Подъемно-транспортные механизмы и машины.

Филин С.А. 2014

Подъемные машины и устройства предназначены для вертикального и в некоторых случаях горизонтального перемещения груза. К ним относятся домкраты, полиспасты, тали, электротали, строительные лебедки, краны-укосины, подъемники, подъемные стационарные и передвижные краны.

К транспортирующим машинам принадлежат конвейеры, элеваторы, самоходные тележки, которые служат для перемещения грузов в горизонтальном направлении или с некоторым наклоном.

Вилочные и ковшовые погрузчики, козловые и башенные краны предназначены не только для подъема, но и для перемещения грузов на небольшие расстояния.

Домкраты —это простейшие грузоподъемные устройства, в которых применен выдвижной толкатель, подводимый под груз и поднимающий его на небольшую высоту.

По конструкции домкраты бывают винтовыми, реечными, гидравлическими и клиновыми. Винтовые домкраты обладают свойством самоторможения и позволяют устанавливать грузы по высоте с высокой точностью. Винтовой домкрат (рис. 1) с ручным приводом состоит из корпуса, в котором закреплена гайка с ввинченным в нее стальным винтом. Винт оканчивается опорной головкой, воздействующей на груз.

Через отверстие в винте продета рукоятка для вращения винта.

Рис. 1. Винтовой домкрат:
1 — винт, 2 — корпус, 3 — гайка, 4 — рукоятка, 5 —. опорная головка, 6 — храповое колесо, 7 — собачка

В стесненных условиях для облегчения вращения винта применяют трещотку, состоящую из устанавливаемого на винт храпового колеса 6 и шарнирно закрепляемой на конце рукоятки двусторонней подпружиненной собачки 7. Грузоподьемость винтовых домкратов до 50 т, высота подъема груза до 0,5—0,6 м, скорость подъема груза 1-5—35 мм/мин и КПД 0,3—0,4.

Реечные домкраты (рис. 2) применяют для подъема низкорасположенных грузов массой до 6 т. В корпусе домкрата размещен выдвижной толкатель, выполненный в виде стальной зубчатой рейки с прикрепленной к ее нижней части опорной лапой. На верхней части толкателя расположена опорная головка. Толкатель выдвигается с помощью шестерни, приводимой во вращение зубчатой передачей от рукоятки. Для фиксации груза в поднятом положении применяют храповое колесо с собачкой. Высота подъема груза не превышает 0,6 м, а КПД реечных домкратов 0,7—0,8. При работе домкрата лапой его грузоподъемность из-за смещения груза уменьшается в два раза.

Гидравлический домкрат (рис. 3) представляет собой гидроцилиндр, в котором расположен подводимый под груз поршень. Поршень выдвигается за счет нагнетания в гидроци-Линдр через клапан с помощью рукоятки и плунжера рабочей жидкости, засасываемой из полости через обратный клапан.

Рис. 2. Реечный домкрат:
1 — рукоятка, 2 — храповое колесо, S— собачка, 4 — головка, 5 — шестерня, 6 — лапа, 7 -— зубчатая передача, 8 — зубчатая рейка, 9 — корпус

Рис. 3. Гидравлический домкрат: 1 — гидроцилиндр, 2 —перепускной клапан, 3-манжета, 4 — плунжер, 5 — рукоятка, 6-полость, 7 – обратный клапан, 8 — поршень, 9 — кран

Для опускания поршня открывается перепускной кран, через который рабочая жидкость поступает обратно в полость 6. Чтобы воспрепятствовать подтеканию рабочей жидкости, плунжер снабжен уплотняющей манжетой.

Грузоподъемность гидравлических домкратов 750 т и более, высота подъема до 0,4.м, а КПД 0,85—0,9.

