Элементы грузоподъемных машин

1. ЛЕКЦИЯ

Элементы грузоподъемных
машин

2.

К тяговым элементам грузоподъемных машин относят канаты (стальные,
пеньковые и капроновые) и цепи (пластинчатые и круглозвенные) применяемые
для подвеса или зачаливания штучных грузов с помощью ГПМ.
Стальные канаты в ПТМ по назначению бывают грузовыми (применяются для
подъема груза), тяговыми (для перемещения грузовых тележек по горизонтали),
чалочными (для строповки груза), расчальными (применяются в качестве
расчалок для разных масс) и несущими (используются в качестве рельсов для
перемещения грузовых тележек кабельных кранов и канатных дорог). Канаты
свивают на канатовьющих машинах из проволоки диаметром 0,2-0,3 мм из
высокоуглеродистой стали, получаемой холодным волочением с последующей
термообработкой с пределом прочности 1400÷2400 МПа. Канат характеризуется
диаметром d k и шагом свивки t. По назначению канаты разделяют на грузовые
(Г) и грузолюдские (ГЛ), используемые для канатных дорог, лифтов, кранов –
штабелеров и т.д.) Кроме того, их разделяют по конструктивным признакам и
механически свойствам.
Стальные канаты рассчитывают по расчетному разрывному усилию (Н):
S p S max [ n ] S k ,
(1)
где S max - максимальное натяжение каната, Н;
[ n ] - минимальный допускаемый коэффициент запаса прочности;
S - разрывное усилие каната в целом по стандарту, Н.
k
Канаты из органических и синтетических материалов применяют в качестве
строп для обвязки грузов массой m≤1т.

3.

Круглозвенные сварные цепи применяют в качестве подъемных на барабанах и талях, а
также в качестве тяговых при ручном приводе механизмов и для строп. Цепи выбирают по
разрывному усилию (1). При этом коэффициент запаса прочности для грузовых цепей:
- при ручном приводе [n]≥3;
- при машинном приводе [n]≥6 для некалиброванных цепей используемых на гладком
барабане;
- для калиброванных цепей [n]≥8;
Пластинчатые цепи применяют в качестве грузовых и тяговых со звездочками. Цепи
выбирают по разрывному усилию (1).
Блоки (рис. 1) служат для изменения направления канатов и круглозвенных цепей. Они
также являются элементами полиспастов. Блок имеет обод с жёлобом. Профиль жёлоба должен
быть таким, что бы обеспечивалось плавное набегание и сход каната с блока под допускаемым
углом, сохранение положения каната в желобе при ослаблении его натяжения, а также не
допускалось расплющивание или заклинивание каната. Ступицы блоков устанавливают на
подшипниках качения или скольжения. Блоки выполняют литыми из чугуна или стали.
Рис. 1. Канатный блок и профиль желоба блока

4.

Звездочки (рис. 2) применяют в качестве грузовых в цепных талях, для
отклонения цепей и в цепных полиспастах.
Рис. 2. Звездочки для цепей:
а – сварной круглозвенной, б – пластинчатой
Тяговые колеса, применяемые для калиброванных тяговых цепей, по
конструктивному исполнению аналогичны звездочкам. Материал звездочек
и тяговых колес - сталь 25Л1 или чугун СЧ 15 и СЧ 18.

5.

Полиспастом (рис. 3) называют систему подвижных и неподвижных блоков, соединенных
гибкой связью (канатом или цепью), предназначенную для увеличения силы – силовые
полиспасты или скорости – скоростные полиспасты.
Силовые полиспасты предназначены для получения выигрыша в силе, уменьшения крутящего
момента на барабане и передаточного числа передаточного механизма, что позволяет получить
механизм подъема груза или стрелы меньших размеров, массы и стоимости. Различают
полиспасты одинарные (рис. 3, а) и сдвоенные (рис 3, б).
Основным параметром полиспаста является кратность:
i n
Zk
Zb
,
(2)
где Z k - число канатов на которых подвешен груз;
Z b - число канатов, набегающих на барабан.
Рис. 3. Схемы полиспастов:
а – одинарных кратностью iп = 2, 3 и 4;
б – сдвоенных кратностью iп = 2 и 3
1 – барабан; 2 – отклоняющий блок; 3 – крюковая подвеска;
4 - блоки неподвижной обоймы полиспаста; 5 – уравнительный блок

6.

