Главным назначением приборов и устройств безопасности является обеспечение безаварийной и надежной работы ГПМ, удобство их обслуживания и повышение производительности труда. Для обеспечения безопасности эксплуатации широко используются средства коллективной защиты: сигнализация, предохранительные ограничители и тормозные устройства, а также противопожарное оборудование и средства защиты от поражения электрическим током [7, 8].

Основные требования, предъявляемые к приборам и устройствам безопасности:

·    прочность, надежность и безотказность прибора в работе;

·    простота ремонта и регулировки;

·    небольшие габариты и масса;

·    автоматическое выключение, а затем включение механизмов вне зависимости от продолжительности остановки ГПМ;

·    отсутствие возможности в переключениях или специальной регулировке в связи с изменениями режима работы ГПМ или нагрузки;

·    возможность применения приборов различных конструкций.

Для безопасной эксплуатации механизма подъема устанавливаются следующие приборы и устройства безопасности:

·    Ограничители грузоподъемности (грузового момента) предназначены для обеспечения безопасности работы ГПМ в случаях поломок отдельных элементов и механизмов от перегруза. Они автоматически выключают механизмы подъема груза и изменения вылета стрелы в случае подъема груза, масса которого превышает допустимую грузоподъемность (для данного вылета). Превышение грузоподъемности может быть не более чем на 10% для стреловых, башенных и железнодорожных кранов, на 15% для портальных кранов и на 25% для кранов мостового типа. После срабатывания ограничителя грузоподъемности должна быть возможность опускания груза или включение других механизмов для уменьшения грузового момента.

Ограничители грузоподъемности бывают:

-           Механического типа (ОГБ-2; ОГБ-3, ОНК-М). Они устанавливаются на кранах с неизменной длиной стрелы и состоят из датчика усилия, датчика угла; блока управления и панели сигнализации. Работа ограничителя основана на принципе сравнения усилия, измеряемого датчиком усилия, установленном в стрелоподъемном механизме, с предельно допустимой величиной усилия, задаваемой датчиком угла, который связан со стрелой. Если рабочее усилие превысит предельно допустимое для данного вылета, происходит срабатывание ограничителя, т.е на панели сигнализации загорается красная лампочка и подается команда на исполнительный механизм, который отключает механизмы подъема груза и опускания стрелы.

-           Микропроцессорные. Обладают большими техническими и информационными возможностями. Эти приборы в комплексе позволяют выполнять несколько функций безопасности, таких как ограничение грузоподъемности, ограничение перемещений конструкций крана вблизи ЛЭП и различных препятствий, регистрировать в блоке памяти параметры работы ГПМ. Наибольшее распространение получили следующие типы приборов: ОНК-140; ОНК-160; ОГМ-240. Принцип действия ограничителя основан на последовательном опросе и преобразовании аналоговых сигналов с датчиков первичной информации в цифровой код, определение угла наклона и длины стрелы, расчете цифровыми методами вылета, высоты подъема и фактического веса груза с последующим сравнением с предельно допустимыми значениями, заложенными в память ограничителя в виде грузовых характеристик. Выбор грузовой (защитной) характеристики, т.е. соотношение между весом груза и вылетом, производится ограничителем в зависимости от режима работы и вида стрелового оборудования. При превышении допустимой нагрузки при данном вылете формируются исходные команды управления блокировочными устройствами.

-           Указатели грузоподъемности. У кранов, грузоподъемность которых меняется с изменением вылета стрелы, должен быть предусмотрен указатель грузоподъемности. Это устройство содержит шкалу (табло) со стрелкой, по которой крановщик может определить допустимую массу груза при данном угле наклона стрелы. Указатель должен быть отчетливо виден с рабочего места крановщика. У современных ГПМ указатель грузоподъемности, как правило, входит в состав микропроцессорного ограничителя грузоподъемности.

·    Концевые выключатели. Концевой выключатель представляет собой аппарат с электрическими контактами, при размыкании которых прерывается цепь электродвигателя и тормозного привода непосредственно или при помощи вспомогательной цепи управления. Концевые выключатели подразделяются на рычажные и шпиндельные. Рычажные выключатели обеспечивают одностороннее ограничение; для двустороннего ограничения требуется два выключателя. Выключатель срабатывает от прикосновения рычага с упором движущегося механизма. Шпиндельные выключатели соединяются с вращающимися валами механизмов и применяются для двустороннего ограничения.

