнения курсового 
проекта по изучаемой дисциплине. 

Приведенный материал содержит основные базовые элементы 

методики расчета и проектирования основных механизмов грузоподъёмных 
машин, а также список основных и дополнительных информационных 
источников, которыми можно пользоваться при 
углубленном изучении. В конце каждой главы даны контрольные вопросы 
и задания для самопроверки. С дидактической точки зрения 
материалы учебного пособия должны дать студенту достаточно четкое 
общее представление о грузоподъёмных машинах и по возможности 
стимулировать его интерес к продолжению самостоятельного 
изучения данной области. Изучение материалов учебного пособия 
эффективно сопровождать самостоятельной работой студента – выполнением 
практических и расчетно-графических заданий в аудитории. 

Глава 1 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ  

О ГРУЗОПОДЪЁМНЫХ НАЗЕМНЫХ 

ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ  

МАШИНАХ 

Груз можно перемещать разными способами, используя всевоз-

можные физические принципы. В общем виде грузоподъемную машину 
можно определить как техническую систему цикличного действия 
с возвратно-поступательным действием грузонесущего органа (с рабочим 
и холостым ходом в цикле работы), предназначенную для 
подъема и перемещения груза. 

Грузоподъёмные машины, как правило, представляют собой 

оборудование с электроприводом, используемое для подъема и опускания, 
а также периодического изменения пространственного расположения 
груза. Основная функция подъемного оборудования – это 
перемещение груза посредством операций подъема и опускания  
в пределах рабочей зоны или зоны досягаемости оборудования. 

К грузоподъёмным машинам относится различное оборудова-

ние, начиная от подъемников, различных типов лифтов и кранов. Как 
правило, в этом оборудовании для реализации рабочих движений 
подъема и опускания груза используются барабан, канаты, блоки  
и грузозахватные приспособления. 

Подъемное оборудование бывает стационарного, переносного или 

передвижного типов. Достаточно часто подъемное оборудование устанавливается 
на транспортных средствах, таких как шасси автомобиля, 
железнодорожная платформа или плавучее средство, тогда движение 
поднимаемого груза не ограничивается фиксированной рабочей зоной. 

В большинстве грузоподъёмных машин используются такие 

элементы, как канаты, канатные барабаны, блоки, грузозахватные 

приспособления (крюки, грейферы и т. д.). Конструктивные особенности 
данных элементов будут рассмотрены в гл. 2–5. 

Основные типы грузоподъемных кранов 

Грузоподъемным краном принято называть грузоподъёмную 

машину для подъема или опускания груза с помощью крюка и перемещения 
его по горизонтали, в котором грузоподъемный механизм 
является неотъемлемой частью машины. Эта машина может приводиться 
в движение вручную или с помощью энергии и конструктивно 
выполняется стационарной или мобильной. Иными словами, кран 
грузоподъемный – это грузоподъемная машина, оснащенная стационарно 
установленными грузоподъемными механизмами. 

Грузоподъёмный кран состоит из следующих основных элемен-

тов и подсистем: грузозахватного приспособления (рабочего органа) 
для обработки груза; грузоподъемного механизма или механизма лебедки 
с канатно-блочной системой; привода и органов управления; 
металлоконструкции. 

Базовая классификация кранов основана на том, являются они 

стационарными или мобильными. При этом следует отметить, что 
стационарные краны могут иметь некоторые конструктивные элементы 
с возможностью перемещения для передачи нагрузки в пределах 
досягаемости их движения. Движение составных частей и элементов 
этих стационарных кранов может быть линейным, поворотным или 
сочетанием того и другого. 

Рассмотрим основные типы грузоподъемных кранов по ГОСТ 

33709.1–2015 «Краны грузоподъемные. Словарь. Часть 1» на основе 
их сложившейся классификации в зависимости от конструктивной 
схемы.  

Мостовой кран снабжен грузозахватным органом, подвешенным 

к грузовой тележке, тали или крану стрелового типа, перемещающимся 
по несущей металлоконструкции – мосту. Мостовые краны являются 
одним из самых распространенных типов грузоподъёмных машин 
и основным их видом, используемым на промышленных предприятиях. 


По конструкции мостовые краны подразделяются на подвесные 

и опорные. Мост крана опорного типа через концевые балки (тележки) 
непосредственно опирается на крановый путь, размещаемый  
на подкрановых строительных конструкциях (рис. 1, а). У крана под-

весного типа концевые балки моста подвешены к нижним полкам 
надземного кранового пути (рис. 1, б). 