Барабан предназначен для преобразования вращательного движения привода
лебедки в поступательное движение каната или цепи. Барабаны изготавливают
литыми из чугуна или стали или сварными из листовой стали и стальных
тонкостенных труб. Поверхность барабана может быть гладкой или с нарезанными по
винтовой линии канавками. Барабаны с гладкой поверхностью применяют в лебедках
с ручным приводом и при многослойной навивке каната. При одинарных полиспастах
барабан имеет одну нарезку – левую или правую; для сдвоенного полиспаста
необходим барабан с двумя нарезками – левой и правой и гладкой частью между
ними (рис. 4).
Рис. 4. Барабан нарезной:
а - для одинарного полиспаста; б - для сдвоенного полиспаста

7.

Диаметр барабана определяется по формуле:
D b 0,85d k ( e 1),
(3)
где e - коэффициент, принимаемый в зависимости от типа грузоподъемной
машины, вида привода и группы режима работы механизма.
Окончательно диаметр барабана принимают из нормального ряда.
Диаметр реборд:
D p D b 6d k .
(4)
Длина нарезанной части барабана:
Hiп
L 1
D o 1,5
t
,
где Н – высота подъема, м;
t – шаг нарезки, t ≈ 1,1dк (рис. 5). Для гладкого барабана t = dк.
Рис. 5. Профиль нормальной нарезки
(5)

8.

Диаметр по оси каната:
При многослойной навивке:
Do=Db+dr
(6)
D o D b (2Z 1)d k
(7)
D p D b (2Z 4)d k ,
где Z – число слоев навивки каната.
Для нормальной укладки каната в желоб блока и на барабан без резких перегибов
угол между осью каната и осями желоба блока или нарезки барабана должен быть γ = 6о
для блоков и барабанов с нарезкой и γ = 1о для гладких барабанов.
Тогда расстояние между осями барабана и отклоняющего блока:
l L1 ctg / 2 ,
(8)
а длина не нарезанного участка барабана:
(9)
L o A 2l min tg ,
где А – расстояние между осями блоков, м
lmin – минимальное расстояние между осями барабана и блоков.
Толщину стенки барабана определяют из выражения:
S
(10)
max
t cж
Толщина стенки барабана должна быть: δ≥10мм – для чугунных барабанов; δ≥12мм –
для стального литья.
Частота вращения барабана:
i
nb n ,
(11)
Do
где υ – скорость подъема груза, м/мин.

9.

Грузоподъемные приспособления предназначены для захвата, подхвата или
подвешивания на них груза. Различают две группы: первая – постоянно соединена с
ГПМ и является элементом механизма подъема (крюки и др.); вторая – независимая
от ГПМ, эти грузозахватные приспособления навешивают на ГПМ по мере
технологической необходимости.
Грузозахватные приспособления подразделяют по конструкции - универсальные
и специальные; по виду захватываемого груза – для штучных грузов, насыпных
грузов и контейнеров; по способу захватов груза – с помощью строп, зацепные,
подхватывающие, зачерпывающие, притягивающие; по виду привода –
механические и ручные; по способу управления – ручные, дистанционные,
полуавтоматические и автоматические.
Крюки: однорогие (г/п от 0,25 до 100т) (рис. 6, а), двурогие (г/п от 5 т до 100т)
(рис. 6, б, в).
Рис. 6. Грузовые крюки:
а – однорогий; б – двурогий; в – двурогий пластинчатый

10.