Рис. 4. Схема работы полиспастов:
и — подъем груза канатом в одну нить, б — подъем груза канатом в две нити, в — подъем груза канатом в четыре нити; 1,2 — неподвижные и подвижные блоки, 3 — лебедка; Q — масса поднимаемого груза

Клиновой домкрат представляет собой корпус, в котором с помощью винта перемещается клин со встроенной гайкой и поднимает опорную плиту. В связи с небольшой высотой подъема (10—15 мм) эти домкраты применяют для выверки оборудования. Их грузоподъемность до 10 т.

Полиспасты предназначены для увеличения тягового усилия канатных подъемных устройств путем снижения их скорости. Скорость подъема снижается во столько раз, во сколько увеличивается тяговое усилие. Полиспасты (рис. 37) состоят из одного или группы неподвижных блоков, закрепляемых на опоре; одного или нескольких подвижных блоков, прикрепляемых к грузу; огибающего их каната, один конец которого жестко прикреплен к верхней или нижней обойме полиспаста, а другой конец через отводные ролики направляется на лебедку. При выборе полиспаста следует учитывать, что его грузоподъемность увеличивается по сравнению с тяговым усилием лебедки примерно во столько раз, сколько в нем есть сокращающихся в процессе работы нитей канатов. Для более точного расчета, проводимого для полиспастов с числом подвижных роликов более 6—7, применяют специальные таблицы.

Грузоподъемность полиспастов достигает 50 т и более. Для ее повышения применяют системы из нескольких сблокированных между собой полиспастов.

Тали — это грузоподъемные механизмы, смонтированные в одном корпусе с приводом и предназначенные для подъема или подъема и горизонтального перемещения груза.

Грузоподъемность талей 10 т при высоте подъема до 3 м.

При подъеме груза натягивают приводную бесконечную цепь и заставляют вращаться приводное колесо, которое в свою очередь через червяк вращает червячное колесо со звездочкой. Через звездочку перекинута грузовая цепь для подъема блока с крюком, к которому подвешивают груз.

Для придания талям мобильности они могут быть подвешены с помощью оси к тележкам (кошкам), перемещающимся по монорельсам на роликах.

Электрическая таль (рис. 5) оборудована электродвигателем, приводящим в действие механизм подъема. Электротали бывают стационарные или передвижные, с ручным или электрическим приводом, с продольным и поперечцым расположением подъемного барабана, с ходовыми тележками различной конструкции.

Рис. 5. Электрическая таль с со-осным расположением электродвигателя:
1 — токоприемники, 2 — механизм привода ходовых катков, 3 — электродвигатель перемещения электротали, 4 — магнитные пускатели, 5 — грузовой крюк, 6 — панель кнопочного управления двигателями, 7 — грузовой барабан, 8 — электродвигатель подъема и опускания груза, 9 — ходовая тележка, 10 — монорельс

Электротали применяют в ремонтных цехах, а также на складах и открытых погрузочно-разгрузоч-ных и ремонтных площадках. Грузоподъемность электроталей доходит до 5 т при скорости подъема груза 3—18 м/мин и скорости горизонтального перемещения до 30 м/мин.

Лебедки (рис. 6) — это грузоподъемные механизмы, в которых тяговое усилие создается путем наматывания каната на барабан В зависимости от рода привода лебедки бывают ручными и механическими, а по способу передачи движения к барабану — шестеренные, червячные, зубчато-фрикционные и редукторные. Тяговое усилие ручной лебедки до 100 МН, канатоемкость барабана до 300 м. Для работы в стесненных условиях применяют ручные рычажные лебедки с тяговым усилием до 30 МН.

Схема тормозного устройства ручных лебедок показана на рис. 7.

Зубчато-фрикционная лебедка показана на рис. 8. По конструкции фрикционные муфты лебедок могут быть конусными, ленточными и дисковыми.

