Элементы грузоподъемных машин

К элементам ГПМ относятся грузозахватные органы, стальные канаты, блоки, крюковые подвески, полиспасты.

Грузозахватный орган – это входящее в состав ГПМ устройство для подвешивания, захватывания груза. Наибольшее распространение получили грузовые крюки (рис. 18). Они бывают однорогими и двурогими. Изготовляются ковкой или штамповкой из низкоуглеродистой стали ст. 20.

 

 

а	б

 

Рис. 18. Крюки: а – однорогий: 1 – хвостовик,

2 – предохранительный замок, 3 – зев крюка; б – двурогий

 

Однорогие крюки оборудуются предохранительными замками (скобами), предотвращающими самопроизвольное выпадение из зева съемного грузозахватного приспособления. Размеры и парамет­ры крюков стандартизованы.

Стальной канат – гибкий элемент, передающий усилие и меха­ническое движение. Используется для преобразования вращательного движения барабана в поступательное движение груза, угловое движе­ние стрелы, а также в качестве различных растяжек.

Канаты изготовляют из большого количества отдельных стальных проволок с повышенной прочностью и малой изгибной жесткостью.

В ГПМ применяются преимущественно канаты двойной свивки (рис. 19): сначала проволоки по слоям свиваются в пряди вокруг цен­тральной проволоки, а затем пряди свиваются в канат вокруг сердечни­ка. Сердечники могут быть стальными, асбестовыми и пеньковыми.

 

 

 

 

Рис. 19. Конструкция стального каната

двойной свивки

 

Канаты с мягким (пеньковым или асбестовым) сердечником более гибки, чем канаты с жестким (стальным) сердечником, и лучше удер­живают смазку, так как смазка к проволокам поступает не только сна­ружи (канат в процессе эксплуатации регулярно смазывают), но и из­нутри сердечника, пропитанного смазкой.

По способу свивки стальные канаты подразделяются на канаты односторонней свивки и канаты крестовой свивки. В канатах односто­ронней свивки направление навивки проволок в прядях и прядей в ка­нате одно и то же, в канатах крестовой свивки – противоположное.

По типу свивки прядей различают канаты: ТК – с точечным каса­нием проволок между слоями; ЛК – с линейным касанием проволок между слоями; ЛК-О – с линейным касанием проволок между слоями при одинаковом диаметре проволок по слоям пряди; ЛК-Р – с линей­ным касанием проволок между слоями при разных диаметрах проволок в наружном слое пряди; ЛК-РО – с линейным касанием проволок меж­ду слоями, имеющие в пряди слои с проволоками разных диаметров и слои с проволоками одинакового диаметра.

Канаты с линейным касанием проволок в прядях гибче и долго­вечнее канатов с точечным касанием проволок.

Канаты односторонней свивки имеют более ровную поверхность и более полное заполнение площади поперечного сечения, однако склонны к раскручиванию под действием растягивающей нагрузки.

Указанные свойства учитывают при выборе канатов для конкрет­ных ГПМ. Например, в автомобильных кранах применяют стальные канаты двойной свивки с линейным касанием проволок в прядях типа ЛК-Р, состоящие из шести прядей с числом проволок в каждой пряди 19 и одним органическим сердечником (ГОСТ 2688–80).

 

а	б

 

Рис.20. Способы крепления каната к барабану:

а – с помощью клина: 1 – канат, 2 – клин, 3 – барабан;

б – накладными планками: 1 – канат, 2 –накладные планки, 3 – барабан

 

Концы канатов должны быть надежно закреплены на соответст­вующих деталях ГПМ. К барабану канат крепится с помощью клина, прижимающего канат к стенкам барабана (рис. 20, а), или посредством накладных планок, прижимающих канат болтами к поверхности бара­бана (рис. 20, б). К металлоконструкциям и другим деталям ГПМ конец каната крепится петлей на стальном коуше (рис. 21, а), клиновой или конусной втулкой (рис. 21, б, в).

 

а	б	в

 

Рис. 21. Способы крепления концов каната: а – на коуше:

1 – обмотка, 2 – канат, 3 – стальной коуш, 4 – сжимы;

б – в клиновой втулке: 1 – втулка, 2 – клин, 3 – обмотка, 4 – канат;

в – в конусной втулке: 1 – втулка, 2 – заливка (свинец, цинк), 3 – обмотка,

4 – канат

 

Блоки служат для изменения направления движения каната. По своему функциональному назначению подразделяются на направ­ляющие, отклоняющие, поддерживающие, уравнительные.

Рис. 22. Канатный блок: 1 – ручей; 2 – канат; 3 – подшипниковый узел блока; 4 – ось; 5 – обод

Блоки изго­товляют литьем из чугуна или стали. Применяются также канатные блоки, выполненные сваркой или штамповкой. Профиль ручья на обо­де блока (см. рис. 22) выполняют таким, чтобы канат укладывался в него плотно, без лишних зазоров, но не заклинивался в нем.

Крюковая подвеска предназначена для соединения грузового крюка с канатом МПГ. Крюковые подвески бывают нормальные и уко­роченные.

