Канатно-подъемные механизмы

ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МАШИНЫ

Грузоподъемные машины используют для перемещения строительных материалов, монтажа строительных конструкций, погрузочно-разгрузочных работ на складах, монтажа и обслуживания технического оборудования.

По характеру рабочего процесса - это машины цикличного действия. Главный параметр – грузоподъемность. Характеризуются зоной обслуживания, вылетом и высотой подъема груза, скоростями рабочих движений, массой, мощностью, опорными нагрузками, грузовым моментом. По конструктивному исполнению и виду выполняемых работ их делят на: домкраты, лебедки, подъемники, монтажные вышки и краны.

Домкраты - это винтовые, реечные, поршневые, гидравлические толкатели грузов на высоту до 0,6м. Применяют на монтажных и ремонтных работах.

Лебедки (тали и электротали) – это устройства с тяговым стальным канатом с ручным или механическим приводом.

Подъемники: грузовые и пассажирские, грузопассажирские; в жестких направляющих.

Вышки – на грузовых автомобилях (разновидность подъемников).

Краны – универсальные машины для перемещения штучных и сыпучих материалов по пространственной траектории произвольной конфигурации и различной протяженности.

Домкраты

Наиболее распространены реечные, винтовые и гидравлические (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Схемы домкратов: а — винтовой; б — реечный; в — гидравлический; г — беспоршневой; д — клиновой;

1-рукоятка; 2-винт; 3-гайка; 4-храповое колесо; 5-собачка; 6-шестерня; 7-шток с рейкой и лапой; 8-основной поршень; 9,13-клапаны; 10-цилиндр; 11-шток; 12-масляный бак; 14-камера; 15-клин; 16-подъемная плита

Канатно-подъемные механизмы

Канатно-подъемные механизмы (КПМ) состоят из подъемных лебедок и полиспастных систем. Применяют как самостоятельные подъемные устройства и как составные части кранов и подъемников.

КПМ состоят из барабана 1, стального каната 2, системы блоков 3, 4, 5 и грузового устройства 6 (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Канатно-блочная система подъемного механизма

Канат – это свивка их высокопрочной стальной проволоки диаметром 0,3-3мм одинарной (из отдельных проволок), двойной (из свитых прядей) и тройной (из нескольких канатов двойной свивки) свивки. В центре сердечник из органического волокна, пропитанный смазкой, являющейся базой для навивки вокруг него прядей.

Канатный блок – это установленное на оси на подшипниках качения или скольжения чугунное или стальное колесо, с V-образным ручьем на его ободе для укладки в нем каната.

Блоки устанавливают единично или группами на единой оси, и называются блочными обоймами. Единичные блоки — это отклоняющие, а объединенные в обоймы вместе с канатом образуют полиспаст.

Кратность полиспаста (всегда есть целое число 2;3;4…):

(6.5)

где - скорость навивки каната на барабан (входной параметр);

- скорость подъема груза. Должно выполняться условие

Усилие в навиваемой на барабан ветви каната определяется:

(6.6)

где - усилие в навиваемой на барабан ветви каната;

- сила тяжести груза и грузозахватного приспособления;

- КПД полиспаста.

Нужно запомнить правило: Кратность полиспаста численно равна числу ветвей каната, на которых подвешен груз (частный случай).

Правило для общего случая: Кратность полиспаста равна отношению числа ветвей каната, на которых подвешен груз, к числу ветвей, навиваемых на приводной барабан.

КПД полиспаста:

(6.7)

(с кратностью не выше 4),

где - КПД одного блока;

- кратность полиспаста;

— число блоков в полиспасте.

Барабаны цилиндрической формы с бортами (реборды) от соскальзывания каната (высота реборды над последним витком ) изготавливают из чугуна, стального литья, сварными из листовой стали.

Канат в один слой на барабане – однослойная навивка, в несколько – многослойная.

Конец каната закрепляют на барабане клином, винтом, прижимными планками с болтами на рабочей поверхности барабана или на его реборде.

Основные параметры барабана: диаметр D_б, длина рабочей поверхности lo, канатоемкость (общая длина навиваемого на барабан каната) L, число слоев навивки каната m, диаметр барабана по ребордам D_р, частота вращения n_б, шаг нарезки канавок (при однословной навивки) b.

Геометрические размеры барабана определяют в зависимости от диаметра каната d_k, диапазона вертикального перемещения груза H и кратности полиспаста i.

Условие долговечности каната

(6.8)

где - диаметр барабана по первому слою навивки каната.

Канатоемкость принимается с учетом длины 1,5-2 запасных витков каната на барабане.

(6.9)

Крюки – простейшие грузозахватные устройства (однорогие и двурогие) для подвешивания к ним грузов непосредственно или с помощью чалочных устройств или захватов. Однорогие – для грузов до 75т, двурогие – от 5т и выше (рис. 6.3). Изготавливают из стали ковкой (штамповкой), пластинчатами из листового металла. Снабжают предохранительным замком А.

Рис. 6.3. Крюки: а-однорогий; б-двурогий

Стропы – канатные или цепные (табл. 6.2). Они могут быть одно (1СК), двух (2СК), трех (3СК), четырехветвевыми (4СК), двухпетлевыми (СКП), кольцевыми (СКК). Оба конца каждой ветви стропа имеют коуши. Концы каната закрепляют алюминиевыми или стальными втулками опрессовкой, заплеткой, обмоткой концов прядей проволокой. Захваты нижних концов стропов снабжают палочными крюками с замками или карабинами.

