/
Автор: Вайнсон А.А.
Теги: общее машиностроение технология машиностроения технология строительного производства транспорт подъемно-транспортные машины грузоподъемные машины издательство машиностроение
ISBN: 5-217-00345-6
Год: 1989
Текст
для ВУЗОВ
й ;'-‘ '^"Л ' •: К ' К
ЛУ^-..:М^ С ..\«
д ,rV< — '>.' y '.. '
1 5<;"'" >' .’ "' л
Y'h/Y >'' '
’'Ч:;:>' 'v?'?
\>Л УЙЙ- \ч ' '\ ’• Г
л ’ VA?v. <<гЛ >•• <; •;;.
<v’’' < ; '- ' ‘
ИОДЪЁМНО-
ТРАНаЮРГНЫЕ
Млш НОСП ОЖИЕ
"' 'V Л
I
ДЛЯ ВУЗОВ
А.А.Вайнсон
ПОДЬЁМНО-
ТРАНСПОРГНЫЕ
МАШИНЫ
Издание четвертое, переработанное и
дополненное
МОСКВА
МАШИНОСТРОЕНИЕ-
1989
ра-
tep-
эру-
ре-
ББК 38.6 44 :i7.3
В14
УДК 621 86/ 87 (0/5 8)
Рецензент кафедра «Дорожно-стронтепьпые
машины п оборудование» МАДИ
Вайнсом А. А.
В14 Подъемно-транспортные машины Учебник для вузов по
специальности «Подъемно транспортные, строительные, до-
рожные машины и оборудование». — 4-е изд , перераб.
и доп.—М.: Машиностроение, 1989 — 536 с., ил
ISBN 5-217-00345 6
ISBN 5-217-00345-6 © Издательство «Машиностроение», 1975
© Издательство «Машиностроение», 1989,
о изменениями
ПРЕДИСЛОВИЕ
Решения XXVII съезда КПСС и «Основные направ-
ления перестройки высшего и среднего специального образования
в стране» определяют требования к содержанию и направленности
учебника, ориентированного на повышение самостоятельной ра-
боты студентов при изучении материала, формирующего их ин-
женерное мышление и содержащего достаточно фактических све-
дений для свободного владения теми вопросами по специаль-
ности, которые студенты будут решать в дальнейшем
Перед инженером-механиком, работающим в строительной про-
мышленности, стоят две задачи Он должен создавать машины,
специфические для этой отрасли народного хозяйства, и умело
их эксплуатировать Используя серийные машины, инженер-
механик должен уметь создавать из них комплексы предназна-
ченные для конкретного производственного участка — строи-
тельной площадки. Поэтому при подготовке инженеров сказанной
специальности большое внимание уделяется как методам расчета
и конструирования машин, так и методам их эксплуатации
Создание рациональных и оригинальных конструкций в зна-
чительной степени зависит от умения сочетать уже известные
варианты и вводить новые, соответствующие высокому уровню
современной техники Прн эксплуатации машин также требуется
научный подход, обеспечивающий качественное решение произ-
водственных задач Поэтому уровень знаний по изучаемому пред-
мету должен быть высок, что при регламентированном сроке обу-
чения можно достигнуть за счет ограничения изучаемого мате-
риала, сосредоточив основное внимание на объектах, используе-
мых в строительном производстве и специфичных для него.
В связи с ориентацией на такую постановку учебного процесса
в книге рассмотрены не все виды подъемпо-трапспортпого обору-
дования н не все аспекты подъемно-транспортной техники, а
только те, которые непосредственно касаются строительного
производства
Для расширения кругозора студенты могут использовать ре-
комендуемую литературу При отборе материала для учебника
учтено, что студент, изучающий подъемно-транспортные машины,
имеет уже достаточную подютовку по общетехническим дисцип-
линам.
ВВЕДЕНИЕ
тельной особенностью является наличие захватывающего (за-
черпывающего) органа Погрузочно-разгру ючные машины приме-
няют для пере1рузки любых грузов но в строительстве — прси-
Подъемно транспортные машины являются важнейшим
оборудованием для механизации работ во всех отраслях народ-
ного хозяйства — в промышленности, строительстве, на транс-
порте, в сельскохозяйственном производстве, применяются для
перемещения людей на коротких трассах в вертикальном, гори-
зонтальном и наклонном направлениях
транспортирующие и погрузочно-разгрузочные
Грузоподъемные машины предназначены для перемещения от-
дельных штучных грузов большой массы по произвольной про-
странственной трассе, включающей вертикальные, наклонные и
горизонтальные участки, циклическим методом, при котором
периоды работы перемежаются с периодами пауз Они могут вы-
полнять и монтажные операции, связанные с подъемом п точной
установкой монтируемых элементов и оборудования, а также
поддержанием их на весу до закрепления в проектном положе-
Грузоподъемиые машины для периодического вертикального
или близкого к нему подъема-опускания грузов и людей (пасса-
жиров) — подъемники (лифты) — отличаются тем, что в них
площадка или кабина, в которой размещаются грузы пли (и)
пассажиры, движется в жестких направляющих
Транспортирующие машины предназначены для перемещения
непрерывным потоком массовых однотипных, преимущественно
навалочных грузов по определенной, обычно линейной трассе,
которая может иметь горизонтальные и наклонные, а также
вертикальные участки. Транспортирующие машины можно при-
менять на сборочно-монтажных операциях при изготовлении раз-
личных по сложности изделий, использовать для перемещения
людей (эскалаторами, пассажирскими конвейерами, подъемни-
ками непрерывного действия)
Погрузочно разгрузочные машины предназначены для раз-
грузки материалов, полуфабрикатов и изделий с транспортных
средств и из складов и погрузки их в транспортные средства —
железнодорожный подвижной состав, на суда и др. Их отличи-
машнны выполняют одновременно с транспортными н техноло-
гические функции, например при перемещении винтовыми кон-
вейерами бетона п раствора осуществляется п их перемешивание
Для управления рабочими процессами используют контрольно-
предохранительные и управляющие устройства электронно-вы-
числительные машины
Для возведения любого строительного объекта — /кплого об-
щественного или промышленного здания, плотины моста и др. —'
требуется огромное количество материалов (песка глины, щебня,
цемента, металла, дерева и др.), которые должны быть заготовлены
в карьерах, па цементных п кирпичных заводах, металлургиче
скпх предприятиях, технологически переработаны на заводах
железобетонных и керамических изделий, заводах металличе-
ских конструкций, привезены к месту строительства. На каждой
из операций материалы и полуфабрикаты должны неоднократно
перегружаться, проходя технологическую цепочку производст-
венных процессов до тех пор, пока не будет непосредственно ис-
пользован в сооружаемом объекте Сели па первых этапах тех-
нологического процесса строительства эти операции являются
только перегрузочными, то на последующих и заключительных
они приобретают характер подъемно-монтажных операций в объем
которых входят также работы по установке производственною
оборудования внутри или вне промышленных зданий.
Первичные производственные операции по заготовке п пере-
работке строительных материалов выполняются обычно па пред-
приятиях по изготовлению строительных материалов, изделий п
конструкции, а последующие, связанные с применением указан-
ных изделий и производимые непосредственно па строительном
объекте, являются операциями строительными и строительно-
монтажными
Объем перегрузочных и монтажных работ в строптел. tTPC страны огромен, в СССР перерабатывается несколько миллиарды, тонн материалов в год Существует несколько методов опреде ления объема работ Одним из них может служить следующий Стоимость капиталь- ного строительства состоит из стоимости материалов, оборудова- ния и строительно-монтажных работ (последняя составляет 50 60 % общей стоимости) На 1 млн. руб стоимости строительно- монтажных работ в различных отраслях строительства испочь- зуется 60.. 150 тыс. т различных материалов. Поэтому еёли известен годовой объем капиталовложений, то с учетом вида строительства и количества перегрузок, определяемого техноло- гическим процессом, можно установить н объем перегрузочных и подъемно-монтажных работ Подъемно-транспортные машины обслуживают все отрасли на- родного хозяйства страны, п в каждой иэ них используются мно- гие виды Оодъемно-транспортных машин общего назначения Вместе с тем в ряде отраслей применяются потьемно-транспорт- ные машины, наиболее приспособленные дли выполнения опера- ций, характерных для данной отрасли. Машины, предназначен- ные для строительства, должны быть приспособлены для удобного перемещения как с одной строительной площадки па другую так и внутри самой строительной площадки между возводимыми объ- ектами. Эго основное отличие строительных подъемно транспорт- ных машин от машин общепромышленного назначения Вместе с тем в строительстве применяют и подъемно-транспортные ма- шины общепромышленного назначения, например на ремонтных предприятиях, предприятиях по производству строительных ма- териалов, изделий и конструкций и др В ряде строительных производств комплексные установки, состоящие из нескольких последовательно размещенных подъемно- транспортных и технологических машин, образующих линию единого технологического процесса, автоматизированы и рабо- тают по заданной программе Совершенствование подъемно-транспортных машин и комплекс- ных подъемно-транспортных установок нередко приводит к их усложнению, к усилению взаимосвязи между отдельными узлами и агрегатами; при выходе из строя узла или детали нарушается работоспособность всего объекта Поэтому для обеспечения нор- мальной и эффективной эксплуатации первостепенное значение имеет надежность работы подъемно-транспортных машин Надежностью называется свойство машин сохранить во вре- мени в установленных пределах значения всех параметров, ха- рактеризующих способность выполнять требуемые функции в за- данных режимах и условиях применения технического обслужи- вания, ремонтов, хранения и транспортирования Надежность зависит от качества изготовления машины и условий ее эксплуа- Для строительства и обслужниаиия промыт.к ши ix н]н..три я- THH требуется большое количество подъемпо-гранспортных машин различных назначений н типоразмеров. Мно 1,ки>разие моделен машин, не вызываемое необходимостью, является помехой о,н а низании крупносерийного их производства и усложняет условия их эксплуатации; между тем имении крупносерийное производство обеспечивает за счет применения эффективной технологии и н о топления возможность выпуска машин в большом количестве при минимальной себестоимости, высоких показателях надежности, на минимальных производственных площадях, при минимальном производственном персонале Ограничивают число типоразмеров машин до того минимума, при котором все же полностью удовлет- воряются потребности строительного производства, на основе стандартизации н унификации машин п пормачизацпн отдельных их элементов Стандартизация проводится в общесоюзном масштабе н охва- тывает все основные виды подъемно-транспортных машин — краны транспортирующие машины, погрузчики н др Государст- венные стандарты (ГОСТ) определяют основные показатели ма- шин — грузоподъемность, длину стрел, пролет, ширину лент конвейеров, скорости движений рабочих органов, tабариты, пре- дельную массу, технические требования к качеству машины н другие, не конкретизируя конструктивное выполнение стандар- тизуемых машин, и тем самым не ограничивают возможности их совершенствования. Государственный стандарт служит связующим звеном между заводом-изготовителем п потребителем, обеспечивал возможность крупносерийного производства машин, без согласования каждый раз их технической характеристики с конкретным заказчиком, потребителю он позволяет еще до заказа машин знать техниче- скую характеристику машины, что очень важно, например, при проектировании промышленных предприятий и особенно зданий. Развитие международных связей в области торговли и про- мышленной кооперации производства вызвало необходимость в международной стандартизации Длп социалистических стран, входящих в Совет Экономической Взаимопомощи (СЭВ), разрабо- таны стандарты СЭВ. Полностью международными являются стан- дарты Международной организации по стандартизации ИСО (ISO). Международные стандарты охватывают преимущественно общие вопросы, определяющие эксплуатационные параметры стандарти- зуемых объектов Унификация, осуществляемая параллельно со стандартиза- цией, заключается в приведении к конструктивному единообра- зию различных мало отличающихся но конструкции машин, в уменьшении числа их типоразмеров и в применении в них нор- мализованных узлов и деталей ограниченной номенклатуры. Итог унификации—создание типоразмериого ряда машин (ти- пажа).
Нормализация узлов и деталей (редукторов, тормозов, бара
банов, муфт п др.), а иногда и целых механизмов также пред-
ставляет собой унификацию конструкции с сокращением числа
типоразмеров, что позволяет резко повысить серийность н при-
менить передовые методы изготовления уменьшающие стоимость
деталей и улучшающие их качество Нормализация проводится
внутри дайной отрасли народного хозяйства по для наиболее
массовых элементов нередко расширяется до общегосударствен-
ных масштабов, т е трансформируется в стандартизацию. Так
например, широко используемые в различных отраслях народного
хозяйства такие изделия, как стальные проволочные канаты, кон-
вейерные ленты, грузовые крюки и другие детали, параметры
которых предусмотрены ГОСТами, изготовляются на специализи-
рованных заводах
Унификация и нормализация создают предпосылки для укруп-
нения и централизации производства машин а также для ускорен-
ной разработки рядов машин, иногда разного назначения соби-
раемых с использованием ограниченного числа нормализованных
деталей п узлов Основой является базовая модель, видоизмене-
нием отдельных элементов которой получаются новые ее модифи-
кации
Использование этого принципа приводит к модульному прин-
ципу создания конструкций, весьма эффективному в производстве.
Например, для башенных кранов отечественного производства
из ограниченного числа нормализованных узлов можно создать
значительное количество типоразмерных моделей кранов
При всех видах стандартизации и нормализации для установ-
ления параметрических рядов используют предпочтительные числа
(ГОСТ 8032—84), что способствует сокращению количества нор-
мализуемых элементов и упорядочению диапазонов между смеж-
ными элементами. Предпочтительные числа представляют собой
геометрические прогрессии со знаменателями j/To яз 1,6 —
5-й ряд; ‘1По« 1,25 —10-й ряд, тЛо « 1,12 — 20-й ряд и
т. д. Ряды десятичные, поэтому произведение двух или несколь-
ких предпочтительных чисел также есть предпочтительное число
Стандартизация, унификация и нормализация значительно
упрощают эксплуатацию машин, так как при применении унифи-
цированных машин и нормализованных узлов облегчаются обу-
чение обслуживающего персонала, уход за машинами и их ремонт,
который сводится к замене изношенных деталей и узлов новыми.
Уменьшается также количество необходимых запасных деталей.
Подъемно-транспортные, в основном грузоподъемные, машины
во время работы могут представлять опасность для обслуживаю-
щего персонала и лиц, находящихся в зоне их действия Поэтому
при изготовлении грузоподъемных машин основных типов —
кранов, подъемников н некоторых транспортирующих машин,
например эскалаторов, технические параметры наиболее ответ-
ствепных деталей, а также правила их эксплуатации регламенти-
рованы Разработка основных положений и на |.юр за их вынолне
тем осуществляются Госкомитетом но надзору за безопасным
ведением рабо промышленности н горному надзору при Совете
......... СССР (Госгортехнадзор).
через своих инспекторов контролирующих как завоты — изгото-
вители грузоподъемник машин, так и претиритгия эксплуати-
рующие их
Мероприятия по технике безопасности кроме обеспечения без-
опасности труда способствуют лучшему использованию машин
уменьшению простоев и повышению производительности труда
При расчете и анализе работы подъемио-трапспортных машин
оптимальные результаты можно получить используя средства
вычислительной техники, и в первую очередь ЭВМ. Следует учи-
тывать что наиболее эффективно их применение при проведении
многих однотипных расчетов когда программа, требующая для
составления и отладки значительных затрат времени может затем
длительно и многократно использоваться Рационально использо-
вать ЭВМ при расчете грузоподъемности крапов, которые могут
работать со стрелами различной длины, при выборе типа привода
транспортирующих машин с ленточным рабочим элементом, для
определения параметров шарнирно сочлененных стреловых эле-
ментов погрузочных п монтажных манипуляторов. Возможен рас-
чет крановых и других механизмов с поиском наиболее оптималь-
ного решения по заданному критерию оптимальности например
минимальной массы, минимальных габаритов п др Ввиду того
что машина и ее механизмы являются совокупностью многих отде-
льных элементов — двигателей, тормозов муфт, редукторов бара-
банов, опорных колес, а также металлоконструкций, —надо иметь
подпрограммы расчета каждого из них и общую программу расчета
машины по параметрам, полученным для отдельных элементов
Используя такой комплекс программ, можно достаточно быстро вы-
брать оптимальный вариант для конкретных условий разрабаты-
ваемого задания.
Целесообразное и эффективное использование ЭВМ требует
грамотного п умелого подхода к решению поставленной задачи
Важное значение имеет применение системы автоматизирован-
ного проектирования (САПР) — математического моделирования,
при котором, используя дисплей и изменяя параметры проекти-
руемого объекта, можно получать оптимальные решения
я
ЧАСТЬ 1
ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МАШИНЫ
1,1. НАЗНАЧЕНИЕ И ВИДЫ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН
1,1,1, Определение и классификация
Грузоподъемными машинами обеспечивается механиза-
ция всех подъемно-монтажных и значительная часть перегрузоч-
ных операций на строительной площадке. Ими также обслужи-
ваются производственные процессы в ремонтных и других цехах
Грузоподъемные машины являются машинами прерывного
(циклического) действия и характеризуются тем, что в рабочем
цикле периоды действия отдельных механизмов перемежаются
с паузами, при которых работают другие механизмы.
По конструкции и виду выполняемых работ грузоподъемные
машины разделяют на домкраты, лебедки, краны и подъемники.
Домкраты (рис. 1.1) выполняют в виде толкателей — винто-
вых, реечных или поршневых гидравлических, поднимающих
грузы на небольшую высоту, обычно в пределах до 0,6 м, их
используют при монтажных работах
Лебедки (рис. 1.2) выполняют в виде приводного барабана
с тяговым органом — стальным канатом. Они служат для прямо-
линейного перемещения грузов н используются как самостоятель-
ные машины и как составные части механизмов более сложных
машин.
Подъемные лебедки применяют для вертикального (или близ-
кого к вертикальному) подъема свободно подвешенного грузо-
захватного устройства с грузом или без него либо движущейся
по направляющим площадки (кабины) также с грузом или без
него.
Тяговые лебедки служат для перемещения тележек с грузом
по горизонтальным нли слегка наклонным рельсовым путям (на-
правляющим) или непосредственно по местности. На судах их
широко используют для выполнения швартовочных работ (подтя-
гивания судов к причалам).
Подъемные подвесные лебедкн называют талями (рис I 3),
а при оборудовании нх механизмом передвижения по подвесным
путям — передвижными талями.
Краны — универсальные грузоподъемные машины, состоящие
из остова в виде металлической конструкции и нескольких уста-
новленных иа нем механизмов, называемых крановыми Краны
применяют для перемещения штучных и сыпучих грузов по про-
10
Краны, используемые в строительном процессе, называются
строительными.
Мачтовые поворотные краны (рис I 4, б), выполняемые обычно
стационарными, перемещают грузы в пределах кру га или сектора
радиус которого равен вылету стрелы " ’
Башенные (рис. 1.4, о, в) стреловые поворотные краны пере-
двигаются по специальным рельсовым путям и перемещают груз
в пределах прямоугольника, длина которого равна длине путей
а ширина — двойному вылету стрелы Их оборудуют кареточной
илн подъемной стрелой
9
внсимостп от конструкции ходового оборудования они могут быть
ппевмоколеспыми (рпс I 4, г, д, ж), в том числе с использованием
в качестве ходового оборудования шасси стандартных грузовых
автомобилей или специальных шасси автомобильного типа, а
также гусеничными (рис I 4, с), в том числе с использованием
в качестве ходового оборудования тракторов (рис I 4,з),
Самоходные стреловые поворотные краны передвш лютея непо-
средственно по местности н обслуживают площадки любой кон-
фигурации
Железнодорожные стреловые передвижные поворотные краны
снабжены рельсоколесным ходовым оборудованием нормального
железнодврожного типа и предназначены для перемещения но
магистральным и местным железнодорожным путям нормальной
колеи
Плавучие краиы выполняют в виде крановой поворотной части,
установленной на самоходном или несамоходном понтоне
Мостовые и козловые (рис 1 4, и) краны изготовляют в виде
передвигающихся по специальным подкрановым путям мостов,
вдоль которых перемещается тележка с подъемным механизмом и
полиспастом, несущим грузозахватное устройство Обслуживае-
мая площадка — прямоугольник
Кабельные краны имеют несущий канат, закрепленный в верх-
ней части опор (мачт или башен). По несущему канату переме-
щается тележка с грузовым подъемным устройством При стацио-
нарных мачтах или башнях обслуживаемая трасса — линия, при
одной передвижной башне обслуживаемая зона — сектор круга,
при двух передвижных башнях — прямоугольник
Типовыми крановыми механизмами являются механизм подъ-
ема груза в виде лебедки в комбинации с полиспастом, несущим
грузозахватное устройство; механизм передвижения крана или
какой-либо его части, механизм измеш'ния гылета, ihm'hihioihhh
в стреловых кранах положен иг грузового крюка отигсите’н но
остова, механизм вращения поворотной части крана.
Подъемники применяют для вертикального подъем i грузов
(грузовые) или людей (пассажирские) размещенных в кабинах
пли на площадках Подъемники которые вместе с грузами могут
перемещать и людей, называют грузо-пассажирскими.
Шахтные подъемники отличаются тем, что направляющие для
кабины или грузовой площадки размещены внутри закрытой по
всей трассе шахты, часто служащей несущей конструкцией.
Мачтовые (стоечные) подъемники (рис 1 5, а) имеют в каче-
стве несущей конструкции открытые направляющие для подъем-
ной кабины (площадки).
Ковшовые (скиповые) подъемники (рис 1 5, б) служат для
перемещения сыпучих материалов ковшами, движущимися в на-
правляющих, конфигурация которых обеспечивает опрокидыва-
ние ковшей в верхней точке трассы Трасса может быть как вер-
тикальной, так и наклонной
Выжимные и рычажные (подъемные вышки и площадки) подъ-
емники выполняют в виде рычажных шарнирно сочлененных си-
стем (рис 1 5,е) или в виде ряда вертикальных, телескопически
раздвижных секций, верхняя из которых несет площадку н служит
для подъема рабочих с инструментом и ремонтными материалами
при.ремонтных и уборочных работах на высоте (ремонте фасадов
зданий, стен и потолков высоких помещений, линий электропере-
дач и др ) При небольшой высоте подъема, приблизительно до
3 м, можно применять винтовые механизмы.
и их приводов), и суммарной массы балласта тб и противовеса /ипр,
применяемых для обеспечения устойчивости крапа против опро-
кидывания и для уменьшения напряжений в некоторых элемен-
тах металлоконструкций крана Балласт и противовес выполняют
из бетонных пли г или чугунных чушек Балласт крана размещают
на его пеповоротиой части симметрично относительно опорного
контура, а противовес — на поворотной части крана па стороне,
противоположной стреле, в наиболее удаленном от осп вращения
1.1.3. Механизмы грузоподъемных машин
жени я — ходовое колесо, в механизмах вращения — опорно-
поворотное устройство (ОПУ), связывающее пеповоротиую и по-
воротную части крана
Механизм подъема. Принципиальная схема механизма подъема
тонких проволок стальные канаты различной структуры, oi и-
бающпе блоки, выполненные в виде диска с периферийным ручьем
V-образной формы.
19
Первую передачу от двигателя иногда (сравнительно редко)
выполняют цепной Тормозной шкив устанавливают па одном
из валов механизма, преимущественно соосном с валом двигателя
В этом случае он является частью соединительной муфты, связы-
вающей вал двигателя с валом первой передачи
В механизмах мостовых и козловых кранов, в которых бара-
бан подъемного механизма размещен на перемещающейся вдоль
пролетного строения тележке (рис 1.7, б), а полиспаст размещен
под ней, на барабан 5 навиваются симметрично и одновременно
две сбегающие с блоков подвижной обоймы ветви каната что де-
лается для обеспечения подъема-опускания крюка без бокового
смещения крюка с грузом Полиспаст является сдвоенным п для
уравнивания натяжения в каждой ветви общий канат их огибает
уравнительный блок 9 В остальном механизм подъема остается
неизменным
При применении для механизма подъема гидравлического порш-
невого привода (рис 1 7, в) используется канатный мультиплика-
тор 10 (обратный полиспаст), обеспечивающий большой ход
крюка 1 при малом ходе поршня и штока 11 Канат меха-
низма подъема огибает блоки и закрепляется на неподвижной осн
гидроцилиндра
В механизмах с групповым приводом, в которых несколько
механизмов приводятся одним двигателем (рис. 1 7, г), двигатель
приводит через цепную 12 и зубчатые 13 передачи валы 18 бараба-
нов 19, включающихся связывающими их фрикционными муфтами,
и затормаживаются тормозами, воздействующими на тормозные
шкивы 17 Тормозные шкивы, как и фрикционные полумуфты
включения, изготовляют обычно как одно целое с барабанами
В этих механизмах тормоз используется не только для удержания
поднятого груза, но и для регулирования скорости его опускания
Барабанов обычно три, из них один используется для главного
подъема, т е подъема груза массой, соответствующей номиналь-
ной грузоподъемности крана, второй — для вспомогательного
подъема, т. е. подъема груза меньшей массой, но с большей ско-
ростью, третий для навивки каната полиспаста механизма изме-
нения вылета стрелы
В подъемном механизме с грузозахватным устройством для
сыпучих материалов в виде двухчелюстного ковша — грейфера,
управляемого двумя канатами, на барабаны навиваются канаты
грейфера 15, 16 и канат 14 полиспаста механизма изменения
вылета стрелы
Схема подъемного механизма с ручным приводом подобна схеме,
показанной на рис 1.7, а с тем лишь различием, что на месте
двигателя 8 находится приводная рукоятка Рукоятка выполнена
безопасной, т е. снабжена внутренним тормозным устройством,
не допускающим ее самопроизвольного вращения в направлении
опускания груза при действии поднятого груза. Механизм обо-
рудован нормальным, управляемым вручную тормозом, размещен-
20
ным па одном из валов механизма, обычно испоерс (ствсппо па
валу барабана
Механизм передвижения. Механизм включает в сеоя твпжи
тель, т е. элемент - металлическое или пневматическое колесо,
гусеничное звено, — непосредственно взаимодействующий с опор
ной поверхностью (рельсами, землей), передачи, двигатезь и тор
моз
По общей схеме передач механизм передвижения аназогнчсн
механизму подъема Так же как и в механизмах подъема, для
привода движителя применяют двигатель 8 и несколько зубчатых
(реже цепных) передач 6 На одном из валов устанавливают тор-
моз 7, предназначенный для снижения скорости перед остановкой
удержания крана па месте при воздействии ветрового давления
и при нахождения его па уклоне
Схема механизма передвижения рельсоколесного типа пока-
зана на pitc 1 7, д. Ходовые ко теса 21 машины перекатываются
по рельсам 20 (башенные, мостовые, козловые и подобные им
краны) и перемещают весь кран
В ппевмоколесных (рис 1 7, в) п гусеничных (рис. I 7, ж)
кранах движителями являются или пневмоколеса 23, движущиеся
по местности, связанные между собой дифференциалом 22, или ве-
дущие звездочки 25, перемещающие гусеничные ленты 26, управ-
ляемые муфтами 24.
Для перемещения отдельных частей крана (например, каретки
крана консольного типа) по стреле или тележки по мосту (крана
пролетного типа) применяют и канатные механизмы передвиже-
ния (рис 1 7, з) К передвигающейся по рельсам каретке или те-
лежке 29 с противоположных концов ее прикреплены концы тяго-
вого каната 27, огибающего барабан 5 лебедки обычного типа так,
что одна ветвь каната проходит к нему сверху, а другая — снизу
При вращении барабана одна ветвь сматывается с него, а другая
наматывается, что и обеспечивает перемещение каретки (тележки),
направление перемещения определяется направлением вращения
барабана Стабильное натяжение ветвей каната обеспечивается
подпружиненным хвостовым блоком 28 Тяговая лебедка обычного,
описанного выше типа отличается лишь тем, что барабан рассчи-
тан на закрепление на нем двух концов каната, а длина его должна
иметь свободные участки, ориентированные на укладку перематы-
ваемой длины каната
Механизм изменения вылета крюка. Механизм выполняют по
схемам механизмов подъема (в кранах с подъемной стрелой) или
передвижения каретки (в кранах с горизонтальной стрелой)
Изменение вылета крюка в первом случае осуществляется
путем изменения наклона стрелы Реализуется механизм в виде
канатного полиспаста, называемого стреловым или стрелоподъем-
иым (рис 1 7, и), подвижная обойма 34 которого крепится к го-
ловке стрелы или вблизи от нее при помощи тяг 35, называемых
«расчалом», а неподвижная обойма 33 — к остову поворотной
21
части крана — головке башенного крапа пли двуногой стойке 49
самоходного крана Сбегающая ветвь 31 каната через обводный
канатные блоки навивается на барабан лебедки, конструктив, „
не отличающейся от подъемной.
Изменение вылета механизмом, схема которого аиалогичт
схеме механизма передвижения (рис 1 7, з), осуществляется пои
перекатывании подъемного каната по блокам тележки 29 Р
В самоходных кранах с телескопически раздвижной стрелой
(рис. 1.7, к) секции выдвигаются штоками 38 гидравлических тол
кателей 37, размещенных внутри предыдущей секции Основная
секция поднимается наружными (одним или двумя) гидротолкате
лями 39, шарнирно прикрепленными к поворотной раме крана
Груз поднимается лебедкой 36 с гидроприводом, установленным
в хвостовой части стрелы или на поворотной раме за хвостовой
частью стрелы. Изменение вылета может быть осуществлено как
изменением наклона стрелы, так и выдвижением ее секций.
Механизм вращения поворотной части крана. Механизм может
быть выполнен различным.
Механизм вращения канатного типа (рис 1.7, л) по принципу
действия аналогичен канатному механизму передвижения
(рис. 1.7, з).
На поворотной части крана укреплен канатный обод 41
(рнс. 1.7, м) с корытообразной канавкой на боковой поверхности
Обод охвачен несколькими витками каната 40, свободные концы
которого закреплены на барабане 5 так, что при вращении бара-
бана один конец сматывается, а второп наматывается па пего.
Так как канат Жестко связан с ободом 41 винтовыми стяжками 42
при перематывании каната обод и связанная с ним поворотная
часть крана вращаются. В современных конструкциях кранов та-
кой механизм вращения применяют редко и лишь в тех кранах,
где поворотная часть относительно неповоротной может иметь до-
полнительные перемещения (наклоны), т е кинематическая связь
недостаточно жесткая (например, в мачтовых стреловых кранах).
Механизмы вращения зубчатого типа (рис. 1.7, м, н) устанавли-
вают н закрепляют на поворотной раме крана н выполняют по
обычным, ранее рассмотренным схемам с взаимодействием послед-
ней шестерни 43 с зубчатым ободом 44 внешнего или внутреннего
зацепления ОПУ, закрепленного на неповоротпой раме крана.
В современных конструкциях кранов ОПУ выполняют в виде ша-
рикового нлн роликового подпятника большого диаметра Меха-
низм устанавливают как горизонтально (рис 1.7, м), так и вер-
тикально (рис. 1.7, н). При горизонтальном размещении необхо-
димо устанавливать коническую передачу 45 Поскольку механизм
ваиреплен на поворотной части, последняя при вращении ше-
стерни 43, обкатывающейся относительно зубчатого обода 44,
вращается относительно вертикальной осн.
В кранах с гидроприводом механизмов н приводным хвосто-
виком 47 (рис. 1.7, о), заканчивающимся шестерней 48 механизма
вращения поворотной части, применяют зубчато-реечный меха-
низм, выполненный с подвижным цилиндром 46 Рейку 49 прикреп-
ляют’к корпусу цилиндра Для разгрузки хвостовика от изгибаю-
щего момента и снижения нагрузки на зуб шестерни можно уста-
навливать два подвижных цилиндра (ио разные стороны ше-
стерни).
1 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ И РАСЧЕТА КРАНОВЫХ
МЕХАНИЗМОВ
1,2.1. Статический (силовой) и кинематический
расчеты
Механизмы подъема I руза, передвижения крана, изме
нения вылета, вращения поворотной части крана аналогичны ио
общей компоновке (см рис 1 7) и построены по у инфицированной
схеме привод (двигатель, тормоз), трансмиссия (передача), ра-
бочий орган. Последний является выходным звеном, к которому
приложено внешнее сопротивление В механизмах подъема выход
пым звеном является барабан грузоподъемной лебедки тиаме-
тром Da, к которому приложено натяжение ветви каната S,-,;
в механизмах передвижения — ходовое колесо диаметром D
к которому приложено сопротивление передвижению IV,,, в ме-
ханизмах вращения—ось вращения поворотной части крана,
относительно которой действует момент сопротивления враще-
нию Мор, в механизмах изменения вылета — барабан (диаме-
тром D6 с) лебедки изменения вылета, к которому приложено
натяжение стрелоподъемиого каната S6. с, или барабан (диаме-
тром Do т) тяговой лебедки, к которому приложено натяжение
тягового каната 30.т
Момент внешнего сопротивления для этих механизмов опреде-
ляют по формулам
дли механизма подъема Л1с = S6D6/2,
для механизма передвижения Мс = W,,D„l2,
для механизма вращения Л1с -= /Ивр,
для механизма изменения вылета
передвижением тележки
Момент Мс включает и потери па трение, имеющие место в эле-
ментах механизма от двигателя до выходного звена, а также
в канатом полиспасте механизмов подъема груза и стрелы.
Зная частоту вращения выходного звена (барабана, ходового
колеса или поворотной части крана) лс (об/мип) и КПД меха-
низма т|мег, можно определить необходимую мощность (кВт)
двигателя:
‘3550цмс
По найденному значению мощности при установившемся дЕц.
жеиип по каталожным данным можно подобрать двпгатечь мощ
ностыо Nsn с частотой вращения вала пл„.
Общее передаточное чисто между двпгатетсм и выходным зве-
и = /;л„ п с
можно разделить на отдельные передаточные числа
и определить движущие моменты AJ.lD па каждом валу, начиная
от выходного звена-
мс
где m — число передач, т),, р, — КПД отдельных передач
Соответственно можно вычислить и частоту вращения каждого
из валов
I I. КПД элементов механизмов
Тормозные моменты Л1т меньше
движущих моментов Л4Д|, на соот-
ветствующих валах, так как внут-
ренние сопротивления в меха-
низме, учитываемые его КПД спо-
собствуют торможению механизма,
тогда как движущий момент дол-
жен их иреодопевать
Из анализа значений движу-
щего и тормозного моментов сле-
дует, что для каждого вала
КПД механизма (при последовательном соединении его звеиье 1)
равен произведению КПД отдельных передач-
от направления движения Впутре<...... сопротивления от сил тре-
ния все<да положительны и обычно характеризуются КПД объ-
1.2.2. Динамический расчет
Статический и кинематический расчеты механизма до-
статочны для анализа движения его элементов и для определе-
ния нагрузок при установившемся движении, когда скорости
всех частей механизма постоянны. При иеустаиовившемся дви-
жении, имеющем место в периоды пуска и торможения, которые
в грузоподъемных машинах повторяются в каждом рабочем цикле,
эти расчеты недостаточны. В условиях непостоянства скоростей
всех или некоторых элементов механизма такие величины, как
продолжительность периодов пуска (разгона) и торможения,
путь торможения, перегрузка двигателя и передач, можно опреде-
лить лишь на основе динамических расчетов, при которых учи-
тывается как непостоянство скорости в процессе движения, так
и инерционность масс, принимающих участие в движении
Дальнейшее развитие динамических расчетов, при которых
выявляется характер протекания колебательных процессов в эле-
ментах механизма, имеет место при учете упругости связей между
отдельными массами системы, что рассмотрено в п. 1 6
Инерционная характеристика движущихся масс. Для опреде-
ления инерционной характеристики воспользуемся выражением
кинетической энергии вращающихся и поступательно движущихся
масс системы
элемента рассматриваемой системы
Кинетическую энергию системы можно выразить также через
одни обобщенный показатель, например, через момент инер-
ции Уо. приведенный к валу, имеющему угловую скорость ш0,
н определяемый из условия
К = У0“’/2,
откуда
/о — Е Ды’/ш’ -|- Е
Обозначим передаточное число между валом с угловой скоро-
стью й>о — фо и валом с угловой скоростью ах через п0/х, тогда
Так как vr = гхыг = гхШ(/н0/х, приведенный мо-
мент инерции выразим так-
= Е Лф2/(“омФо) + Е 'Л«''хфо/(ио/«Фо) —
= Е (Л/«0/*+ ГПхГ21и11х).
Из
пня статически:х сопро-
тивлений. Поэтому про-
должительность периода
разность между моментом,
этот период.
и моментом статич
^лп Л1СТ ~|- Л"/и,, — Л1ст Л/11Эо;
при торможении
+ мт = м11П,
тле Мст, Мд,, Л1т, М„„, Л!п!,с— ссответственио моменты статических сопро-
тивлений, движущий, тормозной, инерционных сил и избыточный при разгоне,
приведенные к валу лопгателп или тормоза.
Для произвольного угла поворота вала <р /И„„ = Joip и общие
дифференциальные уравнения движения механизма можно пред-
ставить в следующем виде:
27
при разгоне
Мдо р Мст + Л1„В Р = Мст 4“ Л/Рр!
при торможении
Мдп Т ^ст ^ИИ. Т — --- А^Рт,
где Л/Дв р и Л1д11 т — движущий и тормозной моменты приведенные к тому же
валу, что и Jo <Гр ” 'Гт — углы (ртд) попорота этого пала при разгоне н тор
Чтобы определить скорости и пути в периоды иеустановивше
гося движения, а также и продолжительность этих периодов
следует проинтегрировать полученное уравнение движения, для
чего необходимо знать закон изменения ускорения пли, поскольку-
Jo = const, закон изменения избыточного момента двигателя
в режиме разгона и тормоза в режиме торможения
Как показывают экспериментальные исследования приводов
грузоподъемных машин, с известным приближением закон изме-
нения ускорения, а следовательно, и избыточного момента можно
принять линейным (рис 1 9, б) и в общем виде выразить уравне-
Этот закон изменения избыточного момента позволяет рассмо-
треть три случая
О М„зб1 = 0, что соответствует чиненному измене......о уско-
рения от пуля до максимума (рис 1.9, в);
2) М1Пб1 = Л1цзбг, что соответствует постоянству ускорения
(рис 1.9, г), 1
3) 'И„зб2 = 0, что соответствует линейному изменению уско-
рения от максимума до нуля (рис. 1.9, д)
При этом уравнения движения имеют вид.
для периода разгона
т_. = я = Л,л»- J____L 'Иди т6« — Л1дп „зб , .
для периода торможения
Проинтегрировав первое из этих выражении, определим уг-
ловую скорость в период разгона:
Произвольную постоянную найдем из начальных условии:
при t = 0 о>дв = о, откуда С = 0.
Следовательно,
Угол поворота при разгоне
(р __ J Мдп 1136 1 £ J J Млп ПТб 2 — Мдп П1б 1 -т~— dt
__ Мдп, паб 1 Р j Мда паба, Мдв наб I
При t = 0 <рдп = 0, следовательно, С! = 0. При этом
_________________ Мдп. паб 1 /2 1 Мдв паба Мдп пзб 1 /з
<РД” " 2У0 ’Г 6У„/лп
При t = /дв <0дп = W„, поэтому
Мдв изб 1 1 I Мдв паб а — Мда паб 1 , _
“о-------Та---!ДД “г ' vTo я“ “
____ Мдп наб 1 + Мдп паб 2 /
~ 2J„ д”’
откуда время разгона /дв = 2/0(.>0/(Л/дв „з01 + Мдв 11з0г).
Путь разгона
/Мдп пзб 1 । Мд0 паба Мдп наб 1 ,2
<РД“ = \-2j-— +------------6Л --------) -
____ 2 / 2 - Д4 дп_ пзб t 4~ МдП- Пзб 2
3 0 0 (Л1Да. пзб 1 + Мдд изб-,)а
Аналогично для периода торможения угловая скорость
Ш, = фт = — _ J „Зб2 - Мт пзб , _£_Л =
Мт пзб 1 1 Мт паба Мт пзб 1 j q
При t = 0 wr = о>о, следовательно, С2 = oi0 Тогда
Мт. пзб 1 / Мт ,,,б» — Мт пзб 1 /3
- “о 7Г~1 1 •
Путь торможения
При t = 0 <(\ = 0 н, следовательно, С3 = 0. При этом
„ / ____ МТ , „зб 1 ,2 _ Мт пзб 2 — Мт изб I / |
Рт “ 2J0 1 bJ„tT 1 •
29
При t = tT сот = О, следовательно,
Шт = Шо _ ‘"'Ll (т _ Мт ,нб г - Л'т ,.зб , /т = 0;
откуда
1 мт изб 1 + Мт изб 3
Полный путь торможения (угол поворота при торможении)
(pr = CUq/t---------
6Л
Основываясь на выведенных общих формулах, можно полу,
чить расчетные формулы для описанных выше случаев изменения
избыточного момента В частности, из уравнений угловых скоро-
стей разгона содп и торможения <от, найдя значения
и подставив их в выражения, определяющие ускорения в, для вре-
мени I = /дв и t = tT получим-
при Л1дВ1И51 = 0 и при Л1ДВ „збг =
Едв = 2<Ло//к = k<a0/taa
Ет = — 2Шв/1„ = — /ков//,
= ^дв изб 8
Едв » Ш0//дВ — ЙШо//дВ
вт = — в>0//т = —/гш0/(т
Из приведенных формул следует, что
при Л1д
(ft
наименьшее время раз-
гона и ускорение имеют место при постоянном значении мо-
мента Мдв.и», а скорость при этом изменяется линейно со скачко-
образным переходом к установившейся
В механизмах, включаемых фрикционными муфтами, гидрав-
лических устройствах, включаемых золотинками, избыточный
вращающий момент, а следовательно, и ускорение увеличиваются
постепенно (рис. 1.10, а), причем закон изменения момента за-
висит от вида системы управления и квалификации оператора.
При приводе от асинхронного электродвигателя трехфазного
тока ускорение приблизительно постоянно (рис 1 10, б), а ско-
рость увеличивается почти по прямой, однако при двигателе
с фазным ротором кривая ускорений t имеет зубчатый вид, со-
ответствующий скачкообразному изменению вращающего мо-
мента на различных ступенях выключения пускового реостата;
нелинейность характерна и для изменения скорости.
Третий случаи (рис 1 10, в) прпбяизптелыю соответствует
разгону механизмов при приводе их от этектродвигателеи, питае-
мых по системе Г-Д (генератор — двигатель), а также при при-
воде от двигателя внутреннего сгорания с гидротрансформатором
При торможении механизма характер нарастания тормозного
момента зависит от конструкции тормоза И системы управления
им. В автоматически работающих тормозах, замыкаемых под дей-
ствием пружины или груза, момент увеличивается очень быстро
(0,01 . 0,03 с) и затем сохраняет свое значение почти все время
торможения. Это же относится и к наиболее распространенным нор-
мально замкнутым тормозам. При редко применяемых управляе-
мых тормозах, например в механизмах передвижения и вращения,
момент увеличивается значительно медленнее
Так как периоды неустаповпвшегося движения при разгоне
и торможении являются функцией избыточных моментов двига-
теля и тормоза, их оценивают ускорением звеньев механизма.
Средние значения допустимых ускорении для различных меха-
низмов строительных кранов следующие'
Чтобы при установочных операциях максимально снизить
ускорения и пути торможения, механизмы кранов оборудуют ре-
гулируемыми приводами: при электроприводе трехфазнымн двига-
телями с фазным ротором или двигателями постоянного тока
(в том числе работающими по системе Г—Д и тиристорными).
Плавную работу обеспечивает и гидропривод механизмов Меха-
31
ществпяется это или регулированием частоты вращения вала дви- гателя, или применением второго двигателя, связанного допол- нительной передаче!! с основным В механизмах передвижения и вращения поворотной части кроме основных стопорных можно применять управляемые тор- моза, произвотьно регулирующие плавность остановки. Как следует из графиков (см. рис 1 10), линия скорости в пе- риод неустановившегося движения образует угол с горизонталь- но!! прямой, определяющий скорость в период установившегося движения; вследствие этого в момент начала и окончания разгона и торможения происходит «рывок» скорости, характеризующийся изменением ускорения и выражаемый производной от ускорения или второй производной от скорости- Подставляя в общие уравнения движения значения /Ист = fA и е- = л,|о*/(ЗО/р) и учитывая, что при передаче n0 Ло/Х динамического момента потери на трение прпопизнiелыю про- порциональны действующим моментам, ввиду чего при ин- женерных расчетах их можно учесть, как и при статических, введением в расчетные формулы КПД механизма, получаем Мдо р = — У — + У 2 Л' еР max + ,'"A «Р...ЗХ Д р «о По/, ^/АПо х "S/x’lo х После подстановки значении гх = 9,55пхМ„ и ер = = пЛо^/НО/р) находим.
р = е = со = ср. «Рывок» скорости неприятно отражается на ощущениях лю- дей и при их перемещении должен ограничиваться в соответствии с санитарными нормами. Его можно значительно снизить, если обеспечить плавное увеличение угловой скорости (см. рис 1 10, в) Достигается это также применением механизмов «плавной не- зависимость между движущим моментом и продолжитель- ностью периода неустановившегося движения. Решение общего уравнения движения позволяет определить зависимость между движущим моментом при неустановившемся движении и продол- жительностью этого движения При этом необходимо учесть, что момент статических сопротивлений Л1,.т можно выразить через силу Рх и радиус ее приложения гх Мх = Рхгх, где гх = = 60пх/(2л/гх) = 9,55 vx/nx Следовательно, Л1ст х = 9,55/\пх пх. Приведенный в какои-либо другой осн О (обычно к валу дви- гателя или тормоза), имеющей частоту вращения л0 (об/мин), «'о = nxiix), при КПД механизма между осью О и осью X i]0/x момент статического сопротивления — Л|стх _ Я.55Рхсд _ 0,55Рхид СТ “o/x’lo/x лх"о хЧо/, ло1о/х Учитывая, что суммарный статический момент является суммоп отдельных статических моментов, получим: л,-»=^2йт- Формула приведена для случая, когда сопротивление в меха- низме является вредным, если сопротивление в механизме яв- ляется полезным (торможение), в формулу следует вместо КПД Чо/х подставить коэффициент сопротивления, т. е. 1/т). 32 м + —А, дп р ~ По Д] По/х + п»'р Д '10/х ' 'р Д <х>10 х откуда t= — V —+ 0,105/1„ V ——k Р По Д Ho/х Т ’ Z-1 “о/хПо х Поскольку пусковой момент /Ид„. р кранового асинхронного электродвигателя является переменной величиной, для расчетов следует пользоваться его средним интегральным значением, под- робно определяемым в курсах электропривода При расчете обыч- ных крановых электроприводов средней мощности допустимо определять средний пусковой момент по формуле Мдп р 9,5 (Л1дВ -J- Мдп ро), где Мдв. р 1 и Л1л„ р,— движущие моменты в начальный и конечный моменты пуска (разгона) Ориентировочно /Ид„ ср я» 1,6ЛТН0Ч (где М„оч — номиналь- ный движущий момент). Приведя к валу двигателя все вращающиеся и поступательно движущиеся массы и учтя, что в этом случае J = mD?|„/4, а Мдв р — Л1ст = М„зб, получим: O,IO5nomD’H "|0и,|ло 4('МДО р —Л1ст) 38Л1„3б ’ где — маховой момент (кг м2), который для механизмов обычного типа можно принимать равным (1,1 1,25) mD'^ (здесь mD*— маховой момент ро- тора приводного электродвигателя а коэффициент 1,1 . 1,25 учитывает массы соосных с ним и приведенных к валу двигателя элементов механизма); Л11п0 — * Здесь и далее применены обозначения с индексами при разгоне «р» н при торможении «т>» 2 В8ЙНСОП А А 33
Для периода торможения согласно уравнению
Полный момент, развивае-
умепьшенпып на значение мо-
после соответствующих замен, аналогичных применяемым при
определении движущего момента при разгоне, получим:
-Z
па роторе двигателя, а следую-
щее звено, например соедппи-
Подсгавнв вместо /Идп т момент, создаваемый тормозом, най-
дем время торможения'
определяемыми законами движения аосошошо luepiuio юла
2> 35
В приведенных выше формулах Рх — в Н, т
в кг.м2; м, — в об/мин, vx — в м/с, Млв „ и
/р и /т - в с
Пути разгона и торможения определим по формулам для <(р
и <рт Если полученные значения ускорений ие удовлетворяют
установленным нормам следует применять систему регулируе-
мого привода.
Перегрузка элементов крановых механизмов в периоды неуста-
новившегося движения. Для обычного кранового механизма
основную часть приведенного момента инерции составляют мо-
менты инерции масс, для которых и0/х = 1 В первую очередь
ими являются массы ротора двигателя и элеменюв механизма,
соосных с ротором.
В периоды неустаповнвшегося движения вдоль кинематиче-
ской цепи механизмов действуют моменты, определяемые общими
уравнениями движения и превышающие момент статического со-
противления на величину М„в6 Очевидно, что напряжения в эле-
ментах механизма и износ их в периоды неустаповнвшегося дви-
жения будут больше, чем в периоды установившегося движения
Как показывают исследования, перегрузки отдельных звеньев
механизма от действия избыточного момента различны. Кроме
того, они тем больше, чем больше кратность пускового момента
н чем меньше коэффициент загрузки двигателя а.