Рис. 6. Лебедки:
а — с ручным приводом, 6 — ручная рычажная, в — электрическая редук-торная подъемная; 1 — рукоятка, 2 — большое зубчатое колесо, 3 — Стяжной болт, 4 — щекаг 5 — барабан, 6 —храповое колесо с собачкой, 7—протягивающее устройство, 8 — тормозное устройство, 9 — электродвигатель, 10 — металлическая рама, 11— редуктор

Редукторные лебедки останавливают колодочными фрикционными тормозами, а зубчато-фрикционные — ленточными.

Для чисто тяговых операций применяют шпилевые лебедки с барабаном вогнутой формы. Тяговое усилие создается за счет действия- сил трения между канатом и шпилем. Тяговое усилие лебедок серии ТЛ составляет 12,5—50 МН при ручном приводе и 3,2— 50 МН при электрическом приводе. Канатоемкость лебедок равна 100—150 м при ручном приводе и 80—250 м при электрическом. Скорость навивки каната у лебедок с электрическим приводом 0,31—0,82 м/с.

Строительные подъемники — это грузоподъемные машины, предназначенные для подъема и спуска грузов с помощью грузонечущих устройств, перемещающихся по вертикальным или наклонным направляющим. По конструкции направляющих различают подъемники, (рис. 9) с подвесными направляющими и с жесткими направляющими — мачтовые и шахтные.

Рис. 7. Схема тормозного устройства лебедки:
1 — собачка, 2 — храповое колесо, 3 — фрикционная накладка, 4 — приводная рукоятка, 5 — ведущие диски тормоза, 6 — ведущее зубчатое колесо

В подъемниках с подвесными направляющими грузонесущее устройство перемещается вдоль натянутых вертикально направляющих. К недостаткам подъемников этого типа относится возможность раскачки грузонесущего устройства при значительной высоте подъема, а также трудности с установкой консольной опорной рамы на крыше здания.

Рис. 8. Зубчато-фрикционная лебедка с ременным приводом и одной шестеренной передачей:
1 — станина, 2 — храповое колесо, 3 — рукоятка включения фрикциона, 4—барабан, 5—приводной шкив

По конструкции направляющие бывают комбинированными, т. е. состоят из гибких и жестких элементов или шарнирно сочлененных жестких элементов, и гибкими, которые изготовляют из канатов. Направляющие натягивают как за счет массы поднимаемого груза, так и с помощью специальных натяжных устройств. При фиксированном грузонесущем устройстве груз снимают вручную. Подъемники, оборудованные выдвижными платформами или монорельсами с электроталыо, подают груз непосредственно в проем здания.

Рис. 9.
а — с подвесными направляющими, б — мачтовый, в — шахтный; 1 — натяжное устройство. 2 — лебедка, 3—грузонесущее устройство, 4 —направляющие втулки, 5 — грузовой канат, 6 — направляющие, 7 —блок, 8, 13 — рамы, 9 — противовес, 10 — здание, 11 —настенная опора, 12 —ходовые ролики, 14 — шахта

Мачтовый подъемник включает в себя вертикальную раму, по которой с помощью канатного механизма подъема может перемещаться грузонесущее устройство, снабженное ходовыми роликами. Такие подъемники в ряде случаев можно использовать и для подъема людей. При малой высоте подъема мачтогые подъемники могут стоять свободно, при большой высоте их прикрепляют к стене здания опорами. Груз подают на уровень проема здания или внутрь здания. В последнем случае при использовании выдвижных платформ груз не опускают на перекрытие, а при применении выдвижных монорельсов с электроталями он может быть опущен.

На строительстве больше всего распространены мачтовые подъемники, как наиболее простые в монтаже.

Грузоподъемность мачтовых подъемников серии ТП составляет 3,2—5 МН, высота подъема 6—50 м, скорость подъема 0,1—0,52 м/с; груз может перемещаться по горизонтали от мачты на расстояние до 3 м.

В шахтных подъемниках вместо мачты устанавливают шахту, внутри которой по направляющим с помощью канатного механизма подъема перемещается грузонесущее устройство.

