Лекція №3

Контрольні запитання

1. Назвіть основні типи приводів вантажопідйомних машин;

2. Назвіть переваги та недоліки усіх типів електричних приводів;

3. Назвіть переваги та недоліки двигунів внутрішнього згоряння;

4. Назвіть переваги та недоліки гідравлічних приводів;

5. Назвіть переваги та недоліки пневматичних приводу.

Тема: Вантажозахоплювальні пристрої ВПМ.

Вантажозахоплювальні пристрої класифікуються за взаємодією із вантажем:

- вантаж підхоплюється або зачіпляється захоплювальним пристроим (гаки, вантажні скоби, підхоплювачі, контейнерні захоплювачі);

- вантаж затискається елементами захоплення і утримується силою тертя (кліщові, ексцентрикові захоплювачі та ін.);

- вантаж притягується і утримується пристроєм за рахунок сил електромагнітної або вакуумної дії (електромагнітні і ваккумні захоплювачі);

- вантаж зачерпується (грейфери, ковші).

Вантажозахоплювальними пристроями управляють уручну, дистанційно і автоматично.

Тип вантажозахоплювача і спосіб його управління впливають на продуктивність кранів. Найбільш досконалим є автоматичні і дистанційно керовані вантажозахоплювальні пристрої, що дозволяють підвищити продуктивність машин і вивільнити велику кількість обслуговуючого персоналу. До таких пристроїв відносяться грейфери для перевантаження сипких матеріалів, вакуумні захоплювачі для підйому листових і будівельних вантажів, підйомні електромагніти для транспортування сталевих і чавунних матеріалів, кліщові захоплювачі і різні конструкції спеціальних пристроїв.

Використання вантажозахоплювальних пристроїв, які дозволяють швидко їх орієнтувати в просторі і взаємодіяти з вантажем, а також впровадження автоматичних і дистанційних пристроїв - великий резерв подальшого підвищення ефективності використання кранів, поліпшення умов праці і безпечної їх експлуатації.

Гаки, гакові підвіски. Вантажні гаки. Гаки є найбільш поширеними, але і найбільш недосконалими вантажозахоплювальними пристроями, оскільки крани не можуть працювати автоматично і потрібна постійна присутність робочих для їх обслуговування (навісу і знімання вантажу). Вантаж причіпляється до гака за допомогою канатних або ланцюгових стропів, або за допомогою спеціальних захоплень. Гаки і їх розміри обирають залежно від вантажопідйомності. Однорогі ковані або штамповані гаки (ГОСТ 6627-74) використовують для механізмів з ручним і машинним приводом. Дворогі ковані або штамповані гаки (ГОСТ 6628-73) – для механізмів з машинним приводом в основному для підйому довгомірних вантажів. Пластинчасті однорогі і дворогі гаки обирають за ГОСТ 6619-75.

За способом виготовлення	За конструкцією
однорогі	дворогі
ковані або штамповані
пластинчасті

Гаки стрілових і баштових кранів, а також кранів, що переміщають вантаж у бодьях, контейнерах і іншій тарі, що навішується на гак за допомогою скоб або інших жорстких елементів, повинні мати запобіжні замки, що запобігають мимовільному випаданню знімної тари (рис. 1).

Ковані та штамповані гаки виготовляють із в'язкої маловуглецевої сталі 20, а також сталі 20Г.

Високовуглецева сталь і чавун не застосовуються в наслідок небезпеки раптового руйнування – унаслідок крихкої структури цих матеріалів гак може зламатися.

Після кування крюк піддається відпалу для зняття внутрішніх напруг.

Пластинчасті гаки застосовують для кранів великої вантажопідйомності, в таких потужних і відповідальних кранах, як наприклад, ливарні ван- Рис. 1. Гак із замком

тажопідйомністю 630 т, що піднімають ковші із

розплавленим металом (довжина гака більше 5 м). Такі гаки надійніші в експлуатації, оскільки вони руйнуються не миттєво (як ковані), а окремими пластинами, які при огляді можна виявити.

Пластинчасті гаки збирають з елементів виконаних з листової сталі ВСт3сп, сталі 20, сталі 16МС і сполучають за допомогою заклепок.