Анализ динамических процессов в кранах и их механизмах
в общем виде сложен, так как котеблющаяся система состоит
из большого числа масс и упругих элементов, а характер раз-
вития процесса зависит еще и от начальных условии. Задачу
можно значительно упростить, если рассматриваемую систему
представить в виде нескольких приведенных масс, а соединяющие
их звенья в виде приведенных жесткостей и решать ее при кон-
кретных начальных условиях
Динамические нагрузки в упругих элементах определяют из
дифференциальных уравнений движения масс, причем число урав-
нений, подлежащих совместному решению, равно числу степеней
свободы системы, в соответствии с которым колебания системы
складываются из простых колебаний различных частот Так как
колебания высоких частот затухают быстро, скорее, чем низко-
частотные составляющие достигнут сколь-либо существенного
значения, основное влияние на прочность конструкции и условия
эксплуатации крана оказывают медленно затухающие колеба-
ния низшей частоты, исследование которых вследствие этого наи-
более важно В отдельных случаях существенное значение имеют
и колебания второй частоты
Свободные колебания системы, зависящие исключительно от
соотношения масс и жесткостей элементов из-за наличия дисси-
пативных сил (внешних и внутренних сопротивлений) затухают
быстро (на протяжении нескольких периодов) Внешние воздей-
ствия вызывают вынужденные колебания, амплитуда которых
зависит не только от значения и характера возмущающей силы,
но и от соотношения ее периода и периода собственных (свобод-
ных) колебаний системы
При совпадении периодов свободных и вынужденных колеба-
ний наступает резонанс, который вызывает если не аварию (из-за
наличия диссипативных сил), то значительное возрастание ампли-
туд нагрузки. Затухание колебаний не оказывает существенного
влияния на максимальные значения динамических нагрузок, раз-
вивающихся в первый полупериод
Колебательные процессы в строительных кранах происходят
нз-за упругости как звеньев механизмов, так и конструкции,
причем, как правило, первые являются более высокочастотными
и на колебания крана существенного влияния не оказывают Ко-
лебания конструкции обычно не оказывают заметною влияния
на работу приводов механизмов н, в частности, на равномерность
вращения двигателя Учет этого обстоятельства позволяет в ряде
случаев, в особенности для получения приближенных решений,
рассматривать колебания механизмов и конструкции раздельно,
что резко упрощает решение динамических задач
Дифференциальные уравнения движения системы можно со-
ставить различными методами. Наиболее распространенным и об-
щим является составление уравнении Лагранжа в ([орме
дП
причем, приравнивая левую часть нулю IP (!) 01, ог,рс (сияют
параметры свободных (собственных) колебаний системы, а при
равнивая левую часть движущей сите Р (/), — параметры вы-
нужденных колебаний. Кинетическою К и поiейциальную II
энергии системы определяют как фонышн обобщенной коортн
паты х и ее производной.
При составлении уравнении распределенные массы заменяют
сосредоточенными, а рассредоточенные — приведенными
Кинетическая энергия системы
Потенциальная энергия системы
/7 = 2'ТЧ’'+2^'
Применение указанных положений к конкретным расчетам
приведено далее
Определение приведенной жесткости механизма. Основными
упругими элементами механизма являются валы Упругостью
остальных элементов, в частности зубчатых колес, можно ввиду
ее малого значения пренебречь или учесть ее коэффициентом 1,15
Приведенную угловую жесткость (Н м/рад) вала постоянного
сечения диаметром d (м) и длиной 1 (м) при модуле сдвига мате-
риала G (Па) можно определить по формуле
Приведенная угловая жесткость ступенчатого вала с жестко-
стями cD1 и с„2-
Приведенные жесткость и угол закручивания зависят как от
мест приложения моментов, так и от мест приведения жесткости
(рис. 1.12) Для характерного их сочетания, когда момент при-
ложен к валу I (ведущему), приведенную к нему жесткость При-
вода определяют следующим образом
Если к валу I приложен момент М,, то момент на валу II
Момент на валу III
37
Рис. 1.12 Смел лля стреле-
леиия приведенной жесткости
Момент на п-м пату
Углы закручивания отдельных ва-
лов зависят от жесткостей с„ соответ-
ствующих элементов передач
Общин угол закручивания, при-
веденный к валу /, определяется
как сумма отдельных углов закру-
чивания-
Приведенная угловая жесткость всех передач
Приведенную угловую жесткость передач для других сочета-
нии мест приведения жесткости н мест приложения момента опре-
деляют аналогично
Жесткость канатного полиспаста. Канатный полиспаст яв-
ляется одним из звеньев механизма Его жесткость при кратности
«п, КПД т),„ длине Л и жесткости каната определяют сле-
дующим образом (см. рис 1 12)
Удлинение полиспаста под действием груза весом Qc
ДА = Qch/(uuE KF„)
Удлинение каната
Натяжение каната
Д/ = <?cA/(f,/K).
Жесткость полиспаста, привеченная к ободу барабана,
Угол поворота барабана из за удлитиия luiiaia
Уповая жесткость nonicu icia
1 J ИХГРХЗКИ, действующие ИХ МАШИНЫ
1 3 1. Виды нагру ок
таиовившемся движении системы, сила
I 3 2 Нагрузка от весовых воздеиствин
IxcQj, поднимаемого труза являйся функцией его
массы, максимальные значения котороп соответствуют номиналь-
ной грузоподъемности крана для данного вылета крюка, Qc = Qg.
39
f 2. Основные параметры стронтетьных кранов
бзuittti ые (ГОС Г 1Л65Ь —85)
Максимальная
1b 1'1 41 1 so
момент Л1, т-м Максимальная высота подъема груза //, м Максимальная удельная конструктивная масса крана р = т:(МЦ) т/(т-м2) Полная (ориентировоч ная) масса крала (± 10 %), выпускаемо го промышпениостью т 100 40 0 01 76 160 56 0 007 95 200 45 0,009 115 250 80 0 0051 132 400 50 0 0054 215 630 80 0 ООЗо 305 1000 80 0,0028 415
Кра
Парчм.тр короткобиэовыЛ (ГОСТ 22827 — 851 j “а 1 аС£Н
Макси м з л ьна я
10 1 16 1 ” 40 1 1 '° I 63 —
Максимальный грузовой момент М, т-м 29 52 80 128 80 140 220
Максимальная высота подъема груза //, м 6,6 7,2 8,7 10,2 8,5 10,6 12
Максимальная удельная конструктивная масса крана р = mi(MH), 0,038 0,063 0,041 0,045 0,029 0,03 0,041 0,044 0,03 0,033 0,027
Полная (ориентировоч- ная) масса крана (± 10 %), выпускаемого промышленностью, т 28 44 68
'—Г” автомобильные (ГОСТ 11-611- S3) | пневмоколес ме (ГОС Г 22<7-К5)
.г,ивлпл'1Ъ<'М11ОСТЬ Т
—; тг । ю । 16 25 ю | . | .0 |
' 12 20 35 61 100 Ы 125 180 315 5.0
6 8 8,5 10 10 10 И 112 112 18 1
0 08 0,055 0 048 0 035 . 0 039 . 0 036 0 017 0 019 0 016 0 010
0,067 0,058 0,041 0 046 0 021
7,1 9,5 14 3 22 7 — - 33 48 75 111
вы
автомобильного
22827 — 85)
грузоподъемность т ,
] 00 | КО | 260 И I 1. I 10 | 01 | 100 I 100 60
350 560 1000 66 но 200 320 Ь00 1040 1850
12,8 13 13 8 10 13 7 13 5 13 18 29 29
0,022 0 017 0,011 0.04 0 025 0 023 0 022 0 012 0 008 0 000
0,013
87 — — 26 51 103 Н4 1G3 2G0 320
Грузоподъемность стреловых кранов переменная и обычно из-
меняется по закону сохранения постоянства силового* грузового
момента М = QcRt = const, однако в ряде конструкций для обес-
печения удобства эксплуатации она является постоянной. У не-
которых типов башенных кранов, грузоподъемность изменяется
ступенчато (рис. 1.13).
В кранах пролетного типа грузоподъемность постоянна при
любом положении груза относительно пролетного строения
Массу нормальных грузозахватных приспособлений — крюковых
• Согласно ГОСТ 13556—85 грузовой момент 1/г„ = QR выражается о т м
силовой грузовой момент ,Wrp с = Atrpg выражайся и Н я (кН-м).
40
блочных обоим и подъемных кантов — принимают равной
0,03 0,05 нохпшальной массы груза. Массу специализирован-
ных захватов — грейферов, подъемных электромагнитов, ва-
1.3.3. Ветровые нагрузки
Грутоподтемпые устройства, расположеши ю вне зда-
нии, должны работать в любую пого iy, в том числе и в ветреную
Предельное давление ветра, при котором еще возможна и безопасна
работа крана, определяет ветровую нагрузку па кран в рабочем
состоянии Край в нерабочем состоянии рассчитывают па дав то-
нне ветра, имеющего место при шторме, буре или урагане
Нагрузки от ветрового воздействия_ па груз и кран опреде-
ляются в соответствии с ГОСТ 1451-/7
Скорость ветра характеризуется пульсацией, что предопреде-
ляет динамичность ветрового воздействия (рис 1 14)
Современные методы расчета давления ветра основываются
на учете кинетической энергии движущегося воздуха (скорост-
ном напоре), определяющей то наибольшее возможное давление
в движущемся с некоторой скоростью воздушном потоке, которое
может получиться в точках, где скорость обращается в нуль.
Если р = 1,225 кг/м1 — плотность воздуха, а о (м/с) — его ско-
рость, то динамическое давление (Па) ветра
q = ро2/2 = 1,225ш/2 = 0,613а2
Территория СССР разбита па семь районов с различными пре-
дельными расчетными скоростями ветра v па высоте 10 м над уров-
нем земли, при этом динамическое давление принимают следую-
Рэиоп ................. I II
о, м/с . 21 24
q Пт . 270 350
III IV V VI VII
27 30 33 37 40
450 550 700 &50 Ю00
Европейская н юг азиатской части СССР относятся к 1—111
районам. Горные районы Кавказа н Средней Азии и побережья
морей, кроме указанных далее, относятся к IV—V районам, се-
верное и северо-восточное побережья страны — к VI, VII районам.
Рис 1 14 Изменение скорости остря
Распределенная ветровая нагрузка (Па), т е. нагрузка, при-
ходящаяся на 1 мг воспринимающей поверхности,
10 20 40 60 100 200
1 1 25 1,55 1,75 2,1 2,6
(для промежуточных высот значение k определяется интерполя-
цией; для кранов, работающих в городах н лесных массивах
разрешается снижать коэффициент k приблизительно на 15 %),
с — коэффициент аэродинамической силы, учитывающий харак-
тер обтекания объекта воздушным потоком, определяемый про-
дувкой в аэродинамической трубе; значения с для различных
конструктивных элементов приведены ниже.
трехгранные из труб ....................
четырехгранные из труб .................
1 + ₽ = 1 + тЛ 1,2 ... 1,3—динамический коэффициент, учи-
тывающий пульсацию ветрового воздействия тп и коэффициент
динамичности е, являющийся функцией периода собственных
колебаний Т (с)
Для башенных кранов значения тп и £ приведены в
ГОСТ 13994—81. Ориентировочно для них та = 0,12 ... 0,0004 Н,
а 5 = / (Т), где Т а; 2 + 0,02/, [здесь Н (м) и L (м) полные вы-
сота башни и длина стрелы крана]. Зависимость между Т и 5
нелинейная:
Т, с........................ 1 2 3 4 5 6 7 8
£........................... 1,75 2,25 2,65 2,95 3,16 3,22 3,26 3,3
В нормальных условиях эксплуатации для рабочего состсяния
крана принимают
kc (! + ₽) = 1,6 ... 2,5.
Ветровая нагрузка (Н) на конструкцию крана, ее отдельные
элементы н груз
Гв = S РвГ»
44
Площадь (и') груза, если она не известна, можно определить
в зависимости от грузоподъемности крана Q (т)-
Для нерабочего состояния при определении Р,,. |1р крана учи
тывают значение q в зависимости от района, в котором установлен
кран Для нормальных условии эксплуатации ориентируются
на Н1 район
Для рабочего состояния р определяют в зависимое ги от
назначения крана при стабильных значениях q (МПа), приведен
них ниже
состояния
Ветровую нагрузку нерабочего состояния крана следует учи-
тывать при расчете на прочность металлоконструкций, механизмов
передвижения кранов и их противоугонных устройств, а также
и собственной устойчивости крана против опрокидывания
1.3.4. Инерционные нагрузки *
«? + ?) Or/6,
горизонтальная сила инерции груза при передвижении крапа
Рпи гР = «2+
лснпю нагрузок на стрелу
с инерционных сил при
вращении поворотной части
ным формулам
чсчным массам.
инерции при вращении
поворо(noi'i части крана
ствеяно нельзя, так как все элементы стрелы
яых расстояниях от оси вращения. Метод on
длине Lc, равнодействующая нрнтожен? на расстоянии ф h oi
При массе стрелы тс (кг) п равномерном распределении ес по
длине стрелы, масса элементарного участка, расположенного на
расстоянии / от пяты стрелы, ibnc = (incl с) til.
При угловон скорости w элементарная центробежная ента
dPc ц = d/»cwJ (а0 -г I sin 0) = '-ц,,J' Со + 1 sin 9) dl.
46
Полная центробежная сила
Рс ц = '-т^ш2 f (x„ + /smO)t//
tc
Подставив (О = лиь 30, полечим
Так как момент элементарной центробежной сити oihocii-
телыю пяты стрелы
ордината точки приложения це|цробежнон силы
а расстояние ее от пягы стрелы
Касательную силу ннерпни определим следующим методом
Считая груз, крюковую подвеску и часть стреловою поли-
спаста (массой /п„), прикрепленную к головке стрелы, точечными
массами, касательную сил инерции этих масс определим как
-(QH 7 I /Ип/2)-4^(т0 I- L sliiO),
/— время iicvciаш>вишлегося двпжеиня, с
Касательную силу инерции стрелы массой шс можно считать
шредслепноп по ее длине Лс Элементарная касательная сила
dP„
-= f/mL (х„ 1 s,n 0) = (х„ + I ып 0) dl.
Полная касательная сила инерции
\в «ас = У + IS1H 0) М = тс (х, + Lc sin 0/2)
Положение точки приложения равнодействующей касательных
сил инерции стрелы (рис. 1 15, б) найдем из уравнения моментов
относительно пяты стрелы
с кас dp
Абсцисса этой точки
Момент инерции (кг.м2) для однородных тел правильной гео-
метрической формы можно определить по формуле
J = mD-lk,
костеиной трубы, к = 5,75 для канатного барабана, к =
Для наклонного стержня массой тс с поперечными размерами,
малыми по сравнению с его длиной (например, стрелы крана),
концы которого находятся на расстоянии и гг от оси вращения^
Для колонны (мачты или башни) квадратного сечения из че-
тырех уголков, .массой тс, поперечным сечением b У b (по центрам
тяжести уголков) J = тЬг/2.
1.3.5. Расчетное сочетание нагрузок
Механизмы и металлоконструкции обычно рассчиты-
вают для трех предельных случаев нагружения I — действуют
максимальные нагрузки рабочего состояния, II — действуют эк-
вивалентные нагрузки рабочего состояния; III — действуют на-
грузки нерабочего состояния (табл 1.4)
Первый случай нагружения используют для расчета прочности,
а прн необходимости и деформаций всех элементов машины с уче-
том характера нагружения, определяемого режимом эксплуата-
ции машины
Расчет по второму случаю нагружения проводят для всех
основных переменно нагруженных элементов машины на ограпи-
48
ченную выносливость по заданной долговечности Расчет ведется
по эквивалентной нагрузке
Третий случай нагружения используют при расчете прочности
и, если нужно, деформаций всех элементов машины при нагруз-
ках нерабочего состояния, в том числе монтажных, если их воз-
действие создает большую пагружениость
1.3.6. Надежность и режимы работы машин
Общие сведения. Срок службы машины зависит как
от конструкции, так и от интенсивности использования машины
и ее отдельных элементов Срок службы определяют обоснован-
ным расчетом и правильным выбором материалов элементов
машины
Срок службы задается для основных несущих элементов, не-
которые детали под действием сил трения будут изнашиваться и
выходить из строя быстрее Если повысить их срок службы путем
увеличения размеров, то увеличатся масса и стоимость машины,
но снизятся эксплуатационные расходы Имеется оптимальная
зона срока службы, в которой суммарные затраты минимальны
Границы этой зоны определяют путем проведения соответству-
ющих технико-экономических расчетов и корректируют путем
статистического анализа результатов опыта эксплуатации анало-
гичного оборудования В реальных конструкциях даже прн
эксплуатации в пределах оптимальной зоны избежать отказов
невозможно Интенсивность отказов определяет степень надеж-
ности конструкции
ГОСТ 13556—85 н ГОСТ 22827—85 установлены сроки службы
(ресурса) до первого капитального ремонта и срок службы до
списания (табл 1 5)
Увеличение сроков службы с ростом грузоподъемности опре-
деляется тем, что с максимальной грузоподъемностью и близкой
49
1 б. Директивная норма годовой выработки крапов
него времени раооты механизм:
1.5. Сроки стужбы башенных стреповых самоходных кранов
Край "Ьго^е^тТ''?0
ностыо: до 25 т более 25 т Механизмы башенных кра- размеров Пнсомоколесные На самоходном шасси Гусеничные Корогкобазовые 9 000 .. 10 000 II 000 .. 13 000 2 000 3 000 2 000 2 300 2 300 . 2 700 2 300... 2 51)0 2 300 . 2 500 2 000. 2 300 / При Q < 10 т — 10 ( При Q > 10 т — 16 Ю лет [При <?< 16 т— 11 При Q < 40 т — 12 При Q < 100 т — 13 [ При Q > 100 т — 16
Монтаж металлоконс1|>укшш
Монтаж железобетонных констрхкнтти
к ней грузоподъемные машины используются обычно значительно
реже, чем со средней и малой.
Характеристика рабочего процесса. Грузонодт емпые машины
являются машинами прерывного действия, у которых периоды
работы перемежаются с периодами пауз, а механизмы работают
разновременно или частично совмещение Цикл рабочего процесса
характеризуется следующими операциями: захват (зачаливание)
груза и его подъем, передвижение крана, изменение вылета
вращение поворотной части крана, опускание груза и его от
цепка — возврат крюка в исходное положение Операции пспе-
движеиия, вращения поворотной части могут сочетаться произ
вольно как между собой, так и с операцией подъема или спуска
пня груза Нормальным, соответствующим возможностям опера-
тора (крановщика) средней квалификации считается совмещение
двух операций, например подъема груза и вращения поворотной
части крапа. Возможно, хотя это требует значительного внимания
и напряжения, совмещение и трех операций Если время каждой
из операций обозначить через tb то общее время цикла Т является
суммой затрат времени на каждую операцию, с учетом возможного
совмещения операций коэффициентом ь = 0,7 . 0,8 Стедова-
тельно,
Фактическое время цикла значительно превышает определен-
ное по указанной формуле из-за затрат времени на зачаливание
грузов при закреплении их к грузозахватному органу, удержива-
ния грузов па весу при их закреплении в рабочем положении и
других затрат, связанных с монтажными операциями Некоторые
сведения, характеризующие фактическую продолжительность ра-
бочего цикла, можно получить из данных, определяющих дирек-
тивную норму годовой выработки строительных стреловых крапов
50
Привод а система упрощения
"ояоротноО
Механический с рычажным иди лиев магическим управлением Гидравлический Электрический 10 1 I 8 . 12 0 10 8 . 10 G 8 4 0 I 1 20 12 . 16 10 И
ленный, достаточно продолжительный период t (месяц, квартал)
работы крана. При этом коэффициент использования грузоподъем-
ности
SQ././S ti.
Три различные зависимости нагруженности (/, //, ///) можно
преобразовать в три нагрузочных графика (рис 1 17, б)
Аналогичные графики можно построить для всех крановых
механизмов (рис. 1 18)
Важными показателями являются коэффициенты Кс суточ-
ного и Кг годового использования механизма (значение Кс равно
числу часов работы механизма в сутки, деленному на 24, а Кг —
числу дней работы механизма в году, деленному на 365)
Для анализа работы механизма, особенно его привода, пуско-
вых и регулирующих управляющих устройств, значение имеет
также число включений механизма в период одного цикла
(табл 1.7) и число включений механизма в час (ЧВ) Эти показа-
тели зависят от количества рабочих циклов в час и от продолжи-
тельности включения, поскольку при каждом цикле работы ме-
ханизма его включают и выключают многократно из-за наличия
прямого и обратного ходов п необходимости регулирования ско-
рости движения для точного подхода к месту остановки.
Ниже приведена ориентировочная зависимость между продол-
жительностью включения ПВ, количеством рабочих циклов в час
па и числом включений в час ЧВ>
ПВ % ............... . . 15 25 40
лц..................................... 6 12 21
ЧВ . .............. 60 120 240
Режимы работы. На основе приведенных данных в зависи-
мости от степени нагруженности и использования кранов действу-
ющими правилами Госгортехнадзора регламентированы режимы
работы кранов н его механизмов, причем режим работы крана
определяется по режиму работы его подъемного механизма
(табл 1 8)
Длительный опыт эксплуатации кранов н развитие теории
надежности определили недостаточность этого метода регламен-
тации режимов работы в связи с чем были разработаны более
конкретные н детализированные показатели, зависящие как от
Режим работы пв % ЗН’(п'ре»мущкт*"“го')'Т°°
Кгр «г
Легкий (Л) Средний (С) Тяжелый (Т) Весьма тяжелый (ВТ) 15 25 40 60 0.25 ... 0,5 0,5 0,75 0,75 1 0.33 0,67 0,5
52
I 9 Классы использования механизмов (ГОСТ 258.35—85)
1 И Рекомендации по группам режимов ртботы мехтнизмов строительных
кранов (ГОСТ 25835-83)
До 800
Св 800 до 1600
1600 > 3200
• 3200 - 6300
Св Ь 300 до 12 500
12 500 j 25 000
25 000 50 000
Класс нагружения
Коэффициент иагруже-
Bl В2 ВЗ В!
До 0 125 Св 0 125
до 0 25
Св 0 25 Св 0 5
до 0 5 до 1
'Тр- dim
". ‘ 1
•
Самоходный крюковой.
грузоподъемности? до 16т
грузоподъемностью более
при рабик С Грейфером 54 14 14 — 4
Башенный:
для ыроитсльпыч и мои 34 >4 34 о4 3.4
тажпых работ
для пиДачп батона на ни И) j4 и 4 3.4 1 1
ротсхннческом строитель
CTDC
Коэффициент К определяют по формуле К =
Ниже приведены коэффициенты нагружения /Ср для кранов.
Класс нагружения . . QO Qi Q2 Q3 Q4
Коэффициент Кр ... До 0 063 Со 0,063 Cd 0,125 Св 0,25 Сп 0 о
до 0,125 до 0 25 до 0 5 до 1
Коэффициент нагружения определяют по формуле Кр—\
\ Whom / Ст
где Qi — масса груза, перемещаемого краном с числом циклов C-t\ Q1J0M — номи-
нальная грузоподъемность крана; Ст = £ Ct — число циклов работ»! крзна
за срок его службы.
В отличие от приведенного рапсе значения Кгр кубическая зависимость
между коэффициентом нагружения Лр и относительном нагруженноегыо опре-
деляется учетом влияния погруженности на усталостную прочность элементов
конструкции.
I 10. Группы режимов работы механизмов (ГОСТ 25835—83)
„—становившегося движения (разгона и замедления) что при
водит К повышенному износу деталей и агрегатов машины и
влияет иа надежность ввиду более быстрого достижения пределов
усталостной прочности Поэтому режим работы механизма опре-
деляет не только степень нагруженностп элементов машины, но
и требования, предъявляемые к прочности его деталей и парамг-
трам двигателя (привода) тормозного устройства и системы
управления механизмами
’ Нормированные методы расчета как металлоконструкции так
и механизмов, учитывающие режим работы механизмов и крапог,
разработаны только для башенных строительных крапов
(ГОСТ 13994—81) и ориентированы па мето г расчета по предель-
ному состоянию Согласно изложенной в этом ГОСТе методике
при определении расчетной нагрузки учитывается возможный
коэффициент перегрузки Л' = 1,15 1,8, зависимый от класса
ответственности крана и степени изменения нагрузки, а также
коэффициент т = 0,85 ... 1,05, зависящий от условий и особен
костей работы рассчитываемого элемента
При расчете по методу допустимых напряжении с пспользова
пнем общепринятых их значении руководствуются следующими
соображениями
При расчете механизмов и металлических конструкции по
первому случаю нагружения (табп 1.4) различие в режиме ра
боты учитывается коэффициентом нагрузки К„, ориентировочные
значения которого следующие
механизмы, крана легко» 'Редко»
Механизмы (ГОСТ 25835—83) Краны (ГОСТ 25546-82) IM, 2М, 34 4 4 54 64
IK.2К,ЗК 4К, 5К 6К, 7К 8К
Методика учета режима работы (эксплуатации) при прочно-
стных расчетах. ГОСТ 25835—83 и ГОСТ 25546—82 не отмечают
Конкретные данные, касающиеся учета режимов работ при
расчете кранов н крановых механизмов, приведены ниже.
Более напряженный режим работы крана и его механизмов
определяет более высокие требования, предъявляемые к его
ствне этою повышаются динамические перегрузки в периоды
4М, 4К 5К И
5м, бк 7 к
6М, 8К М
Численные значения коэффициентов перегрузки при расчете
башенных кранов по методу предельных состояний и коэффициен-
тов нагрузки при расчете крапов по методу допускаемых напря-
жений, приведенные выше, зависят от динамического коэффи-
циента нагружения конструкции крапа и его механизмов при
выполнении рабочего процесса Их можно определить расчетным
путем и проверить экспериментально тензометрическими измере-
ниями в процессе нормальной эксплуатации Сопоставимость
результатов расчетных и экспериментальных работ определяет
степень обоснованности расчетных положений Разработанные
методы расчетного определения нагруженностп, определяемой
динамическим коэффициентом, приведены в п 1 5—1 7 примени-
тельно к работе различных механизмов крана
Поскольку крановое и другое грузопогьемное оборудование
является серийной продукцией, для установления Р.,„п могут
быть использованы нагрузочные диаграммы (см. рис 1.18), ха-
рактеризующие, с какой относительной нагрузкой н в течение
какой части общего времени должен работать механизм па протя- жении расчетного срока службы При расчете детален па выносливость необходимо исходить из суммарного времени Т (ч) работы механизма за полный срок его службы и из характера измене! пя нагрузки в течение рабочего цикла 7-=87С0ЛЛ'гЛ^, Пример 1.1. Определив эквивэлс-нтную нягрузку ллп пргмилг-шп рпг- tCTOB пв выносливость переменно нагруженных элементов подъемного меха- низма номинальной грузоподъемностью 0Пом = !0 т- Подъемный мехаш- ч «кептуатархетс» при груэоитдммиост» Q - 10 г в !<>•;. вр.-мси.,, ПРИ 0 = 5 т- 15%, при <?=.! г— IS--;,, при 0=1 т - .Я! . Эквива пснтную нагрузку определяем для трех вариантов, m h (при рас чете механических мталеи); >п «= 1 (при расчете че.а.т.к.м-™-тру кии.и ы = 1 (при рзсчетс механических детален из i;nin г;тн\ю ’ рочне-сть). расчетная формула
где Г—календарный срок ст\жб„, а гаоаметры Лг Л, ПВ ирппелсгнi в табл 18. 0а„п = О„ом ]/ 2 ЬУй ЕЕ-
Число циклов напряжении в деталях механизма за период их службы г = 607Х где г — частота вращения (осьмин) з\бча- тых II ходовых колес, осей и валов, работающих пренмхщестреиио на изгиб, пли число циклов (в минуту знакопеременного цщ ре ч е- ния для других элементов). При расчете .механизмов и металлокоистрх кцип по третьему елхчаю нагружения исходят из номинальных значенни макси малым возможных нагрузок н минимальных запасов прочцо-ти Для детален механизмов, нес которых мал по сранпеци'о г <-.г. новнымн нагрузками, режимы раооты учитывают уве а и ([ внешней полезной нагрузки и тп принимаемых при расчете фициеитов запаса прочности, при этом вводят коэфНвiи।iein Iрузг.п А,< Что касается металлических конструкций, вес ьып-.пу СОНССТаЬшМ С ОСНОВНЫМИ деист ВУЮЩ.|!М11 силами ТО прч ИХ рис.:. ..> для случая передвижения крана следует учитывать также шна- минусное воздействье .массы металтокоиструкиии; ття предвари тельных расчетов в большинстве ст’.-члев можно испо т--жчь‘г значки! тех же коэффициентов Пр расчете ' \ ни i т 1 , i ш по В I О| lO.MV случаю HarpV/KCHIU! 1 -C.V* ; i < . ’ i:r:-r • ; i; соответствующей нагр\лС.ЧЩ.Г.! 1 n;-:*.r i • ;i.’1: ’ -Г , !,,:0 механизма. В общем виде ^кЕНгале-;тиач юн- При м = Я QH.a='0V/ 0 ! + Й)"0Ъ+ (JJO !3+ (^) 0 3- 7 - При m — -1 10 -/(тЯ0'1 + U)'°-4’+(У>)'°1 ЧътУ03^ При гп = 3 <?-= 'о 7 Ш01 + (У>У°--,5+(тУУи'|5+- Подкоренное выражение в этих формулах отпивается от коэф- фициента нагружения, используемого при определении режима раооты (см с. 54—55) + (4У°’15+иУ°'3 = 0'1963' что соответствует ктассу нагружения В2. При продолжительности использо- вания 3200 ... 6300 и режим работы, при котором эксплуатируются подъемные механизмы строительных башенных крапов, соответствует ЗМ
л,.,я = л.ос. 1 Гй) где рп:.„ - iw.:>nra.ieii н грумы. Р,,,г(а -,г;.х .ь-шой 1.3.7. Производительность машин Техническая производительность определяется кон- структивно-кинематическими параметрами машины Эксплуата-
крипом т.-пьелши cni jm =» 8 . 9 для >::ехач>1Ческих деталей; m = -i ... (i'j.ia ционная производительность меньше технической и определяется
как параметрами технической производительности, так и конкрет- ными условиями эксплуатации
Применительно к механизмам подъема груза P^„,.T и „ соответствуют фактической и номинальной ц’тузоподъем.иостям применительно к другим механизмам — фактическим и поминаль- ным крутящим моментам, развиваемым двигателем и тормозом в периоды установившегося н неустаповнвшегося движений. 58 Часовая техническая произродительпость (т/ч) грузоподъехшой машины Пч = QnKj-pKcp, а годовая (т/год) П = /7, ,/лр, 59
какой части общего времени должен работать механизм па ппотя
женин расчетного срока службы. "щия-
При расчете деталей па выносливость необходимо исходить
из суммарного времени Т (ч) работы механизма за полный срок
иикла->ЖбЬ' " "3 Хара,'тера "зме"С| "я нагрузки в течение рабочего
Т - 8760/7\r/(t^,
Применительно к механизмам подъема груза Р^л„ п Л„ ,
соответствуют фактической п номинальной грузоподъемностям'
применительно к другим механизмам — фактическим и поминаль-
ным крутящим моментам, развиваемым двигателем и тормозом
в периоды установившегося н неустановпвшегося движений
58
Рримср 1.1. Определит! эхвипа
низма номинальнон" грузоподъемност
чете механических деталей);
Расчетная формула
HUy°3-7 т
=-о/(-^Уо.' + иУ^+иУ0- +(1У)‘°з -'
c„,.D -10/(^о^У°М4У^Ч^У- - - т
Подкоренное выражение в этих формулах отнимается от коо|-
фициента нагружения, используемого при определении режима
работы (см с. 54—55)
что соответствует классу нагружения В2. При продолжительности использо-
вания 3200 ... 6300 ч режим работы, при котором эксплуатируются подъемные
механизмы строительных башенных кранов, соответствует ЗМ
1.3.7, Производительность машин
Техническая производительность определяется кон-
структивно-кинематическими параметрами машины Эксплуата-
ционная производительность меньше технической и определяется
как параметрами технической производительности, так и конкрет-
ными условиями эксплуатации
Часовая техническая производительность (т/ч) грузоподъемной
машины
а годовая (т/год)
П = П,,тр,
ti = s/v + (3 .. 4),
где s — средний путь, м, v — скорость движения, м/с.
Дополнительное время, расходуемое в периоды пуска пли
торможения, учитывается добавлением 3.4с Необходимо
также учитывать время на такелажные и монтажные операции
Средние значения коэффициента использования машины по
грузоподъемности таковы: Кгр = 1 при перегрузке насыпных
грузов (грейферами); Кгр = 0,7 при перегрузке насыпных грузов
бадьями, другими устройствами, /Сгр = 0,6 при перегрузке штуч-
ных грузов различной массы и конфигурации, А',р = 0,5 при
производстве строительно-монтажных работ
Коэффициент /<вр использования машины во времени (в тече-
ние 1 ч) зависит от системы организации работ па площадке
На хорошо организованных строительствах при рационально
используемых грузоподъемных машинах А„р -»• 1
В среднем при строительстве кран используют 12 . 14 ч
в сутки и 3600 . 3800 ч в году. На производительность крапа
влияет и время года По сравнению со среднегодовыми данными,
данные летних и зимних периодов могут отличаться до 25 %
1.4. СИЛОВОЕ И ТОРМОЗНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
1.4.1. Общая характеристика
Силовое оборудование предназначено для привода меха-
низмов грузоподъемных машин, осуществляющих соответствую-
щую рабочую операцию, а тормозное — для снижения скорости
60
движения и стопорения механизмов после окончания рабочей
операции
В современных конструкциях грузоподъемных машин — строи-
тельных кранов и других — о качестве первичного силового обо-
рудования применяют электродвигатели питаемые элекгроэнер
гней от внешней электросети трехфазпою тока частотой 50 Гц
и двигатели внутреннего сгорания (ДВС), пренмг щест вен ио дн
зелп. Для весьма редко выполняемых операций — установочных
п аварийных — можно использовать н ручной привод.
Электрические двигатели, особенно питаемые от внешней
сети, являются наиболее удобным видом силового оборудования
ввиду присущих им положительных качеств — высокой эконо-
мичности, постоянной готовности к работе, способности преодоле
вать инерционные перегрузки, удобства управления и 41 стоты
рабочего места
Для повышения качества характеристик электропривода при-
меняют более сложные его модификации, так называемые вторич-
ные приводы — электрические постоянного тока по системе гене-
ратор-двигатель (Г—Д) и тиристорные (Т—Д). Можно исполь-
зовать также гидроприводы по системе электродвигатель—гидро-
насосы высокого давления постоянной или переменной произво-
дительности — гидродвпгатели механизмов, ротационные пли
плунжерные
Двигатели внутреннего сгорания (непосредственно или с гп
дротрансформатором) используют при групповом приводе меха-
низмов, т е при приводе всех механизмов крана от одного двп
гателя
При приводе от ДВС также можно применять вторичный при-
вод, которым является система ДВС — электрогенератор перемен-
ного или постоянного тока—электродвигатели механизмов или
системы ДВС — гидронасосы высокого давления, объемные ги-
дродвигатели. Одним из вариантов применения привода от ДВС
является установка последовательно или параллельно с ним элек-
тродвигателя трехфазного тока, питаемого электроэнергией от
внешней электросети. При длительной работе крана на одном
месте с целью экономии ресурса ДВС вместо него используется
этот электродвигатель, приводящий генератор, питающий элек-
троэнергией двигатели механизмов. Аналогичную схему можно
применить и при гидроприводе механизмов, при этом обеспечи-
вается удобное глубокое регулирование скоростей рабочих дви-
жений, упрощается конструкция и снижается масса механизмов.
На производственных предприятиях, имеющих разветвленную
сеть трубопроводов сжатого воздуха от центральной компрессор-
ной станции, применяют пневмопривод плунжерною типа.
Тормозное оборудование, выполненное в виде контактиру-
ющей пары (неподвижного и подвижного эчемептов), — это ко-
лодочные, ленточные и дисковые тормоза, управляемые вручную,
электромагнитами, электрогидравлическими толкателями пли це-
61
посредственно гидроточкателями. Пспочьзуют преимущественно
автоматические нормально замкнутые тормоза, в механизмах
горизонтального перемещения можно применять нормально от
крытые тормоза, справляемые машинщ том
Работоспособность тормозных устройств определяют п тра-
процесс торможения — коэффнцьеп
Электропривод
Крановые
мощность, дат
Для данного :
отвечает своя
При другой ИВ
Максимальный момент ниилеля, i ыбрапного 1Чхотя ir < рет-
пеккадратичной мощности, должен быть достаточен для нреодо.те
ния внешних сопротивлений в период пуска.
Управление электродвигателем осуществляется вручную кон-
троллером или автоматически при помощи магнитных (контактор-
ных) станций, включаемых комапдоконтротлером или кнопкой
62
Пределом регулирования X наливается отношение номишальной
частоты вращения вала двшатепя цно , к устойчивой чиниматьпой
частоте вращения /1„„п, т. е
= 'Ого г/'Г п1|„
в обычных условиях раооты грузоподъемны
точен предел регулирования л = 3. оосспечпвае
пых скоростей! затруднительно Появившиеся в последние годы
специальные схемы управления крановыми электродвигагелям I
обеспечивают устойчивый предел регулирования х. « 10
Наиболее часто применяют электродвигатели трсхфазного тока
напряжением 220 и 380 В, асинхронные, обладающие значит! .ть-
ной перегрузочной способностью, с короткозамкнутым ротором
при мощности до 7 8 кВт и фазовым ротором с контактными
кольцами при большей мощности
Двигатели с короткозамкнутым ротором удооиы в управлении,
осуществляемом непосредственным включением при помощи ма-
гнитных пускателей, кнопкой Недостатками их являются редкое
увеличение (до семи раз) тока при включении, что приводит
к динамическим нагрузкам механизма п неприспособленность
для регулирования скорости Поэтому двигатели с короткозамк-
нутым ротором применяют тотько дпя привода лебедок с ne6o.ii -
мов крана.
Крановые электродвигатели переменного тока с (| адовым ро-
тором и контактными кольцами удовлетворительно работают при
частых пусках и торможениях, допускают регулирование ско-
рости.
Электропривод постоянного тока в i рудоподъемных машинах,
используемых в строительстве, применяют лишь при необходи-
мости глубокого плавного регулирования скорости, что требуется,
например, в механизмах подъема кранов при большой высоте
подъема и в механизмах передвижения самоходных кранов с ппсв-
моколеспым ходовым оборудованием.
Для обеспечения удобного глубокого регулирования скоростей
привод постоянного тока выполняют обычно по системе Г—Д,
когда диапазон регулирования X можно довести до 20 и более
В нормальном исполнении предел устойчивости регулирования
X = 10. При необходимости расширения диапазона регулировании
целесообразно использовать более сложные системы с электрома-
шиииым усилителем (ЭМУ)
В крановом электроприводе находят псе большее применение
тиристорные преобразователи (кремниевые вентили) или управ-
ляемые диоды, используемые в различных вариантах для регу-
лирования скорости
При частотном регулировании скорости асинхронных коротко-
замкнутых двигателей изменение частоты питающего тока осуще-
ствляется статическими преобразователями частоты на тиристо-
рах. Чаще применяют импульсный метод регулирования скорости
тиристорами, что осуществляется автоматическим периодическим
(с частотой 500 1,5 Гн) бесконтактным включением и выключе-
нием тиристоров в цепи ротора (или статора) и обеспечивает полу-
чепие скорости, определяемой задающей системой контроллера
Регулирование скорости может быть выполнено также регули-
рованием напряжения, подводимого к статору асинхронного
двигателя, что осуществляется изменением угла отпирания ти-
ристоров, включенных в цепь статора Так как момент, развивае-
мый асинхронным двигателем, пропорционален квадрату напря-
жения, при снижении его и неизменном нагрузочном моменте рас-
тет скольжение и уменьшается скорость двигателя
Тиристоры могут применяться в системе Т—Д, аналогичной
системе Г—Д (двигатель постоянного тока) В системе Т—Д
используют двигатели постоянного тока, а преобразовательные
и возбудительные агрегаты заменяют тиристорами
Во всех системах тиристорного электропривода используется
обратная связь от скорости привода к управляющей системе,
что предопределяет значительную сложность аппаратуры управ-
ления.
1.4.3. Привод от двигателя внутреннего сгорания
ДВС являются основным видом силового оборудова-
ния для передвижных стреловых кранов Отличаясь полной не-
зависимостью от внешних источников энергии при соответству-
ющем запасе топлива, они лучше всех других двигателей обеспе-
чивают работу этих кранов в любых условиях ДВС характери-
зуются малой удельной массой, постоянной готовностью к работе,
высокой экономичностью в расходе топлива и широкими преде
ламп регулирования угловой скорости (X = 2 . 2,5) Недо-
статки этих двигателей: невозможность непосредственного ревер-
сирования, необходимость применять коробку передач для регу-
лирования крутящего момента, так как крутящий момент, раз-
виваемый двигателем, мало зависит от частоты вращения его
вала, что хорошо видно на внешней обобщенной характеристике
двигателя (рис. 1 19), а также двигателя ЯМЗ-238 Ввиду того
что ДВС не допускают перегрузки, они не могут быть пущены
в ход под нагрузкой н потому должны быть соединены с механиз
мами фрикционной муфтой. В связи с этим при подборе двигателя
Н определении его мощности надо учитывать крутящий момент,
необходимый в период пуска (пусковой момент) при режиме наи-
большей загрузки, т. е. при одновременной работе нескольких
механизмов, если это обусловлено конструкцией и назначением
машины. В расчет мощности можно не вводить лишь мгновенные
пики нагрузки (продолжительностью до 1 с), компенсируемые за
счет кинетической энергии маховика, соответствующей обычно
30 40 % мощности двигателя Для поддержания частоты вра-
щения постоянной (или в определенных ограниченных пределах)
при разных режимах загрузки двигатель оборудуют центробеж-
ным регулятором, что упрощает управление двигателем.
Двигатель для привода крановых механизмов выбирают с уче-
том его конкретной характеристики, причем с целью обеспечения
работоспособности двигателя при некотором его износе, рекомеи-
дуется исходить из частоты вращения его вала, равной 0 7 0 8
максимальной, а момента и мощности, равных 0,65 0,75 ма-
При выборе типа двигателя следует ориентироваться на ди-
зели транспортного типа, которые хотя тяжелее и дороже карбю-
раторных, по работают па более дешевом топливе при меньшем
его удельном расходе 1200 250 г/(кВт ч) по сравнению с 300 . .
400 г/(кВт-ч) у карбюраторных!
При использовании двигателя внутреннего сгорания в тормоз-
ном режиме, например при опускании груза, момент (II м) со-
противления вращению вала двигателя
Мдв. с. пр = ^4 (Рт р 4“
Для предохранения ДВС от остановок при перегрузках, а глав-
ное, для улучшения характеристики привода соединение двига-
теля с трансмиссией машины в ряде случаев целесообразно про-
3 Валисов А А. 65
изводить через гидромуфту или, что более эффективно, через
гидротрансформатор. При применении гидротрансформатора улуч-
шается характеристика приводного ДВС. С увеличением частоты
вращения вала двигателя растет не только мощность, но и момент
на выходном валу гидротрансформатора
Высокий КПД гидротрансформатора имеет место при угловой
скорости, близкой к предельной.
Применение гидротрансформатора в приводе механизмов крана
с использованием особенностей его работы как иа тяговых ре-
жимах, когда энергия передается от двигателя к рабочим органам,
так и на тормозных режимах, когда энергия передается от рабочих
органов к гидротрансформатору, дает возможность обеспечить
бесступенчатое регулирование скоростей, предохранить двига-
тель от перегрузок и снизить динамические нагрузки в механизме.
1.4.4. Объемный гидропривод
Широкое применение для привода механизмов, осо-
бенно в самоходных кранах всех грузоподъемностей, имеет объ-
емный гидропривод с использованием поршневых гидродвига-
телей и гидронасосов Гидропривод является вторичным, так как
насосы приводятся электродвигателями или ДВС Преимуще-
ствами гидродвигателей являются возможность индивидуальною
привода каждого механизма с питанием гидродвигателей не
скольких механизмов от одного насоса при неодновременном
включении механизмов или от блока насосов при необходимости
одновременного включения нескольких механизмов, а также
удобное и легкое управление с возможностью глубокого регули-
рования скорости (в ряде конструкций почти от 0 до максималь-
ной). Недостатками гидроприводов являются сложная эксплуата-
ция при низких и высоких температурах, применение определен-
ного сорта масла в качестве рабочей жидкости и необходимость
повседневного тщательного наблюдения за состоянием соедине-
ний, при неудовлетворитель-
ности которых резко увели-
чивается расход рабочей
жидкости и загрязняется ма-
шина
Принципиальная схема
объемного гидропривода при-
ведена на рис I 20 Рабочая
жидкость из бака 12 по ма-
(истрали 13 подается в на-
сос /, а из него поступает
в напорную магистраль 2, па
которой размещаются клапа-
ны — обратный 4 и предо-
хранительный 3, перепускаю-
щий при превышении давления жидкость в бак Через управ-
ляющий золотник 5 жидкость попадает в одну из полостей
гидродвигателя б, из другой полости по сливной магистрали
8 жидкость сливается в бак В напорную магистраль может
быть встроен перепускной трехходовой кран 7, используемый
для разгрузки насоса и трубопроводов в нерабочие периоды.
Разгрузка может быть осуществлена также через специальный
управляющий золотниковый распределитель с перепуском жидко-
сти от насоса в бак при нейтральном положении золотника
В гидросистему может быть включен дроссель 9, используемый
для регулирования скорости перемещения рабочей жидкости.
Сливная магистраль заканчивается фильтром И Бак 12 оборудо-
ван заливным патрубком с фильтром 10
В системах гидроприводов можно использовать насосы (и
двигатели) как постоянной (рис 1.21, а п б), так и регулируемой
подачи, выполняемые обычно акспалыю-поршиевымп с регули-
руемым наклоном блока При применении паюса с регулируемой
подачей пет необходимости использовать дроссель однако сам
насос сложен и усложнено управление его подачей Поэтому более
широко применяются гидроприводы с насосами постоянной по-
дачи и дроссельным регулированием скорости Alenee распро-
странены радиально-поршневые высокомоментные низкооборотпые
гидродвигатели (рис. 121, в).
67
Гидравлические приводы рабо
тают при давлении 6,3 31,5 МПа
наиболее часто при 10 16 МПа’
В качестве рабочей жидкости целе-
сообразно использовать при длитель-
ном режиме работы специальное мас-
ло марки ВЛ1Г2 по ТУ 38 101479—74,
применяемое при температуре —40
+60 °C Заменителями этого масла
при температуре —5. . +70 °C яв
ляется масло марки МГЗО по
ТУ 10150—79 При кратковремен-
ном режиме работы температурный
диапазон допустимо расширить на
При небольшом поступательном
перемещении рабочего органа ма-
шины, например для изменения наклона стрелы или для пере-
мещения грузоподъемника в автопогрузчиках, применяют порш-
невые гидравлические толкатели (рис 1 22), изготовляемые с вну-
тренним диаметром 40 250 мм при ходе 80 . 2240 мм. Созда-
ваемые усилия 40 1500 кН Рекомендуемая скорость штока
0,3 0,8 м/с При больших перемещениях и для вращательного
при давлении жидкости на поршень со стороны штока
Р' = 0,785///? (О2 - с/2),
3^—^7ящ,,и момент (Н м), развиваемый ра щалыю-
поршневым двигателем,
’мощность (Вт), развиваемая двигателем при чайоте враще-
давлении не выше
Для рабочих м
шин применяют
(табл 1 16)
Шестеренные насосы и двига|ели находят ограниченное при-
менение как вспомогательное оборудование Работают они при
.............. ю МПа, а обычно при значительно меньшем
механизмов строительных грузоподъемных ма-
аксиально поршневые насосы н двигатетп
Изготовляют также насосы двухпоточные, допускающие одно-
временную независимую работу двух гидродвпгателей, что весьма
существенно для крановых механизмов К аксиально поршневым
насосам и двигателям выпускается вся необходимая аппаратура
золотниковые распределители, клапаны, фильтры п др
Характеристика высокомоментных низкооборотных пятипорш-
невых гидродвигателей, работающих при давлении до 25 МПа,
приведена в табл 1.17.
1 it Твукицрсиая характеристика высокомоментпых гидродвигателей типа МР
&р » 0,7vlT/d-.
Для обеспечения скорости перемещения штока (м/с) не-
обходимая подача насоса Qn = 0,185D2u/r|o6 (мэ/с), где т)об =
= 0,75 ... 0,9 — объемный КПД насоса
Мощность (Вт) двигателя, требуемая для привода насоса,
/Удв - QuPu-
140
400’
19,3
1343
83
364Х
4 372
120
340
26 1
2124
105
405Х
100 1
280
34
3384
< 434|
80 60
220 170
41 51
5436 8351
220 320
560Х 642Х
Х504 4 562
40 30
1 120 80
55 65
13 532 21000
560 760
766Х 856 4
4 681 Х731
69
1.4.5. Пневмопривод
В грузоподъемных машинах применяют |1иевмоирш.о.|
с поршневым пневмоцилиндром Сжатый воздух подается ком-
прессором при давлении 0,5 ... 0,8 МПа. Такой привод исполь-
зуют в подъемниках для подъема па небольшую высоту отдельных
штучных грузов при ремонтных и монтажных работах (рис I 23, о)
В тормозах устанавливают короткие диафрагменные пневмо-
цилиндры (рис 1.23,6)
Управление пиевмоцилпндрами осуществляется зототипко
вымп распределителями и кранами
1.4.6. Ручной привод
Ручной привод применяется только в редко работа
ющих механизмах — домкратах, некоторых монтажных лебед
ках и др
В ручных приводах механизмов работоспособность одного
рабочего принимается при длительной работе 80 Н м'с и при
кратковременной редкой работе, продолжительностью не более
5 мин — 160 Н.м/с Усилие на рукоятку при длительной работе
принимают равным 100 Н. при кратковременной редкой работе,
продолжительностью не более 5 мин — 200 Н При совместной
работе нескольких человек учитывают коэффициент ф одновре
ценности использования их усилий, который можно принимать
для двух человек ф = 0,85, для четырех человек ф = 0,7 Ось
вращения рукоятки располагается от площадки, на которой
стоят при работе рабочие, на высоте 0,9 1,1 м
При применении в качестве приводного органа тяговой цепи
среднюю скорость ее принимают равной 0,5 м/с, а усилие, при-
ложенное к пей при кратковременной работе, не более 300 Н
Усилия на ножных педалях тормозов допускаются до 200 Н
при ходе педали не более 250 мм.
