Подъёмно транспортные машины

         Вантовые краны. Благодаря простоте конструкции, лёгкости монтажа и демонтажа и удобству перевозки вантовые краны широко применяют на строительных и монтажных работах. Это мачтовые краны стрелового типа, поворотные, со стрелой, закреплённой шарнирно на вертикальной мачте, удерживаемой посредством канатных оттяжек – вантов. Вантовый кран, показанный на рис. 22, имеет вращающуюся опорную колонну (мачту) 3, к которой шарнирно прикреплена стрела 4. Жёсткие оттяжки 2 удерживают поворотную часть колонны от опрокидывания моментом, возникающим под действием веса груза. Управление механизмами подъёма груза и изменения вылета стрелы производят отдельной лебёдкой 1. Эти краны по сравнению с другими свободно стоящими поворотными кранами имеют меньшую массу и стоимость.

 

                             

                                                          Рис. 21. Портальные краны: 

                а – с жёсткой оттяжкой 1; б – с гибкой оттяжкой и винтовым механизмом 2 изменения вылета стрелы

 

 

                          

                                    

                                                             Рис. 22. Вантовый кран

        Погрузчики. Для внутрицехового и межцехового транспорта, а также для погрузочно – разгрузочных работ на складах, железных дорогах и в портах широко применяют погрузчики (рис.23). Они выполняют операции захватывания, вертикального и горизонтального перемещения груза и укладки его в штабель или на транспортные средства. Отечественная промышленность выпускает погрузчики с приводом от двигателя внутреннего сгорания или с электроприводом, питающимся от аккумуляторной батареи. При работе в закрытых помещениях и цехах применяют аккумуляторные погрузчики. Отечественные аккумуляторные погрузчики выпускают грузоподъёмностью не более 5 т, погрузчики с двигателем внутреннего сгорания – грузоподъёмностью 3,2 т и более.

     Универсальность погрузчика и возможность его использования определяются числом и конструкцией сменных грузозахватных приспособлений, основным из которых является вилочный захват. Для работы с некоторыми грузам и (бочки, рулоны, ящики и т.п.) на каретке грузоподъёмного устройства устанавливают захват с челюстями плоской или полукруглой формы, которые можно поворачивать на угол 90…360⁰.

                                                           

                Рис.23. Электропогрузчик на пневмоколёсном  ходу с вилочным захватом

 

3. Общие  положения расчёта

грузоподъёмных  машин

         Грузоподъёмные машины характеризуются  следующими основными показателями: грузоподъёмностью, скоростями движения  отдельных механизмов, пролётом, режимами  работы, вылетом, высотой подъёма  грузозахватного органа. Значения  этих показателей должны соответствовать  рекомендациям стандартов.

Грузоподъёмностью машины называют массу номинального (максимально допускаемого) рабочего груза, на подъём которого рассчитана машина в заданных условиях эксплуатации. Эта величина характеризует инерционные и гравитационные свойства транспортируемого тела, не зависит от ускорения свободного падения g в пункте действия машины и измеряется в единицах массы (килограммах, тоннах). В отличие от массы сила тяжести, определяющая силу притяжения тела к земле, зависит от ускорения свободного падения в пункте действия и измеряется в единицах силы [ньютонах (Н), деканьютонах (даН), килоньютонах (кН), меганьютонах (МН)]. Грузоподъёмность (масса) обозначена Q, а вес – G. Соотношение между массой Q и весом G равно G = Qg.

        При определении грузоподъёмности  учитывают массу сменных грузозахватных  приспособлений, вспомогательных устройств,  подвешиваемых к грузозахватному  элементу, а для грузоподъёмных  машин, работающих с грейфером,  электромагнитом, бадьёй и т.п., - также их массу.

        Самоходные и башенные краны  кроме грузоподъёмности характеризуются  так называемым грузовым моментом, являющимся произведением веса груза на вылет стрелы. Этот параметр определяет устойчивость крана против опрокидывания в процессе работы.

        Скорости движения различных механизмов выбирают в зависимости от требований технологического процесса, в котором учавствует данная грузоподъёмная машина, характера работы, типа машины и её производительности. Соответствующими стандартами установлены нормальные ряды скоростей для различных кранов.

         Пролёт – это расстояние по горизонтали между осями рельсов кранового пути, т.е. рельсового пути, по которому перемещается кран. Пролёты мостовых кранов должны быть увязаны с пролётами зданий.

         Режим работы является комплексной характеристикой, учитывающей изменение и длительность действия нагрузки на кран (его узлы), а также другие показатели, влияющие на работоспособность узлов крана.