Шахтные подъемники по назначению подразделяют на грузовые и пассажирские. Их крепят к зданию как с помощью настенных опор, так и оттяжками (при установке подъемника вне здания). В качестве грузонесущих устройств в подъемниках используют платформы, клети и саморазгружающиеся ковши. Шахту собирают из отдельных элементов или секций.

В некоторых случаях подъемники с жесткими направляющими устанавливают на ходовые рельсовые тележки, что дает им возможность перемещаться в горизонтальном направлении. Такие подъемники обеспечивают прямолинейность движения грузонесу-щего устройства без раскачки, что позволяет повышать их производительность путем увеличения скорости подъема и спуска грузов.

Ковшовые подъемники (рис. 10) применяют для подъема сыпучих грузов массой до 2 т на высоту до 160 м со скоростью до 60 м/мин. Ковш по наклонным направляющим поднимается с помощью канатов, наматываемых на канатный барабан лебедки, приводимой в действие электродвигателем 5.

Рис. 10. Ковшовый подъемник:
1 — ковш, 2 — канат, 3 — направляющая, 4 — лебедка, 5 — электродвигатель

Монтажные мачты (рис. 11) применяют в случаях, когда использование монтажного крана нерационально, например при единичном подъеме тяжелого груза. Они представляют собой устанавливаемую вертикальную или с небольшим уклоном (10—12°) стойку, удерживаемую системой расчалок. Мачты можно изготовлять как из дерева, так и из металла. В последнем случае они бывают трубчатыми или решетчатыми. Трубчатые мачты достигают высоты до 30 м при грузоподъемности до 30 т, решетчатые соответственно 60 м при 150 т. Разновидностью монтажных мачт являются шевры (рис. 12), грузоподъемность которых достигает 50 т, и монтажные порталы, представляющие собой П-образные рамы с жесткими или шарнирными узлами, предназначенные для подъема громоздких грузов на большую высоту. Порталы в зависимости от назначения бывают неподвижные и качающиеся. Высота порталов может достигать 50 м при расстоянии между его вертикальными стойками 6—9 м, а грузоподъемность — 300 т. Для подъема грузов массой свыше 500 т и более применяют порталы, у которых вместо грузовых полиспастов использована металлическая лента, а вместо лебедок — гидродомкраты.

Рис. 11. Монтажные мачты:
а — решетчатая металлическая, б — трубчатая металлическая, в — деревянная; 1 — цилиндр, 2 — отводной блок, 3 — груз, 4 — оттяжка для груза, 5 — грузовой полиспаст, 6 — паук

Рис. 12. Шевр:
— грузовой полиспаст, 2 — мачта, 3 — огводной блок, 4 — сбегающая нить грузов вого полиспаста, идущая на лебедку, 5 — канат для изменения вылета мачты

Рис. 13. Простейшие грузоподъемные устройства:
а — переносная монтажная стрела, б — мачтово-стреловой кран, в — вантовый кран; 1 — шарнир, 2 — стрела, 3 — стреловой полиспаст, 4 — грузовой полиспаст, 5 — ванты, 6 — мачты, 7 — шаровая пята

Монтажные стрелы (рис. 13, а) — это грузоподъемное устройство, состоящее из прикрепленной к строительным конструкциям или специальным мачтам консольной наклоняющейся стрелы и канатной лебедки и предназначенное для монтажа оборудования и подъема различных грузов.

Грузоподъемность переносных монтажных стрел от 3 до 10 т при длине стрелы от 10 до 25 м.

Основанные на этом принципе мачтово-стреловые краны (рис. 13, б) могут поднимать грузы массой до 40 т, а вантовые (рис. 46, в)—до 40 т и более.

Рис. 14. Кран-укосина:
1 — строительная конструкция, 2 — несущая ферма, 3 — блоки. 4 — канат

Монтажные подъемные краны подразделяют на краны-укосины, полноповоротные переставные и передвижные.