1.4.7. Устройства для стопорения и торможения
кранов и крановых механизмов
Для стопорения грузоподъемной машины (крана) и ее
механизмов, а также для удерживания на весу груза механизмом
подъема применяют остановы п тормоза В качестве остановов
в грузоподъемных машинах преимущественно используют хра-
повые механизмы одностороннего вращения внешнего или вну-
треннего зацепления с одной или несколькими, смещенными друг
относительно друга, собачками В некоторых случаях можно при-
менять также роликовые остановы, хотя они и менее надежны
и не обеспечивают точной остановки, по работают более плавно,
чем храповые остановы.
Так как в ocianonax к и не i и чес ка я энергия движущихся час
ментов механизма и груза преобразуется в энергию деформации,
включать их допустимо только при скорости, равной пулю или
близкой к ней; поэтому остановы применяются тотько дт । его
порения механизмов в периоды пауз.
Тормоза используют силу греиия, ьозиикающу ю между вра
щающимися и невращающимпся элементами, и кинетическая опер
гия движущихся элементов крапа и груза в тормозах преобра-
зуется в тепловую энергию, ввиду чего возможно их пспользова
иие при любой скорости.
В зависимости от конструкции н формы кои г актир у ioluii х эле-
ментов тормоза разделяют на колодочные (рис 1.24, а), леиточ
ные (рис 1 24, б) п дисковые (рис ! 24, в), в зависимости от па
значения — на спускные и стопорные одностороннего или дву-
стороннего действия, в зависимости от системы управления ими —
на управляемые п действующие автоматически.
Колодочные тормоза применяют в лебедках и механизмах
кранов с индивидуальным этектро mil гидроприводом. Лепточ
ные тормоза используют в лебедках и механизмах стреловых
кранов с групповым приводом, дисковые — в основном в талях
Стопорные тормоза применяют только для остановки меха-
низма а в механизмах подъема и для удерживания груза в под-
нятом’состоянии. Спускные тормоза используют помимо стопоре-
ния и для регулирования скорости опускания груза и постепен-
ного уменьшения скорости механизма с последующей окончитесь-
нои его остановкой
Кроме того, различают тормоза одностороннего п дв^сюрон-
него действия в зависимости от того, обеспечивается ли тормоз
иое действие на затормаживаемом валу при крутящем моменте,
действующем только в одну сторону (механизмы подъема) или
в обе стороны (механизмы передвижения и вращения).
Управляемые тормоза в зависимости от системы управления
разделяют на нормально замкнутые (закрытые) и нормально ра-
зомкнутые (открытые) Нормально замкнутые тормоза постоянно
затянуты под действием усилия пружины или реже веса специаль-
ного груза Размыкаются они автоматически при помощи
вспомогательных устройств — электромагнитов, гидравлических
пли пневматических поршневых юлкателеп — на период, когда
механизм работает. В редких случаях размыкание может быть осу-
ществлено непосредственно оператором. В обязательном порядке
замкнутые тормоза применяют в механизмах подъема груза
73
1.4.8. Фрикционные элементы тормозов
В тормозах грузоподъемных и других подъемно-транс-
портных машин в качестве фрикционной пары используется
обычно металл-асбестоорганические или другие композиционные
материалы. Тормозные шкивы выполняют стальными или, реже,
чугунными. Тормозящими элементами являются колодки, лепты
или диски, футерованные тормозными накладками, прикреплен-
ными утопленными потайными медными, латунными пли алюми-
ниевыми заклепками, или специальным клеем, что более целе-
сообразно.
Тормозящие элементы изготовляют в виде тканой или валь-
цованной гибкой ленты или в виде формованной жесткой на-
кладки (ГОСТ 1198—78*. ГОСТ 15960—79*, ГОСТ 10851—73*
и др.). Тканую лепту изготовляют иэ длинноволокнистого хризо-
тиласбеста с включением (для лучшего отвода теплоты и проч-
ности) медной проволоки и пропиткой каучуко-смоляной смесью.
Вальцованную ленту изготовляют методом вальцевания с после-
дующей вулканизацией и> коротковолокнистого асбеста и по-
рошкообразного металлического (окиси цинка и железного су-
рика) наполнителя и каучукового связующего.
Работоспособность тормозов определяется материалом фрик-
ционной пары, характеризующимся коэффициентом трения ц
и допустимым контактным давлением /г, температура т в зоне
контакта не должна превышать допустимую (забл ! 18)
Для установления зазора междт тормозной накладкой и
тормозным элементом необходимо знать ynpyiyio деформацию
74
накладки, зависящую от давленая Для вальцованной лент
упругая деформация 6 ниже чем дл i тканой ленты.
Износ Д тормозных накладок является линейно» фу нонин
удельной работы трения и давления.
Температура нагрева тормозов при правильном выборе их
параметров обычно не превышает допустимого значения. В па
чале работы механизма она быстро растет, пока не устаиав.ти
вается баланс теплоты, развиваемой при торможении и рассеи-
ваемой поверхностью тормоза По достижении этого баланса
температура тормоза устанавливается приблизительно nocionn
ной. Для улучшения отвода теплоты на внутренней поверхности
обода шкива целесообразно иметь ребра охлаждения, которые
увеличивают теплоотдачу
1,4.9. Колодочные тормоза
Колодочный тормоз (см рис. 1.24, о 1.25) bummii.iwt
симметричным, двухколодочным с наружными колодками и ис
пользуют только в качестве стопорного нормально замкнутою
тормоза Тормоз состоит из станины 1 (см. рис 1 24, а), па i опо-
рой укреплены шарнирно две стальные литые или штампованные
стойки 3 и 6 В последних шарнирно у крещены колодки 2 и 7
с фрикционными накладками, прижимаемые к тормозному шкиву
при сближении стоек Поверхность валиков шарниров должна
быть термообработана Шарнирное крепление колодок обеспе-
чивает хорошее прилегание их рабочих поверхностей к тормоз-
ному шкиву. Стойки перемещаются системой, состоящей из при-
крепленной к стойке 6 поперечной тяги (штока) 5 и хомута при
крепленного к стойке 3, находящейся под действием усилия пру-
жины 4 или (в других конструкциях тормозов) замыкающего
груза Равномерный развал обеих стоек обеспечивает упорный
болт 12.
В зависимости от применяемого типа размыкающего устрон-
ства различают колодочные тормоза с клапанным однофазным
короткоходовым (ход якоря 1 ... 4 мм) электромагнитом 8 (см
рис 1 24, о) или сосреднеходовымп электрогндравлпческпмн тол-
кателями 2 (см рис I 25)
Короткоходовые электромагниты изготовляют клапанными,
в которых воздействующий па поперечную тягу (шток) 5 (см
рпс I 24, а) рычажной системы тормоза якорь 9 притягивается
к сердечнику // катушки 10, питаемой электрическим током.
Электромагниты в зависимости от размера создают усилие, дей-
ствующее на шток 5 поперечной тяги тормоза, в пределах 250
2250 Н Поскольку электромагнит крепят непосредственно па
одном из рычагов, его можно использовать только для тормозов
малых и средних (при диаметре тормозного шкива не более 320 мм)
В более мощных тормозах применяют электрогидравлпческпе
толкатели 2 (см рис. 1,25), устанавливаемые отдельно от тормоз-
75
н
I
I
ных стоек В этом тормозе поперечная
тяга 4 действует па короткое плечо
углового рычага 3, длинное плечо кото-
электродвигателя толкателя, возвращается усилием пружины
Тяговое усилие, развиваемое толкателями, составляет 400...
1600 Н при ходе 50 . 140 мм.
При необходимости принудительного размыкания тормоза для
ручного опускания груза, например при аварийном отключении
электропитания, можно применить систему воздействия на по-
перечную тягу 5 (рис 1.26) тормоза штоком гидротолкателя 4
Система безнасосная, жидкость подается нажатием педали 3 на
размещенный в кабине управления управляющий толкатель 2,
связанный с гидроцилиндром 4 трубопроводом /
Сила, необходимая для замыкания тормоза, зависит от коэф-
фициента трения иа контактирующих поверхностях, а размеры
(площадь) колодок — от давлений на них.
Внешняя сила, замыкающая двухколодочный тормоз (рис 1 27),
создает через рычажную систему силу нажатия каждой колодки
на шкив N, вызывающую силу трения цЛг (где ц — коэффициент
трения между шкивом и колодкой). Равнодействующая этих сил
N, = у/ = N /Ц-ц1
при равновесии колодки должна проходить через шарнир ко-
лодки, что может иметь место лишь тогда, когда сила N наклонена
под углом ₽w к оси О—О.
76
Смешение силы /V, от оси
симметрии колодки приводит к
неравномерному нажатию по
следней на шкив, ввиду чего
давление р переменно по вы-
соте колодки и для крайних,
по длине колодки, точек мо-
жет значительно отличаться
ществеина для небольших по
для колодок высотой, определяемой центральным углом 2р
= 60. 120° при коэффициенте трения р = 0,35 отношения
А = Pmax/Pmn. а также значения угла ₽v отклонения Na от
горизонтали следующие.
В нормализованных конструкциях колодочных тормозов типа
ТК 2₽ = 70°
Сила трения обеих колодок 2p/V должна соответствовать тор-
мозному окружному усилию Если тормоз должен создавать
момент Л1Т, то при диаметре тормозного шкива DT, необходимую
силу нажатия определим из формулы
2AlT/OT<2pV, откуда N = AfT/(iiDT)
Значения силы N, и угла р„дают возможность, построив сило-
вые многоугольники (см. рис. 1 27), найти силы во всех шарнирах
и рычагах тормоза
Равнодействующие Л'31 и l\ls2 равны между собой и проходят
через центры осей котодок, их горизонтальные составляющие
уравновешиваются и не создают поперечной нагрузки на вал
тормозного шкива, вертикальные составляющие направлены в про
тивоположные стороны. Для того чтобы они не создавали по
перечной нагрузки на вал, момент этих сил относительно осей
вращения рычагов должен быть равен нулю Это может быть
обеспечено, если ось вращения рычага и ось вращения колодки
расположены на одной вертикали
В инженерных расчетах обычно пренебрегают смещением рав-
нодействующей сил нажатия и определяют силу в конце стойки
по формуле
В тормозах с короткоходовым электромагнитом на эту силу
рассчитывают пружину
В тормозах с электрогидротолкателяыи вертикальную силу Т
определяют нз равенства моментов, которое для затормаживания
должно быть создано пружиной или грузом в тяге Т = Snlf
(рис 1 27, б).
Знание сил, действующих на элементы тормоза — стоики и
шарниры, позволяет определить вертикальные силы, сжимающие
или растягивающие стойки RA и RB, и моменты, изгибающие их
М = RAc и М" = RBc.
Валики шарниров рассчитывают на изгиб от сил Rt и Nt.
Сила, которую необходимо создать для растормаживания тормоза
гндротол к ателем,
Р = l,}5Tf/l0
При радиальном отходе колодки от шкива е ход пружины
Лпр = 2еЬ/с (см. рис. 1.27, а) и Лпр = 2е (d/с' (//Л) (см рис. 1 27, б).
Радиальный отход должен быть миннма чьими, незначительно
превышающим упругую деформацию накладки колодки; обычно
в = 1 ... 2 мм.
Типоразмер электромагнита или толкателя для растормажива-
ния тормоза выбирают, исходя из условия, что работа, затрачен-
ная тормозным элементом, должна быть равна работе электро-
магнита или толкателя, в свою очередь, равной произведению его
тягового (толкающего) усилия на ход
Так как не рекомендуется полностью использовать ход /1ам
электромагнита (или толкателя йэт) и его тяювое усилие Р,
при практически допустимом для использования 90 % хода и
90 % тягового усилия работа
Г8
Работа тормозного элемента колодочного тормоза
Ат, „ = 21\1а = 2Л4тв/(£>,р),
цом 18 через т
нам» Р> 11 18 '
1.4.10. Ленточные тормоза
Ленточный тормоз иредсгавтяет собой о, цбающуio тор-
мозной шкив упругую стальную ленту 13 (см. рис I 21 б) с фрак-
ционной накладкой /4, закрепленную на станине 20. , 1епт т пабе
тающим концом 19 прикреплена к станине, а сбегающим юн
- io «п», ТЯГу /5 _ к тормозному рЫ-IU/J н.нт обоими кои
цамн ту и то । тормозному рычагу 17 с педалью />
При натяжении ленты 13 н прижатии <_<. к вращающемуся
шкиву происходит торможение иостеднею Изредка при меняют
гиутреннне ленты В этом случае дтя торможения ленту необ-
ходимо разжимать
В нормально разомкнутых тормозах торможение осуществ-
ляется при нажиме на натянутый пружиной рычаг /7с педалью 15
В нормально замкнутых тормозах тормозной рычаг нагружен
весом груза или натяжением пружины, а рычажная система вы
полнена так, что педалью производится растормаживание.
Для обеспечения равномерного отхода ленты от тормозного
шкива лента в верхней точке подвешена на пружине, прикреп-
ленной к кронштейну кожуха. Дтя этой же цели служат укреп-
ленные в кожухе регулировочные болты
Ленточные тормоза применяют обычно в машинах с групповым
приводом механизмов, поэтому управление их может быть ди-
станционным (электромагнитами, гидравлическими или пневма
тическими толкателями)
В ленточном тормозе окружная сила Р па тормозш м шкиве
уравновешивается разностью натяжений концов тенты — иабс
тающего и сбегающего 7’сб, т е Р = Т„,-, — ТсЛ.
Определение соотношения между' натяжениями T,l(i н Тг(]
основано на теории Эйлера трения гибкой инти о шкив (рис I 28, н).
Если тормоз должен создавать момент Л1Т, то при диаметре тор-
мозного шкива От окружная сила
а натяжения концов ленты
лептой шкива; ji — коэффициент трения лепты о шкт>
Из формул, определяющих Т„в и ТсВ, следует, чго е“г‘ =
= Тпв1ТсЛ.
Радиальное давление между поверхностью тормозного шкива
и лептой переменно В пределах элементарного угла гф при ши-
рине контактирующих элементов В площадь боковой поверхности
ill —
Р™ = 2Tu6-(BDT), рш„ = 2Tc6/(DrB).
Среднее давление
Рср — (Т’по + Тсб)/(ОтВ).
Ход подвижного конца ленты зависит от ее радиального отхода в
и угла обхвата а.
Длина ленты нормально замкнутого тормоза лОта/(2л), а нор-
мально разомкнутого л (От + 2е) а/(2л)
Следовательно, ход ленты
s = л (От + 2е) а/(2л) — л£)та/(2л) = еа
Для нормальной работы тормоза лента должна отходить от шкива
в расторможенном состоянии при диаметрах шкива меньше 400 мм
на е = 1 ... 2,5 мм, при диаметрах шкива больше 400 мм на
е = 1,5 .. 3 мм
Ленточные тормоза в зависимости от закрепления их концов
разделяют на простые, дифференциальные и суммирующие
(рис. 1.28,б,г,д).
80
Простои ленточный тормоз (см рис 1.28, б) одиосгороннего
действия применяют для торможения механизмов, у которых кру-
тящий момент направлен всегда в одну сторону, преимущественно
его применяют как нормально замкнутый в механизмах подъема
Набегающий конец ленты с натяжением Т„6 закрепляют на не-
подвижной укрепленной на станине оси, а сбегающий с натяже-
нием Тсб — на тормозном рычаге Необходимую для торможения
силу, создаваемую грузом или пружиной, определяют из уравие
ния моментов относительно шарнира рычага
Мтр = (Л.е + rc6) н' dn/2,
Необходимый ход рычага
/тр = eall(a — aj.
81
При неудачном выборе отношения плеч а и at дифференциальный
тормоз может самозатягиваться, т. е торможение происходит
без приложения внешней силы Самозатягпваиие не имеет места
при а > а^а или а!а1 > е““
При правильном выборе плеч а и а, сила g может быть весьма
малой, поэтому дифференциальный тормоз пригоден для тормо-
жения при больших моментах Так как ввиду непостоянства коэф-
фициента трения он работает недостаточно качественно, его при-
меняют редко.
Суммирующий ленточный тормоз (см рис. I 28, д) является
тормозом двустороннего действия. Его применяют преимуще
ственно в механизмах передвижения и вращения Оба конца
ленты закрепляют на тормозном рычаге с одной его стороны на
одинаковых плечах Поэтому независимо от направления вращс
пия вала момент от натяжений обоих концов ленты будет постоян-
Силу, необходимую для торможения, определяют из уравне-
ния моментов относительно оси вращения рычага
Необходимый ход рычага
= eal/(2a).
В суммирующих ленточных тормозах сила, необходимая для
управления тормозом, получается весьма значительной
В ленточных тормозах всехтипов, для того чтобы в заторможен-
ном состоянии лента хорошо прилегала к шкиву, она должна
быть выполнена пз упругой стали, толщина ее не должна превы-
шать 3 ... 4 мм При внутренней ленте толщину можно увеличить
до 5 ... 6 мм. Ширина ленты, определяемая по допустимому
давлению р, не должна превышать 100 мм Для прикрепления
концов леиты к шарнирам, а также для регулирования длины
ленты применяют проушины (рис. 1.29, а) и винтовые стяжки
(рис. 1.29,6).
Ленту и элементы ее крепления рассчитывают на прочность
по натяжению Тиб набегающего конца
Существенными недостатками ленточных тормозов являются
большие нагрузки, передаваемые ими на вал тормозного шкива
поперечная нагрузка на вал от натяжения обоих концов ленты
(То = Тпа + Гсв), II неравномерный износ ленты из-за неравно-
мерного давления. Поэтому ленты выполняют с симметричными
концами закрепления, с тем чтобы после износа конца с натя-
жением Тп0 ее повернуть и закрепить менее изношенным концом
Ленточные тормоза, несмотря на то что они более компактны,
чем колодочные, применяют только в механизмах, где использо-
вание колодочных тормозов невозможно.
л
Работа тормозного элемента — подвижного конца ленты, в про-
стом ленточном тормозе
в дифференциальном
в суммирующем
Л С = Тсоеа—.
Таи как
Ат < А « 0,8P/i, то Л = Ат/(0,8Р)
Рис. 1.30, Схема систем управления ленточным тормозом
ное устройство ил» гидравлические
цилиндры. Шток гидроцилиндра 1 (рис. 1 31 а) перемещает подвиж-
ный элемент 2 тормоза или муфты. Жидкость подается к гндроци-
линдру от поршневого насоса 5 по трубопроводу 8 из бачка 3 Пе-
даль 6, снабженная защелкой 7, действует на кулачок 4, нажима-
ющий на шток насоса 5.
шток пвичем воспринимающая давление воз
^хГплотадь постепенно увеличивается, что повышает плавность
включения тормоза
1.4 11. Дисковые тормоза
Дисковый тормоз (см. рис 1 24, в) замыкается пружи-
ной, а размыкается тарельчатым электромагнитом Он состоит
из ряда продольно перемещающихся дисков 22, которые с обеих
сторон имеют тормозные накладки 23
Диски установлены иа тормозном валу,
между ними и за ними размещены про
дольно-подвпжные диски 21, перемещае-
мые по болтам 24 Диски 22 и 21 замы-
каются пружиной 26, регулируемой бол-
том 28 Болтами 24 закреплен неподвиж-
но корпусной диск 25, на котором разме-
щены электромагниты 29. Тормоз закрыт
кожухом 30 Для размыкания тормоза
могут быть применены и гидравлические
или пневматические толкатели, действую-
щие на диск 21 через рычажную систему
Тормоз закрыт кожухом 27.
Для определения момента, создаваемою тормозом, выделим
на тормозной поверхности, ограниченной окружности мн радну
сами г„ и тм, элементарную площадку, ограниченную углом dp
и двумя дугами радиусов г и г + dr (рис 1.32). При давлении
между дисками р сила, действующая на элементарную площадку,
dP = pr dp dr.
При коэффициенте трения р элементарная сила трения dF =
= р dP, элементарный момент трения dMTp = г dF, а полный
момент при числе соприкасающихся поверхностей К
Мтр = Крр J j Pdf dr = 2гщрК
84
Необходимая сила нажатия, обеспечиваемая пружиной,
Допустимое сжатие пружины s зависит от числа поверхно-
стей трения К
s = еД,
где в = 0,5... 1 им — допустимый зазор между поверхностями трения.
85
1 4.12 Автоматически действующие дисковые
грузоупорные тормоза
В грузоподъемных машинах в качестве грузоупорных
используют обычно винтовые дисковые тормоза (рис. 1.33). прип
цип работы которых заключается в следующем. На пришитом
валу / с шестерней 2 (рис. I 33 и) жестко закреплен диск i
Вал имеет винтовую нарезку на которую навинчивается втутка
приводного зубчатого колеса 4 сидящего на атом же валу Тор-
цовая поверхность зубчатого колеса выполняет функции второго
диска Между диском 3 к зубчатым колесом 4 находится храпо-
вое колесо 5, свободно насаженное на втулку колеса 4 Нарезка
сделана так, что при вращении зубчатого колеса 4 в стороне
подъема оно прижимает храповое колесо 5 к диску 3 а зубья
храпового колеса 5 направлены так что входящая в нн.х со-
бачка 6 не препятствует вращению вала в сторону подъема. На
валу 1 закреплена шестерня 2, вращающая через зубчатое котесо 7
вал грузового барабана S Привод вала / от двигателя 9 осуще-
ствляется шестерней, взаимодействующей с зубчатым колесом 4
После выключения двигателя груз не падает, а остается висеть
в поднятом состоянии, так как обратному вращению вала /^прс-
пятствует собачка 6, входящая в зубья храпового колеса з
Поп опускании груза вал J вращается в противоположную
сторону Так как вал не имеет осевого перемещения, зубчатое
колесо 4 с храповым колесом 5 отодвигается от диска 3 до тех
пор пока боковое давление иа храповое котесо не уменьшится
настолько, что момент трения между дисками и храповым колесом
окажется меньше, чем грузовой момент. В это время груз начи-
нает опускаться Опускание груза продолжается до тех пор
пока угловая скорость зубчатого колеса 4 не превысит угловую
скорость вала / Как только это произойдет, барабан переме-
стит зубчатое колесо 4 по резьбе, замкнет дисковый тормоз,
вследствие чего опускание груза прекратится
При правильной конструкции тормоза эти взаимные смещения
через короткое время переходят в непрерывное скольжение
диска 3 и поверхности колеса 4 но храповому колесу 5, в резуль-
тате чего наступает состояние равновесия, при котором груз
опускается со скоростью, не превышающей окружную скорость
В механизмах с механическим приводом грузоупориыи тормоз
устанавливают на одном из промежуточных валов (с частотой
вращения 100 .. 200 об/мин), что обеспечивает наилучшие усло-
вия работы тормоза. Если тормозной момент, создаваемый одной
парой дисков, недостаточен, применяют многодисковый тормоз
Наклон винтовой линии для плавной работы тормоза должен
находиться в пределах 12 ... 25°. Диаметр винта должен быть
минимальным. Момент, создаваемый тормозом на тормозном валу,
равен сумме моментов трения дисков Л1тр1 и в винтовой нарезке
МТр» и должен быть больше крутящего момента, т. е. Мтр =
= Р^кр-
Момент трения дисков
Мтр1 = NpK.Dcp/2,
Момент трения в винтовой нарезке
угол трения винтовой пары.
где г„ — средний ради
Следовательно,
Мтр = ₽М„Р = N |0,5KpDcp + r01g р].
Но так как существует зависимость между крутящимся
ментом и осевой силой в винтовой паре
JV=>----—КР_ -
получаем
= РЛ'- = Т^Гр) 1°'5^'Оср + r0 tg pl,
откуда
Л’Оср = 2 (r„/(i) [р tg (а р) — tg р 1,
Выбирать значение DJDm (где О,, и О„„ наружный и вну-
тренний диаметры тормозной поверхности) следует, исходя из
допустимого давления р
Грузоупорный тормоз применяют и в тан называемой без
опасной рукоятке, служащей для ручного привода подъемных
механизмов с несамотормозящимися передачами (рис 1.33,6)
В грузоупорных тормозах иногда вместо дисков используют
конусы Такие тормоза применяют в некоторых конструкциях
ручных червячных талей (рис 1 33, о), тормозные поверхности
не размыкаются, всегда прижаты друг к другу, и при спуске не-
обходимо преодолевать избыточный момент трения
1.4.13. Автоматически действующие дисковые
центробежные тормоза
Центробежные тормоза используются для ограничения
скорости опускания груза, преимущественно в лебедках подъем-
ников, и являются только регуляторами скорости, так как после
снижения скорости до расчетного предела перестают действовать
На тормозном валу 1 (рис I 34) на шпонке установлен диск 2,
на ступице которого свободно вращается облицованное тормоз-
ными накладками храповое колесоЗ и поступательно перемещается
по шлицам диск 4, с прикрепленными к нему на угловых рыча-
гах 5 грузами 6 Установленная на валу 1 и закрепленная на нем
одним концом пружина 7 стремится раздвинуть диски 2 и 4
При превышении расчетной скорости грузы 6 под действием цен-
тробежной силы отклоняются и прижимают диски 2 и 4 к за-
крепленному собачкой храпо-
вику 3, чем обеспечивается сни-
жение скорости опускания гру-
за Подъему груза храповик не
мешает
Центробежная сила (Н) для
вращающихся с частотой и
(об/мин) г грузов, массой каж-
дого ni (кг), расположенного на
радиусе г (м)
Рис. 1.34. Центробежный тормоз
а, сжимающая диски при
Если сила, -обходимая для сжатняопру>ш1щ-,|;.с^.и_
^^ормо^'^Жприкаса^нхся поверхностях
А4тр = (Р — s) urLPK
в работу, т е
S^zmn20a/(90d).
Следовательно,
откуда
Как «з ««« *W''’Т™”” “з'С'э™
тормозов
1.4.14. Дисково-колодочные тормоза
-—щей ’±ск™П?орХ
НОЙ дисГ^ выполненный как одни из элементов соединительной
муфты. К рычагам шарнирно
прикреплены карманы 3, в ко-
торые вставляются сменные тор-
мозные колодки 4 из твердого
асбосмоляного фрикционного
материала. Рычаги сжаты пру-
жинами 5 и на хвостовых кон-
цах снабжены роликами 6,
между которыми размещается
клин 7, управляемый штоком
гидроцилиндра 8 Поскольку
диск 2 хорошо обдувается,
обычные тормозные шкивы, что
вечности тормозной системы 1
он нагревается
а способствует повышению долго-
вечности .___ Подобные тормозные устройства
получают распространение в краностроепнп.
89
1.5 МЕХАНИЗМЫ ПОДЪЕМА ГРУЗА И ИХ ЭЛЕМЕНТЫ
1.5.1. Общая характеристика
для подвешивания к нему штучных грузов непосредственно или
натные механизмы, в которых грузозахватный орган прикреплен
непосредственно к шарнирно рычажной системе, управляемой
гидротолкателями Эти системы являются оборудованием кранов-
манипуляторов и рассмотрены в п 3.2.1.
Для подъемов на небольшую высоту применяют также вин-
товые подъемные устройства (домкраты, площадки и др ) и гидрав-
лические толкатели-домкраты, рассмотренные далее
1.5.2. Канатные полиспасты
Полиспасты представляют собой системы из двух блоч-
ных обойм — подвижной и неподвижной, каждая из которых
состоит из нескольких блоков, огибаемых канатом Груз подве-
шивается к подвижной обойме, а последняя ветвь каната нави-
вается на барабан лебедки, установленной на конструкции
Кратность полиспаста зависит от числа блоков в обоймах.
Различают полиспасты, у которых свободная ветвь сбегает
с блока неподвижной обоймы, а конец каната закреплен на не-
подвижной обойме (рис 1.36, а), свободная ветвь сбегает с блока
неподвижной обоймы, а конец каната закреплен на подвижной
обойме (рис. 1.36, б); свободная ветвь сбегает с блока подвижной
обоймы, а конец каната закреплен на неподвижной обойме
(рис. 1 36, в); свободная ветвь сбегает с блока подвижной обоймы,
конец каната закреплен также на подвижной обойме (рис 1.36, г);
иа барабан навиваются оба конца каната, сбалансированные па
уравнительном блоке (рис 1 36, д)
Одинарные полиспасты (см рис 1 36, а—г) используют в тех
случаях, когда сбегающая с подвижной обоймы ветвь каната
ВО
4 <111
неподвижной при четной кратности полиспаста или подвижной
при нечетной его кратности
При размещении грузового потпспаста на движущейся по
стреле или мосту крана каретке канат перед навивкой на барабан
огибает ряд блоков на тележке (рис 1.36 е, ж). При движении
каретки подъемный канат перематывается по блокам, но дпина
подвеса не изменяется
Разновидностью полиспастов являются му льтиптнкаторы, при-
меняемые для выигрыша в пути, т е. высоте подъема. В качс
стве привода используется поршневой гидро- или ппевмоцилнндр
(рис. 1 36, з) Путь крюка определяется произведением хода
штока иа кратность (число ветвей) мультигпнкатора
При переходе с блока одной обоймы на блок другой, например
с блока подвижной на блок неподвижной обоймы или с блока
иа барабан, канат отклоняется от своего направлен!'я и изгибается
Допустимый угол отклонения каната зависит от раствора ручья
блока и его диаметра п в среднем не должен превышать 4° во
избежание ускоренного перетирания каната о борта ручья, при
больших углах отклонения возможно выскакивание каната из
ручья блока
Диаметры канатов определяют из расчета и\ па растяжение,
а долговечность — усталостную прочность — обеспечивают собию-
депием определенных отношений е диаметра барабана плп блока О0,
огибаемых канатом, к диаметру каната d„ (е = DJd„).
В правилах Госгортехнадзора СССР приведены минимальные
значения отношения D^dh и коэффициентов запаса прочности
каната п R/S, где R — разрушающая канат нагрузка, aS —
натяжение каната (табл. 1.19)
Режим работы грейферных подъемных механизмов тяжелый,
но коэффициент запаса прочности ввиду обычного выхода каната
из строя из-за абразивного изнашивания может быть снижен
Коэффициент запаса прочности в канатах механизмов крапов
в случае подъема людей при монтаже, ликвидации аварий должен
быть не менее п = 9
Диаметр уравнительных блоков, по которым канат не переме-
щается, можно принимать на 40 % меньшим допускаемого диа-
метра рабочих блоков
КПД полиспаста определяют из следующих соображений.
Если к подвижной обойме полиспаста (см. рис, 1 36, а) с уче-
том массы канатов весом ус подвешен груз весом Qc, то натяже-
ние ветви каната, сходящей с последнего блока полиспаста и
идущей на барабан
где un — число ветвей полиспаста (кратность); Пп — КПД полиспаста, значе-
ния которого определяются в зависимости от числа блоков в полиспасте и КПД
одного блока Пб-
Если бы ие было вредных сопротивлений, то при кратности
полиспаста иа натяжение каждой ветви
S = (Qo + <7с)/“п-
В действительности же So > St > 5г > ... > Sn, причем
St = •S'6T)e; 82 = S|t]6 = SoT]^; ... ; Sn = 5бЧб-
Тогда
S S; = QcQt = St, (>-|6 + Лб + • • • + ’12) =
= Sc'k (• + ’to + • • + >la ')
Так как выражение в скобках является рядом, сумма которого
равна (I — т)?,)/(1 — чб), то
Qc + ?c = Sc’lo-J—a S6-«?e + 9c)
КПД полиспаста
= = (Q, +'?с)Пб(1 ~ч2) = 1 - и"
Пп «и(<?о + «с)(1->1б) «и 1 — ПО ’
93
Для полиспастов (см. рис 1 36, а, б), у которых концевая ветвь
сбегает с блока неподвижной обоймы, иа = л, поэтому
Для полиспастов (см рис 1.36, в, а), у которых концевая ветвь
сбегает с блока подвижной обоймы, пользуясь подобными рассу-
ждениями и учитывая, что в этом случае и„ = и + 1, получаем:
КПД полиспаста с небольшим числом блоков (не больше
четырех) можно приближенно определить ио формуле
КПД мультипликаторов (см рис 1 36, з) при сходе концевой
ветви каната с неподвижного блока
пГ'-чо
Ли м = лт1о —
Числовые значения КПД блока зависят от конструкции его
узла треиия (см табл. 1 2)
Применяемые в строительных кранах полиспасты (особенно
двукратные) могут самопроизвольно закручиваться, что приводит
к невозможности нормальной работы Причиной закручивания
является наличие в канате скручивающего момента, возникшего
при изготовлении каната. Для приведения полиспаста в нормаль-
ное состояние целесообразно перед навеской дать канату возмож-
ность свободно раскрутиться подвесив его или расстелив на земле
Значительно снизить закручивание полиспаста и даже полностью
его ликвидировать можно путем раздвижки канатов полиспаста,
что достигается применением подвижных крюковых обойм с раз-
несенными блоками
1.5,3. Кинематические и силовые соотношения
Канат может навиваться на барабан как в один слой,
так и в несколько слоев. Многослойная навивка менее целесооб-
разна, чем однослойная, ввиду более быстрого изнашивания ка-
ната. Однако в ряде конструкций при больших высоте подъема
и кратности полиспаста из-за невозможности увеличения диаметра
и длины барабана обойтись без многослойной навивки не удается.
Эффективный диаметр барабана D,n (м) при навивке па него каната
в несколько слоев — величина переменная, определяемая для
Минимальный диаметр барабана определяется данными
табл 1.19, но при больших высоте подъема груза и кратности
полиспаста для обеспечения приемлемых размеров барабана —
диаметра и длины — диаметр необходимо увеличивать сверх
определяемых соотношений. В этом случае целесообразно ориен
тироваться на отношение рабочей длины барабана /0 к его диа-
где L — длина каната, подлежащего навнаке на барабан, аг.
При скорости подъема груза vp (м/с) необходимая скорость
каната у„ = нгип (м/с)
Момент (И м) на барабане
Для получения скорости у„ частота вращения (об/мин) бара-
бана при однослойной навивке каната должна быть
nD„
При многослойной навивке каната на барабан и постоянной
часгоге его вращения л0 (об/мин), определяемой обычно для срел-
него слоя навивки, скорость каната, а следовательно, и подъема
груза переменна и для т-го слоя навивки будет (м/с)
Моменты, развиваемые двигателем и подлежащие торможению,
определяются по ранее приведенным формулам (см. и I 2.1/
но тормоз должен обеспечивать создание большего момента, опре-
деляемого коэффициентом запаса торможения, регламентируемого
нормами Госгортехнадзора, под которым понимается отношение
тормозного момента, создаваемого тормозом, к статическому
моменту на валу, где размещен тормоз от наибольшего рабочего
Коэффициент запаса торможения ₽ = 1,5, 1,75; 2,0 соответ-
ственно для легкого (IM, 2М, ЗМ), среднего (4М) и тяжелого
(5М) режимов работ подъемных механизмов
Следовательно, момент, который надо преодолеть при юрыо-
.......
Тормоза механизмов подъема устанавливаются на валах,
имеющих жесткую кинематическую связь с барабаном, или не-
посредственно воздействуют на барабан
Мощность (кВт) приводного двигателя механизма подъема
груза
ЮООЦпЧм
9550Пм ’
Методика определения расчетных силовых и тормозных момен-
тов на валах механизма приведена в п 12 1 При этом должны
быть учтены коэффициенты нагрузки, определяемые параметрами
динамического нагружения, обобщенные параметры которого даны
в п 1.3 4 Их можно найти также путем конкретных расчетов,
основа которых приводится ниже.
Пример. Рассчитать подъемный механизм башенного крана при следующих
Натяжение ветви каната, навиваемой на барабан,
So = « = 2^^L = «ooOh =
Выбираем канат по ГОСТ 2688—80 при разрывной прочности проволок
0- = 1764 МПа и коэффициенте запаса прочности в канате п„ = 5,5, т е при
разрушающей нагрузке R„ = Sen„ = 43 5,5 = 236,5 кН. Этой нагрузке соот-
ветствует канат диаметром dK = 21 лгм.
96
Дитмстр барабана по первому спою птвивки
103 |
Момент на барабане при среднем с юс навивки
Мо cp^S6/DG гр/2=43 0 221 =
Необходимая частота вращения барабана
Мощность приводного электродвигателя при КПД переда i i]4 — 0,96
„ Мс. српб 9400-36 „ п
1V«D ~ 9550|]ч “ 9550 0 96 “ 37 1ВТ
Подбираем по каталог} электродвигатель типа WTF 412 6 со следующей
характеристикой: Л/дв=36 кВт при /73=25%; лдп = 965 об/мин; момент
инерции ротора /РоТ = 0,688 кг м2; масса двигателя тдп = 345 кг; ширина
двигателя В = 2* 198 мм
Номинатьный крутящий момент электродвкга геля
Л1Ц0М = 9550/V дв/пдп = 9550 36/965 = 374 Н и
Кратность пускового момента (Л1ДВ nyct= 950 Н м)
<р = Л1дИ пусн/Мвом = 950/374 - 2 55
Число рабочих витков каната при двухстопной навивке
- 2Н - 2’35 - 24 5
"и Р- 2пОс ор 6,28 0 442
Рабочая длина барабана с учетом двух запасных витков при чвучелойной
навивке
(-J- 2/2) dl( = 26,5 2| = 555 мм
Полная рабочая длина барабана % = 555 1,1 я» 600 мм.
Отношение длины барабана к его диаметру
Д- = /„//% 600/400 = 1,5
Полный наружный диаметр барабана с учетом двух слоев навивки И высту-
пающей части реборд
Da Iiap - Do + 4dH + 2dH ~ 400 + 6 21 =- 526 мм
Минимальное межосевое расстояние редуктора с учетом зазора между элек-
тродвигателем и барабаном 6 = 40 мм
&б нар
526
Необходимое передаточное число редуктора
ир = "дв/Лб = 965/36 = 26,7.
М^г-1
тормозной ла барабане при среднем слое напиоки
Моменты на промежуточном валу
движущий
тормозной
9,4
«аПа 5,2 0,98
Л1а срПг 9,0-0.98
Моменты на валу двигателя:
движущий
= ^/(М.) = '8,Э/(4,9 0,98) = 0,383 кН и;
тормозной
<L. = Л,Тпр’)|/“| = !.72 0,98/4,9 = 0,345 кН И.
Отношение тормозного момента к движущему
= 0.345/0,383 = 0.9.
Расчетный момент торможения с учетом коэффициента запаса К,
(для среднего режима работы)
0,345 1,75 = 0,6 кН и.
98
‘"а,,д12
Коэффициент /«;,)= 1,1 1,15 учитывает массы вращающихся частей мех
нязма, не учитываемые в выражении момента инерции pomp.i (пипке (Я
муфты
Подставим численные значения
(9,55/965) 8-1д°Д14 0105 965.
иг ~ 0,45 м/с /р = Up// = 0,45/0,2 = 2 25 с
Допустимый момент Л1 £1( найдем из выражения
— 'р 400 = 158 1
Mjjb = (158,4 + 2.25 4ОО)/2 25 = 470 И м
Максимальный пусковой момент электродвигателя 950 IЬ м. Следовательно,
нужно иметь две-три ступени пускового контроллера для обеспечения времени
пуска 2,25 с
Время торможения
_ Е "Ч^По/х* н О.Ю5п0 S РХ.) Mil// Q
(9,55/965) 8400 (27/60)’0 92 I + 0,105 965 (0,688 °—7-) 1,1 0,92-1
550 -1 (9,55/965) 82400 0 45 0.92
18,5 + 134 _ 152,5 _
550 4 350 900 '
Ускорение J = иг//т = 0,45/0,175 = 2,5 м/са велико Перед торможением
следует снижать скорость Если скорость нс снижать, то вертикальная динами-
Рт = ml = 8400 2,5 = 22 кН
22 000
82100 " 1,26
1.5.4. Динамические нагрузки при работе механизма
подъема груза
Возникающие в процессе рабочего цикла подъема-
опускания груза динамические нагрузки зависят от того, произ-
водится ли подъем груза «с веса» или «с подхватом». При первом
варианте нагружения предполагается, что груз уже приподнят
и статическая нагрузка на подъемный канатный полиспаст равна
весу груза Qc Динамическая нагрузка возникает как в момент
начала подъема, так и в момент торможения спускающегося
груза. Нагрузка Р — есть сумма статической нагрузки Qo и ди-
намической Рдпа, являющейся функцией избыточной движущей
силы Р„а0, зависящей от характера ее изменения во времени t
и жесткости опорной конструкции k, т е Рд1,„ = f (I, k). Следова-
тельно, Р = Q„ + РД11П, а динамический коэффициент
При втором варианте нагружения предполагается, что груз
лежит на каком-либо основании, канаты провисают и, следова-
тельно, в этот момент нагрузка на грузозахватный орган и канат-
ный полиспаст равна нулю. Динамическая нагрузка возникает
в период, когда к подъемному полиспасту и грузозахватному ор
гану, движущимся с номинальной скоростью подъема груза иг,
будет мгновенно приложен вес груза Нагрузка Р будет также
являться суммой статической нагрузки Qc и динамической Рдип,
которая в этом случае зависит от скорости подъема и жесткости
опорной конструкции, т е = / (ту, fe)
Следовательно, так же как и при первом варианте, Р = Qc +
+ Рцявг а Динамический коэффициент
Динамические нагрузки учитывают, делая ряд допущений,
упрощающих расчеты и мало влияющих на точность получаемых
результатов
Подъем груза с веса (рис. 1 38). При учете того, что динами-
ческая деформация конструкции крана мало отличается от стати-
ческой, данную систему можно свести к двухмассовой, заменив
жесткость канатов ka и жесткость конструкции крана k,t при-
веденной жесткостью k:
100
Тогда упрощенную систему можно представши состоящей из
двух масс: /нр — массы ротора двигателя и приведенных к нему
масс механизмов подъема п т, — масса груза, связанных между
собой упругим элементом с приведенной жесткостью к
При перемещениях др массы тр и \г массы /лг кинетическая К
и потенциальная П энергии составляют'
Для массы тр движущими силами являются вес груза Qo
и избыточная сила двигателя Г„з0; для массы тг движущей силой
является вес груза Qc, действующий в том же направлении, что
и сила инерции груза при подъеме.
Если избыточную силу Т„з0 считать постоянной, уравнения
движения в механизмах подъема груза можно записать:
mpXp + k (хр — хг) = Qc + T„з0;
тсхс — k(xp — хг) = — Qc.
Это усилие переменное и является функцией как жесткости
системы k, так и времени t Максимальное значение Р имеет место
при cos pt = —1 и не зависит непосредственно ог жесткости
системы:
Так как избыточная сила ТиМ = <[Qc, то
а коэффициент динамичности
При определении динамических нагрузок массы тр и тг сле-
дует отнести к периферии барабана, при этом приведенная масса тг
пропорциональна квадрату отношения числа ветвей грузового
полиспаста, навиваемых на барабан, к общему числу ветвей,
на которых висит груз
При торможении спускающегося груза Рт„ и коэффициент
динамичности Ка определяют по тем же формулам, но под
понимают разность между тормозной силой, приведенной к грузу,
и весом груза.
Так как момент, создаваемый грузом, обычно меньше макси-
мального момента, создаваемого двигателем, динамическая сила
при торможении опускающегося груза не превышает динамиче-
ской силы при подъеме его «с веса».
При коэффициенте запаса прочности л„ = 5,5 может быть применен канат
по ГОСТ 2688— Н) диаметром d„ = 16,5 мм при R = 1700 МПа Длина нави-
ваемого каната /.„=//<1 = 40 4 =160 м (здесь а - кратность подземного
полиспаста)
Приняв число слоев навивки каната т = 3. отношение рабочей длины ба-
рабана к его диаметр) п = 2,5 и е = D0/d„ = 18, определяем диаметр барабана
DB= 1/|лл1 (е (- т)| = 160/[3,14-3 2,5(18 f- 3) | » 0,32м.
Необходимая скорость каната г„ = 0^ = 30 4 - 120 м/мпи.
Для среднего (второго) слоя павивкм Dm — Do Ь (2m — 1) ак « 0,34 Ь
4- (4 — 1) 0,0165 « 0,37 м
102
Возрастание скорости на последнем (tnp> кном) слое иавивки*
т 101 об/мин
Необходимая мощность двигателя при КН I, мсханиз a i]M « 0 9 ня по
следнего (наружного) слоя навивки
= _S^_C = -2700^220 CG кЦт
Ь0-1000qM 60 1000 0 9
Можно применить двигатель типа МТН-э 12-6, мощностью А; — 6;> кВт
при продолжительности включения ПВ = 25 % с частотой вращения вала пя , =
= 955 об/мип. Момент инерции ротора ^р= 4,1 кг-м-
Необлодидюе передаточное чисто механизма исходя из скорости на среднем
слое навивки
«м = Пдй/Пц = 955/104 = 9,2
Момент инерции ротора двигателя и других вращающихся частей меха
иизма, учитываемых коэффициентом 1,25, приведенный к валу барабана.
масса ротора, приведенная к периферии барабана радиксом /?,
mp = JM<o2/u2 = JJR26 = 430/0,1852 = 12500 кг.
Масса груза, приведенная к периферии барабана,
_ Q _ 10000 _ 9Г
Отношение
6257 12500 -° 0475
Для двщатсля MTH-GI2-6 кратность максимального момента равна 2,5
р = 2 5 — 1 « 1,5 Максимальный коэффициент динамичности ’
что соответствует коэффициенту нагружения klf = 1,2 для режима 4К
Подъем груза с подхватом. В этом случае, как показывают
эксперименты, можно пренебречь жесткостью одного из упругих
элементов, например канатов, поскольку жесткость металло-
конструкций стреловых кранов выше жесткости канатов, причем
колебания канатов ввиду большого внутреннего трения канатов
и полиспастной системы быстро затухают Следовательно, можно
учитывать только жесткость конструкции крана, т, е. массы крана
103
тк и груза тТ рассматривать как одну массу т„ г(рис ) 39, в)
Это полностью соответствует случаю, когда груз подтянут к о-
ловке стрелы
Процесс подъема груза при принятом допущении МО/КИО рас-
сматривать протекающим следующим образом На первом этапе
после включения двигателя выбирается слабина каната; на втором
этапе происходит упругая деформация всех элементов конструк
ции (рис 1 39, а, б), которая продолжается до тех пор, пока
сила Р на грузозахватном органе, возрастая от нуля, не станет
равной Qc + ?с = m<S Лишь после этого на третьем этапе начп’
нается подъем груза
При перемещении хк массы т„ крана жесткостью Аг кинети-
ческая и потенциальная энергии
Движущая сила различна для различных этапов подъема
груза
Уравнение движения имеет вид:
"Л + hKxK = Р,
а его решение —
скорость подъема груза, р =
лебаннй, t — текущее время.
Следовательно,
i,==Dcospf; х„ = — vp sin pt.
• — круговая чаи
104
Примечание Период свободных колебании нснагр}женного крана
можно принимать равным 2/3 периода свободных колебании нагруженного крана.
Динамическая сила, действующая на грузозахватный орган
(крюк),
/’пин = = — (Q + q)vpsmpt.
Максимум ее будет при sin pt — — 1
/дни max — (Q "Ь Ц! vp
Коэффициент динамичности
Для определения коэффициента динамичности можно восполь-
зоваться для кранов некоторых типов нормативными данными
Так, для башенных кранов нормами расчета по ГОСТ 13994—81
приближенно допускается определять период колебаний Т на-
груженного крапа по данным табл. 1 20
105
N6
наклеп, и прочность материя та проволочек резко попьпиастсз
до 2500 МПа, значительно превосход i прочность .ina.ioi очного
металла в других деталях (рис 1.41. о). Канаты рабо1аюи1ие
во влажной среде, изготовляют из oiiiiiikobtiihimx прополок.
При одинарной свивке (ышра.тьиыи капы) канат пинают
непосредственно из проволок, при .пюппои ырос)— п р< и , >. вл и
предварительно свивают в пряди а пряди свивают в каши. Ка-
наты тройной свивки (кабель) в i рузоподъемных машинах пс
применяют
Если проволоки в пряди и прл (И в кап,-не свивают в одном
направлении, в правом или левом io такие канаты ватывают
канатами односторонней свивки, если их свивают в щошьо-
положных направлениях, то канаты называют канатами кресюиои
свивки (рис 1 41, б) Последние более устойчивы к поучению.