         Грузоподъёмные машины характеризуются  работой при повторно – кратковременных  включениях, при которых грузозахватное  устройство и груз совершают  периодические поступательно –  возвратные движения, а механизмы  последовательно реверсируются.  Так, работа механизма подъёма  состоит из 

 

 

процессов подъёма и опускания грузов, подъёма  и опускания порожнего грузозахватного  приспособления. Работа механизмов поворота и передвижения состоит из движений в одну и другую сторонукак с грузом, так и без груза. Кроме периодов работы механизма имеются периоды  пауз, в  которых двигатель не включён и механизм не работает. Это время используется для загрузки и разгрузки грузозахватного  устройства и для подготовки проведения следующего процесса работы механизма. Кроме того, каждый процесс, в свою очередь, можно разделить на период неустановившегося движения, в течение  которого происходит разгон (период пуска) или замедление (период торможения) поступательно движущихся и вращающихся масс груза и механизма, а также период движения с постоянной скоростью (период установившегося движения).

         Расчёт на прочность узлов  и деталей механизмов грузоподъёмных  машин производят в соответствии с действительным режимом их работы. В зависимости от группы режима работы механизма проводят расчёт его двигателя и тормоза, определяют нагрузки, учитываемые при расчёте элементов механизма, и нагрузки, возникающие при работе этого механизма и действующие на металлоконструкцию, принимают основные нормативные данные, запасы коэффициэнта прочности и торможения, а также сроки службы отдельных элементов и узлов.

4. Грузозахватные  устройства

4.1 Крюки и петли

         Наибольшее применение в грузоподъёмных  машинах находят универсальные  устройства, к которым относятся  грузовые крюки и петли. Груз  прикрепляется к этим приспособлениям  с помощью канатных или цепных  стропов или с помощью специальных  захватов.

      Крюки.По форме крюки разделяют на однорогие (рис. 24, а,в)и двурогие (рис. 24, б,г). Однорогие крюки используют для механизмов с ручным и машинным приводом, двурогие – для механизмов с машинным приводом. Форму крюков и петель задают такой, чтобы обеспечить их минимальные размеры и массу при достаточном запасе прочности, одинаковом во всех сечениях.

         Кованые и штампованные крюки  изготавливают из низкоуглеродистой  стали 20 (или 20Г). Применение высокоуглеродистой  стали и чугуна для изготовления  крюков недопустимо, так как  вследствие хрупкой структуры  этих материалов может возникнуть  излом крюка. После ковки крюки  подвергают отжигу для снятия  внутренних напряжений. После изготовления  каждый крюк испытывают под  нагрузкой, превышающей его номинальную  грузоподъёмность на 25%, в течение  10 мин; после снятия нагрузки  на крюке не должно быть  трещин, надрывов, остаточных деформаций.

          Пластинчатые крюки (см. рис. 24, в,г), применяемые в кранах большой грузоподъёмности, собирают из элементов, выполненных из листовой стали ВСт3сп,

 

 

стали 20 или стали 16 МС и соединённых  между собой заклёпками. Для равномерного распределения нагрузки между пластинами в зевах крюков помещают вкладыши из мягкой стали, внешняя поверхность  которых имеет форму, обеспечивающую укладку чалочного каната без  резких изгибов. Эти крюки легче  кованных и не требуют при изготовлении мощного прессового оборудования.

                           

                                                           Рис. 24. Грузовые крюки:

 

         Крюки соединяют с гибким грузовым  элементом грузоподъёмной машины  непосредственно прикреплением  грузового элемента к проушине  крюка или с помощью крюковых  подвесок. Непосредственное соединение  крюка с гибким грузовым элементом  используют при подвесе груза  на одной ветви гибкого грузового  элемента (каната); соединение посредством  крюковых подвесок (рис. 25) – при  подвесе груза на нескольких  ветвях каната. Различают два  типа крюковых подвесок: нормальные (рис.25,а) и укороченные (рис.25,б). При использовании нормальных крюковых подвесок траверса, на которой закреплён крюк, соединена с осью канатных блоков щеками, изготовленными из листовой или полосовой стали Ст3. Траверса имеет на концах стопорные накладки, препятствующие осевому перемещению, но позволяющие свободно поворачиваться вместе с крюком относительно горизонтальной оси. При укороченной подвеске блоки размещают на цапфах траверсы. С помощью этой подвески можно поднять груз на несколько большую высоту, чем при нормальной подвеске.

         Петли. В грузоподъёмных машинах применяют цельнокованные и составные грузовые петли (рис.26). Форма и размер петель не стандартизованы, поэтому требуется обязательный расчёт их на прочность. При этом цельнокованные петли рассчитывают, как жёсткую раму, а составные петли – как шарнирные системы: тяги петель проверяют на растяжение, поперечину – на изгиб и сжатие как криволинейную двухопорную балку. Шарниры составной петли проверяют на смятие и изгиб осей. В эксплуатации петли менее удобны, чем крюки, так как требуется продевание стропов через отверстие петли.  Для крепления груза к крюку

 

 

грузоподъёмной  машины (зачаливания груза) применяют  стропы (рис.27), изготовляемые из стального  каната или сварной цепи.