Для рівномірного розподілу навантаження між пластинами і забезпечення укладання каната без різких вигинів в зівах гаків поміщають вкладиші з м'якої сталі.

Застосування зварки при виготовленні гаків, а також заварки або заварювання дефектів не допускається.

До гаків пред'являють виключно високі вимоги щодо міцності і надійності.

Перевірочний розрахунок гака на міцність полягає у визначенні напружень у найбільш небезпечних перетинах А-А, Б-Б та В-В (рис. 2).

Гакові підвіски. Вантажні гаки сполучають з гнучким вантажним елементом за допомогою блокових гакових підвісок, підвішених на канатах полиспаста.

Залежно від кількості блоків підвіски бу- Рис.2. Перетини гаку

вають: одно блокові та багатоблокові.

Залежно від способу кріплення гака: нормальні (рис. 3)та скорочені (рис. 4).

За способом підвісу скорочені підвіски поділяються на: вільновисячі (на канатах) та з жорстким підвісом.

За кратністюстю полиспаста: з постійною кратністю та із змінною кратністю.

Короткі підвіски застосовують тільки при парній кількості блоків; вони компактніші і краще використовується корисна висота підйому.

Рис.3. Підвіска гакова скорочена 1 – гак; 2 – блок канатний; 3 – підшипник блока; 4 – підшипник упорний; 5 – гайка гака; 6 – траверса.	Рис. 4. Підвіска гакова нормальна 1 – гак; 2 – блок канатний; 3 – підшипник блока; 4 – гайка гака; 5 – підшипник упорний; 6 – траверса; 7 – вісь блоків; 8 – щока.

Підвіска гака (одноблочна) повинна вільно опускатися без вантажу під дією власної ваги, що повинне бути не менше 2...5% від номінальної ваги вантажу; якщо її вага недостатня, на щоки додають вантаж.

Для запобігання вислизання каната із струмка блоку, блоки гакової підвіски повинні бути захищені кожухом, виготовленим з листової сталі завтовшки не менше 3 мм. Радіальний зазор між ребордами і кожухом повинен бути не більше 0,3 діаметру каната.

Грейфери. Грейфери - багатоланкові механізми, які служать для захоплення, транспортування і автоматичного розвантаження сипких вантажів, труб, колод і інших довгомірних вантажів.

За числом щелеп грейфери бувають: двощелепні та багатощелепні.

За системою приводу грейфери діляться на:

- одноканатні. У одноканатному грейфері підйом здійснюється однобарабанною лебідкою, закривання і розкриття щелеп - спеціальним замикаючим пристроєм;

- двоканатні. Двоканатний грейфер управляється двома однаковими барабанними лебідками;

- моторні. У моторному грейфері розкриття і закривання щелеп здійснюється механізмами, встановленими безпосередньо на самій конструкції грейфера.

Моторні грейфери можна розділити на: електроталеві; гвинтові; шпіндельні; ексцентрикові.

За типом приводу: електричні; гідравлічні; електрогідравлічні; пневматичні.

Грейфери виготовляють трьох класів:

- легкого класу (для таких матеріалів, як дрібне і не тверде вугілля, торф, сіль і ін.) з кратністю поліспаста u = 4;

- середнього класу для крупнокускових вантажів (вугілля, руда середньої щільності, гравій і ін.) з кратністю поліспаста u = 6;

- важкого класу (для крупнокускової руди, твердих порід і ін.) з кратністю поліспаста u = 8.

Для крупношматкових матеріалів, металевої стружки, дрів і ін. застосовують багатощелепні грейфери (шести- і восьмищелепні).

Місткість грейферів знаходиться в межах V = 0,4...10 м³.

Власна вага грейфера визначається головним чином з умов зачерпування матеріалу. Вона сильно впливає на роботу і продуктивність крана: чим більше вага, тим краще занурення його в матеріал і ступень заповнення за рахунок кінетичної енергії падіння грейфера при опусканні, але із збільшенням ваги грейфера зменшується корисний вантаж.

Для легко зачерпуваних вантажів (зерно і ін.) можна застосовувати полегшені конструкції грейферів, виготовлених із застосуванням легких сплавів.

Створюючи сталево-алюмінієву конструкцію, для зменшення зносу ріжучих кромок їх наплавляють твердими сплавами.