Канаты можно свивать из проволок одного или разных
диаметров
По типу свивки канаты изготовляются с точечным касанием
(ТК) отдельных проволок между слоями в пряди п с .шнеииым
касанием (ЛК) проволок в пряди. Характер контакта определяет с и
взаимным положением проволоки в пряди. Линейный контакт,
при котором контактные напряжения ниже, чем при точечном,
достигается легче при применении проволок разных диаметров
При этом и площадь сечения, заполняемого металлом, повышается
В центре каната помещается сердечник и? органпчес того
волокна (пенька и т п.), пропитанный специальным смазочным
материалом Сердечник служит базой, относительно которой
происходит свивание прядей, а также сохраняет смазочный
материал В канатах, подверженных воздействию высокой тем-
пературы, сердечник изготовляют из асбестовых нитей или мягкой
проволоки.
В механизмах строительных кранов и других грузоподъемных
машинах применяют преимущественно шестиирядевые канаты
двойной крестовой свивки (тросы) с одним органическим сердеч-
ником и числом проволок 6X19 = 114 и 6x 37 = 222, степень
заполнения сечения металлом в которых близка к 0,5
Находят применение и семипрядевые канаты с центральной
металлической прядью, степень заполнения металлом сечения
которых близка к 0,6 Прочность этих канатов при одинаковых
диаметрах примерно на 15 % выше, чем шестипрядевых.
Канаты одинарной свивки из-за их жесткости применяют
только для различного рода оттяжек
Канаты, изготовленные из прямых проволок, даже крестовой
свивки стремятся раскручиваться и крутиться Более целесооб-
разно использование канатов иераскрупивающихся, изготовлен-
иых из предварительно деформированных проволок, а также
к шатов иекрутящихся — многопрядевых с противоположным
направлением свивки прядей по слоям
107
тельно увеличивается.
При определении долговечности каната можно исходить из дан-
ных по ресурсу каната, приведенных в табл 1 21 (ВНИИСтрой-
дормаш)
Ориентировочный расчетный срок службы (год) каната
108
S г=V-
плуатационнымп исследованиями установлено, что прочность ка-
ната снижается незначительно до тех пор, пока число проволок
на длине одного шага свивки не достигает приблизительно 10 %
общего числа проволочек в канате при крестовой свивке и 5 %
при односторонней Лишь после того, как число обрывов пре-
высит указанное, канат подлежит замене
При динамических расчетах механизмов подъема и прочно-
стных расчетах барабанов необходимо учитывать упругие пара-
метры канатов — модули упругости при растяжении и поперечном
сжатии. В связи с тем что стальной проволочный канат состоит из
большого числа свитых проволок, его модуль упругости при
растяжении меньше, чем модуль упругости сплошного стержня,
и является переменной величиной, зависящей от воспринимаемой
им нагрузки, а также от продолжительности работы до испытания.
Модуль упругости (МПа) при растяжении, по экспериментальным
данным, при нагружении нового кранового шестипрядевого каната
в пределах 5фа,„ = (0,3 . 1,0) SnoM (где 5фа11т и 5„ом — факти-
ческая н поминальная нагрузки, Н) при коэффициенте запаса
прочности /1 = 5 может быть определен как
Е„ = (80 ..
105
1.5.7. Канатные барабаны
щего слоя. Такое устройство обеспечивает лучшую укладку каната
и повышение его срока службы Такие барабаны применяют в ряде
конструкций самоходных кранов
Барабаны, на которые канат навивают в один слой
(рис 1 43, б, в, г), имеет винтовые канавки, глубиной с = (0,25 .
0,4) бк, шагом b = с!и р (2 . 3) мм и радиусом г = (0,6 ..
0,7) dK При этих размерах допускаемое боковое отклонение
каната от нормали к продольной оси барабана не должно пре-
вышать 4°, так как при превышении этого угла канат может пере-
скакивать в соседнюю канавку
Рабочая длина барабана /0 (м) зависит от длины навиваемого
каната L (м), числа слоев навивки каната т, диаметра барабана
D6 (м) и диаметра каната d„ (м)-
I - Ld« L
° пт (Pg + пт (е т) *
p=oTnrfe~3S»~°’6S-
из
можно определить нормальную силу
Т = 2S6 j sin (da/2).
Заменяя ввиду малости угла sin (da/2) иа da/Ч, получаем
T = 2S6^ = 2л5с.
Так как длина окружности лД6, то
Напряжение сжатия, приходящееся па единицу длины, от
равномерно распределенной сжимающей силы в стенке барабана
при толщине ее 6, определяется как в тонкостенном сосуде по
формуле Ляме — Гадолппа
а в общем виде напряжение сжатия
Осж -= o,!b Sfl/(W),
Помимо напряжении сжатия в стенке барабана возникают
также, хотя и небольшие, напряжения изгиба и кручения от
действия сосредоточенной силы S6
Изгибающий момент
Миаг = S
Крутящий момент
(Dq d„)/2.
Для кольцевого сечения осевой момент сопротивления
а полярный момент сопротивления
где а = I — 6/Л>б
Напряжения изгиба
иизг — [)71
Напряжения кручения
т ВЗр (Об + d„)
Суммарные напряжения в теле барабана по первой теории
прочности, справедливой для хрупких материалов (чугунные
барабаны):
ст = 0,5 [аСН14- анаг -f. /(асж аиэг)а + 4тг„р].
Тонкостенные барабаны разрушаются не вследствие потери
прочности, а от потери устойчивости стенки Так как основными
напряжениями являются напряжения сжатия от равномерно
распределенной нагрузки, устойчивость стенки барабана до-
ПУС^--я^аг№ка°ХЭ™РУГ-?о 'котьиа на которое
действует равномерно распределенная сжимающая сила,
<?hP = 24£67o/(Do)3,
Для ширины b J6 = М3/12, поэтому
_ 24ЕВЬ& = „
9“₽“ ю(о;у “ (Op)3’
<?вр = «<7
Так как при коэффициенте запаса устойчивости п
^> = 2^, то
о6
При многослойной навивке каната на барабан в стенке бара-
бана возникают повышенные напряжения сжатия, которые зави-
сят от напряжений сжатия осж при навивке первого слоя, числа т
слоев навивки и показателей упругости каната и барабана, опре-
деляющих уменьшение натяжения в канате предыдущего слоя
после навивки последующего
Исследование прочности барабанов при многослойной навивке
каната было проведено Б С Ковальским и С. В Кожиным. На-
пряжения от сжатия в стенке барабана при многослойной навивке
можно приближенно вычислить по формуле
где А — коэффициент, определяющий увеличение напряжений в стенке из за
многослойное?» навивки
“кь ₽ = ггрт: “= И Х = v- коэф-
фнцнент заполнения сечения каната металлом. Дтя двухпрядевых канатов типа
ТК, ЛК у = 0,5; Ек — модуль упругости каната; А’к — условный модуль по-
перечного сжатия каната, определяемый экспериментально для конкретных
канатов.
116
Для характерного случая, когда DB/dK =
коэффициент /I имеет следующие значения-
/1 1 00 1,28 136 1,11 1,52 153
На рис 1 43, а показана установка барабана с приводом ею
ОТ выходного вала редуктора через зубчатую муфту, втулка
которой изготовлена в виде ступицы барабана, а шестерня пред-
ставляет одно целое с выходным валом редуктора. Для сокраще-
ния длины вращающаяся ось барабана одну из опор имеет в вы
точке вала редуктора, причем при наличии сферической шайбы
упрощается монтаж барабана и обеспечивается его самоустановка
в пределах допустимой угловой погрешности (1 .. 2°) Аналогич-
ный результат имеет место и при насадке ступицы барабана па
удлиненный конец выходного вала редуктора (рис 1 43, б).
На рис 1 43, в показана установка барабана на вращающейся
осн при приводе барабана зубчатым колесом. Ступица зубчатого
колеса заменяет в этом случае одну из ступиц барабана. Узлы
трения могут быть выполнены на подшипниках как скольжения,
так и качения
На рис 1 43, г показан применяемый в башенных крапах
барабан со съемными торцовыми ступицами, выполняемыми с раз-
дельно вваренными осью н валом. Последний является выходным
валом редуктора Комплект барабан — редуктор имеет трех-
точсчиое опирание на раму При такой конструкции возможна
отдельная обкатка редуктора н снижаются требования к точности
установки барабана.
При расчете осей и валов барабанов необходимо учитывать,
что независимо от места размещения каната на барабане нагрузка
ла вал или ось передается только через ступицы Торцовые стенки
(ступицы) барабана скрепляются с его остовом болтами, причем
крутящий момент Мкр может передаваться путем трения
(см рис I 43, а) или при помощи специальных втулок
(см рис. 1.43, в) В первом случае при радиусе размещения болтов
г и коэффициенте трения р. между соприкасающимися поверх-
ностями необходимая сила затяжки болтов
F = М„р/(Ф).
При числе болтов г каждый из них должен быть рассчитан
на усилие \,5F/z = 1,5/И|(р/(ггц).
При передаче крутящего момента втулками (число их Zj)
последние запрессовывают и рассчитывают на срез под действием
силы l,5MBp/(rZi).
1.3.8. Коуши и зажимы для канатов
Для прикрепления свободного конца каната к метал-
лической конструкции машины, например к стреле крана, можно
применять различные устройства. На рис. 1.46, а показано креп-
117
119
Рабочая часть крюка (ряс. 1 47, в) представляет собой кривом
брус Наиболее нагруженным является сечение / / (см.
рис 1.47, а), так как ему соответствует наноотьшее плечо взпюа-
круглого сечения.
Трапецеидальное сечение с закругленными краями при расче-
тах заменяют сечением в виде равнобедренной трапеции с основа-
ниями о, и i>, и высотой h Расчет крюка, на которым действует
вес груза (?с, сводится к следующему.
Приложив в центре тяжести сечения две равные, противо-
положно направленные силы (?с, можно привести действующую
нагрузку к приложенной в центре масс силе Qc и моменту —
/И = Qc/?01 где радиус кривизны линии центров масс Ro = 0,5а +
+ е (здесь е— расстояние от центра масс сечения до большего
ЧЬ, + Ъ. h У
основания, для трапеции е —- b -yj
Момент считается отрицательным, так как он уменьшает
При fcj — Ьг можно определить значение г для прямоугольного
сечения, а при б1 = 0 или Ь, = 0 — для треугольного Дли круг-
лого сечения диаметром d
Крюковые обоймы в зависимости от способа закрепления
крюка могут быть длинными или короткими.
У длинной обоймы (рис. 1.48, а) крюк крепится к крюковой
траверсе, опираясь на вмонтированный в нее подпятник (упорный
подшипник ) качения У короткой обоймы в качестве траверсы
используется средняя часть оси блоков (рис 1 48, б) Сама тра
верса может вращаться относительно своей продольной оси, что
позволяет поворачивать крюк вокруг вертикальной и горизон-
тальной осей н облегчает манипулирование нм при захвате грузов
Траверсу рассчитывают как свободно опертую балку про-
летом /, нагруженную посредине силой <2С Изгибающий момент
в опасном сечении (рис. 1.48, в) Л4ИЗГ = QeZ/4, а момент сопро-
тивления траверсы Ц7Т[, = (Л2/6) (b — d0) (здесь / — расстояние
между боковыми листами обоймы; Ь и h — ширина и высота тра-
версы, da — диаметр отверстия для крюка)
Блоки крюковых обойм обычно устанавливают на подшипни-
ках качения
При манипулировании с громоздкими грузами при погрузке
их на железнодорожные платформы и при монтажных работах
вращать крюк относительно вертикальной оси вручную трудно.
121
Рис 1 49 Канатные
стропы
122
крюку крана различных по форме штучных
грузов применяют канатные стропы Они
состоят из отрезков стального каната, укреп-
ленных одним концом на кольце, надеваемом
на крюк крана, и имеющих на другом конце
крючья для захвата груза (рис 1.49) Стропы
могут быть также выполнены в виде зам-
кнутой кольцевой петли каната, охватываю-
щей поднимаемый груз и надеваемой сво-
бодными участками на крюк крана
Различные схемы установки канатных
стропов приведены на рис. 1 50, а, а рас-
четная схема — на рис 1 50, б
Натяжение каждой из т ветвей стропа
при подъеме груза весом Qo
S = Qc/(m cos а),
где а угол, образованный наклонной частью ветвей
стропа с вертикалью.
1.5.10. Захваты для штучных грузов
Для захватывания однотипных грузов и подвешивания
их к крюку применяют специализированные механические за-
хваты, разнообразные по выполнению Их классифицируют в за-
висимости от метода использования на управляемые вручную
надеваемые на груз и снимаемые с него такелажником, полуавтома-
тические, когда поднятый груз освобождается из захвата при упоре
в землю, и автоматически действующие, дистанционно управля
емые оператором крана. Захваты выполняют механическими,
123
определим усилия в тягах (на рисунке F и Fp—реакции)
—Na + Fb — Гцс/2 = 0.
откуда
Исходя из этого уравнения, подбирают плечи клещей
124
В эксцентриковом фрикционном захвате (рис. 1 51, б, в) необ
холимая сила трения создается эксцентриковым кулачковым
зажимом Используют эти захваты преимущественно для пере-
носки листового металла в вертикальном положении. При подъеме
лист своим весом затягивает подведенный к нему вручную экс
центрик, в результате чего возникает усилие распора N
(рис I 51, в), создающее силу трения,
F = ^1 + /72 = Л'„, + «ц,>(?с,
Если толщина листа 6, а радиус эксцентрика г, то из уравнения
моментов относительно осн эксцентрика следует
Nr sin а — N^r cos а — N[it (г cos а + 6) = О
или
sin а — pj cos а — р2 (cos а + 6/г) = О,
откуда
Д’ а < Pi + р2 11 + 6/(г cos а) ],
что и определяет параметры эксцентрика.
1.5.11. Электромагнитные и вакуумные захваты
Для перемещения металлических листов, уголков, ба-
лок в цехах строительных металлических конструкций успешно
применяют подъемные электромагниты, исключающие необходи-
мость строповки. Электромагнит 1 (круглый пли прямоугольный)
навешивают на крюк крана (рис 1 52, а) Для подъема длинно-
мерных грузов два электромагнита размещают на траверсе, под-
125
вешпваемои к крюку крана. Электромагниты (рис 1 52, б) пи-
таются постоянным током, подаваемым к ним по гибкому кабелю 2
от умформера, установленного на кране Грузоподъемность маг-
нита зависит от воздушного зазора между грузом и полюсами
электромагнита, а следовательно, от характера поднимаемого
груза. Так, например, относительная грузоподъемность при
подъеме болванок (листов), стружки и скрапа соответственно
равна 1, 0,08, 0,035
Притягивающая сила электромагнита определяется формулой
Максвелла
довательно, грузоподъемность резко снижаются
12а
1.5.12. Опрокидные и раскрывающиеся бадьи
ниже и справа от поворотных цапф и благодаря этому порожний
короб всегда занимает нормальное положение, фиксируемое упо-
ром 3. Центр масс груженого короба должен располагаться выше
н левее поворотных цапф, при транспортировании груженый
короб удерживается от опрокидывания запорным рычагом 4.
Для разгрузки бадьи этот рычаг выдергивается. Возвращается
короб в исходное положение автоматически
У бальи с раскрывающимся днищем створки 9 (рис 1 54, б)
днища короба удерживаются запорными рычагами 7 и 8, пере-
веденными за мертвую точку оси 6 Раскрываются и закрываются
створки рычагом 5.
127
1.5.13. Грейферы
пАПРгпузкп сыпучих материалов при-
мспяют aXZcTpaS-- челюстные -вши-грейферы
;""55, 0ГХорХ' оборудованы многие передвижные пово-
ротные краны дВухчелюстны\ грейферов для сыпучих
Технические даю ые дв!• в х номинальной .рузо-
вавадоиных грузов испотьд5 .ент вРНь. j-qqt 24599-81. Со-
,10ДЪе'''₽М^вместпхюсть грейфера определяют как ооъем услов-
1ласно ему вместпмост р затечнениого на схеме (рис 1 56),
„ого геометрическиот п ,ы естественного откоса при-
ЕЕппя’ть k = О 9 .1 грузоподъемности крапа
Двххчел,осгные грейферы с открытыми с торцов челюстями
используют дпя перегрузки труб, бревен и других длинномерных
вузов '(см рис 1 55 6). Для захватывания крупнокусковых
РУЗ ( в аР а дрова, металлическая стружка
применяют четырех-, шести- .. восьмичелюстные грейферы
(СМПо"схеме5дойствпя различают двухканатные, одноканатные
(крюковые) и моторные грейферы
Б Вайнсом А А.
128
Рис 1.5Й. Рабочий процесс (<1) греш|еро II изменение натяжения канатов (б)
I - опускание раскрытого 'рсПфсра; II - тсчерпыоааис !I/ - шмю IV - раз-
подъемный канат, который при достаточной опытности кранов-
щика может принять на себя часть общей нагрузки
В специальных грейферных лебедках с электроприводом на-
грузка между канатами автоматически распределяется поровну,
так как включенный по окончании зачерпывания двигатель
лебедки поддерживающего каната, будучи не нагружен, быстро
разгоняется до скорости двигателя лебедки замыкающих канатов
и принимает на себя соответствующую часть нагрузки
При ............... грейфера на подъемном канате и опускании
замыкающего каната грейфер раскрывается (разгружается, поло-
жение IV). На этом рабочий процесс заканчивается
130
ЮЩС го
:а.\ челюстеп. обеспечива-
замыкающии канат (см.
ферм со сдвоенными канатами (так называемые четырехканатные
грейферы), используемые в кранах мостового типа, у которых
барабан приспособлен для одновременного наматывания двух
канатов
Крюковой (одиоканатпып) шганговып грейфер (рис I 60)
навешивается на крюк крана петлей подвижной штанги / с зу-
бом 2, который может сцепляться с поворотным подпружинен-
ным зубом 3 нижней траверсы 6. Для расцепления зуб 3 может
быть оттянут управляемым канатом 5, огибающим блок 4 Так же
как у двухканатного i рейфера челюсти 7 связаны шарниром 8
с нижней траверсой 6 и посредством тяг 9 — с верхней травер-
сой 10
При разомкнутых зубьях 2, 3 челюсти грейфера раскрыты
(положение /) Далее грейфер опускается па материал (положе-
ние //) При опускании штанги 1 зуб 2 сцепляется с нижней
траверсой. При подъеме штанги челюсти постепенно замыкаются,
захватывая материал, а после полного их смыкания грейфер
поднимается (положение 111) Для раскрытия челюстей необхо-
димо разомкнуть зубья 2 и 3, воздействуя канатом 5 на зуб 3
(положение IV)
Крюковой треифер работает от одпобарабанной лебедки Его
недостатком является невозможность автоматической разгрузки
131
на любой высоте, а также
сложность эксплуатации ме-
ханизма сцепления подвиж-
ной штанги с нижней травер-
сой Кроме того, из-за отсут-
ствия внутреннего полиспа-
ста сила на кромках челю-
Этим и объясняется малое применение грейферов
стей невелика
этого типа в строительстве
Приводные грейферы (рис. 1.61), так же как и крюковой,
навешиваются петлей на крюк крана, но замыкание и размыкание
челюстей производятся приводным устройством различных типов
В грейферах с электроприводом целесообразно использовать
электролебедку (электроталь, рис 1 61, а), размещенную в верх-
ней траверсе грейфера Подвод тока к электродвигателю лебедки
производится гибким кабелем с кабельного барабана, размещен-
ного на конструкции крана То обстоятельство, что привод поме-
щен в самом грейфере, делает обязательным безударное опускание
последнего на материал Помимо приводных грейферов с электро-
лебедками применяют грейферы с гидравлическими (рис 1 61, б)
и пневматическими (рис. 1 61, в) цилиндрами Они получаются
более компактными и удобными в эксплуатации Для возможности
их использования на кране должна быть гидронасосная или ком-
прессорная станция, создающая необходимое давление в ци-
линдре, достаточное для зачерпывания материала.
132
Применяемые для подачи рабочей среды (жидкости, воздуха)
шланги должны при подъеме грейфера навиваться на барабаны
или провисать вдоль стрелы петлями не мешающими работе
Внедрение челюстей в материал происходит только под дей-
ствием веса грейфера. Предварительное внедрение в сыпучие
и мелкокусковые материалы происходит и за счет кинетической
энергии падающего грейфера Грейфер, вес которого меньше
нормального для данного материала, будет скользить по нему
и плохо заполняться Грейфер, имеющий вес больше нормального,
будет зарываться в материал.
Так как иметь отдельный грейфер для каждого материала
невозможно, вес грейфера можно изменять навеской пли снятием
специальных грузов, укрепляемых на нижней траверсе
Вместимость (м:|) грейфера в зависимости от грузоподъемности
крана
где /^ = о 95 1 — коэффициент полноты использования грузоподъемности
крана- Агр = mrp/Q — коэффициент, характеризующий отношение массы грей-
фера к грузоподъемности крана (табл. 1.22); р — плотность перегружаемого ма-
териала, т/м3 (табл 122); /г3 — коэффициент, учитывающий состояние мате-
риала (/?з = 1 — для уплотненного, /?3 ~ 0,98 — для неуплотненного, /г3 =*
= 0 95 —' для свсжсиасыпанного материала).
1 22 Характеристика строительных материалов, перегружаемых грейферами
Группа Материал ПЛОТВОСТ” ‘гр ‘д ч
Весьма лег кие (ВЛ1; ВЛ2) Сухая зола, известь пушонка; котельный и гранулированный шлаки 0,4 0,63 0 34 0 66 1 26 , 0,85 1,25
Легкие (ЛГ Л2) Порошкообразный мел; сухой шлак; мелкий и средний ще бень; уголь всех марок 0 8 1 0,37 0,63 1,38 0,80 IJ8
Средние (Cl, С2; СЗ) алебастр; галька; су- хая мелкокусковая глина, гравий; сухая земля- среднекуско вой известняк; из- весть; каменные по роды; битый кирпич, сухой песок; цемент; крупный щебень 1,25 2 0 40 0,60 1,21 0,90 1,12
Тяжелые (Т1- Т2) Клинкер; камень твер- дых пород 2,5 ... 3,2 0,45 0,55 1,33 0,85 1,06
133
Пои перегрузке строительных материалов кратность внутрен-
него полиспаста принимают обычно равной пяти, что ооеспечнваег
хорошую их зачерпываемость и полное заполнение грейфера
Линейные размеры (м) грейфера являются функцией его вмести-
мости V (м3) (см рис. 1 57, а) ширина челюсти о = 1гшУ, длина
челюсти высота челюсти до шарнира тяги Л, =
= О,466йдй„ /V, высота челюсти до центрального шарнира R ==
= (0,42^Х + 0,577/гд + 0,2У V), потная высота закрытого грт^
фера Н R -г у/Т толщина ножа щлюсти s = 0,012p~/V
(где р — в т/м3).
Наибольший геол раскрытия челюстей 2а = 150 Раскрытие
1 5 14. Лебедки механизмов подъема
Общая характеристика Лебедки являются второй после
полиспастов и грузозахватывающих устройств составной частью
механизма подъема грузов. Вместе с тем их можно использо-
вать и в механизмах изменения вылета стрелы крана и как тяговые
механизмы для крапов и других подъемно-транспортных машин.
В зависимости от конструктивного выполнения лебедки раз-
деляют па однобарабанные и миогобарабанные, односкоростные
и многоскоростные, в зависимости от типа привода — с электро-
приводом, гидроприводом приводом от ДВС и ручным приводом;
в зависимости от типа связи между отдельными элементами —
с жесткой связью, с фрикционной связью между барабанным
и приводным механизмом — фрикционные лебедки; с фрикцион-
ной связью между канатом и барабаном — лебедки шпилевые
и с канатоведущими шкивами
Фрикционные лебедки в настоящее время применяют только
в кранах с групповым приводом механизмов от одного двигателя,
134
135
R„s Наиболее часто используемые однобара-
ема грузов любой массы наиоо^| параметраш| (Г0СТ 2914—80)
банные лебедки со ₽ 125 Е[~] при скорости каната 0,5 ..
ОТ"°канатоемкостй соответственно тяговым усилиям 80 ..
800лёбедки С(ВрТ°1.62,которой
vcX“i’барабан 2, двухступенчатый зубчатый редуктор 3,
у„с™н° 4 н электродвигатель 6 Электродвигатель с редуктором
тормоз 4 и Р - 5 одна из чаете:! которой является
Zo^M оУ^зным шки’вом. Тормоз - двухколодочный
с короткоходовым электромагнитом или электрогидравлическим
толкателем Электрическая часть магнита или толкателя вклю-
ченПараллельно к электродвигателю привода Опускание груза
осуществляется принудительным реверсированием двигателя,
что обеспечивает безопасность выполнен.1 я работ Скорость опу-
скания равна скорости подъема или несколько превышает ее.
Управление электродвигателем осуществляется контроллером 7,
укрепленным на раме лебедки, на которой размещаются также
пускорегулирующие резисторы 8 Возможно дистанционное управ-
ление лебедкой.
В лебедках данной конструкции типоразмер применяемого
редуктора определяет необходимость соблюдения расстояния ме-
жду двигателем и барабаном. Межцентровое расстояние редуктора
должно быть не меньше полусуммы поперечных размеров двига-
теля и барабана по его наибольшему диаметру с учетом реборд
при многослойной навивке Поэтому в лебедках этого типа исполь-
зуют преимущественно двухступенчатые редукторы При больших
передаточных числах применяют третью передачу, выполняя ее
обычно открытой. Валы вращаются в подшипниках качения
Связь барабана с редуктором выполняется различными спосо-
бами (см. рис. 1 43).
Для монтажа тяжелых и громоздких конструкций применяют
тихоходные лебедки с червячным редуктором и дополнительной
открытой зубчатой передачей
Регулирование скорости опускания груза при электроревер-
сивных лебедках возможно в ограниченных пределах При необ-
ходимости более глубокого регулирования скорости, что имеет
место при их использовании в башенных кранах, применяют
обычно расположенный соосно с валом электродвигателя тормоз-
ной генератор, создающий противодвижущии момент Пределы
регулирования при этом могут быть доведены до 1 : 4
В этой лебедке (рис 1 63) привод осуществляется от электро-
двигателя 3, прифланцованного непосредственно к редуктору 2.
Вал 7 двигателя 3 с первичным валом редуктора связан сдвоенной
зубчатой муфтой 6 Корпус тормозного генератора /, создающего
при принудительном вращении его опускающимся грузом тормоз-
ной момент М (рис. 1.64), прифланцован ко второй стороне редук-
136
тора 2, а ротор его насажен на хвостовике первичного вала 5
редуктора На хвостовом конце вала двигателя 3 размещен тор-
Для уменьшения размеров и веса лебедки выполняют соосными
с планетарными передачами, встроенными в барабан (рис. 1 65).
В лебедке, схема которой показана на рис. 1 65, а, от двигателя
вращение передается размещенной внутри барабана планетарной
передаче, состоящей из солнечного колеса (z,), укрепленного
внутри барабана венца (г„). неподвижного венца (za) и сателлитов
(z4, г6). Барабан вращается венцом Передаточное число этой
планетарной передачи
а по схеме, показанной па
рис 1 65, в,
Рис I 64. Характеристика тормоз-
137
Передаточные числа стих передач также хо.ут быть довтдепь.
200 при КПД не меньше 0,8э
Тормоза должны обеспечивать стопорение бараоана.
На пие I 66 а показана лебедка с приводом от гидродвпгателя
пепедачей 'встроенной в барабан. 0 лебедке применен соосный
* ___нп,.,.... TLiii ппгжнПОП ДИСКОВЫЙ ТОРМОЗ сПОЗ*
Г пл.10-1 двигателя замкнутый пружиной «vm»» ,,т«-
вдяется 'тормоз штоком'гидротолкателя сжимающим пружину
Жидкость подается насосом одновременно в гидродвигатель п
в гпдрототкатель тормоза, растормаживая последний Регули-
руя поток жидкости дросселированием пли другим стюсооом,
можно обеспечить в широких пределах бесступенчатое регулиро-
вание скорости Передаточное число передачи
139
В лебедке, изготовленной по этой схеме, можно получить
четыре скорости в каждом направлении Первая скорость полу-
чается при вращении валов обоих электродвигателей в одном
направлении, вторая — при вращающемся вале двигателя 7
и неподвижном вале двигателя 2, третья — при вращающемся
вале двигателя 2 и неподвижном вале двигателя 7, четвертая —
при вращении валов двигателей 7 н 2 в противоположных иа-
основного двигателя Посадочная скорость обеспечивается при
совместной работе основного двигателя в режиме динамического
торможения и вспомогательного двигателя на малой скорости.
Изменение скорости в широком диапазоне при электрическом
приводе возможно при применении привода по системе Г-Д
и при тиристорном приводе с импульсным или частотным регули-
рованием Эти приводы сложны конструктивно, более дороги
н требуют более квалифицированного обслуживания Поэтому
в ряде стреловых самоходных кранов получили применение
лебедки с двумя электродвигателями трехфазного тока, крано-
вого типа, с встроенным в редуктор цилиндрическим дифферен-
циалом планетарного типа (рис. 1.68). Дифференциал размещен
в корпусе основного редуктора и приводится, с одной стороны,
основным двигателем 7, а с другой — через редуктор 1 вторым
двигателем 2 Каждый из двигателей снабжен тормозами 6 и 4.
Водило дифференциала 3 выполнено в виде закрытой коробки
и приводит ведущую шестерню 5 основного редуктора 10, выход-
ной вал которого приводит барабан 8 лебедки; канат прижимается
к барабану подпружиненным роликом 9 Внутри коробки диффе-
ренциала 3 размещаются ведущие шестерни 11 и 15, промежуточ-
ная шестерня 12 и сателлиты 13 и 14
НО
где п — число внешних зацеплений
Кинематическое уравнение этой передачи
n„ (1 — К) =
оотюп = 200 об МШ1,
— — 400 об/мип,
=> юо об'м1ш,
1252 — 500 об/мип
д„апаз<м регулирования 600.100 = 6 при частоте вращения п„, равной
600 500 400 100 сб/мип. Ниже приведена схема включения двигателей (О
включеп из 'подъем;-----включен на cnjcK’ О-ве включен):
Частота вращения об'АШИ ..................560 400 !00
Двигатель , _
первый ........................ *т + Д' ст
второй........................ т О Д'
Если не применять дополнительного редуктора 1 и от вала двщателя 2
с частотой вращения пг = 750 об/мип непосредственно вращать солнечное ко-
лесо II, то частота вращения па будет 875; 500; 375; 125 об/мии. Это свидетель-
ствует о том, что применение дополнительного редуктора не всегда необходимо.
Мощность двигателя должна соответствовать моменту на сол-
нечном колесе и его частоте вращения 151.
Подвесные лебедки (тали). Для складских и ремонтных работ
в цехах используют подвесные электрические лебедки — элек-
трические тали Если помимо подъема необходимо перемещать
груз и в горизонтальном направлении для обслуживания рабочей
площади, электротали / (рис. 1 69, а) прикрепляют к самоходным
тележкам 2, передвигающимся по разветвленным монорельсовым
путям 3 двутаврового профиля
Электрическая таль (рис 1 69, в) состоит из электродвига-
теля 5, встроенного в барабан (может быть прикреплен сбоку
к корпусу талей), редуктора 2, тормоза 1, барабана 4 и корпуса 3,
Н2
является тем моментом, который должен создавать грузоупориыи
тормоз (здесь D, „ — диаметр червячного колеса)
Фрикционные лебедки. В одномоторных подъемных механиз-
мах с фрикционным включением барабанов возможна одновремен-
ная работа нескольких барабанов от общей трансмиссии В этих
лебедках применяется обычно нереверсивный двигатель. Опуска-
ние груза может быть осуществлено под действием его силы тя-
жести при отсоединении барабана от трансмиссии, скорость опу-
скания в этом случае регулируется тормозом Такие лебедки
в настоящее время используются только в самоходных кранах
с групповым приводом механизмов (рио. 1.70).
144
И6
вать в несколько слоев, что
усложняет разматывание каната
и вызывает отклонение его в
сторону
Более удобно использовать
шпилевом барабан (рис I 71),
на который канат не навивается,
а лишь охватывает его несколь-
кими витками, а затем сходите
барабана н укладывается рядом
в бухту. Барабан выполняется
вогнутой формы, обеспечиваю-
щей размещение рабочих вит-
ков каната в средней его части
Тяговое усилие развивается за
счет сил трения между канатом
и барабаном На основе теории
Эйлера, если <?с — тяговое уси-
лие, а Р — усилие рабочего, на-
тягивающего сбегающий конец
каната то при угле охвата ба-
рабана а (рад) и коэффициенте
трения между канатом и бара-
баном р можно записать
с"7'—пли рсс Ige = lg(Qc/P),
откуда
a = „11( „ =
где ri — число витков каната, охватывающих 1 ипи.асвой барабан.
Приняв среднее значение р --= 0,185 и подставив 1g е = 0,434,
получим
п = 2 1g (Qc/P)
Рис 1 72 Лебедка с канатовсдущнм шкивом лифта
147
на угле 180° (л) и к концам их
прикреплены с одной стороны ка-
бина, а с другой противовес Отно-
шение их весов при груженой и
негруженой кабинах должно быть
равно или меньше е-т»
Лебедки со шпилевыми бара-
банами (см рис 1.71) можно ис-
пользовать только как тяговые,
поскольку при отпускании сбегаю-
щего койка каната усилие на на-
бегающем конце не действует Для
возможности использования шпи-
левых лебедок как подъемных в
них следует применить канатове-
дущий шкив и сбегающий канат
навивать на специальный привод-
ной барабан-бобину Лебедки с та-
ким устройством носят название
лебедок с канатоведущнмп шки-
вами (рис 1.73) Их целесообраз-
но применять в кранах с большой
высотой подъема (например, при
строительстве высотных зданий)
или в качестве специальных ле-
бедок для особых условий экс-
плуатации
Лебедка оборудована шкива-
ми 2 (рис. 1 73, о) с круговыми
ручьями (профиль ручья показан
на рис 1 73, б) Шкивы устанав-
ливают так, чтобы канавки их
были смещены относительно друг
друга на половину шага Так как
при многооборотном обхвате соз-
дается большая нагрузка на под-
шипники, между ребордами шкн-
Рис. 174. Лебедка с канатоведу- устанавливают промежуточный
щими шкивами дтя подвесных 7 у r««An,ir%»tnniuft
подмостей: распорный валик 1, распирающим
в-общий вид подвесных подмостей: ШКИВЫ И ПрИНИМЗЮЩИЙ НЭ Себя
^али^^/^Г“-?ор«азГЛстяг11вающую их нагрузку Оба
канат: 4 — двигатель; 5 — канатове-щкиВЗ ПРИВОДЯТСЯ ОТ ОДНОГО ДВИ-
°™’" пжнвьь * - груз ^K[fBb| „ редуктор 4
связаны между собой зубчатой передачей 3, при отдельных
приводах двигатели связаны по схеме электрического вала, обес-
печивающей синхронность движения обоих приводов
Канат огибает шкивы несколькими витками; сбегающий конец
его, потерявший натяжение, навивают на приводимый цепной
148
Монтажные лебедки с ручным приводом (рис. 1.75) изготов-
ляют с тяговыми усилиями от 5 до 100 кН при канатоемкости
от 100 до 300 м. Для увеличения скорости подъема легких грузов
служит зубчатын перебор, повышающий скорость примерно
в 2 раза. Лебедка оборудована грузоупориым тормозом I, обеспе-
чивающим принудительное опускание груза при вращении руко-
ятки. Так как грузоупорный тормоз расположен на втором валу,
переключение скоростей возможно при поднятом грузе
Кинематическая схема лебедки приведена на рис. 1.75, б.
Применяются также настенные лебедки с ручным приводом
(рис. 1.75, в).
149
Станины лебедок изготовляют сварными из листовой стали,
барабан и зубчатые передачи — литыми.
В отличие от лебедок с электроприводом необходимое пере-
даточное число и .между барабаном и рукояткой определяют
исходя из момента, который может быть создан на рукоятке:
Л1Г = Рг. В соответствии с этим при КПД механизма тр, н грузо-
вом моменте Л1б = QcD0/2 передаточное число
и = МО/(М,Т|Ч)
Скорость каната зависит от частоты вращения рукоятки п,
(об/мин), передаточного числа и, числа слоев навивки т, диаметра
барабана D6 (м) и диаметра каната d„ (м)
o„ = ^(D6 + d„(2m-l)].
150
1.5.15. Подъемные механизмы—домкраты
Одной нз разновидностей подъемных механизмов яв-
151
Z 1
в)
крат должен быть оборудован грузоупорным тормозом пли, по
крайней мере, храповым устройством Расчет его не отличается
от расчета лебедки с ручным приводом. Усилие Qc подъема груза
является окружным усилием для взаимодействующей с рейкой
шестерни радиусом г, числом зубьев г с модулем m Следова-
тельно, момент, создаваемый грузом Mrp = Qc — Момент на
рукоятке радиусом /?, создаваемый усилием Р рабочего, Л4, =
= PR Из соотношения и — Л/гр/(Мчт]) определяют необходимое
передаточное число, реализуемое обычно двухпарнон зубчатой
передачей. Скорость подъема зависит от частоты вращения руко-
ятки Грузоподъемность домкрата обычно не превышает 3 т
Реечные домкраты удобны в эксплуатации благодаря наличию
нижней лапы на зубчатой рейке, что допускает захват груза на
малой высоте.
152
>ЙЙ1
CZSZZJ
Второй разновидностью
являются винтовые домкра-
ты (рис 1.77, б), работаю-
щие по принципу кинемати-
ческой пары винт — гайка
Перемещение впита осуще
оголяется или вращением его
в неподвижной гайке, или
вращением гайки при невра-
щающемся винте Для повы-
шения скорости подъема в последнем случае можно применить
электропривод Винт выполняют с малым углом подъема, чтобы
обеспечить его самоторможение Резьба обычно трапецеидальная
(ГОСТ 9484—81), а для винтов, больших по диаметру, упорная
(ГОСТ 10177—82)
Вращение винта, имеющего угол иак зона витков а и narpj жен-
ного осевой силой Qc можно представить в виде перемещения
груза по наклонной плоскости с углом подъема а (рис 1.78)
при коэффициенте трения р Толкающее усилие Р (окружное уси-
лие) приложено к периферии винта на плече г по его средней
линии Проектируя все силы, включая силы трения, на наклонную
плоскость, получаем (рис 1 78, а)
откуда
Р = 0 И cos а + sing _ « ц + 1g а
“ ~ cos а — ц sin а I — р tg а *
Если выразить коэффициент трения р через угол трения р, то
Если сила Р приложена на плече I > г, то Р' = — X
X Qc tg (а + р)
При подъеме на шаг t одного витка затрачиваемая работа
А' = 2nrP = 2nrQ0 tg (а + р).
Полезная работа
А" = Qci = 2nrQ0 tg а.
Следовательно, КПД винтовой пары
_ Л" 2пг<?с 1g а _ tga
110 А' 2лг(?0 tg (а-f-р) tg(a + p) *
При опускании груза (рис 1 78, б)
153
ДПЯ обеспечения самоторможения необходимо, чтобы ви-
нилось неравенство а < Р ПРИ а р
ца l°a — 1^15-2-= 0.5(1 —
'g2“
сталь по бронзе:
12 МПа,
; 6 .МПа
Необходимое чнс
ЛС'"УВ“Гпроверяют "а ^дольиш! изгиб ио внутреннему се-
Че"д°я юбства работы .. возможности прп.мснеши дтя вращения
впил нт» ганки тшшюго рычага с поворотом его па иеоольшон
уго" используют храповой механизм двустороннего действия,
а на винт надевают головку, опирающуюся через подпятник ка-
чения При механическом приводе вращают обычно гайку и винт
перемещается только поступательно Определение мощности при-
вода. выбор двигателя и передач производят по общему методу
для расчета подъемных механизмов Тормоз при самотормозя-
щемся винте можно не применять, однако для ооеспечения точной
остановки тормоз целесообразен (для погашения кинетической
энергии ротора двигателя при выбеге)
Винтовую передачу можно использовать и как компактный
редуктор, в этом случае желательно иметь высокий КПД передачи,
что достигается применением винтовой передачи с большим углом
подъема. Тормоз в этих конструкциях необходим.
Гидравлические домкраты выполняют в виде двух сообщаю-
щихся полостей, оборудованных поршневым насосом и клапанами
(рис. 1.77, в). Клапанов три. нагнетающий 1. всасывающий 2,
перепускной 3 Одна из полостей является баком для рабочей
жидкости, вторая — рабочим цилиндром большого диаметра
Насос имеет плунжер малого диаметра Сила Р на плунжере
154
насоса диаметром <1 и усилие QL на рабочем цилиндре щаметром Г)
относится как QyP = (D/<()z.
Наличие дополнительного рычага с отношением плеч Ь1„
Qc = Р„(1/1)(Р1<1У
I в МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ КРАНОВ
И ИХ ЭЛЕМЕНТЫ
16 1. Общая характеристика
Механизмы передвижения характеризуются видом хо-
дового оборудования, типом привода и трансмиссией, связывающей
привод с ходовым оборудованием Ходовое оборудование класси-
фицируют на рельсоколесиое, пиевмоколесное и гусеничное и им
определяется тип крапа Приводы применяют электрические,
гидравлические и от ДВС
Ходовое оборудование кранов малых и средних грузоподъем-
ностей должно быть ориентировано на возможность преодоления
больших подъемов (до 15°) для самостоятельного выезда из котло-
ванов
Ходовое оборудование рельсоколесных и гусеничных кранов
ориентировано на перемещение внутри строительной площадки
При дальних перевозках они перемещаются на автотранспортных
средствах
Краны с пиевмоколесиым ходовым оборудованием должны пе-
ремещаться своим ходом как по строительной площадке, так и
по дорогам общего пользования, причем желательно со скоростью
нормального передвижения грузовых автомобилей. Габариты кра-
нов в этом случае должны удовлетворять требованиям правил
дорожного движения
155
Сопротивление передвижению является функцией веса
крана Ос, полезной нагрузки <ф, силы ветра Ра и уклона
местности а, по которой кран должен перемещаться (рис 1 79, а)
Если общий коэффициент сопротивления передвижению w то
сопротивление передвижению, зависящее от указанных выше
параметров,
^п = ^Ар(/+рг),
Для крапов, передвигающихся по специальным рельсовым
путям (башенных, козловых, мостовых), сопротивление передои-
'Кению складывается из трех составляющих
Числовые значения коэффициента бр зависят от колеи ходовой
части крана и типа применяемых опор и колес (табл. 1.23)
При применении безребордных колес и горизонтальных опор-
ных роликов значения kp могут быть снижены приблизительно
на 25 %.
Расчетный продольный уклон временных рельсовых путей.
Первые два сопротивления и прямо пропорциональны
общей нагрузке, приходящейся на ходовые части крана,, т е.
весу крана с грузом. Сопротивление U73 представляет собой сум-
марное сопротивление от трения реборды колеса о рельс, трения
на торцовых частях в ступице и трения от поперечного скольже-
ния колеса по рельсу Оно зависит от значительного количества
весьма неопределенных причин, не может быть определено теоре-
тически и учитывается на основе экспериментальных данных уве-
личением первых двух сопротивлений пропорционально коэф-
фициенту kp Поэтому W„ = kv ( Wt + Й7,)
Если Go — нагрузка (Н) на колесо, DK — диаметр (м) ходо-
вого колеса по кругу катания, ! ~ 0,0007 м — коэффициент
трения качения ходового колеса по рельсу, г — радиус (м) цапф,
Р — коэффициент трения в цапфе ходового колеса (р = 0,1 при
подшипниках скольжения и р = 0,01 при подшипниках качения),
то (рис. I 79, б)
157
I 24. Параметры безрельсовых дорог и коэффициенты сопротивления перемещению
и сцепления для пневмоголесных и гусеничных движителей
Обозначим натяжение ветвей каната, считая от участка,
идущего к барабану через 88, 8г, , S|_i, 8, При КПД одного
блока можно записать
Зг = Sole) 3з = 3|1|б, ..; 3. = 3,110 '•
Следовательно, Si — 3, = 3, (1 — ’).
С другой стороны ( 7с = 3 г З3 |
Нс + ••• р !1Г?)
Следовательно,
5 _____________________
‘ По Н Чб -б • ’ ’ +
+ 3М = 3, (>|б +
При скорости передвижения с„ (м,с) необходимая чистота
ащепия (об/мин) ходового колеса диаметром О, (м)
п = G0:'n'(.tD,.).
Мощность (кВт) приводно!о двигатели механизма передви-
Так как сумма i — З первых членов геометрического ряда
1 + Чб + Но + • • + Но'J = - । -»
Все остальные параметры определяются как указано в п 12
Сопротивление передвижению прн канатном механизме пере-
движения. При расчете канатного механизма передвижения
(рис 1 80) кроме непосредственного сопротивления lV/n от пере-
мещения каретки по пути следует учитывать и добавочные со-
противления Ip'll — от разности натяжении конечных ветвей
грузового каната, проходящих через блоки каретки (1Г„ =
= 5, — 3(, где натяжения 3, и 3; являются функциями полез-
ной нагрузки, числа блоков, огибаемых канатом, КПД блоков),
и — от провисания хвостовой ветви тягового каната Сле-
довательно,
то окопчате пьпо
откуда
<7,. 4~ V - <Л< -т -Г + = °’
159
В начальный момент движения
при разгоне крана груз отстает от
него (рис. 1 81) Перемещение крапа
массой т„ при массе ротора тр бу-
дет л„, перемещение груза массой mr
относительно крана будет дг Уско-
ряющую силу Т примем постоянной.
Дифференциальные уравнения
движения крапа и груза имеют вид
vn„ ппужипы дотжен быть достаточным, чтобы возмещать
упру °ю удлинения каната во время работы Упругое удтпнение
каната (
1 6 3 Сига сцепления крана о опорник поверхностью
1ак как отклонения груза малы, можно считать, что tg ц>
= хг// (где I — длина подвеса) Поэтому
щим?ховдвымииколесами tfacporon. Необходимое иною ведущих
(приводных) колес и определяется из этих соображении
Обозначим через суммарную пагру-пу на ведущие
для пневмоколес и гусеничных гладких траков значения ртр -
= р„ или ртр = Иг приведены в табл 1.24
Сила сцепления между ведущими ходовыми колесами и дорогой
Движение обеспечивается при условии
Т = £ /?веДЧр > Ч
Тогда уравнение движения груза будет
пли в каноническом виде
Зная Rra, определяют необходимое число ведущих колес
Для гусеничного хода, у которого весь вес является сцепным,
из этой зависимости можно найти возможный угол подъема
Силу инерционного сопротивления определяют, исходя из избы-
точного момента двигателя (см. п 12 1.)
Полное решение этого уравнения
1.6.4. Динамические нагрузки при работе механизма
передвижения
Как правило, при передвижении крана с грузом на
крюке последний не поднимают высоко над землей и даже с целью
уменьшения раскачивания груза его привязывают к крану.
Поскольку раскачивание груза повышает динамику его переме-
щения, рассмотрим случай, когда кран перемещается с грузом на
крюке при длинном подвесе в период неустановившегося движе-
ния Так как груз раскачивается, следует предварительно уста-
новить законы отклонения его от вертикали.
160
Начальные условия при t = 0 лг = 0, хг = 0 Следовательно,
хг = С, + q/p2 = 0, откуда С, = —q/p2,
хг — —Ci sin pt + C„_p cos pt ~ 0, откуда C2 = 0
Окончательно перемещение груза хг = —(q/p2) cos pt 4-
q/p2 = (?/p2) (1 — cos pt) илн
________11______11 _,1
Максимальное отклонение имеет место при
16!
Так как хгш„ = 2Tl/\g («'» т0
Как вимо из этой формулы, скорость движения груза про-
„орционапьпа движущей силе и корню квадратному от длины
^Подставам значения хг в уравнение движения крана!
хв = q - Aqlp2 + -4 (<7/Р2) cos pl,
Т а з_________________
где ’ = /«„ + «Гр“’ а я - I ('»«+ '«₽)
е„ = qt - A (q/p2) t + A (q/p') sin pt + CL
При ! = О т, = 0, х„ = 0, следовательно, и С, = 0.
Перемещение
х„ = qP/2 — AqPI(2pl) — A cos pt + C2
При I = 0 x„ = 0 и Сг = Aqlp*
Следовательно, перемещение
x„ = qt2/2 — AqWp2) + A {q/p') (I - cos pt)
162
Подставив ранее определенное значение отклонения груза
окончательно найдем:
(1 — COS pl)
Решение этого уравнения приведено в работе 1191
т/ (От„. н , 1/ е. ( , , _________'j
где '' = И -----' - К I \ "'к + 'Лр )
Максимальная сила N = хД,, воспринимаемая упругим зве-
ном, является функцией избыточного момента в периоды иеуста-
иовнвшегося движения при пуске и торможении Если кратность
пускового момента по отношению к моменту сопротивления
передвижению равна q, т е избыточная ускоряющая сила Г =
-] + №
Из этой формулы следует, что для снижения динамической
силы следует увеличивать шр, что часто и делают, навешивая па
ротор маховик.