Нормальная подвеска (рис. 23) состоит из двух щек 1, тра­версы 7, в которой на упорном шариковом подшипнике 6 с помощью гайки 5 закреплен грузовой крюк 8. Хвостовик крюка имеет треуголь­ную или трапецеидальную резьбу. Блоки 3 в крюковой подвеске мон­тируются на неподвижной оси 4 и подшипниках качения 2. Траверса, ось блоков, гайка хвостовика фиксируются стопорными планками. В укороченной подвеске крюк установлен непосредственно на оси бло­ков.

 

Рис. 23. Крюковая подвеска: 1 – щеки; 2 – подшипниковый узел блока; 3 – блоки; 4 – ось блоков; 5 – гайки; 6 – упорный шариковый подшипник; 7 – траверса; 8 – крюк;

Полиспаст – это система, состоящая из подвижных и неподвиж­ных блоков, огибаемых канатом. Блок, ось которого перемещается в пространстве, называется подвижным, а блок, ось которого не пере­мещается в пространстве, – неподвижным.

Различают грузовые и стреловые полиспасты. Грузовой полиспаст входит в состав МПГ, а стреловой – в МИВС. В грузовом полиспасте подвижные блоки расположены в крюковой подвеске, а неподвижные установлены в головке стрелы. В стреловом полиспасте подвижные блоки связаны со стрелой, а неподвижные закреплены на специальной опорной конструкции, называемой порталом.

В ГПМ используются силовые полиспасты, позволяющие полу­чить выигрыш в силе: уменьшить натяжение каната, навиваемого на барабан, а следовательно, и требуемый крутящий момент на барабане. Проигрыш в расстоянии (согласно золотому правилу механики) здесь выражается в увеличении длины (линейной скорости) каната, на­виваемого на барабан, по сравнению с перемещением (линейной ско­ростью) подвижных блоков. Однако этот проигрыш оказывается по­лезным, так как позволяет умень-шить потребное передаточное число редуктора, снизить его вес.

Грузовые полиспасты могут быть одинарными и сдвоенными.

В одинарных полиспастах (рис. 24, а) один конец каната 1 закреп­лен на барабане 2, а другой – на неподвижной части конструкции 3 ГПМ или на крюковой подвеске. Барабан имеет одностороннюю нарез­ку канавок 4 под канат. В сдвоенных полиспастах (рис. 24, б) оба кон­ца каната 1 закреплены на барабане 2. Неподвижный блок 3 играет роль уравнительного блока, выравнивающего усилия в ветвях огибаю­щего его каната. Барабан имеет две встречные нарезки канавок 4. Сдвоенный полиспаст можно рассматривать как состоящий из двух па­раллельно работающих одинарных полиспастов.

а	б

 

Рис. 24. Полиспасты: а – одинарный: 1 – канат, 2 – барабан, 3 – неподвижная часть конструкции ГПМ, 4 – нарезка бара­бана; б – сдвоенный: 1 – канат, 2 – барабан, 3 – уравнитель­ный блок, 4 – встречная нарезка барабана

 

Недостатком одинарных полиспастов является неравномерное изменение нагрузки на опоры барабана при подъеме и опускании груза, что приводит к неравномерному износу подшипников. Одинарные полиспасты используются в стреловых кранах, а сдво­енные – в мостовых.

Основной характеристикой полиспаста является кратность. Она показывает, во сколько раз натяжение каната меньше веса поднимае­мого груза. Если предположить, что потери на трение в осях блоков и потери, обусловленные изгибной жесткостью каната, отсутствуют (т.е. полиспаст является идеальным), то сила веса груза будет равномерно распреде-ляться по всем ветвям каната (см. рис. 24, а). Поэтому в любой ветви каната, а следовательно, и в канате в целом растягивающее уси­лие будет меньше веса поднимаемого груза в а раз, где а – количество ветвей каната, на которых подвешен груз.

Длина каната L одинарного полиспаста, наматываемого на барабан, при высоте подъема груза h и кратности полиспаста U _п рассчитывается по фор­муле

L = U _п · h

 

 

 

 

Рис. 25. Полиспасты

 

В общем случае кратность полиспаста (одинарного или сдвоенно­го) определяется отношением числа ветвей каната, на которых подве­шен груз, к числу ветвей, наматываемых на барабан.

В реальном полиспасте максимальное натяжение каната

 

S _max = G _гр / aη _п ,

 

где G _гр – вес поднимаемого груза; а – кратность полиспаста; η _п – КПД полиспаста.

При подъеме груза максимальное натяжение каната одинарного полиспаста возникает в ветви, набегающей на барабан: S _max = S ₁, при опускании груза – в ветви, закрепленной на неподвижной части конст­рукции ГПМ: S _max = S ₄. Аналогичная картина наблюдается в сдвоенном полиспасте.

 

Контрольные вопросы по 2 главе:

1. Перечислить основные механизмы стреловых самоходных кранов.

2. Перечислить основные механизмы кранов пролетного типа.

3. Показать структурную схему механизма передвижения грузовой тележки.

4. Показать структурную схему механизма изменения вылета стрелы.

5. Показать структурную схему механизма подъема груза.

6. Показать структурную схему механизма передвижения моста.

7. Показать структурную схему механизма поворота платформы.

8. Показать конструкцию каната крестовой свивки.

9. Показать конструкцию каната односторонней свивки.

10. Дать определение полиспаста.

11. Дать определение кратности полиспаста.