Для стійкої роботи центр тяжіння розкритого грейфера повинен бути розташований якнайнижче.

Моторні грейфери мають наступні переваги

- не потребують спеціального обладнання, їх навішують на гак будь-якого електричного крана;

- привод дозволяє регулювати швидкість закривання і відкриття щелеп;

- при розвантаженні моторного грейфера можна відкривати щелепи на необхідну величину і тим самим регулювати процес висипання матеріалу з грейфера.

Гідравлічні грейфери знаходять все більше застосування, особливо для важких вантажів, де необхідно створювати великі зусилля захоплення.

Гідравлічні грейфери можна розділити на дві групи:

- грейфери, у яких насос з приводом встановлені на крані, а рух щелеп здійснюється від гідроциліндрів, розташованих на грейфері;

- грейфери, насос і електродвигун яких встановлені на самій його конструкції.

Грейфери з вертикальними циліндрами (рис. 5) мають ту перевагу, що щелепи відкриваються під дією сили тяжіння вантажу, що піднімається.

У багатощелепних грейферах (рис. 6) кожна щелепа обладнана окремим гідроциліндром. Насосний агрегат поміщений у водонепроникний корпус для виконання підводних робіт.

Застосування гідравлічних грейферів дає істотне зниження металоємності крана і енерго- Рис. 5. Грейфер з вер-

витрат в порівнянні з канат- тикальним циліндром ними, завдяки зменшенню маси механізму підйому, візка

Рис.6. Багатощелеп- і моста.

ний грейфер Двоканатні (багатокана-

тні) грей-фери (рис. 7) зберігають свою перевагу перед гідравлічними як більш високопродуктивні установки при перевантаженні сипких вантажів, розробці піску і ін.

У інших випадках вони поступово витіснятимуться гідравлічними грейферами.

Пневматичні грейфери застосовують там, де Рис. 7. Канатний

на підприємствах використовується стисле пові- грейфер

тря (у гірничодобувній промисловості, ливарних

цехах і ін.). Бувають одно-, двух- і багатоциліндрові безпосередньої дії і з передавальними ланками.

Фрикційно-затискні (кліщові і ексцентрикові) захоплювачі. Фрикційно-затискні захоплювачі - захоплювачі у яких системи, важелів, утримують вантаж силою тертя

Фрикційно-затискні захоплювачі застосовуються для автоматичного захоплення штучних вантажів (злитків, ящиків, труб, листів і ін.).

Вони виконуються двох типів:

- що самозатягуються, у яких зусилля затиску створюється вагою вантажу;

- приводні, у яких зусилля затиску створюється за допомогою електромеханічного, гідравлічного або пневматичного приводів.

Правилами Держміськтехнагляду заборонено застосовувати фрикційні захоплювачі для підйому вибухових і отруйних вантажів, а також судин з газом під тиском.

Кліщові захоплювачі. Кліщові захоплювачі за принципом дії розділяють на: на напівавтоматичні (захоплення вантажу автоматично, стиснення — уручну) та автоматичні. Оскільки вантаж утримується силами тертя, то до конструкції кліщових захоплень пред'являють особливо високі вимоги надійності і безпеки роботи.

Кліщові захоплювачі за конструкцією розділяють на:

із стягуючою системою важелів

із розпірною системою важелів

Розрахунок кліщових захоплень (рис. 8) зводиться до визначення геометричних, кінематичних і силових параметрів. Співвідношення для визначення параметрів важільної системи кліщових захоплювачів:

,

де n = G/Q — коефіцієнт ваги захоплювача; G – вага захоплювача;

Q – вага вантажу; a≤20° - кут нахилу тяг; k ₃ = 1,3...1,5 – коефіцієнт запасу; f – коефіцієнт тертя між робочими поверхнями; для гладкого метала по металу – f = 0,12...0,15; для гладкого метала по деревині – f = 0,3; для рифленого метала по металу – f = 0,5; для рифленого метала по бетону f = 0,7.

Рис. 8. Розрахунок захоплювачів

Ексцентрикові захоплювачі. Ексцентрикові захоплювачі застосовуються для транспортування листових матеріалів у вертикальному положенні. Щоб уникнути псування поверхні вони використовуються тільки для підйому твердих і міцних вантажів.