Значение коэффициента q дтя крановых электродвигателей
велико (2 .. 3), поэтому применение электродвигателей с коротко-
замкнутым ротором для приводов передвижения кранов неприем-
лемо Следует при трехфазном токе применять электродвигатели
с фазным ротором и тремя-четырьмя ступенями его выключения
Более целесообразно использовать приводы, обеспечивающие глу-
бокое плавное регулирование скорости, такие, как электрические
и гидравлические Для механизмов передвижения пневмоколес-
иых кранов целесообразно применять регулируемый и стояноч-
ный тормоза
Пример Определить значение динамической силы, воспринимаемой упру-
гим звеном механизма передвижения крапа при следующих данных. Крав стре-
ловой пневмоколесный (типа КС-6361) с механизмом передвижения имеющим
привод от электродзигателя переменного тока с фазным ротором Грузоподъем-
6* 163
Сопротнвтение передвижению в период разгона
ИЩр Р= IV"PGC = 0,125 490 = 61,5 кН
Избыточная сила
Предельное усилие по сцеплению при числе ведущих колес, равном общему
их числу, и коэффициенте сцепления колес с дорогой (цемснтобсгонное шоссе)
Рао сц = рСс=0,7 490 = 345 кН,
т е избыточная сила Рлв. ctt может быть создана даже если двигатель будет
включаться сразу на полную скорость н между ним и трансмиссией будет отсут-
ствовать какое-либо пробуксовывающее устройство например муфта сколь-
жек«я.
Масса ротора н связанных с ним элементов механизма, приведенная к пе-
риферии колеса,
~ l,25Jpu2u2„fp_ 1,25 5,25-9,3’
"'е ~ (Ок/2)’ (1,237/2)’
Масса крана ти = 50 т, масса груза «г =
Применяя ступенчатое повышение скорости с параметрами <р = 1,25 и q
= 1,6, максимальную силу определим на основаны» следующих расчетов.
Преобразуем формулу, определяющую заменив
= Со ООО КГ =* СО т.
Т = Щ(ф-1) И
к 0,52.
164
Nmax = ТА + УЛ [W (2Т piF) + ГЛ] + IP
JVmax = ИЛ (ф-1)+УЛС+1],
Коэффициент динамичности Кд =
дтя различных значении ф:
Л (<р — I) .
УЛС .______________
Лд = А (<р — I) + VAC+ Г .
1,25 1,6 2,8
0,13 0,31 0,93
I) 86 0 98 0 86
1 99 2 29 2 79
1.6.5. Рельсоколесное ходовое оборудование
Крановые ходовые колеса выполняют литыми из стали
40 Л н 55Л Для повышения износостойкости целесообразно из-
готовлять колеса штампованными и катаными (рис. 1.82)
Ходовые колеса делают двухребордпыми, чтобы избежать
возможного схода крана с рельсов Ребордные колеса в отдельных
случаях могут быть заменены безребордиымп, с дополнительными
горизонтальными опорными роликами
165
Напряжения, определенные по указанным выше формулам
приведены к нормальным и .могут составлять до 0,7 0,9 предела
текучести для стальных колес с термически необработанным обо
дом При термически обработанном ободе напряжения можно
увеличить примерно на 50 %.
Для уменьшения износа колес необходимо предотвращать
проскальзывание, комплектуя колеса так, чтобы разность их
диаметров была минимальная
Ходовые колеса или устанавливаются свободно па осях, вра-
щаясь на подшипниках скольжения или качения (рис. 1.82, б, в),
или закрепляются на валах, вращающихся в подшипниках каче-
ния (рве. 1.82, г) Приводными выполняется обычно часть ходовых
колес крана (чаще всего половина) Привод ходового колеса,
свободно сидящего на осп, осуществляется зубчатым венцом
• Для железводорожпых рельсов типов Р38 и Р-13 Rp — 300 мм; Р50 и Р65
Rs= 350 мм; для крановых рельсов типов КР70 и КР80 Rp = 400 мн,
JC6
(рис 1 82, в}. Ходовое колесо, закрепленное на папу приводится
отдельно закрепленным зубчатым колесом (рис. 1 82, г)
Для передачи на рельс больших сосредоточенных нагрузок
несколько (два, три, четыре) ходовых колес устанавливают па
одной тележке (рис 1 83), которую шарнирно через верхний
шкворень присоединяют к конструкции крапа Размещение шар-
168
1.6.6. Пневмоколесное ходовое оборудование
169
На рис 1 87 показано (в плане) ходовое оборудование двух-
осного крана со всеми приводными колесами. Передний мост вы-
полнен с приводными поворотными управляемыми колесами Пово-
ротный шарнир показан на разрезе А—А Поворот колес осуще-
ствляется гидроцилиндром, управляемым из кабины управления
Для облегчения поворота управляемых колес наружное колесо
вращается на втулке свободно Коробка передач связывается
с мостами карданными валами (на рисунке не показаны)
В многоосных пневмоколесных ходовых системах приходится
применять разветвленную трансмиссию, чтобы от двигателя при-
вести несколько ведущих мостов В кранах с гидравлическим
приводом для ликвидации этого недостатка используют мотор-
колеса с индивидуальным гидроприводом каждого колеса Пита-
172
Значения углов можно выразить через размеры Dm и Вш
и прогиб у
cos (i|-/2) = 1 — 2;//Ош, cos (tp/2) = 1 — 2у/Вш
Следовательно,
sin (ф/2) = VyDm - у2;
sin (ф/2) = -^-зЛ/Вц, - у2
Площадь опорного эллипса
= пу у - у + иш) | у .
Пренебрегая последними двумя членами подкоренного выра-
жения ввиду их малости по сравнению с первым окончательно
получаем
Ориентировочная допустимая нагрузка па колесо при вну-
треннем давлении в нем р
Р = lpF = &ру /ОШВШ >
173
r№ Е-коэффктвг, учитывающий жесткость покрышки зависящую от числа
^кладок в ней и внутреннего дарения в шине (; 1 05 ... 0.1)
Подставив вместо у его значение 0,03оРш, получаем,
р = ] 1.0,035лр ) D^lЗщ « 0,1 Ip .
При нагрузке Р ориентировочный прогиб колеса
_______Р_______q з _Р t
У ~ '^Р ~ ’ Р Г0швш
1.6.7.
Гусеничное ходовое оборудование
Гусеничное ходовое оборудование допускает передви-
жение крана по местности, не имеющей дорог с твердым покрытием
Применяемый в кранах двухгусеничный ход состоит из двух рас-
полагаемых по бокам неповоротной рамы крана гусеничных теле-
жек с бесконечными лентами из шарнирно связанных между собой
гусеничных звеньев-пластин — траков (рис 1 89)
Кран неповоротной рамой опирается через ряд опорных катков
па нижнюю внутреннюю поверхность лент. Приводятся гусенич-
ные ленты ведущими колесами от механизма передвижения крана.
Траки выполняют литыми, штампованными пли сварными из
листового металла. Ввиду большой поверхности соприкосновения
с грунтом давление гусениц на rpjHT получается небольшим,
благодаря чему кран может работать на обычных грунтах При
работе на слабых грунтах применяют у ширенные гусеницы или
пастил из досок
175
1 CO
пых роликов и положения центра масс крана с грузом. Для
крана без груза и с грузом на крюке, типовые эпюры давлений при-
ведены 11 л лиг 1 01 Л
I 7 МЕХАНИЗМ ВРАЩЕНИЯ ПОВОРОТНОЙ ЧАСТИ КРАНА
1 7.1. Общая характеристика
Механизм вращения поворотной части крана состоит
из двух взаимосвязанных элементов — собственно механизма
вращения и опорно-поворотного устройства (0Г1У), с которым
механизм взаимодействует ОПУ в современных конструкциях
башенных и самоходных стреловых кранов выполняют в виде
подшипника (подпятника) большого диаметра (1 3 м) с телами
качения (шариками или роликами) однорядного или двухрядного
(рис 1 92) Одно из колец ОПУ (внутреннее или наружное) кре-
пят па неповоротной раме крана, второе — на поворотной. За-
крепленное кольцо выполняют в виде зубчатого обода -1— наруж-
179
внутреннего, с которым взаимодействует шестерня меха-
низма вращения, закрепленного на поворотной части крана При
ипашежш шестерня обкатывается по зубчатому ободу, что при-
рост к вращению всей поворотной части вокруг ос, вращения,
которой материально не существует, посколько центрирование
поворотной части относительно неповоротнои осуществляется за
счет точного изготовления ОПУ
Лишь при необходимости передавать с неповоротнои части
па поворотную электроэнергию (рабочую жидкость при гидро-
Приводе Тли сжатый воздух при пневмоуправлении) соответ-
ствующие элементы этих устройств размещаются по центру вра-
1 7.2. Сопротивление вращению поворотной части
крана
181
Момент сил трения, зависящих от опорных давлении, являю-
щихся функцией конструкции грана, можно записать только
в общей форме
Момент от действия ветровой нагрузки зависит ог конфпгура-
нпи и наветренных поверхностей поворотной части крана (/д)
и груза 1/Г1); значение его переменно, так как при вращении
поворотной части проекция наветренной поверхности на нормаль
к направлению ветра изменяется, так же как изменяется и плечо
центра наветренной поверхности по отношению к оси вращения.
В общем виде
Наибольшее значение этот момент будет иметь при р = л/2.
WDm„ = I-£ РвЛГо
Момент инершюниых сил
.. _ V , d<0 __ 0 105н х V J
л l,il ~ ~~ t— Л 2 'О’
где £/0 —с}мма моментов инерции элемеигов крана и груза, приведет ыл
О Ю5п ,,
к оси вращения; —-— д — угловое ускорение
1 7 3. Определение мощности привода
Так как в механизмах вращения основной нагрузкой
двигателя является инерционная, действующая только в период
разгона, т е. кратковременно, то при применении для привода
механизма электродвигателя кранового типа допустимо в течение
этого периода использовать его персгрузочну ю способность Сле-
довательно, поминальная требуемая мощность электродвигателя
''л» „ом =
где If' = 2 3— козОДииисвт допустимой перегрузки электродвигателя в пе-
В механизмах с гидравлическим приводом гидродвигатель
должен развивать момент, необходимый для преодоления как
статического, так и инерционного сопротивления при заданном
времени разгона На этот момент с учетом того, что одновременно
может выполняться и другое движение, например подъем груза,
должны быть рассчитаны подача, давление и другие параметры
насосной установки
В механизмах с групповым приводом использование полною
крутящего момента двигателя ограничивается моментом, переда-
182
ваемым муфтой вьлючения механизма вращения, который и еле
дует подставлять в качестве Л1л„ в формулу для определения /р.
В кинематическую цепь механизма вращения для предохране-
ния его от перегрузки, которая может возникнуть из-за сокраще-
бытке мощности двигателя или тормола, можно ввести маховик,
муфту предельного момента рассчитанную на передачу момента
где ЙТДГ)—движущий момент ИЯ валу, на котором расположена му]т| при
расчетном продолжительности неустаповившеюся свижсиия
Касательные силы инерции, возникающие в периоды неуста
повившегося движения при вращении поворотной части крана н
нагружающие стрелу, опредечяютс i методом, приведенным
1.7.4. Динамические нагрузки при работе механизма
вращения поворотной части крана
Систему крана при вращении поворотной части можно
свести к двум массам: массе поворотной части крана, включая
массу вращающихся элементов механизма, и массе груза приве-
денным к оси вращения поворотной части и связанным упругим
звеном с пеповоротной рамой (рис 1 94, о) При анализе этой
системы следует учесть рассмотренное далее в гиянне раскачива
пня груза в плоскости, нормальной к стреле, имеющее место при
неустановившемся режиме работы механизма вращения Так как
основные элементы совершают вращательное движение, целесо-
образно оперировать моментами инерции и угловыми скоростями.
Отклонение подвешенного груза от вертикали при горизон-
тальном перемещении точки подвеса. Вращается груз, подвешен-
ный к стреле, концевой блок которого находится на расстоянии Д
от оси вращения. Сети угловое ускорение поворотной части в
принять постоянным, то через промежуток времени I после начала
движения, канат отклонится в плоскости, нормальной к стреле,
от вертикали на угол ф
Учитывая, что кроме веса груза (Qc + <?с) = mcg девствует
сила инерции Рт = mreR, напишем дифференциальное уравне-
ние вращения груза вокруг оси, проходящей через точку подвеса
в плоскости, нормальной к стреле
где ./гр — момент инерции груза относительно оси вращения Угр = т,Р, Д1Т —
сумма моментов сил относительно той же оси'
М! = — (Qe + / sin ф + Рип1 cos ф = — mrl (g sin ф — i:.R cos ф)
183
184
Потенциальная энергия
Полный действующий момент М, очевидно, равен сумме
моментов статического сопротивления Мст и избыточного Л1иа0
Дифференциальные уравнения вынужденного движения каждой
из масс можно записать так
/рфр + (фр — '₽!.) ka = + М„3(5,
4фк — (<₽Г> — Фи) = — (Мст + Л1гр),
где /Игр = (<?с4- <7с) R tg Ф— момент, созданный весом Qc-J- qc отклоняющегося
груза на радиусе R.
Заменяя tg-ф через ф (при ip = 15° погрешность менее 3 %),
получаем
МГр = (<2с + <7с) /?М> = (1 - COS 0/) =
= mre,Ra (1 — cos 00 = Ао (1 — cos 00,
185
<аТ^Х^-’’-или!1+Х; +
_L D (1 — COS р1)!рг
R являются круговыми частотами колебаний системы.
[Iky
Поставим значения
Т, (I -cosJiF’
Toma , „„
Mrpl'»r (cos pt — cos PC
Afop = Mcr cos pt +
Jv ( I -cosfM)
- cos pl . cos pl — COS fil._
(I-pw!) (I-c°s₽O
Произведя перегруппировку членов c Уч®т0“
= Q + 9, и подставив значения Л1гр - (Q + 9) >< 6 U p
ваппшеы
P r , , cos pl — cos₽C
+ М„^„ (1 - cos pt) + (Q + 9) [(1 - cos pt) + .
Окончательно получим
Л1 „р = Л!ст+~г+т; л1‘^(1 _ cos pCl +
+ (<?+Q) [ । + ].
186
В этой формате первый член определяет влияние статических
сопротивлений а механизме, второй — избыточною момента,
третий — отклоняющего груза Коэффициент при /И111б, в знаме
нателе которого находится показывает целесообразности
увеличения момента инерции механизма, 'по гак же, как и в ме-
Мойр — ------Жп 4Qjfi =
= [10 7+3 4 4 225 — 30 ) ,5] 9 81 = 170 -у 14 4 — 15) 9 81 = 385 кН м,
Вертикальная нагрузка па ОПУ
= 1725 мм. с роликами диаметром <12 мм.
от сил грсния со1ласно ГОСТ 13594—81 при
пой небольшой горизонтальной нагрузки
диаметром по осп катания dKp =
МоирМ < Gcp/S без учета еозуож-
Л1стр опу = A/rf„„/(2s1n>,) = 430 0,012 1,725/(2 0 707)«6к11 ч,
где V—угол наклона роликов ОПУ к горизонгу.
Момент сопротивления вращению от возможного при работе крана крена
ла угол l'J (sin Г = 0,017)
= [QR + п'стР(^ 4 —mn 4a]gsrn i° =
- (10 7 8 3,4 4 225 — 30 1 5) 9,81 0,017 = 6,25 кН Nt,
л,„ a = fJ F\Tp 4,225 pF, , 1,45/2 —F,,,, 3,55/2 =
= 10 7 + 10 4,225 4 2 9 1,45/2 — 7,1 3,55/2 =
= 70 + 42 35 + 2,1 - 12,6 = i01 4 м»
ЛГи uPb^=10I 4 0,(5 1,8=г7,6кН м.
187
Упругим звеном для которого определяется динамический момент является
крепление зубчатого обода к поворотной раме При этом
ЛДр , = 54 „ + Мюб +
Л4СТ = 39,85 кН м, Л1„яб = 42 кН ».
W-B =10 103 7- 0 042 = 20500 II м = 20 5 к! 1 м,
2 (120 + 210 + 490) 1040
126 +(120 + 210 + 490) 946
. = 2 = J32, = о ,65
J„ |-0„ 126 + (120 + 210 + 490) 946
/Ивр „ = 39,85 + 1,75 42 + 0,265 20,5 = 39 85 + 78 + 5,4 = 123 25 кН м
Динамическим коэффициент с учетом колебательных процессов
«д кол = Л7пр.к//Ист= 123 25/39 85 = 3,1,
т. е. па 50 % больше, чем без учета колебательных процессов что необходимо
учитывать при прочностных расчетах механизма вращения Поскольку основ
ную перегрузку создает избыточный момент, ее можно уменьшить, снижая мощ-
ность двигателя или увеличивав время разгона что при всех типах приводов,
кроме привода от асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, слож-
ности не представляет Некоторое улучшение рабочего процесса может быть
осуществлено путем увеличения момента инерции ротора двигателя за счет
повышения массы тормозного шкива или применения маховика, закреплен-
ного во втором конце вала двигателя
= !20т ч’=120 103 кг м3
Угловое ускорение в _ --;зб2!2. = -*?- !°3 = 0,042 1 /с3.
'сум у<*0 10J
Время разгона /= ш/е = 0,19/0,042 = 4,5 с.
Динамический коэффициент без учета колебательных процессов
1.7.5. Конструкции механизмов вращения
Опорно-поворотные устройства. ОПУ, приведенные на
рис. 1.92, выполнены в виде колец, раскатанных из заготовки из
стали 55 Одно из колец (при внутреннем зацеплении — наружное)
делается разрезным в плоскости кольца для удобства сборки
Можно применять и неразрезные кольца с отверстием в одном из
них для последовательного проталкивания гел качения Такая
конструкция усложняет сборку и ремонт ОПУ. Дорожки качения
подвергаются поверхностной закалке на глубину до 3 мм и шли-
фуются Точность обработки соответствует точности, принятой
при изготовлении нормальных подшипников качения Число и
размеры болтов для соединения разрезного кольца и прикрепле-
ние ОПУ к раме, определяется расчетом [А с 1203012 (СССР) I.
Тела качения — шарики и ролики — изготовляют из хромистой
стали ШХ15, термически обрабатывают и шлифуют, причем рабо
чие поверхности роликов не прямолинейны, а слегка выпуклы
(рис. I 92, е) Это делается для снятия кромочных напряжений и
уменьшения износа кромок ролика Стрела прогиба должна соог
ветствовать деформации ролика под нагрузкой Для уменьшения
износа шариковых тел качения между ними вставлялись про-
кладки из антифрикционного материала — обычно полимерного
(см рис 1 92, б) В роликовых ОПУ ролики размещают кресто-
189
образно с тем, чтобы часть роликов (через одного) воспринимала
нагрузки при подъеме груза, а остальные — нагрузки от хво-
стовой части крана при отсутствии груза Ролики размещают
вплотную друг к другу с минимальным зазором, обеспечивающим
их свободное качение. Для улучшения работоспособности ОПУ
190
в рабочую зону полается смазочный материал (ем. пне 1 92 <~1}.
а зазоры между кольцами перекрываются манжетами
Расчет ОПУ заключается в определении наибольших ниру.чок
на тела качения — шаонки, ролики и опорные катти — и угта-
новленип их размеров.
приложенной по центру тел качения, и моменту VI = PR
части крана
Шариковые и роликовые, а также другие анало) пчиыс миого-
кагковые ОПУ представляют собой статически неопределимые
системы, и распределение общего давления между телами качения
зависит ог жесткостей отдельных их элементов Наибольшую
нагрузку воспринимают элементы находящиеся в данный момент
под основными продольными хребтовыми балками рам крана
(рис. 1.95, б) Примерная эпюра нагрузок показана на рис 1.95 а
В результате проведенных исследовании было установлено что
нагрузка между опорными элементами распределяется по эпюре,
подобной эпюре реакции упругого основания на балку, нагружен-
ную сосредоточенными силами в точках, соответствующих местам
соприкосновения опорного круга с продольными и поперечными
балками рам крана, причем основная часть нагрузки восприни-
мается элементами, расположенными между продольными бал
ками, независимо от того, выходит ли равнодействующая ншрузка
за пределы опорного контура ОПУ или нет
Расчет ОПУ в целом представляет собой специальную задачу,
решаемую в зависимости от применяемых материалов, требуемой
долговечности и др Обычно, так же как и для всех подшипников
качения, изготовителями приводятся значения допускаемых на-
грузок — вертикальных, горизонтальных и моментных — для
ОПУ конкретного типоразмера 17), которыми руководствуются
при разработке конструкции крана
Для приближенного определения нагрузок на тела качения
можно, при достаточной жесткости опорного контура п передней
части рамы, рассматривать круг как двухопорную балку с проле-
том Оср cos (Р/4) (рис 1.95, г), распределив полученные опорные
реакции между всеми элементами, лежащими между продольными
балками рамы.
В этом случае
А = -L _ PR + WH
PR р WII
Оср cos (₽/•») ’
где (3 — нейтральный угол, стороны которого проходят через точки А пересе-
чгння окружности среднего днаметрт опорного круга с продольными балками
При общем числе элементов в ОПУ т в луге с утлом В нх будет
т' = щ₽/(2л).
191
Средняя нагрузка на один элемент
В 2л / Л1 , РХ
J т \ Оср cos (₽/4) "Г 2 ' ’
При наиболее часто встречающемся р = 120“ = n/J,5,
cos (0<Ч) = 0,867 Тогда
rl2o. = 4'(2D^L+ *’5Р)-
Эта величина примерно соответствует величине То, получае-
мой при рассмотрении многокаткового устройства как эксцен-
трично нагруженной трубы средним диаметром Оср, с толщи-
ной стенки b
В шариковых и роликовых ОПУ, ввиду того что опорная реакция
шариков пли роликов наклонена под углом у к вертикали, на-
грузка на шарик или ролик будет определяться выражением
р = Г/cos у
Диаметры шариков п роликов определяют на основании теории
контактных напряжений при допускаемых напряжениях, завися-
щих от твердости и износостойкости беговых дорожек При выпол-
нении колец из хромистой или марганцовистой стали с поверх-
ностной твердостью 47—55 HRC и стандартных шариках и роли-
ках из шарикоподшипниковой стали допускаемое напряжение
для шариков ос„ а; 2250 МПа, для роликов осм яа 1500 МПа.
Исходя та этих напряжений при диаметре шарика (м) н dp =
— (диаметр ролика равен его длине, м) можно определять пре-
дельно допускаемые нагрузки (МН) на шарик Тш = 45d7; на
ролик Гр = 30dJ.
Помимо рассмотренных ранее применялись и в ряде случаев
применяются н в настоящее время н другие типы ОПУ, например,
выполненные в виде отдельных опорных колес, которыми поворот-
ная часть крапа опирается на неповоротную с центрирующей ко-
лонной, закрепленной на неповоротной раме с внутренним кана-
лом для пропуска электропроводов и шлангов гидро- и пневмо-
коммуникаций (рис. 1 96, а) или в виде роликового каткового
браслета, размещенного между поворотной н неповоротной ча-
стями крана (рис. I 96, б) с захватными роликами, не допускаю-
щими отрыв поворотной части крана, и др Для определения на-
грузок на опорные колеса и ролики многокатковых ОПУ можно
использовать ранее приведенные формулы при т' = 2 или т' = 4
(двух колесах на балансире) В ОПУ, где отрывающие нагрузки
воспринимав! центральная цапфа, вместо DCp следует учитывать
192
Для кранов малых габаритных размеров применяют ОПУ
с размещением опор в вертикальной плоскости (рис. 1 97) Кор-
пус 1 крепится к основанию, в нем размещена колонна 2, опираю-
щаяся на подшипники 3 н 4 Последний одновременно является
и подпятником. На колонне закреплено зубчатое колесо 5, с ко-
торым взаимодействуют зубчатые рейки 6, выполненные заодно
со штоками гпдроцнлнндров 7 При использовании двух гидро-
толкателей сводится к нулю боковая нагрузка на колонну и
уменьшается вдвое нагрузка на зуб колеса. Жидкость подается
S М = PR + WH - Ch = 0, £ Y = В - Р = 0,
£Х = й7-|-Л-С = 0.
193
Из этих уравнений следует
С = р/? + 11 и В = Р
PR + №77
Размеры опор скольжения определяются по допустимому дав-
лению р (Па). При бронзовых втулках принимают /> = 8 ...
12 МПа, подшипники и подпятники качения подбирают, исходя из
их долговечности (Г > 2500 ч).
Концевую опору выполняют стальной кованой, реже лнтой и
приваривают к металлической конструкции колонны. При исполь-
зовании одного гидроцилиндра можно применить схему, показан-
ную на рис. 1.7, о В этой конструкции шток с поршнем закреп-
ляется неподвижно, а зубчатая рейка крепится к подвижному
цилиндру.
Другой разновидностью ОПУ таких кранов является показан-
ное на рис. 1.98 устройство с вертикальным гидроцилиндром.
194
на рис 1.99 На рис. 1.99, а и б
Крепление редукторов к поворотной раме крана должно быть
рассчитано на восприятие радиального усилия от выходной ше-
стерни редуктора
I 8 МЕХАНИЗМЫ ИЗМЕНЕНИЯ ВЫЛЕТА СТРЕЛЫ
И КРЮКА
1 8.1. Общая характеристика
Известны несколько способов изменения вылета пере-
движением грузовой каретки’ по горизонтальной стреле, измене-
нием угла наклона подъемно-опускной стрелы выдвижением от-
дельных секций телескопически раздвижной стрелы; изменением
взаимного расположения отдельных секций шарнирно-сочленен-
ной стрелы
По методу реализации указанных способов различают стрелы,
в том числе состоящие из нескольких жестко связанных между
собой секций, подвешенные на стрелоподъемном канатном поли-
спасте, что обычно имеет место при электроприводе механизмов,
и стрелы, в том числе состоящие из нескольких подвижных одна
относительно другой секций, опирающиеся на шток гидротолка-
теля, что имеет место при гидроприводе механизмов Существуют
и комбинированные способы Например, при изменении вылета
раздвиганием секций в телескопических стрелах часть секции
выдвигается гидроцилиндром, а часть канатными полиспастами,
связанными с гидроцилиндрами.
При изменении вылета крюка передвижением каретки по
стреле вылет крюка отличается от вылета стрелы, который
остается неизменным. Во всех других случаях вылет крюка п вы-
лет стрелы адекватны, так как крюковая обойма с крюком подве-
шена к головным блокам стрелы При этом изменение вылета,
т е изменение абсциссы крюка, приводит н к изменению его
ординаты, т. е изменению положения крюка по высоте
Это приводит к неудобству производства монтажно-перегрузоч-
ных работ, а также к повышенной затрате энергетических ресурсов
па ненужный по условиям рабочего процесса подъем груза
Поэтому механизм изменения вылета целесообразно выполнять
по такой схеме, при которой при изменении вылета стрелы и крюка
ордината положения крюка остается неизменной; это достигается
как использованием комбинированной запасовки канатов грузо-
подъемного н стрелоподъемного механизмов, так и применением
шарнирно-сочлененных серел, причем в некоторых конструкциях
последних с уравновешиванием переменного момента, создаваемого
специальным подвешенным подвижным противовесом.
197
1.8.2. Натяжение стрелового полиспаста
Натяжение стрелового полиспаста Sn (узел /
рис 1 100), опорные реакции в пяте среты X н Y (узел II) н ус1]'
лия в стреле Sc определяют совместно путем составления и реше-
ния трех уравнений статики
За начало координат принимают точку О — ось пяты стрелы.
Внешними нагрузками для стрелы являются веса груза Qc
подвесных приспособлений qc, натяжение концевой ветви KaHaia
грузового «„-кратного полиспаста (Qc + направлен-
ное приблизительно вдоль стрелы, веса стрелы Gc и части стре-
лового полиспаста G„/2 (для упрощения расчета принимают, что
вес стрелового полиспаста G„ распределен поровну между голов-
кой стрелы п головкой остова крапа), ветровые нагрузки, дей-
ствующие на груз Ps г и на стрелу РП.С, а также инерционные
силы центробежные РП „ и Рв, г, возникающие при вращении
поворотной части крана, или нормальные Р„„ при торможении
движущегося крана Численные значения инерционных сил опре-
деляют по приведенным ранее формулам (см. и 12 1).
Все горизонтальные силы, включая ветровую нагрузку, при-
ложенные к подвешенному на гибком канате грузу, следует счи-
тать приложенным к головке стрелы Это объясняется тем, что
(рис I 100, узел /) указанные силы вызовут отклонение каната до
Рис I ICO Расчетная схема подъемной стрелы
198
положения, яри котором равнодействующая веса, ветровых на-
грузок и инерционных сит будет направлена вдоль каната Эту
равнодействующую можно перенести к головке стрелы и пиовь
разложить па вертикальную и горизонтальную составляющие
Инерционная сила Р„„ от половины массы ст ре нового поли
спаста также может быть приложена к головке стрелы. Нор-
мальная инерционная сила Ркп с от массы стрелы приложена
в ее середине.
Центробежная сила Ра с от массы стрелы приложена к средней
части стрелы па расстоянии /[( от пяты. Значение этой силы и ор-
дината ее приложения h могут быть определены методом, приве-
денным в п. 13 4.
Приложив все нагрузки к стреле крана и решив уравнения
У, М = О, JX = 0 п У У = 0, можно найти натяжение стре-
лового полиспаста S,, и составляющие реакции в пяте стрелы X и Y'.
Знак плюс перед последним членом относится к положению
стрелы, когда стреловой полиспаст имеет наклон от головки
стрелы вниз, знак минус — при обратном наклоне.
Из этого уравнения следует
199
Проектируя реакции X и У на ось стрелы, получаем реакцию,
действующую вдоль стрелы
Sc = X sin 0 + У cos О
При постоянной скорости наматывания каната па барабан
скорость изменения вылета будет переменной, она зависит от
продолжительности t (с) перевода стреты из положения наимень-
шего вылета в положение наибольшего вылета
Определяя длину полиспаста Ь дпя 11 находим
ход полиспаста Д£ = Ета< - Етш и длину наматываемого ка-
ната /с.„ = А£т _
Средняя скорость каната пс к — <с.
Натяжение S„ с концевой ветви каната стрелового полиспаста
с ~ Еп/(тт|с),
1.8,3. Задний стреловой полиспаст с расчалом
В башенных кранах с поворотной башней, у которых
пята стрелы расположена высоко над лебедками, рассмотренную
выше схему видоизменяют (рис 1 101, а). К головке стрелы при-
крепляют одни или два каната 1 большого диаметра (так назы-
ваемый расчал), огибающих все блоки, в том числе на распоре 2,
и образующих вертикальный участок, к которому уже прикреп-
ляется стреловой полиспаст 3. Усилие в расчале н его ход опреде-
ляют так же, как в стреловом полиспасте По усилию и ходу рас-
чала вычисляют параметры собственно стрелового полиспаста
крана.
Стреловой полиспаст частью своих ветвей может быть запа-
сован иа дополнительные блоки, размещенные на распоре 2, чю
создает дополнительную загрузку башни крана, необходимую для
200
откуда
, 5п I/ п । Qc 4- <?с .
+ Ас+ «По '
201
rfgssgsss
1 8 4 Горизонтальное перемещение груза
при изменении наклона стрелы
Как уже отмечалось, при изменении вылета коюкя
Гавеле' Ппнменяя^^6™ И орднната гРУза> подвешенного
к «реле Применяя специальные устройства, можно получить
приблизительно горизонтальное перемещение груза У
Осуществляют это следующим образом. Одна концевая (рабо-
чая ветвь / (рис. 1 102 а) грузового полиспаста 2 наматывается
на грузовой барабан 3 Вторая концевая ветвь 4 (которая в обыч-
ных конструкциях крепится к стреле) по данной схеме наматы-
вается на стрелоподъемный барабан 5 в направлении, обратном
намотке концевой ветви каната 6 стрелоподъемного полиспаста 7,
Поэтому при подъеме стрелы, т. е при наматывании стрело-
вого каната на барабан (что в обычных кранах связано с подъемом
грузового крюка), грузовой канат будет сматываться с барабана.
При опускании стрелы процесс будет обратный
Соответствующим подбором кратностей полиспастов при кон-
кретных параметрах крана (длине стрелы, координатах пяты
стрелы н др.), а также выбором диаметра и конфигурации барабана
стрелоподъемной лебедки (например, нрц коническом барабане)
можно обеспечить почти горизонтальное перемещение груза при
изменении вылета стрелы
Для таких механизмов соотношение между параметрами от-
дельных элементов системы стрела — стреловой полиспаст —
грузовой полиспаст можно установить из следующих соображений
(рис 1.102, б)
Если скорость каната стрелового полиспаста г/с, а кратность
его т, то за элементарный промежуток времени dt на стреловой
барабан будет навит канат длиной dt = щ dt, а стреловой поли-
спаст укоротится на величину dE = dl/m = и,. dtlm, что в свою
очередь приведет к повороту стрелы на угол da Так как СВ j_ ОС,
a CD | АВ, то угол BCD = ОВА = Р С другой стороны СВ =
= Lc da, DBxdE, а так как DB = СВ sin 0, то dE ~
— Lq sin р da, а
202
203
Общее перемещение грузового крюка
dH=d//0-dH'-^' = [^cosa-flZ-'S 1₽-
Л. i£-sin₽]da= Lc[cosa- (а т931ПФ“
Из соотношений Что
П Р = ft cos а/£ Так как , 2 2 2
£’ = t?cosa + (Lc sina-H)2 = Ucos а + tc sin а +
+ ft2 - 2ftLc sin а = t: + h’ - 2hLc sin a,
E = + 1 - 2LC sin a/ft.
При aml0 = 0 и amax = a
«..{«-КЭ-т-НтН» «)]}’
По згой формуле, зная отношение а, можно определить пре-
дельное отклонение Н груза от горизонтали или параметры меха-
низма, задаваясь Н = О В последнем случае
, т ог_________sing_____
fl + V in(LcM- ln[(L0/ft)-sma] •
Существуют и другие методы определения параметров подоб-
ных механизмов при различных схемах расположения канатов.
204
1.8.5. Крепление стрелового полиспаста
или расчала к стреле
Из равенства этих моментов
(Qc + ?с) а sin 0 = sin 0 — a sin 0
следует, что
При горизонтальной стреле с подвешенной кареткой весом Gr
и линейном распределении веса стрелы {GCILS = qc с 1 более
точное решение будет (рис 1 103, б) следующее Уравнение мо-
мента в сечении I при нахож-
дении тележки на конце стре-
М( = ?с cO-?-+(Gt + Qc +
+ <?с) Я = С -7- + Q»a =
= ^^2 + QoM,
где 0, = GT + Qo+ <jc, k/.^= a.
Изгибающий момент в се-
чении II стрелы — в сере-
205
дине пролета (без учета веса консольной части стрелы, что
мало влияет на результаты)
(!-£) +
Приравнивая моменты Mj = А1ц.
и группируя члены, получаем
Обозначив коэффициенты при № через А, при k через Б, сво-
бодный член через С, запишем решение-
24
1 8 6. Изменение вылета при подпорной
телескопической стреле
Геометрические соотношения. На рис. 1 104, а пред-
ставлена схема стрелы изменяемого наклона, осуществляемого
подпорным гидротолкателем. Гидротолкатель закреплен в точке
с абсциссой а и ординатой б. Началом координат является точ-
ка О — шарнир (ось) крепления стрелы. Если в данном положе-
нии толкателя длина его вместе с выдвинутым штоком Zo, то при
указанных на рис. 1.104 обозначениях
° Ч> /I cos 0 — A stn б-р b
Минимальный вылет A?min определяется при <р = 0, а соот-
ветствующий угол 0 т1п — выражением п sin 0 mln -f- k cos 0 mU1 =>
— а. Следовательно,
sin 0mln ± x0,
206
Рис. 1,104. Расчетная схема подпорном стрелы:
£07
Максимальный вылет (при 0 = 90°)
/?пах = ftc Sin 90° ± г0 = Lc ± х0.
При нижнем положении стрелы, когда 0 = 90°, sm0 = 1,
cos 0=0,
cpmax = arctg
k Sin 0min*
- ill’ll mln — b 4" n CHS Omni ft Sin 0mln —
-(ft-ft) sin arctg
Для возможной практической реализации хода штока Л ги
дроцилиндр подъема стрелы должен иметь соответствующие раз-
меры, что определяется подбором координат а и Ь.
Нагрузка на подпорный гидроцилиндр стрелы. Для определе-
ния нагрузки, действующей на подпорный гидроцилиндр, и опор-
ных реакций в стреле используется тот же метод, что и для опре-
деления натяжения стрелового полиспаста, а именно составляются
три уравнения £ /И = 0; £ X = 0 и £ У = 0. Нагрузки, дей-
ствующие на стрелу определяются как и для стрелы, подвешенной
на стреловом полиспасте Момент относительно пяты стрелы
SA4 - (Qo + <?с) (fl 4-д0 + „пПп)+°с( t ° ) +
+ РВН + Ра ГН + PBhB Ocos0-H Ра СЛЦ Ccos0 — Sr = О,
откуда усилие на штоке
S = (Q0 + 9c)(« + xo + ^)+Gc(«±i) +
+ Рв гН + с о + Ра гН + Ра с^ц с COS 0,
где Рц г — центробежная сила от ма.сы груза
При постоянной грузоподъемности Smu имеет место при /?тм,
а при переменной грузоподъемности Smax определяют не менее
чем в трех базовых точках грузовой характеристики RmXt /?т1п
Гидроцилиндр присоединяют к стреле крана шарнирно, и ра-
ботает он на сжатие (см. п. 1.4.4).
208
Проектируя все действующие силы, включая S, на коортн-
1гные оси, определяют опорные реакции в пяте стрелы
X = S Sin Ср — «Jni/ C"F □ "Ь г _г
-ИХ =0,
отк5 и
X — — S Sin гр 4" S‘!1 Q г — Рас ~ Рц г — ?а с>
Sr = ScoS(p-(Q0 + ?c)(l 4 ^Xfe)_Go+r = 0,
откуда
y=-Seos(p + (Qc + 9c)(l + ^)+Gc.
Усилие вдоль стрелы
Для получения предельной высоты подъема необходимо учи-
тывать прогиб / конца стрелы (рис I 104 б), который можно
определить по приближенной формуле
Нагрузки при выдвижении секции стрелы. Телескопически
раздвижные стрелы ориентированы на выдвижение секций при
подвешенном на стреле грузе. К нормально действующим нагруз-
кам — весовым, ветровым и инерционным — добавляются силы
трения, возникающие в местах опирания внутренней секции на
наружную (рис 1 105, а) В качестве контактирующих элементов
применяют башмаки из антифрикционного материала, обычно
композиционного полимера с антифрикционными присадками
с низким коэффициентом трения / « 0,1 и допускаемым давле-
нием до 20 МПа, скользящие по металлу секций Для обеспече-
ния контакта при любом положении секции башмаки крепят на
свободном верхнем конце наружной секции и нижнем конце вну-
тренней секции При максимально выдвинутом положении мини-
мальное расстояние между опорными башмаками / Тогда, если
момент всех действующих на секцию сил Мс.с, то опорная нагрузка
Рс С=МО. Jt и дополнительная сила трения, какую следует пре-
одолевать при выдвижении секций, Тс. „ = 2ДС. J.
Для нахождения усилия выдвижения головной секции (СЗ
на рис. 1.104, а) необходимо спроектировать все действующие
209
силы на ось стрелы, находящейся под углом 0 к вертикали Это
усилие вычислим следующим образом. Предварительно необхо-
димо определить силу трения Т?р. Момент внешней нагрузки
относительно точки ft
Мо, = (ft + ?с) («оcos 6 + (т3 + //2) sin 0 - еа/(и„У]„)] +
+ (Л, Г + Л, г) ("'3 + z/2) COS 0 - (Ро г + Рц г) е0 sin 0 +
+ ft (т, + 1/2) sin 0 + Р»3Л»3cos 0 + ХГХ'cos 0.
Сила трения, препятствующая выдвижению секции,
Т« = 2^Ч
Усилие, необходимое для выдвижения стрелы, определим из
проекции всех сил на ось стрелы
Sc3 = (ft-Hc)(l + ^)cos0-(ft r + ^n.r)sinO + GccosO-
-(/>? + />?) sin 0+7“
Аналогичным путем находим усилия, необходимые для выдви-
жения всех остальных секций стрелы. Наибольшее усилие тре-
буется для выдвижения подвижных секций из неподвижной
Так как усилия для выдвижения секций различны, то при
выдвижении их гидротолкателями для сохранения единого дав-
210
ленпя для всех гидротоякателей диаметры их цилиндров должны
в секции 9 В торце цилиндра укреплена ось с блоками, образую-
щими совместно с блоками 17, прикрепленными к секции 9, п
установленной в секции 11 обоймой 12 о закрепленными на ней
концами каната 8 мультипликатор При подъеме цилиндра муль-
типликатор поднимает секцию 11, перемещая ее вдоль секции 10
Для обеспечения синхронного опускания секций 10 и 11 приме-
няется вспомогательный канат 13, закрепленный в секциях 9
и И, и огибающий блок 14, закрепленный в секции 10, натяжение
его осуществляется винтовым устройством 7.
|.в. УСТОЙЧИВОСТЬ КРАНОВ
ьрана создает соответственно восстанавливающий момент Со-
отношение межд) восстанавливающим и опрокидывающим момен-
тами определяет степень устойчивости крана к опрокидыванию
Дтя разных положений крана и вылета его стрелы опрокидываю
щие и восстанавливающие моменты различны, так как изменяются
действующие силы н их плечи, положение центра масс крана
Устойчивость крана должна быть обеспечена для всех его по-
ложений при любых возможных комбинациях допускаемых на-
грузок. К этим нагрузкам для передвижного поворотного крана
относятся вес поднимаемого груза, сила инерции в периоды пуска
или торможения механизмов крана, центробежные силы, возни-
кающие при вращении поворотной части крана, ветровое давле-
ние на груз и поверхность крана.
Площадка, на которой работает кран, может иметь уклон
(образуется уклон и вследствие деформации опорной площадки),
вследствие чего восстанавливающий момент от собственного веса
крана может уменьшиться.
При определении устойчивости крана различают грузовую
устойчивость, т. е устойчивость крана при действии полезных
нагрузок н возможном опрокидывании вперед, в сторону стрелы
и груза, и собственную устойчивость — при отсутствии полезных
нагрузок и возможном опрокидывании назад в сторону противо-
весной части крана под действием ветровой нагрузки нерабочего
состояния.
Из опыта эксплуатации кранов известно, что потеря кранами
устойчивости и нх опрокидывание являются обычно результатом
совокупного воздействия ряда неблагоприятных факторов —
перегрузки крана по весу груза или вылету крюка, возникно-
вение значительных динамических нагрузок при неправильной
эксплуатации, сверх нормативный уклон местности, просадка
грунта н др. Из общего количества аварий, имеющих место при
эксплуатации строительных кранов, около половины приходится
на опрокидывание кранов.
Разработаны различные модели устойчивости крана Базовой
в настоящее время считается модель, учитывающая, что для оп-
рокидывания крана ему следует сообщить кинетическую энергию,
необходимую для того, чтобы преодолеть приращение потенциаль-
ной энергии, получаемой при повороте крана на угол а (рис 1 106),
достаточный для перехода центра масс крана за ребро опрокиды-
вания с грузом на крюке (грузовая устойчивость) или без груза,
но прн воздействии ветра нерабочего состояния, или при обрыве
груза (собственная устойчивость) Кинетическая энергия зависит
как от инерционного импульса, так и от продолжительности его
действия
Эта модель предусматривает также два практических подхода
к решению задачи По одному из них — моментному — действую-
щие нормативные нагрузки учитываются с их возможными от-
клонениями от номинальных значений, приводящими к нару-
212
хода к решению задачи и
при правильном выборе исходных данных дают близкие результаты
Критерием обоснованности исходных данных является практика
безаварийной работы кранов при минимальном весе машины
Первый из этих методов разрабатывается во ВНИИстройдор-
маше (4) и реализован применительно к башенным кранам
в ГОСТ 13994—81 Второй метод узаконен в СССР действующими
правилами безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов Гос
гортехнадзора (11]
Принцип, положенный в основу указанной выше модели мо
жет быть сформулирован в виде следующей задачи, которую для
упрощения рассмотрим без учета упругости элементов крана и ос-
нования, а массу крана mKp — Gltplg будем считать равномерно
распределенной по примыкающей к ребру опрокидывания призме
с координатами центра масс х и у На кран действуют момент ста-
тических сил £/Ист и момент инерционных сил 2Л1„П, причем
эти силы действуют в течение малого промежутка времени и па
протяжении всего периода постоянны.
Момент инерции массы крана относительно ребра опрокиды-
вания
а момент устойчивости, создаваемый массой крана, MGtp = G„px,
Уравнение моментов веек сил, включая силы инерции, относи-
тельно ребра опрокидывания при наклоне крана в сторону стрелы
па угол а
G„prcosct — G,lp</slna -j-Ja - S - S M„„ = 0.
Поскольку дтя опрокидывания крана угол а должен быть
небольшим, с малой погрешностью можно считать sin а — а
и cos а = 1. Заменяя G„pv через Л-1С1[р, дифференциальное урав-
нение устойчивости получаем в виде
а _ G"P t а = ЕЛ|ип-Л1С„р .
приводим уравнение к каноническому виду,
а — р- = N (/),
решение которого:
а = -у shp + ^jATGOshpC/-l^dt.
Так как до приложения нагрузки кран был неподвижен, то
а0 = 0 и а = 0 Ввиду малого угла а можно принять
sh р (I — /J = р d — !,) и ch р (/ — /р) = 1.
Тогда
а = у J N (t,) p(l- t,) dtf, а = у ЛГ ((J dt,
Угол а возрастает пока а > 0 В момент, когда а = 0, а =
«тах»
Приравняем пулю выражение угловой скорости
а = J У (/,) dl = у -£.M”+ 2^""-м0д_ Л = 0
Весь период t, в течение которого изменялся угол поворота а,
делится на период т действия момента 2М„П и период t —• т,
когда этот момент уже не действует Следовательно, из предыду-
щего уравнения получаем
£мст+ т + _ т) = 0,
откуда
Л,Скр- ’
Подставив это значение / в выражение угла поворота, после
преобразования получим:
S Мвд
При наличии груза на крюке центр масс системы кран — груз
смещается к ребру опрокидывания, координаты его становятся
х„ и у0 и предельный угол устойчивости определяется какашач =
= arctg (х0/(/„).
Подставив значения а,|1и в предыдущую формулу, можно
определить предельное значение допустимого времени воздейст-
вия инерционных сил:
,-1Х
" £*!„„ V я> £«„„+£/Ист-мОвд 1
Воспользоваться приведенными выше выражениями практи-
чески можно только для анализа зарегистрированного процесса,
так как является функцией нескольких одновременно про-
текающих, но разных по величине периодов импульсного нагру-
жения крана; к тому же время действия момента также неиз-
вестно.
Необходимо отметить, что задача обеспечения грузовой устой-
чивости свободно стоящего крана не имеет и не может иметь за-
конченного решения, поскольку параметры нагружения, а сле-
довательно, и устойчивости зависят от такого фактора, как ис-
кусство управления механизмами крана и ответственного отно-
шения к этому процессу оператора н других лиц (например,
такелажников), участвующих в нем Поэтому обеспечение устой-
чивости является вероятностной задачей, а регламентированные
нормы устойчивости обобщают реальный опыт эксплуатации кра-
нов и гарантируют, что при соблюдении соответствующих, огово-
ренных условиях эксплуатации кран будет работоспособен и
устойчив Методы обеспечения устойчивости по любым нормам,
в том числе и по нормам Госгортехнадзора, а для башенных кра-
нов по ГОСТ 13994—81, являются лишь обобщенными методами,
имеющими различные формы Реальное обеспечение гараитиро-
215
Тогда общее уравнение устойчивости крана, базирующееся
на этих предпосылках, можно представить в виде
А10„р - S /Ист - S Л4„„ - /Изап = 0.
Грузовая устойчивость (рис. 1.107, а) Кран стоит на наклон-
ной местности, подвержен действию ветра (по нормам для рабо
чего состояния) и его поворотная часть вращается, одновременно
происходит торможение опускающегося груза, стрела установлена
поперек пути При установке стрелы вдоль пути может одновре
менно происходить и торможение движущегося крана На кран
действуют вес груза, силы инерции, возникающие при тормо
жении опускающегося груза и движущегося крана, силы инерции
от вращения поворотной части крана, ветровая нагрузка Расчет
устойчивости производится для всех вылетов
Собственная устойчивость (рис 1.107, б) Край стоит на на-
клонной местности; стрела установлена вдоль пути, вылет стрелы
минимальный. На кран действует только давление ветра (по нор-
мам для нерабочего состояния). Расчет производится только для
минимального вылета
Определим момент, создаваемый собственным весом С„р крана
при расчете грузовой устойчивости
ванной устойчивости свободно стоящих кранов может быть осу-
ществлено только путем оборудования крана устройствами авто-
матизации управления и регламентированного контроля статиче-
ской и динамической нагруженности.
Поэтому любой метод расчета устойчивости должен сводиться
к определению минимальной массы крана, необходимой для обес-
теГи™” еГ° Ра®отоспосо®ностн ПРИ заданных условиях эксплуа-
Угол наклона для башенных строительных кранов а « 1,5°,
для пневмоколесных, гусеничных, автомобильных и других по-
добных кранов, работающих без выносных опор а « 3°, при ра-
боте на выносных опорах а яа 1,5°
Момент, создаваемый весом груза,
217
Запасной момент грузовой устойчивости, определяемый коэф
фициентом запаса устойчивости Ф > 0,15,
Коэффиииеи! собсюеи!
заипым выше нормам <f'
Момент горизонтальных сил инерции при торможении переме-
щающихся масс груза и крана со скоростью иа (м/с).
Момент, создаваемый весом крана при расчете собственной
устойчивости (рис 1 107, б),
Момент ветровок нагрузки (IV") при ветре нерабочего состоя-
Запасной момент устойчивости при расчете собственной устой-
чивости, определяемый таким же коэффициентом запаса, как
Условие равновесия в соответствии с общим уравнением устой-
чивости можно записать при расчете грузовой устойчивости так:
Коэффициент грузовой устойчивости ср = I + ф показывает,
во сколько раз нужно перегрузить край, чтобы вызвать его опро-
кидывание; по нормам Госгортехнадзора ср > 1,15 |для монтаж-
ных кранов большой грузоподъемностью (63 т и более) этот коэф-
фициент может быть принят меньшим].