Концевые выключатели устанавливаются на ГПМ для защиты перехода механизмов за предельные положения. Некоторые краны не могут начать движение на первой позиции (скорости) контроллера. Поэтому дальнейшее движение в том же направлении допускается для механизма передвижения мостового крана при подходе к посадочной площадке с наименьшей скоростью, допускаемой электрической схемой. В этом случае под наименьшей скоростью следует понимать минимальную скорость движения, допускаемую электрической схемой управления после трогания крана с места.

·    Ограничитель механизма подъема груза или стрелы. Представляет собой концевой выключатель с ограничительной скобой (КВ), установленный не менее 200 мм от крайнего верхнего положения грузозахватного органа. При упоре крановой подвески в ограничительную скобу включается КВ и движение грузозахватного органа вверх прекращается. Механизм подъема грузозахватного органа будет работать только на опускание. Если при установке КВ на ГПМ будет уменьшено расстояние между крюковой подвеской и рычагом КВ, то при подъеме груза КВ, из-за инертности пружины может не сработать и канат подтянет крюковую подвеску до упора и может произойти обрыв и падение крюковой подвески (груза) в зоне работы.

Если по условиям эксплуатации требуется опускать груз ниже уровня указанного в паспорте, то в механизме подъема устанавливается ограничитель нижнего положения крюковойподвески (отключает механизм при условии намотки 1,5 витков каната на барабан).

·    Другие устройства безопасности:

У ГПМ с электроприводом должна быть предусмотрена защита от падения груза и стрелы при обрыве любой из трех фаз питающей электрической сети. Такая защита обеспечивается, как правило, применением в механизмах тормозов нормально замкнутого типа, которые автоматически срабатывают при обрыве фаз или отключении электропитания. В наиболее ответственных случаях используется устройство защиты от обрыва фаз (УЗОФ).

У стреловых кранов с гибкой подвеской стрелы (с помощью стреловых канатов) должны быть установлены упоры или другие устройства, предотвращающие запрокидывание стрелы. Башенные краны должны быть оснащены такими устройствами в случае, если при минимальном вылете угол наклона стрелы превышает 70°.

Оградительные средствазащиты применяют для исключения доступа к легкодоступным, находящимся в движении или под напряжением электрического тока частям ГПМ. Ограждают все виды передач (зубчатые, цепные и т. п.), соединительные муфты и барабаны, расположенные вблизи рабочего места крановщика или в проходах, валы механизма передвижения кранов и других систем (если последние расположены в местах, предназначенных для прохода обслуживающего персонала). Ограждению подлежат также открытые токоведущие части.

При эксплуатации ГПМ применяются, кроме того, системы сигнализации. Они могут быть двух типов. Это сигнальная окраска подвижных элементов грузоподъемного оборудования, габаритов транспортных проемов, перепадов в плоскости пола, ограждений, углов стен, люков, в полу, ступеней лестниц, а также звуковая предупредительная сигнализация на кранах, управляемых из кабин или с пульта.

Требования безопасности к электрооборудованию кранов. Электрооборудование ГПМ включает электродвигатели, механизмы и аппараты управления, системы освещения, отопительные приборы, а у кранов с электромагнитными грузозахватами – системы питания электромагнитов.

Подвод тока к электродвигателям может осуществляться при помощи троллеев, выполненных из стального проката или проволоки круглого сечения, гибких кабелей и кольцевых токоприемников (при питании вращающихся механизмов). Ограниченность применения гибких кабелей связана с тем, что их можно использовать лишь в машинах, перемещающихся на небольшие расстояния и с малой скоростью. Подача напряжения от внешней сети должна осуществляться через вводное устройство, с помощью которого можно снять напряжение. Так как в результате пробоя изоляции возможно появление напряжения на элементах конструкции, не находящихся под напряжением, их обязательно заземляют.

Спецификой систем заземления является использование в качестве заземляющих устройств подкрановых путей (там, где они имеют место) и специальных цепных устройств, скользящих у кранов на автомобильном ходу по земле или по дорожному покрытию. При восстановлении напряжения сети после очередного отключения электропитания используют специальную (нулевую) защиту.

Противопожарное оборудование. Во всех помещениях, где размещаются, технически обслуживаются, ремонтируются ГПМ, а также в кабинах крановщиков должны быть установлены углекислотные огнетушители.

Приборы безопасности пломбируются после изготовления, ремонта, наладки ответственными специалистами в целях исключения доступа и вывода приборов из строя посторонними лицами.