Зусилля затиску (рис. 9) створюються ексцентриковим кулачковим затиском під дією сили тяжіння листа і утримуються силами тертя унаслідок виникнення великого тиску в зоні контакту ексцентрика з вантажем.

Умова утримання вантажу:

,

де f ₁, f ₂ – коефіцієнти тертя між ексцентриком і листом, скобою і листом.

З умов само затягування листа кут затиску ексцентрика повинен знаходитися у межах a≤6...10°.

Магнітні захоплювачі. Магнітні захоплювачі - захоплювачі у яких вантажі притягуються і утримуються за рахунок електромагнітної дії.

Підйомні електромагніти є зручними і

Рис.9. Розрахунок економічними і застосовуються для переван-

захоплювача таження феромагнітних вантажів із сталі і

чавуну будь-якої форми (злитків, плит, балок, металоконструкцій і ін.).

Електромагнітний захоплювач (рис.10) має полюси 1, корпус 2, котушку 3, кріплення 4, герметичну оболонку 5 та немагнітні шайби 6.

Рис.10. Електромагнітний захоплювач.

Підйомні електромагніти мають наступні переваги

- автоматизація захоплення і розвантаження;

- дистанційне керування;

- можливість роботи з вантажами різної форми і високої температури;

- висока продуктивність кранів.

Підйомні електромагніти мають наступні недоліки

- можливість відриву вантажу;

- велика власна вага.

Підйомна сила електромагніту

,

де In - число ампер-витків обмотки; А — площа контакту вантажу з полюсами магніту; R_П, R_М — магнітні опори на ділянках шляху магнітного потоку (відповідно у повітрі і металі).

Підйомна сила електромагніту залежить від характеру і властивостей металу, що піднімається, та температури його нагріву.

При підйомі рейок і балок підйомна сила електромагнітів зменшується на 50%, при підйомі скрапу на 2...7%, а при підйомі стружки - на 1,5...2,5%.

Підйомна сила знижується з підвищенням температури матеріалу (максимальна температура може доходити до 500°С, після чого втрачаються магнітні властивості), а також із збільшенням в металі змісту марганцю і нікелю.

Для підвищення безпеки експлуатації підйомні електромагніти забезпечують додатковими механічними пристроями, що утримують вантаж від падіння при зникненні струму. Застосовуються також буферні акумуляторні батареї з системою блокировки, яка подає електроенергію від акумуляторів при зникненні напруги в мережі.

Останнім часом запропоновані підйомні електромагніти в поєднанні з постійними магнітами, що виключають падіння вантажу.

Вакуумні захоплювачі. Вакуумні захоплювачі - засновані на тому, що в камері створюється розрідження повітря (вакуум) і під дією атмосферного тиску виникає сила притягування між вантажем і захопленням.

Вакуумні захоплювачі застосовуються для підйому довгомірних і тонкостінних вантажів, листових кольорових металів, листового скла, фанери, дерев'яних, пластмасових і бетонних плит, труб, бочок і ін.

Застосування вакуумних захоплювачів сприяє автоматизації і підвищенню продуктивності крана.

Залежно від способу створення вакууму в камері вакуумні захоплювачі:

насосні	ежекторні	без насосні

Підйомні вакуумні захоплювачі мають наступні переваги

- зручність і швидкість захоплення

- наявність жорсткого зв'язку захоплення з вантажем, що дозволяє легко змінити положення вантажу в просторі;

- збереження поверхні, що особливо важливо для шліфованих і полірованих поверхонь

Основним недоліком вакуумного захоплювача є можливість відриву вантажу.

Маса вакуумних захоплювачів по відношенню до маси вантажу, що піднімається, складає 8...10%.

Підйомна сила вакуумного захоплювача

,

де k_P = 0,8…0,85 – коефіцієнт, що враховує зміни атмосферного тиску і властивості ущільнювача; А — площа вакуумної камери; р_а, р_В — тиск відповідно атмосферний та залишковий у камері.

На 1 кг ваги вантажу, що піднімається, потрібно 1,2-1,3 см² активної площі вакуумного захоплювача.

Дата добавления: 2014-01-07