Следовательно,
-Ма-М1-М”‘<’-Мв
1,15.
Теми же нормами предусмотрена проверка коэффициента гру-
зовой статической устойчивости, т. е устойчивости крана, на-
ходящегося в статическом состоянии вне ветрового воздействия:
При расчете собственной устойчивости условие равновесия
имеет вид
Необходимо проверять также устойчивость крапов в процессе
их монтажа При определении коэффициентов грузовой и соб
ственной устойчивости не разрешается учитывать действие ка
кпх-либо устройств, стабилизирующих положение крана, если
они не предназначены специально для повышения устойчивости
крапа
Возможен еще одни вид нагружения крана, который может
вызвать его опрокидывание, не всегда регламентируемый, но
подлежащий анализу при расчете крана Это случай экстремаль-
ного нагружения крана, возникающий, когда в груженом кране
при стреле, находящейся в положении наименьшего вылета, про-
исходит внезапное снятие нагрузки, например выпа сенце груза
из строп или обрыв строп.
При грузе, подвешенном па крюке, система крап — стрела
находится в напряженном состоянии, при котором накоплена не-
которая потенциальная энергия, зависящая от перемещения эле
ментов крана, стрелы и стрелового полиспаста и действующих
в них усилий При мгновенном снятии нагрузки накопленная
потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию
движения крана и стрелы Стрела при этом подскакивает и, если
ее кинетическая энергия достаточна, запрокидывается Ориенти-
ровочно сила, действующая вверх, Qj = O,lQc
При этом центр масс стрелы перемещается в сторону поворот-
ной части крапа, что нарушает условия собственной устойчивости
ц может привести к опрокидыванию крана назад в сторону про-
тивовеса (контргруза) Для борьбы с запрокидыванием стрелы
применяют упоры на двуногой стойке, головке башни пли каркасе
кабины или гибкие тяги, прикрепленные к стреле, к выступаю-
щим под стрелой частям крана Наличие упоров пли тяг видо-
изменяет процесс п опрокидывающий момент создается только
ударным импульсом без участия полного статического момента,
возникающего при запрокидывании стрелы Это бывает обычно
достаточным для того, чтобы собственная устойчивость крана
оставалась положительной Поэтому применение упоров пли тя>,
удерживающих стрелу от запрокидывания, целесообразно
Если начало процесса имеет место при стреле (весом Gc),
находящейся под углом 0» к вертикали, центр масс которой при-
ложен на расстоянии у от пяты, а накопленная потенциальная
энергия, которая может быть преобразована в кинетическую
энергию движения стрелы, равна Ло, то угол поворота 01 стрелы
при снятии нагрузки можно определить по энергетическому ме-
тоду из уравнения
Л 0 = Gcy [cos (Эо — cos OJ — cos 0O],
219
218
а начальную угловую скорость стрелы <»„ — из уравнения
Если 01 >0<„ то стрела будет запрокидываться, для предот-
вращения чего требуется применять упоры или тяги.
После того как стрела получит контакт с упорами или про-
изойдет натяжение тяг, начнется совместное движение системы
стрела—край, что может привести к некоторому наклону крана
с отрывом его опор от основания пли даже к его опрокидыва-
Полная масса крана (конструктивная масса, масса балласта
и противовеса) является обычно функцией его устойчивости —
грузовой н собственной; это создает предпосылки для определе-
ния теоретически минимальной возможной массы крана
1 9.2. Определение оптимальной массы
стрелового крана
Оптимизация массы крана базируется на том, что мини-
мальная масса имеет место в случае, когда коэффициенты устой-
чивости — грузовой и собственной — близки к минимальным.
Масса крана состоит из конструктивной массы, т е из массы эле-
ментов, воспринимающих нагрузки (металлоконструкций и опор-
ных частей), массы элементов, осуществляющих рабочий процесс
(механизмов и силового оборудования), и массы балласта (в ос-
новании крана) и противовеса (в хвостовой части поворотной
части крана). Комбинацией масс балласта и противовеса можно
получить минимальную их общую массу, определяемую коэффи-
циентами устойчивости по нормам Госгортехнадзора и соответ-
ственно оптимальную массу крана [5J
В обобщенном виде уравнения устойчивости можно записать
* Методика решения этой задачи на ЭВМ применигельно к строительным
башенным кранам разработана в МИСИ им, В. В. Куйбышева.
221
Очевидно, что прн увеличении массы противовеса (контргруза)
и соответствующем уменьшении массы балласта грузовая устой-
чивость повышается, а собственная уменьшается, и наоборот.
Снижением и повышением масс противовеса или балласта, а также
220
Д1Я козловых кранов с консолями дополнительно проверяют
устойчивость в поперечном направлении при выезде груженой те-
лежки на крап консоли и резком торможении ее, например, при
ударе о буфер с силой
Условия устойчивости при коэффициенте устойчивости ср"
1,15:
ср'ЙЛ + РйсХСЛ-
1 10 ОПОРНЫЕ НАГРУЗКИ КРАНОВ
1.10.1. Опорные нагрузки пневмоколесных
и рельсоколесных поворотных кранов
В стреловых поворотных кранах распределение иа
грузки на основание имеет переменный характер и зависит не
только от веса груза, но и от положения поворотной части относи-
тельно пеповоротной, а также от вылета стрелы. Передается на-
грузка через четыре колеса, которыми кран опирается на грунт
(путь), или через специальные выносные опоры, применяемые для
разгрузки ходовых устройств крана и увеличения опорной базы.
Используемые в поворотных кранах опорно-ходовые элементы
обычно обладают достаточной упругостью, а местность, на ко-
торой краны работают, достаточно ровная для того, чтобы за
счет пропорциональных давлению упругих деформаций рамы,
опорных частей и основания в работу были включены все опоры
С допустимой для инженерных расчетов точностью можно при-
нимать, что опорные нагрузки обратно пропорциональны отрез-
кам, на которые проекции точки приложения равнодействующей
пли плоскость момента делят продольную и поперечную базы
крапа
На опорные части крана действует вес G,, пеповоротной части
(рис. 1 109), центр масс которой находится на пересечении осей
симметрии рамы и вертикальной составляющей Р равподействую
щей всех сил, действующих иа поворотную часть, включая вео
поворотной части и груза В произвольном положении радиус R,
на котором находится точка приложения силы Р относительно
оси вращения, расположенной на расстоянии х„ от центра сим-
метрии, находится иод углом а к продольной оси крана. Кроме
того, воздействие на опоры оказывает горизонтальная составляю-
щая W, проходящая иа высоте Н от основания крана.
ной 11 поперечной плоскостях.
Горизонтальная сила W воспринимается тормозными устрой-
ствами крана, а вертикальная сила Р п моменты Л1 cos а и Л1 sin a
создадут нагрузки на опоры
,1 „ Gn I р '/2 + х„ , . . cos а , . since
Z1 “ 4 + г 21 1 21 2b ’
откуда tg а = 1/Ь, и, следовательно, после подстановки в выра-
жение С получаем
При a = 90°, т. е. при поперечном положении поворотной
части и стрелы крапа sin a = 1, cos a = 0 В этом случае нагрузка
иа опору С
в которой 1,41 b есть диаметр
описанной окружности Значе-
В частной случае, когда
хо = 0, I = Ь, получим формулу
„ G„ + P , М
4 г 1,41b ’
о)
откуда
tg а0 = ИЬ и а0 = arctg (l/b) = 90° — Р
Следовательно,
Стм = ^ + Л4(-^ + ^1).
Длп частного случая, характерного для башенных кранов,
когда b = I, = 0, Р = 45° При а = 45°
С,„„ = 1.414М/6, А = D = (G„4-P)/2- Л1/1,414Ь,
при а = 0
А = (G„ + Р)/2, С = M/b, D = (G„ + Р)/2 - М/Ь.
Кроме рассмотренных трехопорных кранов, у которых «трех-
опорность» является результатом трансформации четырехопор-
где т — число овор в опорном контуре.
224
обычно не учитывается.
225
кого крана, существуют краны с опорным контуром в виде равно,
стороннего или равнобедренного треугольника, i котором цеНтр"
вращения поворотной части размещен в центре масс опорного
контура (рис I 111, б) Кран используется для основного фронта
работ по линии АВ, но его поворотная часть для захвата гру33
может поворачиваться и доходить до опоры С Применяя изло-
женный ранее метод, можно определить опорные нагрузки при
любом положении поворотной части и стрелы, например, под
любым углом а к продольной оси СО В этом случае при той же
схеме нагружения, как и в ранее рассмотренных случаях когда
действуют момент М = MR + WH и силы Р и W, нагрузки на
опоры составтяют
1 Р , М , М ,
A =-y-L-j^rcosa+ —sina,
ЛА М . М
= - 27с- sin a + — cos a = 0, откуда a0 = 30°.
Следовательно,
/1п»х = Втш = 4 + cos 30° + .iL sin 30°
-fa = —-^-sina —0, — slna = 0, a = 180°,
cos 180° = — 1,
При a == 120° sin a =
M
какПняИ ч~ УГЛе “ СуММа Нагрузок на °П°РЫ. "PH опирани
н груза т е “ "а ТрИ Т°ЧКИ’ РаВНа сумме веса кра,,а С"
при опирании
227
a)
Рис 1 112 Схема для определения опорных нагрузок с учетом упругости опор'
Из этого следует, что передний мост воспринимает малую часть
общей нагрузки
Для кранов с осью вращения поворотной части на пересечении
осей симметрии опорной рамы со сдвоенными колесами в каждой
опоре опорные нагрузки при учете жесткости колеса с„
(рис 1 112, 6} и с учетом расположения центра масс крапа и груза"
на высоте г„ над опорной поверхностью, выражаются следующими
Лопмулями
по ГОСТ 8430—85,
Параметры пиеамошна Размеры
8 25-20 9 00-16 12 00-20 11 00-20
Число слоев корда Внутреннее давление, Радиальная жесгкость в зоне статического про гиба, МН/м * 14 670 0,54 0,63 12 630 0,58 0,68 20 750 0,68 0 80 16 500 0,50
тирует
не регламен-
229
смятию
Жесткость гранта
Срр ~ CfoFt
1.10.3. Опорные давления гусеничных стреловых
поворотных кранов
В гусеничных поворотных кранах оценкой возможности
работы пли перемещения по дороге (грунту) с определенной несу-
щей способностью является наибольшее давление, возникающее
в зоне контакта гусениц с дорогой. Для обеспечения нормальной
работы крана рас недействующая всех внешних нагрузок не должна
выходить из ядра сечения (поз 1 на рис 1.113) контактной пло
щадки, что характеризуется положительными давлениями по
всей площади контакта Это положение сохраняется до тех пор,
пока эксцентриситет е внешней нагрузки не превысит приблизи-
тельно 1/6базы L (рис. 1 113) В гусеничных кранах ось вращения
находится в центре симметрии гусеничного хода
Применяя тот же метод, который был использован при оп-
ределении опорных нагрузок в колесных кранах, т е получив
центральные нагрузки G„ и Р и момент М = PR + WH, общее
давление можно найти сложением парциальных давлении q, от
нагрузок б„ и Р, q2 от составляющей момента М cos а и q3 от со-
ставляющей момента /VI sin а
S 4i = Qi + Яг + Яз = <?
При обозначениях, показанных на рис 1 113,
230
Среднее давление qcv - +
। p)/(2BL) не должно превышать
0 2 МПа при работе па обычных
грунтах; максимальное qmM обыч-
ио значительно больше 7ср:
Угол ct0, при которому имеет
максимальное значение, найдем из
выражения dqlda — 0:
^ = -^rcos“"--^bW“0 = 0,
Ориентировочные г
значения допустимых
(МПа) следующие: для песка 0,3
0,5, для плотной глины 0,8 1,
для суглинка 0,6 ... 0,7, для до-
роги с твердым покрытием до 1,5
Передача нагрузок на опорную
ветвь гусеничной цепи через ряд
часто расположенных опорных ко-
лес малого диаметра обеспечивает
достаточную равномерность дав-
лений, хотя в действительности
эпюра давлений носит волнообраз-
ный характер (штриховые линии
на рис 1113) Некоторое снижение
. _________„пая.>..оиии шага ЗВ<
via о нс I ИЗ) Некоторое снижении неравномерности м°>^ет быть
достигнуто при увеличении шага звеньев гусеничной ц п .
1.10.4. Опорные нагрузки стационарных
поворотных мачтовых кранов
Схема стационарного поворотного подкосного мачто-
вого крана приведена на рис. 1.114. Из-за отсутствия маневрен-
ности эти краны используются редко, преимущественно для об-
служивания складов Для определения
опорных нагрузок все действующие на
кран силы также можно свести к силам
Р и IV и моменту Л1 = PR + WH Сила
Р в данном случае будет определять сумму
весов вращающихся частей крана и груза.
Усилия в подкосах зависят от распо-
ложения стрелы относительно подкосов
(угла а), угла между подкосами у и угла
наклона подкосов к горизонту fl
Усилие в подкосе разложим на верти-
кальную О и горизонтальную С составляю-
щие Из суммы моментов относительно
пяты мачты £Л4 = М — ch = 0 опреде-
лим значение опорной реакции С.
С = M/h = (PR + WH)/h
Усилие вдоль подкосов
Сумма вертикальных составляющих усилий в обоих подкосах
будет дополнительно нагружать мачту силой
D = С tg р [ -Па~у + у) ] .
Опорную реакцию А в пяте мачты определим из суммы про-
екций сил на ось X
откуда
а опорную реакцию В — из суммы проекций сил на ось У
1-10.5. Опорные нагрузки крапов мостового типа
Передаваемые чеРез опорные ходовые колеса на рельсы
с1н₽нРно ^ОГОвПУТИ НаГРуЗКИ °т веса-крана и груза и соответ-
а Рельсь| пролетного строения (моста) от веса тележки
и груза зависят от положения центра масс системы, ветичпиы и
мест приложения инерционных и ветровых сил, а также от жест-
кости опорных конструкций.
В тележках кранов мостового типа, имеющих сдвоенный поли-
спаст, нагрузка на ходовые колеса распределяется симметрично
относительно продольной оси тележки В поперечном иаправле
шш нагрузка на ходовые колеса распределяется в зависимости
от расположения на тележке всех деталей механизма и положе-
ния крюка (рис 1 115) Последний должен располагаться так,
чтобы давление в каждой опорной точке тележки не отличалось
от среднего более чем на 20 %, так как при больших отклонениях
тележка передвигается недостаточно спокойно
Координаты (в плане) центра масс тележки
Е^|
S°i ’
Ес, ’
Нагрузка на ходовые колеса зависит от положения тележки
относительно моста
На действительное распределение общих нагрузок между
опорными колесами влияют податливость пролетного строения
моста крапа и подкрановых балок и путей, отклонения их поло-
жения от номинального и неточности изготовления опорных эле-
ментов — ходовых колес Перечисленные факторы (кроме подат-
ливости) весьма неопределенны и не могут быть заранее учтены.
При монтаже кранов конструктивные дефекты, мешающие одно-
временному прилеганию ходовых колес к рельсам, устраняются.
Симметричное нагружение тележки приводит к одинаковому про-
। ибу обеих балок крана, а малая общая жесткость моста (ввиду
большого его пролета) — к копированию ходовыми колесами
233
коана профиля подкранового пути. Поэтому нагрузки от ходе-
вых колес тележки на балки моста ч от ходовых колес крана на
подкрановый путь с допустимой для инженерных расчетов точ-
ностью можно определять по следующим формулам.
Для тележки весом GT, несущей груз весом Qc, на который
действуют ветровая Р'р и горизонтальная инерционная Р;’ на-
грузки,
/1, = (GT + QC) (1 - у) f1 -f) ~
Ai = (G -ф Qc) (1 - 4) Т + (/’“Р + Р"'’) ~ЗГ’
Дз = (Gt + Qc) 4 ( 1 - (лР+
Л1 = (С1 + <2с)4т + (р‘
Для крана, у которого вес моста Gsl, троллеев на мосту GTp,
кабины с аппаратурой С[иб, механизма передвижения Смк,
при ветровой и горизонтальной инерционной нагрузках на кран Р“₽
и и произвольном положении тележки на мосту нагрузки хо-
довых колес на рельо определяются следующими выражениями:
«т РЖ.
2К
Aiei + G, зб + А
_ р;рл;р-1 рай
2К
2f(
Наибольшая нагрузка, действующая со стороны колеса на
рельс, будет при расположении тележки в конце пролета
1.10.6. Опорные нагрузки
кабельных кранов
Рис 1.116 Схема для
зок кабельных кранов
откуда, так как очевидно, что Нл = Нв = Н, получаем;
^ = 2^р+^т~//!=гР-
Для определения провеса каната в точке приложения силы Q°
составим уравнение моментов относительно этой точки для уравно-
вешенной системы сил, действующей на участок АС каната; дей-
ствие всех сил справа заменим их равнодействующей Тс:
EMc = V4x-ff(f + m)-^-Tt.0 = 0,
Подставив значение VА, имеем
f _ Чс!х _ । _ Qc*1 _
/-2Ясо5₽ 2Hcos₽“r Hl Hl
- г ( I _ rS ( 4° _1_ °о \
~Л l42Hcos₽'r Н ) <2Hcos₽ " HIJ-
Наибольший провес каната под грузом определим из условия
, A . f_?e iMfr-P
Л 2//cosp ' Н l2Hcos₽^ Hl Г и’
откуда
?c//(2//cosp) + ec/// I
2 [^/(2//cos (i) + <?0/(Я2)] ~ 2
и, следовательно,
/ - I Q'p _ Р I 1с ,^Qc\
При р = 0 /ти = V при р = 0 и Qc = 0 /ти=^
= 9еР/(8Н)
Задаваясь допустимым провесом /тах = е/ (е = 0 035 . 0,05),
можно определить горизонтальное натяжение, которое при 8=0
будет равно
а затем и вертикальные составляющие
Полное натяжение каната
Большее натяжение каната бу тег иметь месю па верхнем
конце
I II СТРОИТЕЛЬНЫЕ БАШЕННЫЕ КРАНЫ
1.11 1. Классификация и общая характеристика
Башенные краны являются одним из основных грузо-
подъемных устройств, применяемых для производства строительно
монтажных работ в жилищном, промышленном, гидротехниче-
ском, энергетическом и других строительствах В жилищном строи
тельстве применяют краны грузоподъемностью 5 12,5 и до
25 т для подъема и монтажа элементов зданий, подачи строитель-
ных материалов и перемещения других грузов Используемые
в промышленном строительстве при монтаже конструкций и тя-
желого промышленного оборудования башенные краны имеют
грузоподъемность до 50 т и даже до 250 т Башенные краны сред-
ней и большой грузоподъемностью имеют переменную (ступенча-
тую) или уменьшающуюся с увеличением вылета крюка грузо-
подъемность, определяемую приблизительным постоянством грузе
вого момента с учетом момента от веса стрелы Широкое распро-
странение башенных кранов в строительстве определяется их
высокой маневренностью, а также большим подстреловым про-
странством.
Башенные краны разделяют на перемещающиеся по специаль-
ным наземным рельсовым путям, прямолинейным пли криволи-
нейным (рис. 1 117, а—в), стационарные приставные, прикрепляе-
мые к возводимому объекту (рис 1 117, г) н вертикально само-
подъемные, используемые при строительстве высотных, с метал-
лическим каркасом зданий и других объектов Габариты возво-
димого сооружения или ремонтируемого объекта определяют не-
обходимые вылет крюка и высоту его подъема
В зависимости от конструктивного исполнения башенные краны
классифицируются по следующим основным признакам по типу
металлоконструкций основных элементов — на краны с решетча-
тыми (рис 1 117, б—г) и трубчатыми (рис 1 117, а) элементами;
по способу изменения вылета крюка — на краны с изменением
вылета наклоном стрелы (рис 1 117, а, б) и краны с изменением
вылета путем передвижения каретки по горизонтальной стреле
(рис 1 117, в, г); по типу вращающихся элементов — на крапы
с поворотной башней (рис 1 117, а, б) и с поворотной головкой
(стрелой) (рис. I 117, в, а)
Строительные башенные крапы стандартизованы (табл 1 27).
.27 Основные параметры башенных строительных кранов (ГОСТ 13556 85)
Параметр
Норма для типораамеров кранов , горнвонтальвой балочной ,трелой и подвижной кареткой с подьемно-опуск*
Т 1 И 1 111 1 IV I V VI 1 VII
8 3,5 10 12,5 6 12,5 6 25 10 к 50 16
12,5 16 16 20 16 16 20
25 100 25 160 32 200 36 250 36 400 8g 1000
32 40 5 45 56 45 45 5 63 80 50 эО 5 50 80 8 80 8
15 38 30 .. 75 19 38 30 . 96 30 48 48 192 30 60 96 192 15 30 75 192 75 15 12 60 6 15 12 60
4,8 4,8 4,8 з.о 1 92 1.92
1.11.2. Конструкции кранов
241
242
порка 12 с направляющими блоками, стрела 13 и кабина управле-
ния 14 Изменение вылета производится изменением наклона
стрелы
Стреловая лебедка, на барабан которой наматывается хвосто-
вая ветвь грузового полиспаста в иаправтеиии, обратном па
правлению наматывания ветви стрелового полиспаста, обеспечи
вает при изменении вылей перемещение грузового крюка приблп
зителыю по горизонтали
Платформу 1 (рис. 1.118, а) и иеповоротну ю раму 3
(рис. 1 118,6) выполняют кольцевыми по контуру роликового
или шариковою ОПУ Для повышения жесткости рам и улуч-
шения работы ОПУ они могут выполняться коническими
(А с 1043096 (СССР)], сужающимися (рис 1 118, в, г)
В транспортном положении кронштейны 2 вместе с тележками 4
поворачиваются вдоль продольной оси (штриховые линии на
рис 1 Н8, б), уменьшая этим ширину иеповоротиой части крана.
Монтаж и демонтаж башенных кранов с поворотной башней,
вращающейся на ОПУ, осуществляются следующим образом
(рис 1 119). При демонтаже крана стрелу нз положения I опус-
кают в крайнее нижнее положение II и разъединяют стык между
средней и крайней секциями, а сами секции прикрепляют
к башне — положение III После этого разъединяют стык креп
ления башни к основанию и опускают башню в горизонтальное
положение IV, укладывая ее на козлы или буксирующий авто-
мобиль. Тележку стрелоподъемным полиспастом приподнимают
(положение V) н под нее подводят автомобильные колеса на спе-
циальной осп (положение VI), в таком виде перемещают кран к но-
вому месту установки (положение VII) Монтаж производится
в обратном порядке
Башенный крап с поворотной головкой (стрелой) (рис 1 117, в,
г) состоит из решетчатой башни 15, опорной базы — портала 16,
обеспечивающей жесткость всей конструкции, рамы 17 н ходовых
тележек 18 К башне присоединена кабина управления 19 с пло-
щадкой 24 11а башне размещено ОПУ, на котором вращается по-
воротная головка 21 с прикрепленной к ней противовесной кон-
солью 20, несущей механизмы подъема груза С другой стороны
поворотной головки прикреплена стрела 22, по которой переме-
щается грузовая каретка 23 Противовес укладывается на решет-
чатую часть противовесной рамы
Для рассмотренного крана модели КБ-674 характерно несим-
метричное расположение башни относительно основания
(рис 1.120). Башня размещена на стороне, направленной к воз-
водимому объекту, а па противоположной стороне находится
бетонный противовес Кран оборудован находящимся внутри
башни подъемником (рис. 1.121) для подъема крановщика в ка-
бину управления.
Подъемник выполнен по обычной схеме. Кабина 1 подвешена
на двух параллельных канатах 3 к барабанной лебедке 4 и двн-
243
сколько снижается
В кранах с высотои подъема 50 м и более конструкция башен
нз-за необходимости обеспечения устойчивости как башни, так
и крана в целом является громоздкой, тяжелой. В этом случае
ходовую часть крана ликвидируют и башню прикрепляют непо-
средственно к возводимому объекту, закрепляя ее через окон-
ные проемы с шагом в два—три этажа специальными рамными
кронштейнами (см рис 1.117, г). Высота подъема приставных
кранов практически не ограничена и лимитируется лишь канато-
став, в том числе гнутых тонколистовых элементов Сечения Л
шеи п стрел (рис 1 122) цилиндрические, сплошностеиные к
дратные и треугольные решетчатые ’ ва"
Косея башенных кранов зависит от и\ грузоподъемноеш
стрелы и высоты башни и составляет 4 ... 10 м ’ 1,Ь|
Рельсы кранового пути укладывают на шпалы Ввиду больше"
ширины колеи каждый рельс лежит на отдельных шпалах и
только в некоторых местах укладываются длинные общие шпалы
или стяжки, связывающие оба рельса и обеспечивающие пог-™,,,
ство ко теп (рис. 1.123, о) Оя!1'
Основание и балласт под пу гп для башенных кранов — обычно
щебеночные Во избежание прогиба (осадки) путей при размыва
нии основания необходимо отводить грунтовые воды Предель'
иый уклон путей не должен превышать 0,006. В настоящее время
широко используют пути на бетонных плитах (рис 1 123 б)
В кранах средней и большой грузоподъемностью все четыре
угла основания башни опираются на отдельные двух трех
или четырехколесные тележки, из которых две приводные от
индивидуальных электродвигателей По ГОСТ 13556-85 число
опорных колес определяют, исходя из наибольшей нагрузки пт
колеса на рельс (300 кН) У
В кранах с поворотной башней, вращающейся на опорной раме
с поворотными кронштейнами, тележки укрепляют в кронштей-
нах шарнириу, что обеспечивает возможность передвижения кра-
нов по криволинейным путям (рис. 1.J24, а) 1
Минимальный радиус закругления рельсового пути (по вну-
треннему рельсу) определяют из условия, чтобы изогнутый рельс
с шириной головки b вписался в межребордную ширнлу котеса
Можно считать, что на длине I рельс прямолинеен Тогда
I tg а + b = Ь,
База I пересечения реборд колеса с рельсом, при высоте ре
борд h = 0,5 (D, — О,<) определится как хорда
I = 2 /Д/i - 1г 2 /DJi - 1г.
башни совместно со стрелок и противовесной
консолью приблизительно уравновешивается
относительно монтажной стойки и отсоеди
няется от башни. Монтажной лебедкой верх
няя секция п монтажная стойка поднимаются
до образования зазора, необходимого для ввода
в него очередной рядовой секции, что осу
ществляется подъемом лебедкой до кронштейна
верхней секции и затем перемещением по нему
внутрь. После стыковки и закрепления секции
край готов к работе Прикрепляется кран к
зданию кронштейнами 27
Кран может быть выполнен и с подращивае-
мой башней. Основанием крана в этом случае
является портал со свободным проемом с одной
стороны. Башня, состоящая из секций, может
вертикально перемещаться внутри портала при
помощи монтажной лебедки, установленной иа
портале Головка башни, ОПУ, кареточная стрела н противовесная
консоль выполняются так же, как в кране, показанном иа
рис 1 117, г Для подращивания крана башню поднимают относи
тельно портала и в образовавшийся зазор вводят новую секцию,
после чего башню опускают и производят ее стыковку с сек
иней Так продолжается до получения нужной высоты крана
Прикрепление к возводимому объекту осуществляется также при
помощи кронштейнов
Увеличение высоты крана методом подращивания несколько
проще, чем методом наращивания, но требует более мощной мон-
тажной лебедки из-за необходимости подъема всей башни
Для соединения секций между собой применяют быстро соби-
раемые и разбираемые соединения, одно пз которых показано на
рис. 1.125 Соединительным элементом является палец /, соеди
ияемый с трубами стоек башни пальцами 2, закрепленными от
сдвига скобами 3
На строительстве высотных зданий, имеющих жесткпн и проч-
ный металлический каркас, применяют переставные башенные
краны, отличающиеся от обычных башенных кранов короткой
башней без портала и наличием охватывающей ее обоймы Такой
кран можег перемещаться по вертикали без применения каких
либо дополнительных устройств Эта перестановка производится
путем попеременного опирания на каркас здания башни 1
(рис. I 126, а) при помощи балки с откидными упорами и обоймы 2
также с откидными упорами, ио расположенными в поперечном
направлении.
11еревод отдельных элементов крана в положения /, //и Ш,
подъем обоймы к верхней части башни и подтя! пвание башни
218
и
к обойме производятся лебед.
кой и полиспастной системой
Шаг перемещения башни при
перестановке равен обычно
двум этажам, т е приблизи-
тельно 8 м.
По такой же схеме пере-
мещают переставные краны
других конструкций, приме-
няемые, например, при строи-
тельстве радиомачт, телеви-
зионных башен, дымовых труб
Кроме башенных кранов
описанного типа в энергети-
ческом и промышленном
строительстве применяют и
специализированные мощные
краны Одна из таких кон-
струкций приведена на
рис I 127 Показанный на net
рис i ici „„ „см башенный кран применяют при
строительстве атомных электростанций Грузоподъемность крана
210 т иа вылете 44 м Грузовой момент около 10 000 т-м. Высота
подъема 40 м. Имеется вспомогательный кран грузоподъемностью
20 г с грузовым моментом до 400 т м Ок размещен над основным
крапом.
Разрабатывают и более мощные конструкции с грузовым мо-
ментом 20 000 т м
249
Механизмы башенных кранов выполняются по кинематическим
и конструктивным схемам рассмотренным в п 15—1.8 В кранах
с поворотной башней механизмы п контргруз размещают на пово-
ротной платформе, расположенной над ОПУ (рис 1 128, а),
а в кранах с поворотной головкой на противовесной консоли
(рис 1.128,6) для возможности уравновешивания головки с по-
воротной частью крана при монтаже, демонтаже и наращивании
башни, причем в крупногабаритных кранах противовес может
быть подвижным.
В кранах с большой высотой подъема крановщик часто не ви-
дит места установки груза и пользуется для управления механиз-
мами сигналами такелажника В этих случаях применяют теле-
фонную связь или радиосвязь
Механизмы крана размещают как на поворотной его части,
так и на неповоротной Электроэнергия для двигателей с нспо-
воротпой части крана на поворотную передается через кольцевые
токосъемники, оси которых совпадают с осью вращения крана.
250
251
Вместо кольцевых токосъемников можно применить также сво-
бодно провисающий гибкий шланг с проводами, ио в этом случае
угол поворота в каждом направлении ограничен (360 420°)
Питание электродвигателей механизмов строительных башен-
ных кранов от внешней электросети производится обычно гибким
кабелем, навиваемым на кабельный барабан Одна из разновид-
ностей конструкций кабельных барабанов приведена на рис I 129
Кабель /, проходящий между направляющими блоками 2, нави-
вается на кабельный барабан ,? с токосъемными контактными коль-
цами 5 и поддерживается всегда в натянутом состоянии, это до-
стигается тем, что кабельный барабан присоединен к канатному
барабану 4 полиспаста 6, на подвижную обойму 8 которого дей-
ствует груз 9, перемещающийся в направляющей рамке 10 Кон-
цевой выключатель 7 ограничивает ход крана по длине кабеля на
кабельном барабане Существуют и приводные кабельные бара-
баны, электродвигатели которых включаются синхронно с элек-
тродвигателями механизма передвижения крана.
1.11.3. Модульная система унификации кранов
Многообразие типоразмеров строительных башенных
кранов вызвало необходимость их унификации В последнее
время НПО «ВНИИстройдормаш» совместно с другими организа-
циями Минстройдормаша СССР разработана модульная система
унификации этих кранов (рис I 130) Унифицированы как меха-
низмы, так и металлические конструкции, комбинацией элемен-
тов которых (их всего 58) можно собирать передвижные краны
с поворотной башней с грузовым моментом до 250 т-м, вылетом
крюка до 40 м и высотой подъема до 63 м, а также краны с иено-
воротной башней, передвижные и стационарные приставные с гру-
зовым моментом 200 ... 400 т-м, вылетом крюка до 35 м и высотои
подъема до 50 м
Краны ориентированы на работу при поворотной башне в I—
IV, а при иеповоротной в 1—V ветровых районах страны.
1.11.4. Расчет кранов
При расчете башенных кранов в первую очередь оп-
ределяют весовые, ветровые и инерционные нагрузки, восприни-
маемые краном, в том числе и создаваемые массой крана в целом
и отдельных его элементов Затем проверяют устойчивость крана
и корректируют массы балласта, размещенного в зоне центра сим-
метрии опорной базы и противовеса (контргруза) размещенного
в хвостовом конце поворотной платформы или иа противовесной
консоли. Повышение грузовой устойчивости обеспечивается уве-
личением массы контргруза, повышением собственной устойчи-
вости, увеличением массы балласта
После уточнения общей н конструктивной массы крана и ко-
ординат центра масс определяют опорные нагрузки Методика
этих расчетов изложена ранее
Далее находя г усилия в стреле и стреловом полиспасте, со-
противления движению и мощности привода отдельных меха-
низмов и рассчитывают механизмы крапа
При определении нагрузок на башню следует учитывать ьак
усилия от примыкающих к башне элементов (стрелы, распорки,
противовесные консоли) так t< от натяжения канатов, огибающих
головку башни. Для расчетов целесообразно использовать опор-
ные реакции стрелы Л и 1 и натяжения стрелового полиспаста S„,
М6 = S„ (Н + )) cos 6 + S,,a sin б + 0,5Р„ G (б/ Д- Л) j-
Л'„ = Y - G„ -г S, ± sin 6) - 2 (1 ± sin 6),
нения статики относительно ОПУ, используемые для его выбора
в дальнейшем:
2МОПУ = 0, 2ЛОПу = 0, £/оПу = 0,
£ Л10[1У = $„ Л cos 6 - Зг| „li cos 6' -I- (COS <Р - cos <р') г
5 р (cos ip — cosi|/) — cos е' Yb — Ха +
Ч- Х’а’ - Y'b' + Рв f/i,
£Лопу = S„cosft— X + X' — S„ „cos 6' + ST (cos ф - cos ф') r
+ 44^ <cos <p -cos '₽') - Tstcos ? ~ Л ony = 0,
Л = Sn „ cos 6' + X — Sn cos 6 — X' — ST (cos ф — cos ф') —
— (cos (p _ cos (p') + -ДД- cos e,
znin v ' ' "”lc
5] V - - 6б lz 4~ “Ь^п sin 6 -J- Sa lt sin 6 Sr (sin 4 + sin 4)4“
+ (stn rp + sln <p,) + ДД7 slnP' ~ вопу = °’
В ~ Gq 4" Y 4" V 4* Sn sin d Sn I( sin 6 4" (sin ф 4- sin 44 4~
+44r<sin(f+stn<p')+^sinE-
где Y и X— составляющие сил, действующих co стороны стрелы на башню
через ОПУ; V' u X1 — то же от противовесной консоли; Р„ б — сила ветра,
действующая на оголовок бтшни и горец противовесной консоли.
По значениям МОПУ, Допу 11 ®опу выбирают ОПУ
Момент, изгибающий башню, с учетом ветрового воздействия
па башню
Вертикальная
башню
нагрузка
N = В + G6 - G6.
М = М0Пу + АН + 0,5Ра ЪН.
Горизонтальная нагрузка
шарниры башни
на
Как уже указывалось, при
опоре башенного крана на три
точки, например па опоры А, В,
D (рис I 132), и действии момен-
та М в плоскости башня — стрела
башня крана подвергается скру-
чиванию Момент М заменим си-
лами N = М/В Так как сторона
Рис. 1.132 Схема для определе-
ния момента, скручнвающегобашпю
255
и — В ( Мб. ИЗГ_______________I____^Др Т
~ пОб6 "Г o,lDi;(l—а‘) + О,20с(1— а') ’
Приняв I— а‘йО, 1, что соответствует 6 г= 0,013DG, на-
ходим
и = в । и.-ir ! Л|"Р-т
лЛбб O.OlDi! "Г 0,020б '
откуда
л£>« и _ Мб. „зг _ ^<пр.т
0,01£?Й 0,020б
______________BDj_____________
«[MOJ-pOOAl,. „1г+50М„р Т)1 •
откуда
Для стрелы прямоугольного сечения, считая условную длину
стороны (Cf + Лс)/2 и птечо изгиба 0,5/ с, допотиигельиый изги-
бающий момент будет
1 12. САМОХОДНЫЕ СТРЕЛОВЫЕ КРАНЫ
1.12.1, Классификация и общая характеристика
Термином «самоходные краны) определяется большая
группа стреловых кранов, характеризующихся высокой транс-
портной маневренностью, независимым энергоснабжением и раз-
нообразным рабочим оборудованием значительных размеров
Первое достигается применением ходового оборудования, при-
способленного для непосредственного перемещения по мест-
ности — по дорогам как с твердым покрытием, так и грунтовым,
а также по территориям строительных площадок.
Второе обеспечивается применением в качестве базового сило-
вого агрегата ДВС как карбюраторного, так и преимущественно
дизеля, оборудованных баками для топлива значительной вмести-
мости Использование вторичных электрических и гидравличе-
ских силовых агрегатов — электрогенераторов постоянного и
переменного тока с соответствующими двигателями и гидронасосов
постоянной и переменной подачей с объемными гидродвшателями
низко и высокомомеитными — определяет возможность удоб-
ного и эффективного управления механизмами крана, в том числе
с глубоким регулированием скорости рабочих движении
Третье определяется возможностью применения разнообраз
ного стрелового оборудования — прямых и Г образных стрел пере
захватными устройствами, грейферами и электромагнитами.
Крановая часть у самоходных кранов всех типов идентична
Применяемое в самоходных кранах ходовое оборудование клас-
сифицируется на гусеничное и ппевмоколесиое, причем в на-
стоящее время гусеничное ходовое оборудование применяется
преимущественно в кранах большой грузоподъемностью, исполь-
зуемых для проведения сосредоточенных монтажных работ боль-
шого объема с крупногабаритными объектами Разновидностью
гусеничных кранов являются п краны небольшой грузоподъем-
ности, монтируемые на серийных гусеничных тракторах, в том
числе и специальные краны — трубоукладчики, применяемые
при строительстве трубопроводов большого диаметра и протяжен
Пневмоколесное ходовое оборудование более маневренное,
чем гусеничное, допускает движение с большой скоростью по
дорогам с твердым покрытием и с умеренной скоростью по грун
товым и подготовленным дорогам стройплощадок Краны с пневмо-
колесным ходовым оборудованием классифицируют на три группы
автомобильные — монтируемые на шасси стандартных грузовых
автомобилей, с крановыми механизмами, приводимыми от двига-
теля автомобиля непосредственно или через вторичные — элек-
трические или гидравлические — агрегаты, пневмонолесные со
специализированным шасси (нормальным или короткобазовым),
общим, находящимся на поворотной части крана двигателем при-
водящим непосредственно пли через вторичные двигатели все ме-
ханизмы, в том числе и механизм передвижения Последнее пред-
определяет низкие маневренность и скорость перемещения крана
из-за относительно малой мощности двигателя и усложненность
управления передвижением из кабины, находящейся на поворот-
ной части крана Третьей разновидностью являются краны на
специальном многоосном шасси автомобильного типа с двумя дви-
гателями, пз которых один (большей мощности) используется для
передвижения крана по дорогам и местности со скоростью нор-
мальных грузовых автомобилей, с управлением пз кабины на-
ходящейся на шасси, второй (меиьшеи мощности) установлен на
1.12.2. Стреловое оборудование
ные решетчатые конструкции, ио с сильно развитыми поперечными
размерами (рис 1 133, 6) Решетчатые стрелы самоходных кра-
нов выполняют с прямоугольным поперечным сечением из угол-
ковых или трубчатых профилей. Обычно концевые части (голов-
ную и опорную) делают клинообразными, а вставки призматиче-
скими Соединения выполняют быстроразъемными на валиках,
фланцах аналогично тому, как это делается в башенных крапах.
Для удобства транспортирования крана стрелу иногда склады-
вают, что вызывает необходимость выноса шарнира за габариты
поперечного сечения
Такелажную оснастку стрелы крепят шарнирно на валиках,
канатные блоки устанавливают на подшипниках качения По-
261
260
сьотысу масса стрелы непосредстсеняо влияет на полезную грузо
подъемность крана, стрелу следует насколько возможно облег-
чать как за счет конструктивных мероприятии так и за счет ка-
чества применяемого металла. Qpn длинной стреле определяющим
является ее жесткость что лимитирует применение высокопроч-
ных сталей Стрелы рассчитывают с учетом осевой и поперечной
нагрузок по деформированному состоянию и возможности работы
крана на местности с уклоном заданным нормами Госгортех-
надзора
Детальная методика расчета решетчатых крановых стрел при-
водится в курсах металчоконструкций крапов и строительных
машин
Вторую разновидность стрел составляют телескопические
стрелы, которыми оснащают краны па колесном ходу — автомо-
бильиые и на самоходном шасси Эти стрелы в зависимости от
грузоподъемности крана являются двух-, трех-, четырех- н пяти-
секционными, причем поперечные сечения секций могут выпол-
няться как прямоугольными, так и другой формы (трапецеидаль-
ными, шестигранными, восьмигранными) Однако проведенные
исследования выявили, что ни одна из указанных форм попереч-
ных сечений телескопических стрет не имеет существенных пре-
имуществ перед наиболее простыми в изготовлении прямоуголь-
ными которые используются в настоящее время Телескопиче-
ские стрелы работают в тяжелых условиях, и их деформация
должна быть настолько мала, чтобы не создавалось значительных
сопротивлений при выдвижении секций При расчете необходимо
учитывать как нагрузки в плоскости стрелы, так п нагрузки из
плоскости возникающие при работе на уклоне, из-за деформаций
при сварке, эксцентричного натяжения ветви подъемного каната,
навиваемого па барабан, эксцентричного размещения гидро-
цилиндров внутри секций и других причин, вызывающих изгиб
конструкции. Так как стрела работает на изгиб, целесообразно
применять качественные хорошо свариваемые стали
1Л2 3. Выносные опоры
Самоходные стреловые краны с ппевмоколеспым ходо-
вым оборудованием для передвижения по нормальным автомобиль-
ным дорогам п маневрирования на строительных площадках имеют
опорную базу небольшой ширины, что делает невозможным
подъем больших грузов по условиям устойчивости и допустимой
нагрузки на пневматические шины Поэтому краны с пневмоколес-
ным ходовым оборудованием снабжают специальными, расположен-
ными по углам неповоротной рамы выносными опорами, увеличи-
вающими опорную базу крапа и разгружающими его ходовую
часть (рис I 134, а, б) Известны и катучие выносные опоры
(рис. 1.135, а).
При работе на неустойчи-
вых грунтах иногда вынос
ные опоры применяют и в гу-
сеничных кранах (рис.
1 135,6).
Выносные опоры выполня-
ют в виде выдвижных балок,
перемещающихся в короб-
чатых направляющих опор-
ной рамы (рис 1.136, а), по
воротных кронштейнов (рис
1 136, б) или вертикальных
(рис 1 136, в, а) откидных
кронштейнов, шарнирно при-
крепляемых к опорной раме
Балки или кронштейны на
свободных концах оборудуют
мися иа клетки из деревянных брусьев, ити гидравлическими ци-
линдрами Винтовые домкраты работают от ручного привода и
используются в кранах небольшой грузоподъемности Гидро-
цилиндры выносных опор питаются от гидронасосной установки,
установленной на пеповоротной части крана. Для обеспечения
горизонтального положения иеповоротной рамы и предотвраще-
ния (при вращении поворотной части) перекачки жидкости из
цилиндра одной выносной опоры в цилиндр другой каждый из
цилиндров оборудуется
(см рис 1 136, й) момент, создаваемый ею относительно оси вра-
щения,
М = Ad
определяется из равенства моментов
Ad = РЬ,
от к с да
1.12.4 Стабилизирующие устройства кранов
с пневмоколеспым ходовым оборудованием
и управление ими
265
с пневмокочесиым кодовым обору-
о осуществляется путем
рессоры крапа, а следо
кодовых частей к раме
стабилизаторами — меча-
кранов—иневмоколесиых и с подрес-
соренной ходовой частью—в период
работы рессоры выкчючаются В кра-
нах с пневмокотесным кодовым обору-
дованием это
подтягивания
вателыго, и
специальными - -
ническими или гидравлическими
Принцип действия механических ста-
билизаторов заключается в том, что
рессоры кранов при помощи тяг 1
(рис I 137, а) рычагов 2 и 3 и вилки 4
соединяются в одну общую систему
Прогиб одной рессоры обязатетьно вызывает соответствующий про-
гиб второй рессоры Нажимая впитом 5 на хвостовую часть рычага 3
и подтягивая рессоры к раме 6 крана, их можно вообще выключить
из работы Применяют и стабилизаторы с поршневым гидроии-
лиидром 7 (рис. 1.137, б), действующим на распорные рычаги 8,
также фиксирующие положение рессоры относительно рамы
Хотя краны с пневмоколесиым ходовым оборудованием имеют
выносные опоры, но при продольном положении стрелы и при
малой и средней грузоподъемностях (до 50 % максимальной для
данного вылета) они могут передвигаться и работать без установки
выносных опор Для обеспечения безопасности производства ра-
бот при разрыве пиши или пиевмокамеры в некоторых конструк-
циях зарубежных крапов на оси (по бокам пневмоколес) устанав-
ливают опорные металлические диски диаметром приблизительно
на 100 мм меньше диаметра ппевмоколеса (рис 1 138). При вы-
ходе последнего из строя нагрузка передается на опорные диски
и креп крана будет незначительным.
При передвижении пневмоколесных кранов по бездорожью
linn при подъеме по большим уклонам, например при выезде из
котлована, если колеса одной стороны ведущего моста попадут
па участок дороги с меньшим коэффициентом сцепления чем на
другой стороне, из-за наличия дифференциала начнется пробук-
совка колес. Для избежания этого приводные мосты автомобиль-
ного типа пневмокотесных кранов п кранов на самоходных шасси
могут снабжаться устройством для блокировки дифференциала
Одна из таких конструкций приведена на рис 1.139 Специальная
зубчатая муфта 3, управляемая пневмо- или гндроцилипдром 1,
соединяет корпус дифференциала 2 с ведущей полуосью 4, что
обеспечивает совместное вращение обеих полуосей.
1 12.5. Управление колесами кранов
с пневмоколесным ходовым оборудованием
Колеса устанавливаются на поворотных шкворнях и
перемещаются кривошипами рулевой трапеции. Необходимость
в последней определяется тем, что при развороте крана колеса
должны поворачиваться на разные углы, так как расстояние от
центра вращения, лежащего на продолжении осн задних колес,
до поворотных колес разное
В автомобильных кранах и двух-, трехосных кранах на само-
ходных шасси для управления рулевой трапецией используется
рулевая колонка с промежуточным гидроусилителем руля пли
без него.
В пневмоколесных крапах использование этой простои схемы
невозможно так как крановщик размещается на поворотной части
крана и трасса управления должна проходить через ось вращения
(центральную колонку поворотной части) Поэтому применяют
гидравлическую систему управления (рис I 140), при которой
штоки поршневых цилиндров 1 воздействуют непосредственно
на рулевую трапецию 2, причем жидкость под давлением подается
в подпоршневую полость одного гндроцилипдра и иадпоршиевую
второго Трубопроводы проходят по центру ОПУ, и управление
осуществляется нормальными золотниковыми распределителями
Для обеспечения маневренности пиевмоколесиые крапы дол-
жны иметь малые радиусы поворота R = 6 10 м, что при базе
колес L обеспечивает их поворот в плане на 30 40 (рнс. 14 ).
Параметры рулевой трапеции выбирают исходя из колеи передних
колес В и минимального по условиям конструкции размера с,
267
1.140
отношений N/L = 0,5 .. 0,7 и т/п —
= 0,14. 0,15 Соблюдение этих пара-
метров обеспечивает поворот колес на раз-
ные углы, определяемые соотношением
ctg 6 — ctg р = M/L
Усилие, необходимое для поворота ко-
леса, определяют следующим образом При
повороте колеса на мягких грунтах может
оказаться необходимым выбраться из ко-
леи, что подобно перемещению колеса по
плоскости, наклоненной под углом а к го-
ризонту В этом случае при общей нагрузке
на переднюю ось G сопротивление пере-
движению колес
Р = G (sin а + w cos а),
где и> — коэффициент сопротивления колеса перемещению.
Момент сопротивления повороту относительно оси шкворня
M.I0D = Р°
При радиусе кривошипа г усилие, которое должен создавать
шток гндроцнлиндра,
S = Рс/г.
Необходимый ход толкателя s — гр.
При рычажном управлении, если рулевое колесо должно сде-
лать поворот на угол Д, то необходимое скоростное передаточное
число
Ис„ = Д/6.
268
F
269
Если к рулевому колесу прикладывается момент М„ „ = PR
(где R L радиус рулевого колеса), то необходимое силовое пере-
даточное число
Предельные значения Р = 300 Н, А = 4л Желательно, чтобы
Д це превышало Зя.
Значительно сложнее управлять разворотом колес многоос-
ных самоходных кранов, поскольку колеса каждой оси должны
повернуться на угол, определяемый общим для всех осей центром
П°ВВ₽°многоосных системах ввиду ограниченности общего воз-
можного угла поворота колес радиус поворота получается боль-
шим Значительно уменьшить его можно, если все поворотные ко-
леса разбить на две группы и поворачивать их в противоположных
направлениях навстречу друг другу При этом радиус поворота
получается малым, а центр поворота лежит на нормали к середине
продольной оси ходовой части крана
Такую систему поворота имеют краны большой грузоподъем-
ности на самоходном шасси автомобильного типа.