Кран-укосина (рис. 14) представляет собой закрепляемую на вертикальной мачте или какой-нибудь строительной конструкции жесткую ферму с системой блоков 3, через которые пропущен канат 4 от грузоподъемной лебедки.

Полноповоротный переставной кран (рис. 15) состоит из опорной тележки или крестовины, на которой смонтирована стрела и полноповоротная платформа с размещенными на ней электродвигателем и червячным редуктором, приводящим во вращение канатный барабан.

Грузоподъемность этих кранов 0,5—1,0 т при вылете стрелы от 2 до 4 м и высоте его подъема до 50 м, скорость подъема груза 12—15 м/мин, мощность электродвигателя 2,8 кВт, масса 1685 кг.

Различают передвижные подъемные краны на рельсовом, гусеничном, пневмоколесном и автомобильном ходовом устройстве.

Кран с вращающейся стрелой, закрепляемой в верхней части перемещающейся по рельсам вертикальной башни, называется башенным краном. Помимо башенных кранов широко распространены краны на гусеничном ходу грузоподъемностью до 160 т. Разновидностью кранов на гусеничном ходу являются краны-трубоукладчики с подъемной стрелой, располагаемой сбоку.

Пневмоколесные краны обладают повышенной по сравнению с гусеничными кранами маневренностью, их грузоподъемность до 100 т (при использовании выносных опор). Более маневренны краны на автомобильном шасси, грузоподъемность которых достигает 60 т.

Рис. 15. Полноповоротный переставной кран: 1 — червячный редуктор, 2 — электродвигатель, 3 — платформа, 4 — стрела, 5 — нележка

Рис. 16. Ленточный конвейер: 1 — электродвигатель, 2 — редуктор, 3, 5 ведущий и ведомый барабаны, 4 — лента, 6 натяжное устройство

Ленточный конвейер (рис. 16) —это машина для непрерывного транспортирования грузов, грузонесущим и тяговым элементом которой являются замкнутые ленты. Лента увлекается вращающимся ведущим барабаном за счет возникающих между ними сил трения. Ведомый барабан с помощью натяжного устройства в создает требуемое натяжение ленты.

Перемещаемые ленточным конвейером грузы (штучные или сыпучие) укладываются на несущую ленту, которая составлена из нескольких прорезиненных слоев хлопчатобумажной ткани. Для конвейеров большой длины выпускают ленты, армированные тонкими стальными канатиками. Скорость конвейерной ленты 1,5—2,5 м/с для сыпучих грузов и 0,5—1,5 м/с для штучных. Ленточные конвейеры могут перемещать груз под углом до 20°. В случае, если требуется поднимать грузы на больший угол, на ленту через определенные промежутки устанавливают поперечные планки-удерживатели.

Ленточные конвейеры изготовляют как стационарные, так и передвижные.

Расстояние между центрами барабанов передвижных ленточных конвейеров серии ТК равно 5—15 м, ширина ленты 0,4—0,5 м, скорость ее 1,6 м/с и высота разгрузки 1,5—5,5 м. Длина стационарных ленточных конвейеров 40—80 м.

Пластинчатые конвейеры — это машины, у которых грузонесу-щий элемент состоит из отдельных пластин, прикрепленных к замкнутому тяговому элементу. Такие конвейеры предназначены для перемещения горячих, кусковых и штучных грузов с острыми кромками как по горизонтали, так и под углом до 30°.

Винтовые конвейеры (рис. 17)—это машины, у которых груз перемещается в трубе-желобе валом с винтовыми лопастями. Винтовые лопасти при вращении захватывают помещенный в трубе-желобе материал и перемещают его в продольном направлении. Винтовые конвейеры применяют для перемещения сыпучих и пластичных материалов на расстояние до 30—40 м как по горизонтали, так и с наклоном до 75—80°.