                     

                    

                      Рис. 25. Крюковые подвески                                         Рис.26. Грузовые петли

а – нормальная для трёхкратного сдвоенного полиспата; б – укороченная                 а – цельнокованная; б –составная    

       для  двукратного сдвоенного полиспата;  в – схема к расчёту щеки

 

4.2 Специальные  захваты

Клещевые захваты. При работе грузоподъёмной машины со штучными грузами определённой формы и размера для сокращения времени на подвеску и освобождение грузов и уменьшения потребности в ручном труде применяют специальные захваты, подвешиваемые к крюку (рис.28). При конструировании таких захватов стремятся обеспечить надёжность и соблюдение требований техники безопасности, уменьшение размеров и массы, предотвращение повреждений груза при его захватывании, удобство в эксплуатации и сокращение ручных операций. В зависимости от степени автоматизации процесса захватывания и освобождения груза захваты разделяют на полуавтоматические (обеспечивающие автоматический захват груза при ручном освобождении) и автоматические (обеспечивающие захват и освобождение груза без применения рабочей силы).

 

       

 

       Рис.27. Виды зачаливания грузов                                 Рис.28. Клещевые захваты

 

 

4.3 Грузозахватные  устройства для 

насыпных  грузов

         Для порционного транспортирования  насыпного груза применяют ковши, бадьи и грейферы. Разгрузка ковшей и бадей производится при раскрывании створок дна, опусканием дна или опрокидыванием. Операцию захватывания насыпного груза можно механизировать, применяя автоматические грузозахватные устройства – грейферы. Грузоподъёмность крана, оборудованного грейфером, включает собственную массу грейфера и массу поднимаемого материала. Грейферы по кинематическому признаку можно разделить на канатные, соединённые с приводными лебёдками с помощью гибкого органа (каната), и приводные, в которых механизм зачерпывания и опорожнения размещён непосредственно на грейфере.

        Канатные грейферы, в свою очередь,  разделяют на одноканатные и многоканатные. Приводные грейферы по типу привода механизма бывают электромоторные, гидравлические, электрогидравлические и пневматические.

        Одноканатные грейферы подвешивают  к крюку обычного крана с  однобарабанным приводом за скобу  1 (рис.29), что позволяет использовать  кран для работы с крюком  и с грейфером. Грейфер состоит  из двух челюстей 5, шарнирно соединённых  на нижней траверсе 8. Тяги 4 соединяют  челюсти с верхней траверсой  2. Скоба 1 канатным полиспастом  3 соединена с подвижной головкой 6. На нижней траверсе расположены захваты 7.

        При постоянной работе крана  с грейфером применяют двухканатные грейферы (рис.30), отличающиеся более полной механизацией прцесса захвата груза и опорожнения грейфера и значительно высокой производительностью по сравнению с одноканатными грейферами. Однако двухканатные грейферы можно использовать только при наличии специальной грейферной лебёдки с двумя механизмами, барабаны которых имеют возможность независимого движения. Замыкающий канат 2, прикреплённый в точке А к нижней обойме, идёт на барабан замыкающего механизма, а подъёмный (поддерживающий) канат 1, прикреплённый в точке Б к верхней обойме, - на барабан подъёмного механизма.

         Для работы с кусковыми грузами  типа руды, камней, скрапа широкое  применение получили многочелюстные  грейферы (рис.31), челюсти которых выполнены клиновидной формы и хорошо проходят между кусками материала.

                          

                                      Рис. 29. Схема работы одноканатного  грейфера

 

                            

                                        Рис. 30. Схема работы двухканатного  грейдера

            

 

5. Грузовые и тяговые гибкие элементы

        В качестве  гибких элементов грузоподъёмных  машин                преимущественное применение находят  стальные канаты, а также сварные и пластинчатые цепи.

        Стальные проволочные  канаты находят наибольшее применение  в качестве гибкого элемента  грузоподъёмных 

Рис.31.Многочелюс-      машин. Их изготавливают из стальной светлой или оцинкован-

     тной грейдер             ной проволоки марки В, I или II диаметром от 0,2 до 2…3 мм с

                                            расчётным временным сопротивлением  разрыву 1600..2000 МПа,

полученной  методом многократного холодного  волочения с промежуточной термической  и химической обработкой.

         В качестве грузовых и тяговых  элементов в грузоподъёмных машинах  применяют преимущественно канаты двойной свивки: проволоки свивают в пряди вокруг центральной проволоки, а затем пряди свивают в канат вокруг сердечника.