Поскольку колеса каждой осн должны поворачиваться на свой
угол и поворот осуществляется трапецией, система управления
приводится от штока гидроцилиндра, действующего на трапецию
через неравноплечие рычаги (рис 1 142)
При использовании индивидуального привода каждого веду-
щего колеса, т. е при использовании мотор-колеса, управление
поворотом колес регулируется гидравлической схемой управления.
1.12.6. Гусеничные краны
В настоящее время гусеничные краны, как правило, из-
готовляют с индивидуальным электроприводом механизмов (краны
с механическим групповым приводом механизмов рассмотрены
в работе [6]). Дизель-механические краны с групповым приво-
дом почти не применяются. Основные технические данные гусенич-
ных кранов, предусмотренных ГОСТ 22827—85, приведены
в табл 1.28.
Силовым агрегатом гусеничных кранов с дизель-электриче-
ским приводом механизмов является ДВС — дизель и электро-
генератор переменного трехфазного тока частотой 50 Гц, напря-
жением 380 илн 220 В, что допускает работу электродвигателей от
внешней электросети. Дизель-генератор является отдельным аг-
регатом, установленным в хвостовой части поворотной платформы
крана Приводы всех механизмов построены по стандартным схе-
мам: электродвигатель—тормоз—редуктор—рабочий орган Кон-
структивные и кинематические схемы механизмов некоторых кра-
нов представлены на рис. 1.143, 1.144.
270
. 9Я Показатели качества стреловых самоходных кранов общего назначения
(ГОСТ 22827-85)
Размерная группа о S 2 1
* * * * * * £
Гиузоподъсмность, т, не менее без выносных опор 16 25 40 63 100 160 250
при передвижении с грузом 25 40 50 70 100 125
|]3 крюке 4,4
Вылет наименьший, м Высота подъема, м, пе менее 5,0 5,1 6,0 6,5 7,4
13,7
с основной стрелой 10 13,5 13 18 29 29
СО сменным рабочим обору- 25 36 । 56 61 76 100 ПО
дованием
Скорость подъема опускания, м/мин, не менее 7 1,0 6 1,0 5 4 3 3 2
Скорость передвижения кра- яа км/ч, не более 1,0 0,5 0,5 0,5 0,5
0,4 0,3 0,3 0,2 0,2 0,15 0,2
Частота вращения поворотной части, об/мин (наименьшая/наи- 1,2 0,96 0,96 0,4 0,4 0,3 0,3
большая)
Время полного изменения вы- лета с, не менее, для кранов-
с жесткой подвеской стрелы 40 50 60 70 80 120 150
с гибкой подвеской стрелы 100 150 250 200 250 600 800
Преодолеваемый крапом уклон пути, град, не менее 15 15 36,5 Ю 10 10 10 10
Конструктивная масса крана, 26 60 88 130 215 320
т, не более
Удельная масса крана, т/(т-м-м), не более 0,04 0,026 0,023 0,022 0,012 0,008 0,007
В кране МКГ-25БР грузоподъемностью 25 т стрела 3 может
быть использована непосредственно, а может быть, как показана
на рис 1 143, а, установлена стационарно и поддерживаться же-
сткой оттяжкой: гусек 5 выполнен подвижным и его положение —
вылет — изменяется стреловой лебедкой 11. Механизм 13 ос-
новного подъема выполнен с многоскоростной лебедкой, имеющей
два приводных двигателя и встроенный в редуктор дифференциал.
Механизм вспомогательного подъема 12 — нормального типа.
Механизм вращения поворотной части крана 15 вертикальной
двухскоростной с размещенной в редукторе муфтой переключения
скоростей. Механизм передвижения индивидуальный на каждую
гусеницу. Гусеничные тележки могут раздвигаться от ширины
271
3,2 м до ширины 4 2м Основная техническая характеристика
крана: грузоподъемность 25 т на вылете 4,9 м и 3,8 т на вылете
13 м; высота подъема крюка основной стрелой 13,5 . 6 м, кран
может перемещаться с грузом на крюке; скорость передвижения
0,85 км/ч, преодолеваемый у клон 15°, среднее давление на грунт
0,06 МПа, скорость подъема груза 7,35 0,365 м/мин; частота
вращения поворотной части крана 0,3 .. 1 об/мин. Силовая уста-
новка ДВС — дизель мощностью 96 кВт при частоте вращения
вала 1500 об/мин; мощность генератора 62 кВт Мощность электро-
двигателя механизмов основного подъема 30 . . 3,5 кВт, вспомо-
гательного подъема 11 кВт, стрелоподъемного механизма 5 кВт;
механизма вращения поворотной части 3,5 кВт, механизма пере-
движения 2X11 кВт Масса крана в рабочем состоянии 39 т,
масса противовеса 7,5 т
Гусеничный кран КС-8165 приведен на рис. 1 145, а схемы
механизмов на рис. 1 146 По конструктивному исполнению он
близок к описанному выше крану МКГ-25БР. Отличием является
более мягкая работа гу-
сеничного хода благодаря
применению балансирной
подвески опорных колес
Гусеничного хода Его
техническая характери-
стика грузоподъемность 100 т на вылете 6 м и высоте
подъема 18,2 м; при применении удлиненной стрелы, обеспе-
чивающей высоту подъема до 46 м, грузоподъемность сни-
жается до 30 т, а при применении гуська длиной до 30 м — до
16 т при высоте подъема до 61 м При использовании удлиненной
стрелы и гуська как БСО высота подъема может быть доведена
до 76 м при пониженной соответственно грузоподъемности Длина
основной стрелы 20 м, удлиненной 50 м, гуська 30 м. Скорость
основного подъема 3,5 м/мин, вспомогательного 9,3 м/мин Ско-
рость изменения вылета основной стрелы 2,7 м/мин, частота вра-
щения поворотной части 0,44 об/мин, скорость передвижения
крана 0,5 км/ч. Преодолеваемый уклон пути 15°, среднее давление
на грунт 0,1 МПа Силовое оборудование крана: ДВС — дизель
ЯМЗ-238 мощностью ПО кВт при частоте вращения вала
1500 об/мин; генератор АСД-100 мощностью 100 кВт. Мощности
приводных электродвигателей механизмов: основного подъема
45 и 7,5 кВт, вспомогательного подъема 22 и 4,5 кВт, стрело-
подъемного 15 кВт, механизма вращения поворотной части 11 кВт,
273
274
механизма передвижения 2x37 кВт. Допускается передвижение
крана с грузом на крюке массой 70 т.
Ширина гусеничного хода 6,1 м. Масса крана 137 т, в том числе
масса противовеса 45 т
В механизмах применена многослойная (шесть и семь слоев)
навивка каната В механизмах подъема основного и вспомогатель-
ного использованы двухскоростные короткозамкнутые электро-
двигатели. Тормоза колодочного типа ТК.Г, механизм вращения
поворотной части оборудован дополнительным ленточным нож-
ным тормозом, регулирующим скорость замедления перед оста-
новкой
Кран имеет необходимые контрольно-предохранительные уст-
ройства, транспортируется в разобранном виде, чтобы отдельные
его части вписывались в габарит подвижного состава железной
дороги, а при транспортировании по автодорогам его перемещают
с частичной разборкой на трейлере.
Наиболее мощный отечественный самоходный гусеничный кран
грузоподъемностью 250 т приведен на рис. 1.147, а. В крюковой
подвеске на головке стрелы (рис. 1.147, б) канатные блоки раз-
мещены на двух параллельных осях, что сделало эти элементы
более компактными. Изменение вылета стрелы осуществляется
стреловым полиспастом (рис 1.147, в), связывающим жесткие
оттяжки стрелы с опорной стойкой поворотной платформы. Подъ-
275
со сменным оборудованием . .
крана конструктивная
Среднее давление на грунт в транспортном положении, МПа
мощность, кВт................
частота вращения вала, об/мин
Механизм подъема груза
Кратность полиспаста ...........................
2Х 15
30
450
мощность, кВт..................................
частота вращения, об/мин ..........................
Тормоз:
тормозной момент, кН м............
Передаточное число редуктора ......................
Механизм вращения поворотной части
Электродвигатель-
мощность, кВт.................
частота вращения, об/мии...................’
Передаточное число редуктора ....................... ‘ *
МТН-512-6
55
960
ТКГ 300
60
200
МТН-411-6
27
960
2750
277
/lltrnmz.iu икчешния шинпа
1X29
28
MT К Г 311-6
14
880
ТКТГ 300
мощность, кВт......................................
частота вращения, об/мин ...................... . .
Размеры гусеничных звеньев, мм
4МТ 225
55
950
1500
470
нении для работы в таких экстремальных условиях не пригодны
из-за недостаточной теплоизоляции кабины и хрупкости металла,
а также сложности запуска ДВС. Для указанных условий работы
выпускают краны с специальном исполнении ХЛ соответствую-
щим требованиям ГОСТ 14892—69. Машины, приборы и другие
технические средства, предназначенные для эксплуатации в рай-
онах с холодным климатом, оборудуют с закрытой теплоизолиро-
ванной кабиной Дтя несущих элементов применяют хладостой-
кие стали, для ДВС — подогреватели.
1.12.7. Рельсоколесные краны
Одним из вариантов использования самоходных гу-
сеничных кранов, повышающих их грузонесущую способность
является замена гусеничного ходового оборудования уширенным
рельсоколесным. Эффективно это только для кранов большой гру-
зоподъемности, так как они при этом могут работать при боль-
ших вылетах крюка Такой кран модели СКР-3500, грузоподъем-
ностью 100 т с вылетом 30 м и высотой подъема 111м показан на
рис. 1.148. Он выполнен на базе гусеничного крана СКГ-160
путем замены гусеничного ходового оборудования с колеей 6 м
рельсоколесным с колеей 15 м, что дало возможность повысить
грузовой момент с 1000 т-м до 3500 т-м и улучшить грузовысот-
иую характеристику крана. Масса крана увеличилась за счет
массы ходовой рельсоколесной части и противовеса.
т
1.12.8. Пневмоколесные краны
Пневмоколесные краны характерны применением од-
ного двигателя как для привода крановых механизмов, так и для
передвижения крана Базовым является ДВС—дизель, приводя-
щий электрогенератор. Для энергопитания используется преиму-
щественно постоянный ток, что объясняется необходимостью
плавно регулировать скорость передвижения крана, в особенности
при движении по автомагистралям С целью унификации электро-
е)
оборудования все крановые механизмы также оснащены электро-
двигателями постоянного тока Для возможности работы при
стационарной стоянке крана или при передвижении его в ограни-
ченной зоне строительной площадки с питанием от внешней элект-
росети применяется специальный («гонный») электродвигатель
трехфазного тока, приводящий вместо дизеля генераторы посто-
янного тока, питающие электродвигатели механизмов Гонный
электродвигатель имеет меньшую мощность, чем дизель, поскольку
он используется только для работы крановых механизмов и пере-
движения крана с малой рабочей скоростью.
Пневмоколесные краны своим ходом перемещаются только па
небольшие расстояния. На дальние расстояния их перевозят или
па трейлерах, или прицепом к автомобильным тягачам В сило-
вую установку пневмоколесных кранов включают гидронасос,
используемый в основном для управления поворотными колесами
н выносными опорами, и компрессор для накачки камер пневма-
тических шин.
Стреловое оборудование пневмоколесных кранов такое же,
как и у гусеничных кранов С малыми грузами пневмоколесные
краны могут работать без выносных опор При работе со средними
и номинальными по массе грузами установка крана на выносные
281
г--------—
"J
опоры обязательна Выносные опоры могут быть как винтовыми,
так и гидравлическими. Из-за малой маневренности дальнейшего
развития пневмоколесные краны не получают, хотя и произво-
дятся,
282
На рис 1 149 показан пневмоколесный кран грузоподъемностью
25 т Кинематические схемы механизмов приведены на рис. 1 150.
В нем применена комбинированная силовая установка, состоя-
щая из дизеля и двух генераторов постоянного тока, из которых
основной используется для привода механизмов подъема и пере-
движения, а вспомогательный для привода механизма вращения
поворотной части и цепей управления В силовую установку
включены также гидронасос для питания гидроцилиндров пово-
ротных колес механизма передвижения переднего моста, выносных
опор и др Компрессор используется для накачки воздухом пнев-
моколес и управления тормозами при буксировке крана тягачом.
Используя механизмы основного и вспомогательного подъема,
можно работать как с разными по массе грузами, так и с грейфе-
ром Кран может работать со всеми видами стрелового оборудо-
вания, включая применение гуськов и БСО.
Изготовляется аналогичный по общей схеме, приводу механиз-
мов и стреловому оборудованию кран грузоподъемностью 100 и
на пятиосном шасси.
По другой схеме компонуются краны с использованием в ка-
честве силовой и тяговой баз одноосных тягачей (рис. 1 151).
Грузоподъемность его 40 т. Тягач модели МОАЗ-54011. Поворот-
ная крановая часть и стреловое оборудование мало отличаются он
g 1.29. Техническая
Грузоподъемность,
т, не менее-
на выносных опо-
без выносных
при передвиже-
нии с грузом на
крюке
Вылет наймем ь
на выносных опо
без выносных
Высота подъема, и,
не менее:
с основной стре
со сменным рабо
Скорость подъема
(опускания) крюка,
м/мин. ие менее
На короткобазовом шасси Пневмоколесные
кк-ю КК 16 КК-25 КК-40 КП 16 КП 25 КП 40 КП 63 КП 100
Скорость посадки груза, м/мнн, не бо лее, для кранов с приводом: гидравлическим и электрическим постоянного то- 0,4 0,4 0,35 0,2 0,4 0,3 0,4 0,4 0,4
механическим и электрическим переменного тока 1,2
Скорость передви- жения крана, км/ч, не более Частота вращения поворотной части, об/мин (нанмень- шая/наибольшая) Время полного из- менения вылета, с, не менее, для кра- с жесткой подвес кой стрелы с гибкой подвес- кон стрелы 5 0,4/1,6 19 30 5 0,4/!,6 21 30 5 0,2/1,8 35 50 3 ... 5 -/1,8 60 100 3 0,4/1,2 40 100 1,8 ... 3 0,1/1,2 50 114 3 0,1/1 60 250 3 0 1/0 6 70 350 2,5 ... 3 0,05/0,45 80 400
286
описанного выше, ходовая часть выполнена одноосной приводной,
помогающей в тяжелых дорожных условиях работе тягача Кра-
новая часть в отсутствие тягача устанавливается на выносные
опоры и питается от внешней электросети При сцеплении с тяга-
чом, на котором установлен генератор трехфазного тока, крап
может и перемещаться, и выполнять работу
Перспективными являются пневмоколесные краны на коротко-
базовом шасси с гидравлическим приводом всех механизмов и
всеми поворотными колесами (рис. 1 152), обеспечивающими ма-
лый радиус разворота крана Колеса оборудуют многослойными
шипами, допускающими повышенные нагрузки Перечисленные
конструктивные особенности значительно повышают маневрен-
ность крана и делают его удобным для применения на строитель-
ных площадках с узкими проходами. Этому способствует также
применение телескопической раздвижной, обычно трехсекцион-
пой стрелы Техническая характеристика пневмоколесных и кра-
пов на короткобазовом шасси приведена в табл. 1 29.
1.12.9. Краны на шасси автомобильного типа
Краны на шассн автомобильного типа не имеют основ-
ного недостатка гусеничных и пневмоколесных кранов — малой
скорости передвижения, препятствующей их быстрому переме-
щению между строительными объектами. При малой грузоподъ-
емности базовым может быть шасси обычного грузового автомо-
биля, но при грузоподъемности крана 25 т и выше стандартные
шасси грузовых автомобилей уже не пригодны из-за недостаточ-
ной их грузоподъемности и недостаточных габаритов по длине.
Поэтому приходится создавать специальные многоосные шасси
исходя из массы поворотной части крана и допустимой по усло-
виям дорожного движения нагрузки на ось пневмоколес. Услож-
няющим обстоятельством являются ограничения габаритов крана
по ширине (для обеспечения возможности двигаться по автомо-
бильным дорогам в общем потоке грузовых автомобилей) и по
высоте (из-за необходимости проходить под мостами и под электро-
проводами, в том числе трамвайно-троллейбусными).
Несмотря на эти ограничения, разрабатывают краны большой
грузоподъемностью, которые без разборки могут перемещаться
в общем потоке, хотя и занимают более широкую, чем грузовые
автомобили, полосу движения. Краны особо большой грузоподъ-
емностью могут перемещаться только частично разобранными.
Краны рассматриваемого типа, как уже отмечалось ранее, обычно
состоят из двух независимых друг от друга частей ходовой в виде
многоосного шасси с самостоятельным ДВС — дизелем мощностью,
достаточной для перемещения крана с нормальной транспортной
скоростью, и поворотной крановой части с самостоятельным сило-
вым агрегатом. Поворотная и неповоротная части связаны между
собой ОПУ обычного типа.
287
В этих кранах применяют дизель-гидравлический привод вы-
сокого давления (до 32 МПа) с использованием объемных насосов
и аксиально-поршневых гидродвигателей Стрелы выполняют
телескопическими из трех—пяти секций, которые оборудуют для
удобства работы гуськами (удлинителями) разной длины Подъем
и опускание стрелы осуществляются одним или двумя гидро-
цилиндрами, выдвижение секции — гидроцилиндрами (иногда в
комбинации с канатными мультипликаторами для одной из сек-
ций) /Механизмы подъема груза — основной и вспомогательный—
выполняют с встроенными в канатный барабан зубчатыми переда-
чами (рядными и планетарными) и встроенным в него же диско-
вым постоянно замкнутым тормозом с гидравлическим размыка-
нием Навивка каната многослойная (четыре-пять слоев) с при-
менением прижимного ролика, не допускающего ослабления вит-
ков каната при снятии с него натяжения Механизм вращения
построен по аналогичной схеме с рядными или планетарными го-
ризонтально расположенными зубчатыми передачами; выходная
шестерня взаимодействует с зубчатым ободом ОПУ.
Силовая установка включает электрогенератор и аккумулятор-
ную батарею напряжением 24 В, используемые для запуска ос-
новного двигателя, освещения и питания электроэнергией конт-
рольно-предохранительной и другой аппаратуры Управление
крановыми механизмами осуществляется из кабины управления
аппаратурой, расположенной на поворотной платформе
Неповоротную часть крана выполняют в виде многоосного
шасси автомобильного типа Рама состоит из двух сварных хреб-
товых балок прямоугольного сечения с поперечными связями,
основанием под ОПУ и гнездами для балок выносных опор В
передней части шасси размещается кабина крановщика, а за ней
силовая установка передвижения, состоящая из ДВС — дизеля
со сцеплением, коробкой передач и раздаточной коробкой, от
выходных валов которой приводятся мосты шасси Коробка пере-
дач обеспечивает до восьми скоростей при движении вперед и
до двух — при движении назад Мосты прикреплены к шасси
частично на балансирах, частично через рессоры. Приводными
являются лишь некоторые мосты Часть мостов выполняют с по-
воротными колесами для обеспечения движения крана на закруг-
лениях Поворот колес осуществляется из кабины рулевым колесом
автомобильного типа с применением гидроусилителя руля и гид-
роцилиндрами, непосредственно управляющими поворотом колес.
Тормоза ходовой части пневматические двухконтурные, каж-
дый контур затормаживает часть колес, поэтому даже при выходе
из строя одного контура надежность торможения обеспечивается
вторым контуром Гидронасос, компрессор и электрогенератор
приводятся от основного двигателя шасси Число колес на
каждой из осей определяется нагрузкой, приходящейся на данную
ось, которая не должна превышать допустимой для данного класса
дороги, размера применяемой шины и давления в ее камере.
288
(ГОСТ 22827—85)
FLjpaMcTi КШ 25 КШ 40 КШ 63 КШ 100 | КШ 160 | КШ 250
Грузоподъемность па 25 40 63 100 160 250
не менее Вылет наименьший, м на выносных опорах при рабочем оборудо 3,2 3,5 3,5 3,5 3,5 4,0
папин с жесткой под
веской Высота подъема, м, не
менее
с основной стрелой 8,5 35 10 6 12 12,8 13 13,8
оборудованием 46 55 71 85 93
Глубина опускания крюка, м, при работе 3 10 10 10 10 10
с грузом, масса кото рого равна 50 % гру
зоподъемности
Скорость подъема опу- скания, м/мин, не ме 6 7,5 4,8 3,5 2 1,9
нее
Скорость посадки гру
за, м/мин, не более,
для кранов с приво
гидравлическим и электрическим по- стоянного тока 0,25 0,096 0,2 0,2 0 25 0,25
механическим и электрическим пе ,2
ременного тока
Частота вращения по 0 2/1,45: 0,1/1,3 0,05/0,75 0,05/0,48 0,05/0,4 0,05/0,4
воротной части, об/мин (наименьшая/нанболъ- Врсмя полного нзме
нения вылета, с, ие менее
с жест кон подвеской 50 60 70 80 120 140/150
стрелы с гибкой подвес 150 250 350 400 450 500
кой стрелы Транспортная ско- рость па горизонталь- ной дороге с твердым покрытием, км/ч, не 60 50 50 50 50 45
Преодолеваемый кра- ном уклон пути, град., не менее 15 15 15 15 12 12
Конструктивная мас- 28 44 70 80 120 143
са крана, т, не более Удельная масса крана, 0,041 0,03 0,027 0,022 0,017 0,013
т/(т-м«м), не более
289
I 31. Некоторые усредненные параметры выпускаемых кранов с i на самоходном шасси автомобильного тип'1 Гидроприводом
Периметр КС 5173 КС I 471 КС 7471 КС 8471
Грузополъсмпоть паи большая, т:
25 40 63 100
бел выносных опор 8 10 15,2 20
Вылет, м.
при наибольшей грузе 3 2 3 5 3.5 3,5
полъемнссти наибольший при дви женил с грузом 8 9 10 И
Высота подтема при сек
НИ Я X ’
ВТЯНУТЫХ 10 !! 12.3 12,8
выдпин утих 22 6 26,7 34 38 47,5
с гуськом 30,5 55,2 —
Длина телескопической 10 24 П 27 12 6 . 38 13,6 47,7
Число секции стрелы 3 3 4 4
Длнпл управляемого густ — — 15,2
ка, м
Скорость поат.сма-опу скания стрел, м/мин;
главного подъема 0 33 195 0 16 25 0 26 8,1 0,25 5
вспомогательного подл 60 0 73 42 58 58
Кратность полиспаста ос 6 10 10 14
повпого поцьема
Частота вращения пово ротной части, об'мии 0 1 1,5 0,1 1,5 0,05 0,8 0 05 . 0,65
Скорост ь передвижения наибольшая, км/ч:
транспортная 60 50 53 53
рабочая 2 5 2 5 1 4 1,5
Нагрузка на ось в транс портном положении, кН НО 143 130 130
Преодолеваемый уклон ПУТИ, Град. 1 17 П
250
п1раметр КС 5173 КС Ы71 КС 7471 КС 8471
Колея колес, м управляемых , неуправляемых 2 1 2 1 2 5 2.1 2 54 2,54 2,54 2 54
Число осей при водных неприводных 2 4 6 6 6 8
Размеры опорного конту ра выносных опор, м 5,2X4 85 5,3X5,8 7,3X7,35 8 5Х 8 67
Радиус поворота паимеиь 115 13,7 14,9 14.9
Мощность Приводного двигателя, кВт кранового 150 175 235 135 308,5 135
Давление в гидросисте- ме МПа 17,5
Размеры в трапспортном положении, м (длинах X ширинах высота) 12X2,5Х Х3,6 13.65Х Х2.75Х Х3.8 16X3X3,8 17.5ХЗХ Х3,95
Конструктивная масса, т 29 44 68 87
ГОСТ 22827—85 предусматривает выпуск крапов грузоподъ-
емностью 25 . . 250 т (табл 1 30) Некоторые дополнительные дан-
ные применяемых кранов грузоподъемностью 25 .. 100 т приве-
дены в табл 1 31 (рис 1 153) Вариант схемы четырехосного
крана грузоподъемностью 40 т приведен на рис. 1 154 В нем при-
менена трехсекционная телескопическая стрела 1, опирающаяся
на два параллельно работающих гидроцилиндра 10, позволяющих
перевести стрелу из горизонтального положения в наклонное под
углом 4° к вертикали. Внутренние секции выдвигаются из
основной гидроцилиндрами двустороннего действия 2 и 3 с хо-
дом штока до 8 м, позволяющими удлинить стрелу до 27 м.
Все гидроцилиндры оборудованы гидрозамками, установлен-
ными непосредственно на них. Стрела может иметь гусек
или БСО
На поворотной платформе установлены подъемные лебедки
главного 4 и вспомогательного 5 подъемов с встроенными в оборудо-
10* 291
ванные прижимными роликами барабаны планетарными
зубчатыми передачами, торцовым нормально замкнутым
дисковым тормозом с гидроразмыкателем и приводом от
аксиально-поршневого гидродвигателя Механизм 9 вра-
щения поворотной части приводится от аналогичного
гидродвигателя и через четырехступенчатый редуктор
передает вращение ведущей шестерне, взаимодействую-
щей с зубчатым венцом ОПУ 8. Редуктор оборудован
постоянно замкнутым дисковым тормозом с гидрораз-
мыкателем. На поворотной платформе 7 размещен про-
тивовес 6. Силовая установка (рис. 1.154, б) состоит из
дизеля 25 с центробежной соединительной муфтой 24 и
приводимых через редуктор 23 четырех аксиально-порш-
невых гидронасосов 22, 21, 20, 26. Примерное размещение
оборудования на поворотной платформе показано на
рис. 1.154, г. В хвостовой части рамы размещены про-
тивовес 6. Силовая установка 25 находится в боко-
вой части платформы. В средней части платформы раз-
мещаются подъемные лебедки 4 и 5 и механизм 9
вращения. К передней части платформы прикреплены
шарнирно гидроцилиндры 10 подъема стрелы. На вто-
рой боковой стороне платформы размещены аппаратура
и кабина управления.
Неповоротная часть крана выполнена в виде че-
тырехосного шасси автомобильного типа. Рама свар-
ная из двух хребтовых балок 11 прямоугольного се-
чения, снабжена поперечным основанием под ОПУ
роликового типа и гнездами для балок выносных опор
16 и 19 Две задние оси 18 и две передние 15 приво-
дятся от дизеля 13 через основную коробку передач 12,
раздаточную коробку 17 и карданные валы к редукто-
рам — дифференциалам мостов.
Передние колеса управляемые; система управления
ими показана на рис. 1.151, в. Поворот колес осуще-
ствляется трапециями, управляемыми гидроцилиндрами.
Управление поворотом колес производится из кабины
14 (см. рис. 1.154) водителя крана рулевым колесом 27
автомобильного типа с гидроусилителем.
Кроме указанных кранов серийного производства
изготовляют краны других типов, выпускаемые еди-
ничными образцами.
Один из ннх — монтажный кран грузоподъемно-
стью 250 т —показан на рис. 1.155. Он выполнен
как прицепной.
Для транспортного передвижения его прицепляют к
мощному колесному тягачу, и в таком положении кран
может передвигатьси по автомобильным дорогам с боль-
шой скоростью.
293
I
I
i 296
s--------------------------------------------------- i
Для передвижения по строительной площадке используется
небольшой гусеничный тягач, перемещающий кран с неболь-
шой скоростью
1.12.10. Автомобильные краны
Автомобильные краны широко используют в строитель-
стве Автомобиль является ходовой неповоротной частью крана,
а его двигатель кроме своих основных функций выполняет функ-
ции привода механизмов крана Так же как и в самоходных кра-
нах, механический групповой привод в современных автомобиль-
ных кранах заменяют индивидуальным—электрическим или
гидравлическим
Автомобильные краны устанавливаются на всех грузовых
автомобилях, выпускаемых промышленностью, и имеют грузо-
подъемность 4 ... 16 т. Ведутся работы по созданию автомобиль-
ного крана грузоподъемностью 20 ... 25 т. Основные параметры
автомобильных кранов приведены в табл 1.32.
С номинальным грузом автомобильные краны могут работать
только при установке на выносные опоры Без установки вынос-
297
g 1-32. Техническая характеристика автомобил, томооильных кранов (ГОСТ 22827
Параметр КА-4 КА 63 КА 10
Грузоподъемность на выносных оно —
рах, т, ие менее 6,3 10 16
Вылет „аименьшнй „а выносных опо рах при рабочем оборудовании м с жестким опиранием ’ “ с гибкой подвеской Высота подъема груза, и, не менее 2 9 3,3 3 2 3,3 3 5 3,5 3,8 3,8
с основной стрелой со сменным рабочим оборудованием 1 '° 13 8,5 20 J 10
Глубина опускания крюка м при 1 25
hFmV ГгРуэом' иасса которого рав на 50 % грузоподъемности, не менее HeK<ZS П°АЪеМа опускання’ м/м»н. Скорость посадки груза, м/мин, не бо лее, для кранов с приводом 12,5 | 13.5 | 3 ” 1 7
гидравлическим н электрическим постоянного тока механическим и электрическим 0,4
переменного тока 1.2
Частота вращения поворотной части об/мнн (наименьшая/наибольшая) ’ . 0,5/2 । 0,4/1,8 । 0,4/1,6 1 0,4/1,2
Параметр КА 4 КА 63 КА 10 КА J6 КА 25
Г Время полного изменения вылета, с, ие менее,, при стреле: с жестким опиранием с гибкой подвеской 19 30 21 30 30 40 100 45 150
Транспортная скорость и преодоле ваемый уклон в градусах По данным базового автомобиля
г Конструктивная масса крана, т, не 7,4 9. 11 14,3 . 17,2 21,5 24 8 24 .. 26
Удельная масса крана, т/(т-м и), не 0,08 0 055 0 067 0 048 0 058 0,035 0 041 0 039 0,046
Модели кранов, находящихся в серий- ном производстве КС-1562А КС 2561, КС-2568 КС-3561 А КС-3562Б, КС-3571 КС 4561 А, КС 4571 КС 4572 -
Грузоподъемность при передвижении, - 1,6 25 5,0 -
Базовый автомобиль ГАЗ 53А ЗИЛ 130 МА35334 ЗИЛ-133ГЯ Краз 257К КамАЗ-53213 . -
Мощность двигателя автомобиля, кВт Транспортная скорость, км/ч 85 75 110 85 135 50 175
База выносных опор, м: поперечная продольная 3,3 3,25 3 6 3,6 3 75 4,0 3,75 z
8—
них опор допустимая грузоподъемность крана резко снижается,
а работа крана допустима только при включении стабилизаторов,
выключающих рессорную подвеску заднего моста
Автомобильные краны (рис 1.156) выполняют в виде обору-
дованной выносными опорами накладной рамы, закрепляемой на
шасси автомобиля вместо кузова. На раме установлено ОПУ ро-
ликового типа, а на нем поворотная часть крана со стрелой,
механизмами и кабиной управления. В кранах, сЗЛаСГроприводом
механизмов стрелу выполняют решетчатой . кРатно-подвесной
(рнс. 1.156, а); в кранах с гидравлическим;тфйводом — жестко
опертой телескопически раздвижной, управляемой гидроцилинд-
ром (рис 1 156, б, в). Грузовые и стреловые лебедки и механизм
вращения обычного типа (рис 1157) Электрогенератор нли гидро-
насосы устанавливаются на шасси автомобиля (рис 1 158) и
приводятся карданным валом от вала коробки отбора мощности,
которая размещается сбоку коробки передач или последовательно
за ней В первом случае вал коробки отбора мощности приводится
от постоянно вращающейся шестерни коробки Передач
(рис 1 158, а) автомобиля, а во втором (что более целесообразно,
так как обеспечивает передачу большего крутящего момента) —
от выходного вала коробки передач (рис. 1.158, б).
При гидравлическом приводе механизмы поворотной части
крана резко упрощаются и сама поворотная часть &а’новитсн
более компактной. Это хорошо видно из сопоставления йофоротных
платформ кранов Одинаковой грузоподъемности при гидравличе-
ском и электрическом приводе, показанных на рис. 1.157. Приме-
нение гидравлического привода упрощает н передвижейиё крана
801
ствеппо в строительном процессе участвуют редко, только при
строительстве небольших зданий и монтаже конструкций и обору-
дования небольших масс и габаритов Основная область исполь-
их высокая маневренность и передвижение по дорогам с высокими
транспортными скоростями При наличии механизма вспомогатель-
ного подъема краны могут работать и с двухканатным грейфером
и успешно использоваться при перегрузке сыпучих грузов
В связи с лучшими технико-экономическими показателями
1.12,11. Тракторные краны
В тракторных кранах крановая часть (поворотная или
неповоротная) монтируется на стандартных, преимущественно
гусеничных, тракторах. Тракторы при установке па них кранов
302
обычно переделывают рессорную подвеску рамы заменяют жест-
кой; гусеничный ход иногда удлиняют. Из за недостатка на трак-
торе свободного места для размещения крановой части трактор-
ные краны имеют малое распространение, серийно не изготовля-
ются и используются только для специальных видов работ, свя-
занных с перемещением крана по бездорожью. В тракторных по-
воротных кранах применяется индивидуальный электропривод
механизмов, в последних конструкциях заменяемый гидропри-
водом.
На рис 1 159, а показан поворотный крап па тракторе грузо-
подъемностью 5 т с индивидуальным электроприводом меха-
низмов, размещаемых на месте кабины трактора, рычаги и педали
управления трактором и аппараты управления крановыми меха-
низмами выносятся в кабину, находящуюся над гусеницей трак-
тора; генератор трежразного тока приводится от валика коробки
отбора мощностей Управление механизмами крапа произво-
дится с иеповоротной части, что характерно для трактор-
ных кранов
Более широкое применение имеют специальные тракторные
крапы — трубоукладчики (рис 1 159, б), используемые для под-
держания плети трубопровода при изолировочных работах и для
укладки длинных сварных трубопроводов в траншеи Нагружение
кранов-трубоукладчиков отличается от нагружения нормальных
кранов и зависит от того, какую часть веса плети трубопровода
примет на себя данный крап, работающий в колонне, состоящей из
нескольких крапов Нагрузка, приходящаяся па каждый кран-
трубоукладчик, зависит не только от распределенного веса трубо-
провода или расстояния между трубоукладчиками, но и от вы-
соты подъема груза, так как от нее зависит распределение нагрузки
между отдельными кранамн-трубоукчадчнками. Для этих условий
работы и определяются нагрузка на крап-трубоукладчик п его
устойчивость Поэтому грузоподъемность кранов-трубоукладчи-
ков зависит от диаметров трубопроводов, на укладке которых он
используется, п изменяется в широких пределах. Так, для укладки
трубопроводов малых диаметров применяют краны-трубоуклад-
чики грузоподъемностью до 12 т, на укладке трубопроводов сред-
них диаметров (1,0.. 1,2 м) — грузоподъемностью до 35 т, на
укладке трубопроводов больших диаметров (до 1,6 м) — грузо-
подъемностью до 80 т
Крапы-трубоукладчики выполняют неповоротиыми, и в отли-
чие от обычных кранов стрела их размещается сбоку трактора.
Эю обеспечивает возможность передвижения крана в рабочем по-
ложении вдоль траншеи Противовес 2 (см рис 1 159, б), рас-
положенный с другой стороны трактора, выполняется откидным
для увеличения устойчивости крана и управляется гидроцплннд-
ром 3 В трансмиссию трактора вводится ходоумепьшитель, поз-
воляющий резко (до 1,5 км/ч) снизить скорость его рабочего пере-
движения
303
304
Краны-трубоукладчнки изготовляются в соответствии о
ГОСТ 15619—70 Техническая характеристика одного из них
(ТГ-502) приведена ниже
Т 330
50
0,78
35,5
1.12.12. Мощные монтажные краны
Ускорение темпов строительства и монтажа сооруже-
ний и оборудования вызвало необходимость в укрупненной пх
наземной сборке элементов и в i рузоподъемных средствах для
установки их в проектные (рабочие) положения
Для обеспечения возможности выполнения этих работ за ру-
бежом были созданы мощные крановые установки грузоподъем-
305
1.33. Основные технические данные некоторых зарубежных крапоных устр0,тств
большой единичной мощности
з! Стртиа фирма м Дель Примечания
45 001 51 000 43 000 1800 1.300 800 2Г 10 51 104 10) 101 США, «Нейл Лам сопс «Транси-лифт» Состоит из двух самоход- ных гусеничных платформ На первой размещены сгре- та ц отклоняющая мачта, па второй — противовес массой 1100 т Лебедки раз- мешены па балке, шарнир- но связывающей гусенич- ные платформы Привод каждой гусеницы индиви- дуальный. Ширина гусе- ниц: передней тележки — 3 м; задней — 1,8 м Ле- бедка пятпбарабапнаи Ка- наты диаметром 42 48 мм
12 500 6 000 900 НО 14 43 i 47 США; «Маиитовок» Скай—Хоре», «7200> «Рингер» Длина гусеничной тележки 18,7 м. Привод каждой гу- сеницы индивидуальный
9 800 5 500 900 110 5( 30,5 08 6 США; «Американ Хойст»; 11320. Супер скан Перемещается по площадке с грузом на крюке. В ка- натно-блочной системе при- менены подшипники не требующие смазки проти- вовес бетонный массой 450 т
25 000 17 500 21 000 I8 0и0 160() 350 1200 IG0I 50 18 1) СО 102 120 ФРГ; «Манесмап Демаг»; «СС-4000», «СС-8000»: «Супер- fjjHj т" < Ринг-лифп Возможен переезд с гру- зом массой 720 т на крюке при вылете 8 м. Гусенич- ный ход шириной 10,5 м. Размеры гусеничной те- тежки 12X1,5 м. Гусенич- ную тележку без крапа можно использовать как транспортер Имеется кон- гр ол ьн о-предохр апптсль- пос электронное оборудо- вание
18 000 365 49 - ФРГ; «Либхер», «LR 1600» С поворотным кольцом диа- метром 11,3 м для увеличе- ния грузоподъемности и для удлинения стрелы до 105 м
306
Продолжение табл t 33
МОММТ, х&г И 11 Страна фирма модель Примечания
13 600 420 32 - ФРГ, «Лео Гот- вальд»; «МК-1000», «Макси лифт» Противовес массой 500 т
7 000 юоо 7 200 ФРГ. «Розенкранц» Кран не передвижной, со- бирается на месте работы. Основание звездообраз- ное. Перевозится на пнеамоколесном шасси. Общая масса 810 т, масса противовеса 320 т
10 000 34 000 650 650 15 : 50 103 103 Япония, «КБ—Стил» Масса крана со стрелой длиной 18,8 м 485 т
Рис 1 160. Гусеничный кран «Скай-Хорс» со стреловым оборудованием:
а - с основным я удлиненным стреловым оборудованием, б, « _ с использованием лолол.
нательного катучего противовеса .ьимлаллем долол.
307
иестью ИПОт и более п плавучие крапы грузоподъемностью 3000 т.
( 1 онмосчь таких крапов очень высока и их применение экономиче-
ски оправданно лишь в том случае если они непрерывно заняты
п испотьз''ются тля подъема грузов соответствующих их грузовой
характеристике Поскольку’ в одном месте монтажа число таких
i-pUoE псчистястся единицами крапы надо часто перемещать
с очного"строительного объекта па другой Это вызывает необхо-
димость обеспечения маневренности кранов а из-за их больших
f jcTfioii сборки на новом месте работы.
Крагогые установки большой единичной мощности используют
на строительстве атомных электростанций при установке крупного
пеТтге.химического оборудования, при изготовлении площадок под
буровые установки при'шельфовой нефтедобыче и т д Выполня-
ются они, как правило, на гусеничном ходу, могут передвигаться
на небольшие расстояния с грузом па крюке но применяются и
в стационарном исполнении
Основные технические данные некоторых зарубежных крановых
Ввиду разнообразия областей применения краны должны обла-
дать достаточной уинверсатьностыо что обеспечивается исполь-
зованием различного стрелового оборудования, составляемого
из отдельных стандартных блоков (модулей) с быстроразъемными
соединениями Ширина и высота каждого блока не должна пре-
вышать 3 3,5 м при длине до 12 18 м. Для сборки-разборки
гусеничного хода и других крупных элементов применяют вспомо-
гательные крапы малой и средней грузоподъемности и встроенные
гидроцплнндры, упрощающие и ускоряющие сборку-разборку
Краны оборудуют контрольно-предохранительными устройствами
(указывающими длину вылет и угол наклона стрелы, допустимую
для данного вылета грузоподъемность), ограничителями хода
крюка, стрелы и других элементов Обращается внимание на
комфортность условий работы крановщика — удобное размещение
кабины, наглядная информативность об условиях нагружения,
радиотелефонная связь с такелажниками и монтажниками Без-
отказность работы обеспечивается высокой надежностью элементов
конструкций, применением качественных металлов и других
материалов, высокой квалификацией обслуживающего персонала
Краны имеют мачтово-стреловое оборудование, состоящее из
ряда шарнирно связанных решетчатых стержней (рис 1 160)
В кранах «Розенкранц», обеспечивающих высоту подъема до 200 м
(рис 1 161), имеются дополнительные кольцевые опоры, в кранах
«Рингер» (рис 1 162) дополнительные противовесы, закрепляемые
на специальной укосине, связанной с монтажной стойкой крана
Эти устройства способствуют значительному повышению грузо-
подъемности крана Так, иапрпмер, применение дополнительных
противовесов на отечественных крапах грузоподъемностью 100 т
позволяет перевести их в следующую размерную группу по грузо-
308
309
1.12.13. Способы повышения параметров
применяемых стреловых самоходных кранов
Для монтажа тяжелого промышленного оборудования
в ряде случаев требуются краны с параметрами (грузоподъем-
ностью, вылетом), превышающими параметры применяемых
310
цию 3 (рис 1 163, в), расчаливанием крановой стрелы дополни-
тельными оттяжками 4 (рис 1 163, г, 3), переносом опоры (пяты)
стрелы па отдельную тележку 5, движущуюся по кольцевому
рельсу (рис 1 163, г)
Первые два способа не могут обеспечить значительного по-
вышения параметров, так как их лимитирует прочность несущих
элементов крапа, третий способ неудобен для практического при-
менения из-за резкого снижения подстрелового объема и манев-
ренности крана Поэтому широкое применение получили послед-
ние два способа
Схема расчаливания стрелы крапа дополнительными оттяж-
ками показана на рис 1 163, г, д Стреловой полиспаст связы-
вают с оттяжками строго над осью вращения поворотной части
крапа При этом в зависимости от базы АА крепления оттяжек
возможен поворот крана на угол до 6(Г в каждую сторону. По-
311
вышеиие грузоподъемности п вылета определяется уменьшением
Ш1гр\зок, действующих на стрелу и стречовой полиспаст, вслед-
авт увеличения утла между ними и восприятия оттяжками
части опрокидывающего момента
При переносе стречы на отдельную тележку, движущуюся по
кольцевому рельсе (см. рис 1.163, е) и связанную с поворотной
частью крана специальной балкой, укрепленной на ней вместо
стрелы, край остается полноповоротпы.м. Повышение грузоподъем-
ности и вылета определяется теми же причинами, что и в кране
с расчаленной стрелой
Приведенные и другие аналогичные конструкции использу-
ются в монтажной практике
1.12 14. Методика расчета крапов
Методика общего расчета стреловых самоходных кра-
нов аналогична методике расчета башенных кранов В первую
очередь вычисляют грузовые, инерционные и ветровые нагрузки
при номинальной грузоподъемности крапа и соответствующем ей
максимальном вылете Ветровые нагрузки имеют существенное
значение только при рабочем оборудовании в виде длинных стрел
и башенно-стреловом. Общую массу крана определяют исходя из
анализа аналогичных, близких по параметрам конструкций с со-
ответствующей разбивкой общей массы по отдельным элементам
После установления этих данных можно проверить устойчивость
крана, грузовую и собственную п скорректировать массу балласта,
размещаемого на неповоротной части крана, и противовеса, рас-
положенного в хвостовой части поворотной платформы
По уточненным параметрам определяют давления ходовых
частей крана и выносных опор на опорную поверхность при номи-
нальной грузоподъемности крана и основной стреле
Так как грузовая характеристика стреловых самоходных кра-
нов переменна, за основную точку характеристики принимают
точку, соответствующую грузовому моменту при номинальной
грузоподъемности крана и максимальному вылету, соответствую-
щему этой грузоподъемности, являющемуся расчетным грузовым
моментом. Все остальные точки определяют для различных вы-
летов при сохранении грузового момента и учете увеличения на-
грузочного момента от веса стрелы и такелажа н изменения вет-
ровых и инерционных нагрузок
Затем определяют по приведенному ранее методу натяжение
стрелового полиспаста при различных вылетах стрелы и фикси-
руют предельное его значение, являющееся расчетным натяжением
для стрелового полиспаста и расчетной нагрузкой для стрело-
подъемного механизма
При проведении этой работы следует учитывать, что грузовы-
сотпая характеристика крана при различных видах стрелового обо-
рудования определяется тремя независимыми друг от друга па-
312
для нахождения кратности
стрелоподъемного механизма,
симости от грузоподъемности
оборудования необходимой
Поскольку при проверке
характеристик имеет место многократное проведение однотипных
расчетов, данную работу целесообразно выполнять с использова-
нием ЭВМ.
313
1.13. КРАНЫ МОСТОВОГО ТИПА
1.13.1. Классификация
Краны мостового типа — мостовые и козловые — пред-
назначаются в основном для обслуживания цехов и складов про-
изводственных предприятий строительства. Мостовые краны при-
меняют в цехах ремонтных предприятий и производственных
цехах предприятий строительной индустрии. Козловые крапы
используют при монтаже промышленного и энергетического обо-
рудования и на складах материалов, изделий и конструкций.
Краны мостового типа представляют собой подвижную про-
летную конструкцию с движущейся по ней тележкой, несущей
подъемный механизм
двигающуюся по уложенным на колоннах цеха подкрановым
путям Козловой кран отличается тем, что его мостовое пролет-
ное строение, оборудованное высокими опорами, перемещается
Механизмы крапов мостового типа имеют индивидуальный
315
Кабетьныи кран выполняют в ваде двух расчаленных мачт
или башен между которыми натянут стальной канат, называемый
несущим, по нему тяговым канатом передвигается тележка с поли-
спастными блоками механизма подъема. Тяговая и подъемная
лебедки обычно с индивидуальным электроприводом, размеща-
ются на одной из башен, называемой машинной, или возле мачт.
Кабельные краны применяют па складах песка, щебня, гра-
вия лесоматериалов и как монтажное оборудование при строи-
тельстве на сильно пересеченной местности или при иеобходи-
гюст" гоеодолеть водные пространства, ущелья
1.13.2. Листовые коаны
Двухбалочпып мостовой кран представляет собой ба-
лочный или ферменный мост 10 (рис 1 1Gb, а), опирающийся на
поперечные концевые балки 3, в которых закреплены ходовые
колеса 2, приводимые во вращение механизмом 12 передвижения
крапа Мост перемещается по подкрановым путям / (вдоль цеха),
уложенным на подкрановые балки, опирающиеся па колонны
здания. По мосту передвигается тележка 7, на которой установлены
механизмы главного 6 и вспомогательного 5 подъема, механизм
передвижения тележки 11 и токоподвод 4 к тележке Аппаратура
управления размещается в кабине 13 Питание крана электроэнер-
гией осуществляется через главные троллеи 8, расположенные
вдоль подкрановой балки Для обслуживания их на мосту крана
имеется площадка 9
Механизмы мостового крана обеспечивают три движения!
подъем груза, передвижение тележки и передвижение моста
Механизм подъема представляет собой лебедку, связанную со
сдвоенным полиспастом; при грузоподъемности более 10 т крапы
оснащают двумя самостоятельными механизмами подъема —глав-
ным и вспомогательным, имеющим грузоподъемность, равную
приблизительно 0,25 основной, и используемым для подъема
малых грузов с большой скоростью Механизм подъема грейфер-
ного крана выполняют в виде двух одинаковых подъемных неза-
висимых механизмов, электродвигатели которых управ-
ляются двумя контроллерами, имеющими общую рукоять управ-
ления Механизм передвижения тележки имеет два холостых и
два приводных колеса, вращаемых электродвигателем через
редуктор
Мост крана состоит из двух главных двухстенных балок,
к которым на консолях прикреплены площадки для приводов и
механизма передвижения, или из двух главных балок, сплошных
одпостепных или в виде решетчатых ферм, по которым передви-
гается тележка, и двух вспомогательных решетчатых ферм. Глав-
ная и вспомогательная балки (фермы) соединены между собой го-
ризонтальными связями, предназначенными для придания жест-
316
317
кости мосту в горизонтальном направлении н восприятия ветро-
вых и горизонтальных инерционных нагрузок
Механизмы передвижения кранов могут быть двух типов!
с трансмиссионным валом, имеющим частоту вращения вала
двигателя, и с двумя редукторами по концам, передающим движе-
ние ходовым колесам крапа (рис 1 166, г) и с раздельным при-
водом на каждой стороне крапа (рис 1 166, 5) Индивидуальные
приводы на каждой стороне моста в виде балансирных двухколес-
ных тележек применяют в кранах большой грузоподъемности;
реже используют механизмы передвижения с безребордпыми опор-
ными колесами (ходовые колеса удерживаются па рельсе гори-
зонтальными колесами, укрепленными па конструкции крана).