Сплошные винтовые лопасти рекомендуются для перемещения сыпучих мелкозернистых материалов, например цемента. Для транспортирования крупнокусковых материалов, таких, как гравий, следует применять винтовые конвейеры с ленточными лопастями и с лопастями в виде лопаток, расположенных по винтовой линии. Пластичные материалы, например бетонные и растворные смеси, следует перемещать с помощью винтовых конвейеров, снабженных фасонными лопастями или лопастями в виде лопаток. Для предотвращения заедания лопастей необходимо следить за тем, чтобы средний размер кусков перемещаемого материала не превышал 8% от величины шага винтовой лопасти и 25% при транспортировании сыпучего материала.

Элеваторы (рис. 18) —это конвейеры для транспортирования грузов в ковшах, жестко прикрепленных к тяговому элементу, в вертикальном или крутонаклонном направлении. Элеваторы состоят из вертикального короба, внутри которого перемещается бесконечная цепь или лента с равномерно закрепленными на ней грузовыми ковшами или грузоприемнымй площадками. Элеваторы способны поднимать грузы на высоту до 50 м при производительности до 400 м3/ч.

Рис. 17. Винтовой конвейер:
а — схема, б — формы винтовых лопастей; 1 — сплошные, // — ленточные, /// — фасонные, IV — в виде лопаток; 1 — элек» тродвигатель, 2 — редуктор, 3 — желоб, 4, 6 — разгрузочное и загрузочное отверстия, 5 — вал с винтовыми лопастями

Рис. 18. Элеваторы:
а — цепной, б — ленточный, в — загрузка элеватора, г — разгрузка элеватора; 1 — цепь, 2 — ковш, 3 — лента

Вибрационные конвейеры — это качающиеся конвейеры, в которых груз перемещается микробросками с отрывом части груза от желоба. Вибрационные конвейеры представляют собой слегка наклоненные под углом 5—15° в сторону разгрузки металлические желоба, к которым подключены вибраторы. В отдельных случаях с помощью вибрационных конвейеров можно подавать материалы под небольшим наклоном вверх. Материал перемещается по вибрационному конвейеру за счет колебаний, сообщаемых желобу.

Широко распространена виброхоботы, предназначенные для подачи бетонной смеси на глубину до 80 м и обеспечивающие возможность транспортирования не только по вертикали, но и по горизонтали. Для подачи сыпучих и пластичных материалов на небольшое расстояние применяют вибропитатели (рис. 19), оборудованные виброжелобами.

Пневмотранспортные устройства предназначены для подачи сыпучих и пластичных материалов с.помощью сжатого воздуха. Принцип действия пневмотранспортных устройств заключается в транспортировании частичек материала во взвешенном состоянии в потоке воздуха. По конструкции (рис. 20) пневмотранспортные устройства бывают вакуумными и нагнетательными.

Рис. 19. Вибропитатель с виброжелобом: 1 — вибраторы, 2 — виброжелоб, 3 — вибропитатель

В первом случае воздушный насос высасывает из системы воздух, который захватывает частицы материала через сопло и перемещает их в разгружатель материала, откуда он через герметический затвор поступает в приемный бункер. Для удаления из воздуха оставшихся в нем частичек в отводной ветви трубопровода устанавливают дополнительный фильтр.

Рис. 20. Схемы пневмотранспортных устройств:
а — вакуумного, б — нагнетательного; 1 — сопло, 2 — разгружатель, 3 — затвор, 4 — фильтр, 5 — воздушный насос, 6 — приемный бункер, 7 — трубопровод

Во втором случае воздушный насос нагнетает воздух в трубопровод, в который из бункера подается материал, предназначенный для транспортирования. Так же как в первом случае, материал выгружается в разгружатель, а на выходном трубопроводе устанавливают пылевой фильтр.

С помощью пневмотранспортных устройств можно подавать материалы на расстояние до 2 км.