  

а 
 

 

б 

Рис. 1.1. Схема мостового крана: а – опорного; б – подвесного типов 

Грузовая тележка мостового крана также может иметь подвесное 

или опорное конструктивное исполнение. Подвесные мостовые краны 
обычно ограничены грузоподъемностью 10 т. 

Мостовые краны состоят из одного или нескольких грузоподъ-

емных устройств, установленных на несущей конструкции моста, состоящей 
из одной или двух горизонтальных балок, которые закреплены 
на каждом конце концевыми балками, перемещающимися по подкрановым 
рельсовым путям, установленным под прямым углом к мосту. 
Подкрановые пути устанавливаются на строительных колоннах, 
потолочных балках или каркасах намного выше уровня пола. Грузоподъемное 
устройство движется по мосту, а мост крана в свою очередь 
перемещается по подкрановым путям с помощью ручного привода 
через цепь или механизма передвижения с электроприводом. 

 

Рис. 1.2. Грузовая тележка мостового крана 

В зависимости от грузоподъемности и условий применения гру-

зоподъемное устройство мостового крана может быть выполнено  
в виде ручной или электрической тали, грузовой тележки со стандартными 
механизмами подъема или специальной тележки, например, 
с грейферным ковшом, оснащенной для выполнения операций  
с ним двухбарабанной лебедкой.  

Грузовая крановая тележка – это самоходная колесная платфор-

ма, состоящая из грузоподъёмного механизма с канатным барабаном, 
редуктором и электродвигателем, расположенного на раме, снабженной 
ходовыми колесами, приводящимися в движение от электродвигателя 
так же через редуктор, как правило с зубчатыми передачами. 
На рис. 1.2 представлена схема грузовой крановой тележки.  

Управление всеми перемещениями (подъем, поперечное пере-

мещение грузоподъемных устройств по мосту и перемещение моста) 
электрического мостового крана осуществляется с помощью подвесного 
пульта управления с пола или дистанционно по радио. Эти краны 
также могут быть снабжены кабиной оператора, прикрепленной  
к мосту.  

Электроэнергия к крану подводится с помощью гибкого подвес-

ного кабеля или от неизолированных проводов (троллеев). Троллеи, 
проходящие вдоль цехов (подкрановых путей), называются главными. 
Они крепятся к подкрановым балкам на конструкциях с установленными 
на них изоляторами. Троллеи, прокладываемые по мосту, называются 
вспомогательными. 

Главным преимуществом мостового крана является то обстоя-

тельство, что при перемещении груза в пределах рабочей зоны, сам он 
не создает препятствий для выполнения технологических и других 
видов работ на уровне пола (не мешает работе на полу). 

Мостовые краны классифицируются по грузоподъемности сле-

дующим образом: легкие – до 5 т (могут быть с ручным приводом); 
средние – от 5 до 20 т (используются на заводах и складах); тяжелые – 
от 20 до 50 т (используются в литейных цехах и цехах тяжелого 
машиностроения); сверхтяжелые – 50 т и более (используются  
на сталелитейных заводах, в доках и т. д.).  

Мостовые краны средней и большой грузоподъемности в основ-

ном имеют электрический привод. 

Основные технические характеристики мостового крана: грузо-

подъемность (0,5–100 т); пролет крана (3–50 м); скорость подъема 
груза (0,1–0,66 м/с); скорость передвижения крана (1,0–2,0 м/с); скорость 
передвижения тележки (0,5–0,83 м/с). 

Во многих кранах предусмотрены две скорости подъема, как то-

го требуют условия применения. 

Важными особенностями мостовых кранов являются: способ-

ность обслуживать всю рабочую прямоугольную зону, ограниченную 
длиной моста и длиной подкрановых путей; возможность выводить 
подкрановые пути за пределы здания, монтируя их на соответствующих 
колоннах; широкий диапазон варьируемой грузоподъемности:  
от небольшой (1 т) до 1000 т в специальных случаях; возможность 
проектирования и изготовления крана в соответствии с техническим 
заданием конкретного заказчика; наличие прочных и надежных строительных 
конструкций (колонн и подкрановых путей); наличие квалифицированных 
обученных операторов.