Грузовые петли: - применяют для строповки грузов больших размеров (рис. 7).
Рис. 7. Грузовые петли: а – цельнокованая; б - составная
Стропы предназначены для подвешивания груза к крюку крана. Различают стропы канатные,
цепные и ленточные. Канатные бывают в виде отрезка каната, универсальные в виде кольца, а
также одно -, двух-, трех- и четырехветвевые, на концах которых образованны петли или
закреплены крюки.
Цепные стропы изготавливают из некалиброванных сварных цепей для подъема груза с
острыми кромками или нагретого до высокой температуры (рис. 8).
Рис. 8. Стропы:
а – простой отрезок каната; б – универсальный канатный с соединенными заплеткой концами;
в, г – одноветвевой с петлями и крюками; д –двухветвевой цепной; е – четырехветвевой канатный

11.

Захваты – предназначены для быстрого захвата штучных грузов. По способу взаимодействия
с грузом различают клещевые захваты опорно-зажимные (рис. 9, а), которые охватывают груз с
нижней стороны и незначительно его сжимают; фрикционно-зажимные (рис. 9, б), сжимающие
боковые поверхности груза и он удерживается за счет сил трения между боковой поверхностью
и башмаками захвата. К фрикционно-зажимным относят также эксцентриковые захваты,
которые применяют для подъема плоских листов с твердой поверхностью (рис. 9, в).
Рис. 9. Захваты для штучных грузов:
а – опорно-зажимной; б – фрикционно-зажимной; в – эксцентриковый
Для захвата и транспортирования грузов из ферромагнитных материалов применяют
электромагнитные захваты (рис. 10).
Рис. 10. Грузоподъемный электромагнит:
1 – кольцо; 2 – цепи; 3 – стальной корпус; 4 – немагнитные шайбы;
5 – катушка электромагнита; 6 – коробка выводов

12.

С помощью вакуумных захватов (рис. 11) перемещают изделия из металла, камня, бетона,
дерева, пластмассы, стекла, а также листы с рифленой, волнистой и сильно корродированной
поверхностью. Принцип действия таких захватов основывается на том, что в устанавливаемой на
поверхности груза камере создается разрежение (вакуум).
Рис. 11. Вакуумные захваты: а – насосный; б – для перегрузки листового стекла
Грейферы представляют собой самозачерпывающий захват для сыпучих материалов (рис. 12).
По конструкции их делят на три группы: двухканатные, одноканатные и приводные (моторные).
Рис. 12. Схемы работы грейферов:
а – двухканатный; б – одноканатный

13.

Остановами называют устройства, предназначенные для удержания груза на весу
или предохранения механизма от самопроизвольного движения в обратную сторону.
Они не предназначены для изменения скорости опускания груза и включаются при
скорости валов, равной нулю или близкой к ней.
Остановы бывают управляемые, т.е. включаемые в ручную (например: для
удержания поднятого груза на нужной отметке) и не управляемые, когда они являются
частью механизмов грузоупорных и центробежных тормозов.
По форме рабочего органа различают остановы храповые, роликовые и
кулачковые.
Храповые остановы бывают с внешним и внутренним зацеплением. Их действие
основано на упоре конца закрепленной на оси 4 собачки 3 в зуб храпового колеса
(храповика) 1, вращающегося под действием опускающегося груза (рис. 13).
Рис. 13. Храповый останов
В неуправляемых крановых остановах собачка прижимается к храповику плоской
пружиной.
Храповый останов работает с шумом и создает давление на вал 2 с ударом, т.к.
остановка механизма происходит после поворота храпового колеса в сторону
опускания груза и часто на целый шаг.

14.

Роликовые остановы (рис. 14) исключают давление на вал и обеспечивают
относительно плавное торможение. Их действие основано на заклинивании роликов
7 между неподвижной обоймой 5 и вращающейся под действием опускающегося
груза звездочки 6. При обратном вращении звездочки 6 (подъем груза) ролики
западают в пазы и не препятствуют вращению звездочки. Для надежного отхода
роликов устанавливают пружины 10, выталкивающие штоки 9.
Рис. 14. Роликовый останов

15. Спасибо за внимание!