Усилие натяжения ветви стропа:

(6.10)

где – масса груза, кг;

– число ветвей стропа;

- угол наклона ветви стропа к вертикали. С увеличением усилие возрастает.

ГОСТ ограничивает угол между любыми двумя ветвями стропа

Основные параметры стропов: грузоподъемность от 0,32 до 32т; длина от 0,9 до 25м. Маркировка стропа 4СК-6,3-4400 (ГОСТ25573-82) – четырехветвевой строп, канатный, грузоподъемностью 6,3т, длиной 4,4м.

Захваты. Для захватывания однотипных грузов и подвешивания их к крюку применяют клещевые и эксцентриковые зажимные фрикционные захваты. Для подъема стальных листов и проката в цехах металлоконструкций применяют подъемные элекромагниты. Для подъема немагнитных листовых грузов (плиты перегородок, фанеры, листового стекла, бетонных изделий) применяют вакуумные грузозахватные устройства (вакуумные присосы диаметром 400мм с резиновым ободом). Для сыпучих и жидких грузов используют опрокидные и раскрывающиеся бадьи.

Для массовой перегрузки сыпучих материалов применяют челюстные ковши – грейферы. Чаще двухчелюстные двухканатные грейферы. Глубина погружения челюстей грейфера в материал зависит от его плотности, массы грейфера, кинетической энергии при падении. Каждому материалу определенной плотности соответствует своя оптимальная масса грейфера, которую изменяют специальными грузами.

Таблица 6.2

Типы строп

Канатные

Характе-ристика	Строп
одно-ветвевой	двух- ветвевой	четырех- ветвевой	петлевой	кольцевой
Эскиз
Обозна-чение	1СК	2СК	4СК	СКП	СКК
Диапазон длин L, м	1...12	1...12	1...12	1...30	1...15
Диапазон грузоподъем-ности, т	1,2...6,3	1,8...10	1,8...20	0,5...6,3	1...10

Цепные

Характеристика	Строп
одноветвевой	двухветвевой	четырехветвевой
Эскиз
Обозначение	1СЦ	2СЦ	4СЦ
Диапазон длин L, м	1...6	1...6	1...6
Диапазон грузоподъем-ности, т	0,8...2,5	0,6...50	1...3,2

Лебедки

Лебедки – это устройства для подъема (подъемные) или горизонтального перемещения (тяговые) грузов. Ручные и приводные (элекродвигатель, гидромотор, ДВС). Барабанные с одним или двумя барабанами, безбарабанные с канатоведущим шкивом (шахтные подъемники, лифты, подвесные подмости). Характеризируются: тяговым усилием, скоростью движения каната и канатоемкостью барабана.

Тали – на ремонтных работах для подъемов грузов массой до 10 т на высоту до 4м. Их подвешивают к потолочным балкам, треногам и другим устройствам с помощью крюка (рис. 6.4 а).

Тяговым органом служит грузовая пластинчатая или овально-звеньевая цепь 1, охватывающая звездочку 3, жестко связанную с червячным колесом 4 редуктора. Для подъема и опускания груза червяк приводят во вращение вручную цепью, охватывающей цепное колесо 6.

Прилагаемое к приводной цепи усилие :

(6.12)

где – масса груза, крюковой обоймы и тяговой цепи, кг;

– радиусы начальных окружностей звездочки и цепного колеса, м;

– передаточное число червячной передачи;

- КПД тали, учитывает потери энергии при трении во всех зацеплениях.

Рис. 6.4. Тали:

а-ручная; б-электрическая; 1-цепь подъема груза; 2-тормозное устройство; 3-звездочки; 4-червячное колесо; 5-крюк для подвешивания тали; 6-приводное колесо; 7-цепь привода тали; 8-крюк для подвешивания груза; 9-токоприемники; 10-механизм привода ходовых катков; 11-панель кнопочного управления двигателями; 12-канатный барабан; 13-электродвигатель подъема и опускания груза; 14-ходовая тележка; 15-монорельс

Тельферы (тали с электроприводом) – для перегрузки грузов в складах, производственных помещениях, на монтажных и ремонтных площадках, для комплектования комбинированных однобалочных козловых и полукозловых кранов (рис. 6.4 б). Перемещаются по монорельсам собственным механизмом перемещения. Управляют электроталью с пола кнопочным пультом на гибком кабеле. Грузоподъемность от 0,25 до 5т. Высота подъема до 6м. Скорость подъема груза 3...20м/мин.

Подъемники – для подъемов грузов и людей на этажи при отделочных и ремонтных работах. Грузы размещают в ковшах, кабинах, площадках, перемещаемых в жестких направляющих вертикально. Бывают грузовые, грузопассажирские, мачтовые, шахтные, стационарные подъемники (лифты внутри здания).

Вышки для подъема грузов и людей при обслуживании ЛЭП, осветительных сетей, контактных линий общественного транспорта, монтажных и ремонтных работах. Состоят из базового автомобиля, телескопической мачты, люльки, механизмов подъема мачты и ее раздвижки. Мачта состоит из нескольких трубчатых секций, раздвигаемых канатно-блочной системой лебедкой, гидравлически или комбинированно. Автомобиль устанавливают на выдвижные опоры в его задней части перед началом работы. Сейчас больше применяют вышки с гидроприводом и телескопическими мачтами и стрелами. Основные параметры: грузоподъемность, рабочая высота и продолжительность подъема люльки.