За рубежом применяют мостовые крапы небольшой грузоподъе-
мностью с пневматическими колесами, обеспечивающими мягкость
и бесшумность перемещения крана по железобетонным путям
Параметры и габаритные размеры мостовых кранов определены
стандартами. Двухбалочные краны изготовляют грузоподъемно-
стью 5 . 500 т Используемые в строительстве мостовые краны
грузоподъемностью до 50 т изготовляют для трех режимов ра-
боты — легко! о, среднего п тяжелого Краны большей грузо-
подъемностью (80 500 т) общего назначения выполняют по
I ОСТ 6711—82 От режима работы зависят скорости движения
всех механизмов крана Пролеты мостовых кранов 10 . 32 м
(ГОСТ 534—78*)
Однобалочные мостовые краны (кран-балки) применяют вме-
сто нормальных двухбалочных мостовых кранов при небольших
пролетах (5 17 м), малой грузоподъемности (1 . 5 т) и легких
условиях работы. В этих крапах вместо тележек используют пере-
движные электрот'али (ГОСТ 25274—82) Параметры этих кранов
также стандартизированы (ГОСТ 22045—82) Управление кран-
балками осуществляется с пола, реже — из кабины Механизм
передвижения крап-балок построен по той же схеме, что и меха-
низм передвижения мостовых крапов Технические требования к из-
готовлению и качеству мостовых крапов определены в соответ-
ствующих ГОСТах
Для снижения массы крапов и повышения технологичности
изготовления создаются новые прогрессивные конструкции мо-
стов кранов: основные балки мостов выполняются двухстенпыми,
но со стенками разной толщины, с размещением подтележечного
рельса над внутренней, более толстой, стенкой, что позволяет
уменьшить колею тележки, сделать тонкую стенку с проемами
и разместить в балках электроаппаратуру крана; расширяется
применение трубчатых и штампованных профилей, а в ряде слу-
чаев и легких металлов, повышается качество применяемых ма-
териалов и совершенствуется технология производства деталей
(термообработка и др )
Размещение мостовых кранов в здании должно обеспечить
возможность нормального и безопасного их обслуживания, что
318
1 13.3. Козловые краны
319
1.13 4. Кабельные краны
Кабел ныи кран состоит из двух башен: машинной 7
н хвостовой 2 (рис 1 168, а), между которыми натянут несущий
канат 3. По канат?, (одному, двум или нескольким) перемещается
тележка 5 с канатными блоками подъемного полиспаста Подъем-
ный канат закреплен на одной из башен, другой конец идет на
барабан подъемной лебедки, расположенной в машинном поме-
щении па второй башне Тележка перемещается при помощи тя-
гового каната, образующего бесконечную замкнутую петлю и
навиваемого на барабан тяговой лебедки Кабина 6 крановщика
для лучшего обзора обслуживаемой площадки помещается на-
верху одной из башен, обычно машинной Одна из башен может
быть качающейся, т е. шарнирно опертой па один рельс с вы-
носом точки крепления несущего каната за пределы опоры и
с установкой противовеса Наличие качающейся башни обеспе-
чивает почти постоянное натяжение несущего каната
Кран оборудован дополнительными канатами 4 для подвески
соединительных электропроводов; для перемещения кранов служат
тележки 1 Применяют различные типы кранов
Стационарные мачтовые краны (рис 1 168 б) обслуживают
линию; как вариант этой системы могут быть применены качаю-
щиеся мачты расчаленные вантами, которые могут быть наклонены
в каждую сторону на угол до 8° Зона обслуживания — прямо-
стольник. Мачты наклоняют периодически при переходе с одной
линии работ на другую Ширина площадки, обслуживаемой кра-
ном тем больше, чем выше мачты
В продольно подвижных кранах (рис 1 168, в) обе башни
располагаются на тележках, передвигающихся по параллельным
рельсовым путям Кран обслуживает прямоугольную площадку
Правая башня может быть качающейся
В радиально подвижных кранах (рис 1 168, г) одна из ба-
шен неподвижная вторая передвигается по дуге окружности.
Обслуживаемая площадь — сектор круга
Грузоподъемность кабельных кранов 5 15 т, в отдельных
случаях па строительстве применяют крапы грузоподъемностью
до 25 т В связи с использованием на строительстве ГЭС крупных
железобетонных элементов н закладных деталей для размещения
и сборки их могут быть применены кабельные краны грузоподъем-
ностью 100 т и более
в зависимости от основных параметров крана — грузоподъемно-
наклонные опорные тележки.
Ходовые тележки кабельных кранов имеют ту же конструкцию,
что и тележки башенных и козловых кранов Привод ходовых
тележек каждой башни индивидуальный Так как несущий канат
провисает, незначительные нарушения равномерности хода обеих
тележек особенного значения не имеют. Согласование движения
322
башен производится крановщиком по данным визуального на-
блюдения или сельсинами, выключающими двигатель забегающей
башни.
В грузовой тележке, выполненной в виде легкой металличе-
ской конструкции, для равномерного распределения нагрузки
все ходовые колеса устанавливаются на балансирах
Несущие (один или несколько) канаты закрытой конструкции,
подъемный и тяговый — многопрядевые крестовой двойной свив-
ки; канаты для подвески многожильного электрокабеля питания,
управления и связи между обеими башнями и канаты для разме-
щения поддержек — одпопрядные
Поддержки в кабельных кранах служат для удерживания
всех канатов на определенном расстоянии между ними и отно-
сительно несущего каната, провес которого значительно меняется
при изменении нагрузки на крюке Поддержки могут быть кулач-
ковыми, раскрывающимися и самоходными Наиболее распро-
странены раскрывающиеся поддержки Их прикрепляют к несу-
щему канату лапками, охватывающими его с боков так, чтобы не
препятствовать прохождению по канату колес грузовой тележки
При надвигании на поддержку грузовая тележка специальными
шинами нажимает на ролики, в результате чего, поворачиваясь
вокруг шарниров, рычаги поворачивают щеки, обеспечивая про-
пуск тележечных блоков После прохода тележки щеки под дей-
ствием собственного веса и пружин закрываются, подхватывая
роликами подъемный и тяговый канаты Поддержки размещаются
с шагом около 50 м
Лебедки кабельных кранов (подъемные и для передвижения
тележки) размещаются на одной из башен, не отличаются от обыч-
ных и характеризуются лишь большими диаметрами и длинами
барабанов, ввиду большой длины навиваемого каната Навивка
канатов однослойная
1 14 СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КРАНАМИ
1.14.1. Общая характеристика
Производительность строительных кранов и точность
выполняемых операций по перемещению и установке грузов за-
висят от многих факторов, существенными из которых являются
удобство управления механизмами и надзора за зоной, обслуживае-
мой краном Первый определяется собственно системой управле-
ния и типажом применяемых аппаратов управления, второй —
устройством и размещением кабины управления
Управление механизмами крана должно осуществляться с ми-
нимальной затратой физических и нервных усилий оператора
(крановщика), обеспечивать безопасность производства работ
и способствовать достижению максимальной производительности
крана
323
В зависимости от степени механизации системы управления
различают непосредственное управление, когда оператор непо-
средственно воздействует на элементы машины, и автоматическое,
когда операции управления выполняются специальными устрой’
ствами по заранее заданной программе, а человек осуществляет
лишь наладку при замене программы и контроль за работой
аППВРстроитетьных кранах в связи с особенностью технологиче-
ского процесса преимущественное применение имеет непосредст-
венное управление из кабины крана или с любого пункта в эоне
строительной площадки с воздействием на аппараты управления
электро или радиосигналами
Автоматическое управление башенными кранами технически
разработано и опробовано в производственных условиях, однако
широкого промышленного применения не получило из-за специфи-
чности технологического процесса строительства, при котором
каждый последующий цикл не подобен предыдущему
В строительных кранах применяют рычажные, гидравлические
безпасосные, пневматические, гидравлические насосные, электри-
ческие системы управления Первые три используют в кранах
с групповым приводом механизмов, которые в настоящее время
уже не получают развития [6), последние — в кранах с индиви-
дуальным приводом механизмов.
1.14.2. Электрическая система управления
Электрическую систему управления применяют в ба-
шенных кранах и в самоходных стреловых с индивидуальным
электроприводом механизмов
Электрооборудование башенных кранов переменного тока на-
пряжением 220/380 В Управление при малых мощностях элект-
родвигателей — контроллерное, при больших мощностях — кон-
такторное (магнитными контроллерами) с использованием командо-
контроллеров Цепи управления могут питаться постоянным то-
ком, получаемым от трехфазной цепи через выпрямитель Кон-
такторные панели включают реле времени, обеспечивающие не-
обходимую выдержку на отдельных ступенях резисторов Схема
предусматривает применение реле максимального тока воздуш-
ного автоматического выключателя Конечные выключатели ис-
пользуют для ограничения рабочей зоны, обслуживаемой краном.
При этом применяется выносной пульт управления подъем-
ными лебедками для дистанционного управления краном при
его монтаже и демонтаже
Для самоходных кранов с индивидуальным электроприводом
(переменного тока) механизмов электроэнергия к двигателю мо-
жет подаваться как от собственной электростанции, так и от
внешней электросети. Поэтому электросхема предусматривает
возможность соответствующих переключений. Управление меха-
324
ннзмами крана принципиально не отличается от ^правления
механизмами кранов других типов.
Привод механизмов на постоянном токе по системе Г—Д
выполняют преимущественно в пневмоколесных самоходных кра-
нах При этом управление краном упрощается, хотя само электро-
оборудование крана усложняется
Принципиальные и монтажные схемы электрооборудования,
п также описание их применительно к современным кранам при-
водятся в курсах кранового электропривода
1.14.3. Гидравлическая система управления
Гидравлическую систему управления применяют только
в кранах с гидравлическим индивидуальным приводом механиз-
мов Она используется при больших давлениях Система управле-
ния включает системы управления механизмами, размещенными
на поворотной части крана и на ходовой части (управление при-
водными механизмами, разворотом управляемых колес и установ-
кой выносных опор) Насосы и относящиеся к ним устройства и
аппаратура — гидробаки, фильтры, клапаны — размещаются в
кранах грузоподъемностью до 40 т на неповоротной части и при-
водятся от трансмиссии ходовой части. Рабочая жидкость на по-
воротную часть крана подается через центральную неповоротную
колонку с каналами и охватывающую ее соосную поворотную го-
ловку с кольцевыми канавками и уплотнениями. В кранах грузо-
подъемностью 63 . 250 т на поворотной части устанавливают
отдельные насосы, в связи с чем не надо применять центральную
колонку Распределители, управляющие включением механизмов,
выполнены так, чтобы при их включении сначала включался тор-
моз, а уже затем приводной гидродвигатель.
Используемые в кране гидроцилиндры оборудуют гидрозам-
ками, не допускающими перемещение поршня и штока под на-
грузкой, при разрыве трубопровода или в результате утечек
жидкости в системе.
При эксплуатации гидросистем особое внимание следует об-
ращать на соблюдение требований, предъявляемых к рабочей
жидкости и ее очистке.
Управление механизмами осуществляется гидрораспредели-
телями с предохранительными и обратными (подпиточными) кла-
панами
Выдвижные балки выносных опор и сами выносные опоры уп-
равляются поочередно с каждой стороны крана Возможно ин-
дивидуальное управление каждой выносной опорой Последние
в обязательном порядке оборудуются гидрозамкамн.
1.14.4. Дистанционное управление
При значительном расстоянии между кабиной маши-
ниста и местами захвата нли установки грузов непосредственное
наблюдение за работой для машиниста становится неудобным или
323
ла/ке невозможным и он вынужден пользоваться указанием сиг-
шпьшиков что усложняет и удлиняет грузовые и особенно мон-
тажные операции В этих случаях целесообразно применять ди-
станционное управление механизмами крана, при котором
машинист и пульт управления находятся вблизи места уста-
новки груза
Хотя принципиально дистанционное управление возможно при
любом типе привода механизмов, практически оно применяется
только в кранах с индивидуальным электроприводом механиз-
мов Применение проводной связи между выносным пультом и
аппаратурой управления электродвигателями неудобно, провода
запутываются и рвутся что приводит к вынужденным простоям;
ввиду этого дистанционное управление с использованием провод-
ной связи распространения не получило
Разработаны методы дистанционного радиоуправления кра-
нами, при применении которого перечисленные выше недостатки
практически не имеют места Командоаппарат подающий сиг-
налы, совместно с радиопередатчиком составляет выносной пульт
массой до 3 кг и находится у машиниста крана, который свободно
передвигается ио территории Радиоприемная аппаратура, расшиф
ровывающая радиосигналы, п аппаратура воздействующая на
приборы управляющие приводом механизмов крана, размещаются
в кабине крана
Передающее снгнаты устройство—передатчик с частотной
модуляцией для ведения бесподстроечной и беспоисковой радио-
связи на фиксированной частоте в ультракоротковолновом диапа-
зоне 36 46 МГц Мощность передатчика приблизительно 0,1 Вт,
что обеспечивает устойчивую радиосвязь в пределах нескольких
сот метров Передатчик состоит из возбудителя и кодовых ;ене-
раторов (модуляторов). Несущая частота передатчика с помощью
специального командоаппарата модулируется импульсами тока
трех различных частот При наличии шести кодовых генераторов
можно передавать на кран до 35 команд, что обеспечивает воз-
можность управления четырьмя механизмами (32 команды) с ре-
зервом в три команды, используемые для подачи сигнала
об отмене любой команды (аварийная остановка) и звукового
сигнала.
установлены реле; сигнал вызывает срабатывание трех реле в со-
четании, соответствующем команде Дешифратор расшифровы-
вает команду и заставляет сработать управляющие реле, произ-
ном управлении электроприводом механизма, однако в этом слу-
чае необходимо применять специальный электропривод для вра-
щения вала контроллера.
320
При работе на строительной площадке нескольких башенных
или другие кранов с дистанционным управлением, частоты радио-
сигналов для них должны быть разными.
Применение частотного кода делает систему устойчивой к влия-
нию внешних индустриальных и радиопомех
На распространение УКВ большое влияние оказывают мест-
ные предметы, что необходимо учитывать при выборе места ма-
шиниста
Дистанционное управление можно применять и в стреловых
самоходных монтажных кранах с гидроприводом, но в этом слу-
чае следует использовать электрогидравлические золотниковые
распределители и соответствующую аппаратуру управления ими.
Практически дистанционное управление оправдывает себя только
в особых случаях эксплуатации, когда непосредственное управле-
ние механизмами крана затруднено или невозможно по условиям
внешней обстановки
1.14.5. Автоматическое управление
Автоматизация управления краном по определенной
программе может резко повысить темп его работы и производи-
тельность, уменьшить количество обслуживающего персонала и
четко организовать проведение строительно-монтажных работ.
Автоматизировать работу кранов можно лишь в том случае, если
сам процесс производства перегрузочных и монтажных операций
подчинен определенным закономерностям; перемещаемые краном
грузы имеют определенную конфигурацию, размеры грузов огра-
ничены жесткими допусками и допускают применение специали-
зированных управляемых грузозахватных устройств, места взя-
тия груза на складе и установки его в сооружении заранее точно
координированы Целесообразно, чтобы устанавливаемые грузы
имели приблизительно одинаковые массы
К конструкции крана предъявляются следующие требования:
грузозахватный орган должен в каждом положении строго коорди-
нироваться относительно несущей конструкции (т е не должен
раскачиваться), а сама несущая конструкция (кран) должна коор-
динироваться относительно возводимого сооружения, механизмы
крана при торможении должны иметь определенные выбеги
В настоящее время организация строительных площадок и
само производство строительных работ даже в наиболее массовом
жилищном строительстве не обеспечивает выполнения указанных
требований
Перспективно может быть применен способ автоматизации ра-
боты крана, при котором все движения на длительный срок в со-
ответствии с планом строительства объекта записываются в виде
определенной программы на магнитной ленте Строительству
каждого объекта соответствует определенная машинная программа.
В строительном производстве создание таких систем ведется пока
в порядке поиска возможных решений.
327
Рис 1.169. Схемы аппаратуры
программно дистанционного
Возможно также программно дистанционное управление ба-
шенными кранами, сущность которого заключается в том, что
грамме, записанной на магнитную ленту, а точное позиционирова-
ние, т е установка над грузом (деталью), который нужно захва-
тить, и над местом, где этот груз (деталь) нужно установить, осу-
ществляется дистанционным телеуправлением по радиоканалу
операторами, причем механизмы в эти моменты работают на
«ползучих» скоростях Операторами являются рабочие, осущест-
вляющие свои нормальные рабочие процессы: на складе такелаж-
ник, на объекте монтажник, каждый из которых имеет свой пульт
управления механизмами крана Процесс работы крана следую-
щий. Строительная площадка, включая строящийся объект, раз-
бивается на зоны, каждой из которых присваивается номер.
Заранее устанавливаются возможные зоны совместной работы на
складе и на здании, в соответствии с чем и составляется программа,
реализуемая датчиками, установленными на кране
Управляя краном (при малых скоростях), такелажник подво-
дит крюк к месту нахождения груза и захватывает деталь; после
подъема ее на небольшую высоту набирает на своем пульте управ-
ления номер зоны, куда направляется деталь, и подает команду
328
на движение крана Груз приподнимается и по кратчайшему пути
доставляется в заданную зону, где управление краном уже осу-
ществляет монтажник, который, направляя команды со своего
1.14.6. Кабины кранов и компоновка в них
аппаратуры управления и надзора
Эксплуатационные требования к кабине крана сво-
дятся к следующему, кабина должна обеспечивать для машиниста
необходимый комфорт, предохраняя его от атмосферных осадков,
температурных воздействий, пыли; кабина должна отапливаться,
а при работе крана в тропических условиях хорошо вентилиро-
ваться Конфигурация и остекленность кабины должна обеспечи-
вать удобный обзор зоны, обслуживаемой краном (особенно мест
захвата груза и его установки), площадь ее должна быть доста-
точна для размещения сиденья для машиниста, аппаратов управ-
ления и необходимой контрольной аппаратуры В кабине жела-
тельно иметь место и для помощника или обучаемого (стажера,
слесаря, монтера) Сиденье должно быть удобным для манипули-
рования аппаратурой управления, регулируемым по высоте и
в продольном направлении. Параметры вибрации рабочего места
машиниста указаны в табл. 1.34
Кабина крана должна иметь звуковую изоляцию, уровень
шума (дБ) на рабочем месте не должен превышать 80 дБ, хотя
Частота Гц Амплитуда, мм колебаний, см/а колебаний, см/с*
До 3 0,6 . 0,4 , ... 0,4 1,12 .. .. 0,76 22 ,. 14
3 ... 5 ... 0,15 0,76 .. .. 0,46 14 ... 15
5... 8 0,15. ... 0,05 0,46 .. .. 0,26 15 ... 13
8... 15 0,05 . ... 0,03 0,26 .. .. 0,28 13 ... 27
15... 30 0,03 . ,. 0,009 0,28 .. .. 0,16 27 ... 32
30... 50 0,009 . ... 0,007 0,16 .. .. 0,22 32... 70
50 ... 75 0,007 . ... 0,005 0,22 ., .. 0,23 70 ... 112
75 ... 100 0,005 . .. 0,003 0,23 .. .. 0,19 112 ... 120
329
L
si 1 i3 it s«шммши
в окружающей среде он может достигать значений, приведенных
ниже
Разговорная речь 60 65
Сильное уличное движение .... . . 80 85
Работа отбойным молотком 85 90
Работа ДВС без глушители . 100 105
Гром ... . . 115 120
В кабине крана размещают все аппараты управления краном
н контрольные приборы Расположение аппаратов управления
должно исключать лишние и неудобные движения машиниста.
Усилия для включения при пневматической и гидравлической си-
стемах управления не должно превышать 30 Н Контрольные
приборы располагают в поле зрения машиниста
По конфигурации кабины башенных и стреловых самоходных
кранов значительно отличаются друг от друга В башенных кранах
кабина размещается на большой высоте над уровнем земли, ввиду
чего машинист должен иметь значительный нижний угол обзора
и ограниченный верхний В самоходных стреловых кранах кабина
331
10
обычно отделена от помещения, где находятся механизмы, и раз-
мещается на небольшой высоте над уровнем дороги, при этом
машинист должен иметь небольшой нижний угол обзора ап и
значительный верхний ав, что особенно важно при работе о
длинными стрелами.
332
Схема углов обзора высоко расположенной кабины баигенного
крана и размещение аппаратов управления в ней показаны иа
рис 1 170, те же данные для самоходных кранов — на рис, 1.171
и 1 172,
1 15. КОНТРОЛЬНО-ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
БАШЕННЫХ И СТРЕЛОВЫХ САМОХОДНЫХ КРАНОВ
1.15.1. Функции контрольно-предохранительных
устройств
Строительные краны как башенные и самоходные, так
и других типов, в особенности краны больших грузоподъемностей,
представляют собой сложные комплексные устройства, нормаль-
ная эксплуатация которых может осуществляться только в ус-
ловиях, когда машинист непрерывно контролирует как внеш-
нюю обстановку, так и работу крана и его отдельных механиз-
мов и элементов.
Машинист должен иметь данные о силе ветра, вылете крюка
(стрелы), наклоне местности или путей, на которых стоит кран,
массе поднимаемого груза, по возможности и количества грузов,
переработанных краном, должен видеть места захвата и укладки
грузов, а также иметь связь о производственным персоналом,
участвующим в процессе строительных работ — такелажниками и
монтажниками Кран должен быть оборудован устройствами мол-
ниезащиты и указателями приближения стрелы к линиям электро-
передач (ЛЭП), устройствами, предотвращающими угон крана при
ураганном ветре, и ограничителями, не допускающими выход
крана из регламентированной зоны работы, приборами, указываю-
щими вылет крюка и стрелы и крен крана, ограничителями, не
допускающими перегрузку крана. Желательно оснащать кран
устройствами, регистрирующими его производительность В тя-
желонагруженных машинах надо иметь встроенные датчики, сиг-
нализирующие о степени износа отдельных деталей и степени за-
грязнения жидких сред — смазочных масел в редукторах и ра-
бочих жидкостей гидросистем. Весь комплекс поставленных проб-
лем решается применением микропроцессорной техники и уста-
новкой ЭВМ, регистрирующей и анализирующей сигналы, вы-
дающей необходимую информацию на табло машинисту и в слу-
чае отсутствия реакции с его стороны подающей команду на аппа-
ратуру системы управления, соответствующим образом реагиру-
ющую на эти сигналы
Такие установки сложны и дороги и наиболее приемлемы для
применения в мощных монтажных кранах В существующих кра-
нах используют отдельные приборы, обеспечивающие безопасность
эксплуатации.
333
1.15.2 Приборы молниезащиты, указатели
ветрового давления башенных и других
рельсоколесных кранов
В башенных кранах, для обеспечения нормальной экс-
туатации в верхней части головки (рис 1 173) устанавливают
прибор молииезащиты (громоотвод), выполненный в виде штыря,
связанного через металлоконструкцию крана и рельс с землей.
Для сигнализации о ветровом давлении там же на юловке крана
устанавливают анемометр, регистрирующий скорость воздуха.
От анемометра 5 (рис 1 173, б) через передачу 4 вращение
передается на вал генератора 5, в цепь которого включены реле
напряжения 10, управляющее цепью звукового и оптического
сигналов, н реле напряжения 9, управляющее разрывом силовой
цепи питания электродвигателей крана Прибор снабжен приводи-
мыми часовыми механизмами, самописцами 7 и 8, первый из
которых регистрирует скорость ветра, а второй направление,
определяемое положением флюгера 6 Прибор может быть обо-
рудован нагревательным стабилизатором температуры 1 и лам-
повым пульсирующим индикатором нормальной работы 2.
Анемометр М-95 (М-2) состоит из двух частей — вертушки
с генератором, принцип действия которой аналогичен описанному,
и пульта Стрелочный прибор показывает среднюю за 3 с скорость
ветра Шкала отградуирована на скорости 2 ... 50 м/с. Порог
срабатывания по скорости в пределах 10 ... 25 м/о. Анемометр
имеет выходные контакты нормально замкнутые для включения
звукового сигнала и нормально разомкнутые для включения при-
бора в электросхему крана Прибор питается током напряжением
220 В при частоте 50 Гц. Напряжение, создаваемое генератором,
подается на пульт и сравнивается с опорным При равенстве сиг-
налов срабатывает реле, включающее сигнальную лампу и реле
времени, которое через задаваемое время (I 6 с) включает вы-
ходное реле. Контакты последнего включают красну го сигнальную
лампу и звуковой сигнал, а в случае необходимости и реле аппара-
туры управления крана Когда скорость ветра снижается до
допустимого значения, реле разблокируется специальной кнопкой
1.15.3. Противоугонные устройства
Краны, работающие на открытом воздухе, подвер-
жены ветровой нагрузке При давлении ветра, превышающем
250 Па или для соответствующих районов 400 Па, краны должны
прекращать работу При больших наветренных площадях кранов
и ураганном ветре давлением до 1000 Па нагрузка, действующая
на кран в его нерабочем состоянии, достигает больших значений.
Центр масс таких кранов, как башенные и другие рельсоко-
лесные, расположен высоко, в практике эксплуатации их имеют
место случаи, когда под действием ветра кран перемещается со
все увеличивающейся скоростью, сходит с путей или ударяется
о концевые упоры и опрокидывается Для самоходных кранов при
опущенной стреле ветровая нагрузка нерабочего состояния
менее значима
Нормальные тормоза механизма передвижения башенных и
других кранов часто не могут удержать кран, так как затормажи-
ваемый сцепной вес оказывается недостаточным Делать нормаль-
ные тормоза слишком мощными нецелесообразно, так как при
обычных условиях эксплуатации они будут работать резко, созда-
вая вредно действующие на конструкцию динамические нагрузки
Поэтому башенные и другие рельсоколесные краны, работающие
па открытом воздухе, должны оборудоваться противоугонными
захватами, в нерабочем состоянии жестко связывающими кран
с подкрановыми путями
Краны небольшой и средней грузоподъемности (до 10 т) обо-
рудуют подкладными клиньями (рис 1 174, а) или клещами
с ручным приводом (рис 1 174, б), краны большей грузоподъем-
ности — полуавтоматическими приводными рельсозажимными
клещами (рис 1 174, в) В них от электродвигателя 1 через пе-
редачи редуктора 2 вращение передается винту 4, гайка которого
через находящуюся внутри корпуса 5 пружину нажимает на
траверсу 6 с пазами для хвостовых плеч рычагов 7 Жесткость
пружины определяет силу нажатия губок на рельс По достижении
заданного усилия (силы сжатия пружины) воздействием на конеч-
ный выключатель 5 электродвигатель выключается. Выключение
электродвигателя в верхнем положении траверсы осуществляется
конечным выключателем 3 При нормальной работе крана рельсо-
зажимные клещи разомкнуты и губки их не касаются подкранового
рельса.
При ручном или автоматическом включении клещей губки
должны быть прижаты к рельсу с усилием
SC = 2S = (Ш(РВ-Р„),
где k = 1,1 ... 1,2 — коэффициент запаса, р = 0,18 .. 0,25 — коэффициент тре-
ния губки с насеченной термически обработанной поверхностью о рельс; Рв —
сила ветра, действующая на кран при его нерабочем состоянии; Р„ — окружная
сила иа ходовых колесах, создаваемая нормальным тормозным устройством
крана, которая не должна превышать силу сцепления ведущих колес с рельсом.
Необходимая сила распора N иа хвостовых плечах рычагов при
отношении плеч клещей 1[а и числе захватов на кране п
N = “
И 1
где 0,9 ч,.г> — КПД рычажной системы клещей
В противоугонных захватах с винтовым распором (см.
рис 1 174, б) для зажима губок к винту диаметром d„ должен
быть приложен момент
М =W-J-(dB/2) = tg(a + p),
где а — угол подъема винтовой линии, р — угол трении.
В полуавтоматических приводных рельеозажимных клещах
(см рис 1 174, в), сила N создается давлением пазов траверсы на
ролики рычагов Если давление направлено в момент зажатия го-
ловок рельса под углом Р к горизонту, то усилие (Н), которое
должно быть создано винтом,
При скорости перемещения траверсы вдоль винта v (м/с)
необходимая мощность (кВт) приводного двигателя
^Дв = ЮООчвПп ’
где Пв и Пп — КПД винта и пеРедач‘
1.15.4. Указатели приближения стрелы крана
к воздушным линиям электропередачи
При контакте стрелы крана с проводами ЛЭП напря-
жением до 1 кВ и при приближении стрелы к проводам ЛЭП
напряжением выше 1 кВ кран оказывается под напряжением,
336
что опасно ПЯ жизни машиниста и особенно такелажников
обслуживающих крап Дтя сигнализации о приближении к ЛЭП
с\шествуют приборы, базирующиеся на принципе наведения ЭДс
в’аитеине введенной в электрическое попе ЛЭП Наведенная ЭДС
в приборе усиливается детектируется и используется для уп.
равлення внхтренними и внешними сигнализирующими устроист-
вами. Световой сигнал устанавливается в кабине управления в зоне
видимости машиниста, звуковой сигнал — вне кабины для при-
влечения внимания такелажников Усы антенны, выполненные
в виде сменных подпружиненных элементов, размещают с обеих
сторон головки стрелы, длина их определяется напряжением
ЛЭП, вблизи которой работает кран
Такое устройство показано на рис 1 175 Антенные усы за-
крепляются на головке стрелы, причем в зависимости от длины
стрелы они могут устанавливаться с поворотом относительно ее
продольной оси Сигнал в кабину машиниста подается по кабелю,
проложенному по стреле Аппаратура размещена в кабине и пи-
тается постоянным током от аккумуляторной батареи.
1 15 5. Устройства для ограничения линейных
перемещений крана и его элементов
В кранах все ограничители линейных перемещений ба-
зирую гея па использовании стандартных конечных выключателей,
выполняемых в виде размещенной в корпусе подпружиненной кон-
тактной системы, размыкаемой движущимся элементом механизма.
Контактная система выполнена так, что, выключая движение
в одном направлении, она допускает движение в обратном Ко-
нечные выключатели выполняют как рычажными, так и кнопоч-
ными, работают они при включении в цепь главного или вспомо-
гательного тока В кранах с приводом от ДВС конечные выключа-
тели могут работать от аккумуляторной батареи с воздействием
на электрозолотники при гидроприводе механизмов или на си-
стему зажигания или питания ДВС
В механизмах подъема ограничители регламентируют ход крю-
ка при подъеме и опускании, так как переход за определенное
положение при подъеме приводит к разрыву подъемного каната,
а при опускании — к перегибу каната у места крепления на бара-
бане, что также недопустимо
Для ограничения только высоты подъема крюка применяется
рычажный конечный выключатель 4 (рис 1.176, а} с рычагом 2,
нагруженным грузом 1 н контргрузом 3. Контактная система удер-
живается в замкнутом положении грузом 1 При переходе крюка
за допустимый предел высоты крюковая обойма 5 (непосредственно
или через промежуточный рычаг) упирается в груз 1 и приподни-
мает его; контргруз 3 немедленно размыкает контактную систему.
На рис 1 176, б представлена другая система с использованием
кнопочною конечного выключателя 6, на который действует нзог.
нутый рычаг 7, поворачиваемый крюковой обоймой 5 (см. рис.
1.176, а) в ее верхнем положении
Для ограничения нижнего положения крюка крана конечные
выключатели рычажного или кнопочного типов непригодны В та-
ких случаях применяют винтовые ограничители (рис, 1 177, а, б),
в которых винт 3 ограничителя связан передачей 2 с каким-либо
валом 1 механизма, например валом барабана По винту переме-
щается кулачок 4 (рис. 1.177, б), выключающий электропривод
при достижении крайних положений Передаточное число пере-
дачи должно обеспечивать подход кулачка к крайним положениям
в моменты, когда барабан сделает число оборотов, соответствую-
щее полной высоте подъема. Электрическая схема предусматривает
возможность включения механизма для движения в обратном
направлении. Такой ограничитель годен для ограничения как
глубины опускания так и высоты подъема крюка
Вместо винтовых конечных выключателей можно применять
круглые выключатели дискового типа (рис 1 177, в), которые вы-
полняют в виде укрепленного на вращающемся валу диска 5,
339
несущего переставные по его периферии кулачки 6, действующие
на контактную систему 7 Вал выключателя соединяется переда-
чей (зубчатой или цепной) с одним из тихоходных валов механиз-
ма Передаточное число принимают таким, чтобы вал выключа-
теля при полном ходе рабочего органа делал не более одного обо-
рота При достижении рабочим органом крайних положений ку-
лачок диска подходит к контактной системе 7 и размыкает ее.
Если на валу закрепить несколько дисков и в корпусе не-
сколько контактных систем, то этот аппарат можно использовать
для замыкания и размыкания нескольких цепей, т е для автома-
тического управления по определенной системе несколькими меха-
низмами.
В механизмах линейного горизонтального или наклонного
перемещения (передвижения или вращения) для ограничения
хода применяют такие же конечные рычажные выключатели, как
и в механизмах подъема (рис 1.178), но они имеют два рабочих
положения по обе стороны от
нулевого, т. е. допускают
поворот вправо и влево. На
несущий контактную систему
приводной вал / выключате-
ля надет вертикальный ры-
чаг 2 с роликом. На грани-
Рис. 1.178. Конечный выключатель лн- цах ДОпУскаемого хода уста-
иейного перемещения Навливаются наклонные Ли-
340
нейки 3 При наезде рычага 2 на линейку и повороте его контактная
система размыкается; возврат в исходное положение происходит
при помощи встречного пружинного механизма Аналогичная схе-
ма установки конечного выключателя может быть применена и
для ограничения хода (поворота) подъемной стрелы крана
Для ограничения угла поворота поворотной части крана при
ее вращении, что бывает неизбежно при электрокабельной (про-
водной) связи между поворотной и неповоротной частями крана,
используют как линейки, так и шестерни, сцепленные с зубчатым
венцом ОПУ.
В механизмах горизонтального перемещения кранов с не-
электрическим приводом ограничение хода не применяется.
1.15.6. Буферные устройства
На концах рельсовых путей кранов устанавливают
упоры, в которые упираются буферные устройства крана при его
подходе к крайним положениям Буферные устройства делают
в виде укрепляемых на торцах кранов массивных резиновых
подушек, деревянных бру-
сьев, пружинных и гидрав-
лических буферов
Резиновые подушки и де-
ревянные брусья применяют
в кранах с малой массой и
движущихся с небольшой
скоростью При наезде на
упор (или при встрече двух
кранов, движущихся по од-
ному пути) кинетическая
энергия крана расходуется
на деформацию подушки и
разрушение бруса, который Рис. 1.179. Буферные устройства:
ПОЧТИ после каждого ИСПОЛЬ- ° ~ ПРУЖИ’1ИО= О ~ гидравлической
зования необходимо менять.
Пружинные (рис. 1.179, а) и гидравлические (рис. 1.179,6)
буферные устройства применяют в тяжелых кранах, движущихся
по рельсам со значительной скоростью (о 0,5 м/с). Кинетиче-
ская энергия крана передается в пружинных буферных устрой-
ствах пружине, а в гидравлических затрачивается на проталкива-
ние жидкости сквозь малое отверстие А. После удара буферы
возвращаются в исходное положение.
1.15.7. Указатели вылета стрелы и крена крана
Машинист, управляющий стреловым краном с перемен-
ным вылетом стрелы, для обеспечения нормальной работы дол-
жен знать вылет и допустимую при этом вылете грузоподъемность
крана.
341
В башенных кранах с подъемной стрелой (рис 1 180, а) стрела 1
при помощи тяги 2 с регу тировочной муфтой 3 связана с поворот-
ным рычагом 4, ведущим стречку 5 по шкале 6, градуированной
в метрах вылета стрелы На втулке рычага 4 и стрелки 5 раз-
мещены кулачки S, взаимодействующие с конечными выключате-
лями 7, ограничивающими крайние положения стрелы.
Самоходные стреловые краны оборудуют указателями вылета
стрелы (рис. 1 180, б), выполняемыми обычно в виде укрепленного
на стреле сектора 9 с центральным углом, равным возможному
углу поворота (наклона) стрелы, и свободно подвешенной стрелки
10, регистрирующей угол наклона стрелы к вертикали Для воз-
можности использования этого устройства при стрелах различной
длины на секторе 9 наносят несколько шкал Сектор можно ввести
в кабину (используя свойства шарнирного параллелограмма),
в этом случае (рис. 1.180, в) диск 12 в кабине свободно вращается
па осп п уравновешивается грузом; независимо от того, работает ли
кран на горизонтальной местности или па уклоне, диск всегда
занимает отвесное положение На той же оси, что и диск, вра-
щается стрелка 11, соединенная тягой 13 со стрелой 14, диск
можно градуировать на показатели как вылета стрелы, так и до-
пустимой [рузоподъемностп крана
Некоторые стречовые краны могут работать на пересеченной
местности при больших поперечных уклонах (боковых кренах).
Такие краны должны оборудоваться указателями крена, основан-
ными на том же принципе, что и указатели вылета, но с примене-
нием добавочной рычажной передачи, увеличивающей ход стрелки
(рис 1.181, а) Указатели крена крепят перед машинистом в пло-
скости, нормальной к плоскости изменения вылета
Более совершенен автоматический указатель крена
(рис. 1.181, б) в виде маятника 5, подвешенного на капроновой
342
нити 3. На нижней поверхности груза закреплен ферритовый
сердечник 6 с обмотками, включенными в контур обратной связи
высокочастотного генератора. Другие обмотки этого контура,
расположенные на сердечнике 7, закреплены неподвижно в кор-
пусе 4, установленном на платформе. При крене платформы проис-
ходит смещение ферритовых сердечников друг относительно друга,
сопровождаемое изменениями индуктивного взаимодействия ме-
жду обмотками При критическом крене (более 3°) происходит
срыв генерации и срабатывает усилительная схема, питаемая
постоянным током напряжением 12 В. Получаемый импульс
используется для управления световым н звуковым сигналами.
Весь прибор, включая усилитель 8, выполнен в виде единого
залитого маслом герметизированного блока В верхней крышке
корпуса установлены пузырьковый уровень 2 и штепсельный
разъем 1 Панель сигналов размещается в кабине управления
1.15.8. Ограничители наклона стрелы
При работе на минимальных вылетах стрела находится
в положении, близком к вертикальному, и под действием отрица-
тельных импульсов возможно ее запрокидывание назад, что может
привести как к поломке стрелы, так и к опрокидыванию крана
343
рующие угол поворота стрелы
Целесообразным является также использование ограничива-
ющих перемещение стрелы гибких тяг (рис I 182, б), прикреплен-
ных к стреле 1 на значительном расстоянии от ее пяты Усилие
в тягах направлено под небольшим углом к осн стрелы, что раз-
гружает ее от восприятия значительных изгибающих моментов.
Такие устройства применяют в ряде стреловых кранов Исполь-
зуют и складывающиеся (рис. I 182, в) или телескопически раз-
движные упоры.
1.15.9. Ограничители грузоподъемности и грузового
момента
В кранах с постоянной грузоподъемностью ограничи-
тель должен ограничивать только массу груза, а в стреловых
кранах с переменной грузоподъемностью, зависящей от вылета
стрелы, — момент, создаваемый весом груза.
Ограничители массы груза или грузоподъемности выполняют
в виде подпружиненного подвеса концевой ветви каната или канат-
ного блока грузового полиспаста (рис 1.183, а, б) При пере-
мещении тяга подвеса или хвостовой конец его через рычаг дей-
344
ствуют на контактную систе-
му рычажного или кнопоч-
ного выключателя.
Находят применение и
торсионные ограничители,
в которых функции пружины
выполняет тонкий закручи-
ваемый вал / (рис. (.(83, в)
Один его конец А закреплен жестко, а поворачиваемый конец В
песет стержень 3, действующий на кнопку конечного выклю-
чателя 2.
Ограничители грузового момента включаются обычно не в си-
стему грузового полиспаста, а в систему стрелового полиспаста,
поскольку усилие в нем является функцией не только веса под-
нимаемого груза и стрелы, но и вылета крюка.
Механические ограничители грузоподъемности и грузового
момента не получили распространения из-за присущего им не-
достатка — большой инерционности, удобными и универсальными
являются электромеханические ограничители. Серийно изго-
товляют и применяют на многих строительных кранах электро-
механический ограничитель грузового момента Он встраивается
в канатные оттяжки 1 (расчал) стрелового полиспаста
(рис 1.184, а), стягивая их между собой в пределах распорок 2
Ограничитель (рис. 1.(84, б) представляет собой электрический
динамометр 3, имеющий упругое кольцо 5, деформация которого
передается на рычажный потенциометр 4 Для учета положения
(вылета) стрелы крана применен второй потенциометр б
(рис 1.184, в), рычажок 7 которого управляется кулачком 8,
поворачиваемым через передачу 9 стрелой 10 крана. Каждому
положению стрелы, а следовательно, и рычажка 7, соответствует
определенная допустимая грузоподъемность. Принцип работы
ограничителя заключается в сравнении сигналов потенциометров:
345
когда эти сигналы равны между собой, ограничитель срабатывает.
Электрическая схема ограничителя приведена на рис. 1.184, г.
Питание прибора осуществляется постоянным током напрятке-
иием 12 В, получаемым от аккумуляторов или через трансформа-
тор и выпрямитель от общей цепи. Потенциометры И (ДУС —
датчик усилия) и 12 (ДУГ — датчик угла) включены по мостовой
схеме с нуль-органом 13 в виде поляризованного реле нагрузки.
Для возможности использования ограничителя в различных
кранах или при замене рабочего оборудования крана переключа-
телями могут быть включены в цепи подстроечные резисторы.
В схему включены два реле задержки времени и промежуточные
реле, действующие на исполнительный механизм Одно реле
задержки времени предотвращает срабатывание при кратковре-
менных не опасных для крана перегрузках, вызываемых, на-
пример, колебаниями груза, масса которого равна или меньше
поминальной. Второе реле задержки предупреждает включение
механизмов крана, если после срабатывания ограничителя на-
грузка лишь иа короткое время стала меньше максимально до-
пустимой, что также может иметь место при колебаниях груза.
346
Указатель ограничителя выполнен в виде панели, на которой
смонтированы стрелочный прибор п сигнальные лампы зеленая
и красная. Стрелочный прибор, подсоединенный параллельно
поляризованному реле, показывает степень загрузки для данного
вылета Промежуточное реле включает также звуковой сигнал.
Ограничитель выполняют в виде отдельных блоков — датчика
усилия с потенциометром, датчика угла и релейного блока При
качественном выполнении ограничитель работает надежно с точ-
ностью срабатывания ±5 %. Модификацией ограничителя модели
ОГП является ограничитель модели ОГБ-2, в котором контактные
устройства заменены бесконтактными трансформаторными пре-
образователями (рис 1.185)
В кранах с гидроприводом механизмов и телескопическими
стрелами применяется ограничитель грузового момента
347
(рис 1 186), кроме датчиков угла и усилия устанавливается датчик
длины стрелы, усилия воспринимают гидроцилиндры, преобразу,
ющие их в электрический сигнал.
1.15.10. Крановые весы
Для ориентировочного определения массы груза, под-
вешенного к крюку крана, применяются весы, навешиваемые на
крюк В строительстве крановые весы используют редко. При
малых грузоподъемностях (до 5 т) можно применять любой пру-
жинный динамометр. При больших грузоподъемностях исполь-
зуют гидравлические, рычажные или тензометрические весы.
В гидравлических весах масса груза оценивается изменением
давления в гидравлической системе при помощи манометра.
Резервуаром для жидкости являются сильфоны Шкала манометра
градуируется в единицах массы
В перегрузочных кранах с высокими скоростями целесооб-
разно применять встроенные тензометрические весы с автомати-
ческим взвешиванием поднятого груза Весы выполняют обычно
как стационарное оборудование крана в виде измерительной
тяги, устанавливаемой между конструкцией крана и хвостовой
ветвью грузового полиспаста На калиброванную часть тяги
наклеивают проволочные резисторы, включенные в измеритель-
ный мост, работающий на переменном или постоянном токе.
Деформация тяги пропорциональна нагрузке, действующей на
нее Сигнал, получаемый при нагружении через усилитель,
подается на установленный в кабине прибор, градуированный
в тоннах Точность тензометрических весов 0,5 ... 2 %.
1.15.11. Приборы связи машиниста с наземными
пунктами
Для связи крановщика с наземными пунктами (местами
захвата и установки груза и т п ) применяется ручная сигнали-
зация, мегафоны и телефонная связь по проводам, включенным
в общий многожильный кабель электропитания крана Более
целесообразно использовать радиотелефонную связь на УКВ.
При необходимости наблюдать за местом загрузки и разгрузки
целесообразно применять специализированные промышленные
телевизионные установки.
1.16. СТРОИТЕЛЬНЫЕ ПОДЪЕМНИКИ
1.16.1. Классификация и общая характеристика
Подъемниками называют грузоподъемные машины,
перемещающие грузы в кабинах или на площадках (штучные
грузы) или в ковшах (сыпучие нли пластичные материалы), дви-
жущихся в жестких направляющих. Подъем обычно производится
348
Параметр Грузоподъемность т
0,35 0 5
Высота подъема, м Скорость подъема, м/с Выдвижные площадки, м 9, 17, 27 0,35. 1,0 1 2 38, 50, 70, 100 0,35 1,0 3 и более
в вертикальном (вертикальные подъемники) и редко в наклонном
направлении, близком к вертикальному (наклонные подъемники,
применяемые для загрузки печей и смесительного оборудования)
В зависимости от устройства направляющих и их ограждения
различают подъемники шахтные, в которых направляющие кре-
пятся внутри шахты, являющейся ограждением для кабины (пло-
щадки), и мачтовые, у которых направляющие делают в виде мачт,
прикрепляемых к возводимому сооружению При малой высоте
они могут быть свободно стоящими
Строительные подъемники выполняют мачтовыми, грузовыми
и как правило, не используют для подъема людей. При строитель-
стве высоких зданий применяют грузопассажирские строительные
подъемники, используемые не только для подъема грузов, но
и для подъема рабочих к месту работы.
На завершающих строительство работах для передачи стро-
ительных материалов на верхние этажи можно использовать
установленные внутри здания стационарные шахтные грузовые,
пассажирские или грузопассажирские подъемники так называ-
емые лифты, предназначенные в дальнейшем для обслуживания
здания. Стационарные, установленные внутри зданий подъемники
по своему устройству отличаются от строительных подъемников
и представляют собой специальный класс подъемно-транспортных
машин
Технические требования к строительным подъемникам регла-
ментированы правилами Госгортехнадзора, а основные пара-
метры-ГОСТ 14092—68* (табл. 1.35).
Технические данные основных выпускаемых промышлен-
ностью строительных подъемников приведены в табл 1 36
Для подъема кабины (площадки) строительных подъемников
используют, как правило, однобарабаиные лебедки с индивидуаль-
ным электроприводом, устанавливаемые на раме подъемника или
на земле, в стороне от подъемника, канат направляется отводными
блоками В некоторых типах подъемников применяют лебедки
с канатоведущим шкивом.
Для уменьшения требуемого вращающего момента на барабане
и снижения расхода энергии кабину (площадку) подъемника
можно уравновешивать противовесом (контргрузом) В строитель-
ных подъемниках противовесы применяются крайне редко, что
определяется усложнением конструкции и неудобствами при
перебазировании подъемника.
349
350
Управление строительным подъемником может быть автома-
тизировано, па соответствующем этаже устанавливают конечные
выключатели, отключающие двигатель лебедки по достижении
площадкой нужного уровня. В этом случае применяют кнопочное
управление электродвигателями па вспомогательном токе с ис-
пользованием магнитных пускателей.
Привод подъемника оборудуют устройством для автоматиче-
ского выключения двигателя в крайних рабочих положениях каби-
ны Управление строительным подъемником может производиться
только с одной площадки. Аппараты управления, расположенные
на других площадках, на это время должны выключаться Кроме
того, должна быть устроена сигнализация к местам управления
со всех этажей.
Скорость подъема груженой кабины в строительных подъем-
никах должна быть не более I м/с, а ускорение — не более
0,5 м/с2
Подъемники менее удобны в эксплуатации, чем краны, по-
скольку поднимаемые грузы подаются в одно место Поэтому их
применяют только в местах с особо напряженными вертикальными
грузопотоками, а также в тех случаях, когда необходима подача
материала внутрь здания (для отделочных работ) через оконные
проемы, так как краном этого сделать нельзя.
1.16.2. Конструкции подъемников
Мачтовые грузовые подъемники устанавливают сна-
ружи возводимого здания, но если здания имеют ступенчатую
форму, то их можно размещать внутри. Грузоподъемность малых
подъемников 0,32 т, высота подъема до 25 м При строительстве
высотных зданий применяют подъемники грузоподъемностью до
1,6 т и высотой подъема до 200 м, а если необходимо и большей.
Мачты подъемника состоят из отдельных, наращиваемых по мере
возведения зданий секций. В малых подъемниках мачта может
поворачиваться и устанавливаться в наклонное положение, а раму
оборудуют пневмоколесами для перемещения прицепом к авто-
мобилю.
Средние и большие подъемники при перемещении с одного
объекта на другой должны разбираться и перевозиться отдель-
ными частями.
На рис. 1.187, а представлен строительный подъемник грузо-
подъемностью 0,5 т. Он выполнен в виде решетчатой мачты 5
квадратного сечения, прикрепленной к зданию элементами 1
и установленной на раме 2, на которой размещены подъемная
лебедка 4, электрооборудование и пульт управления 3 Рама
установлена вдоль возводимого здания По передней стороне
мачты перемещается подъемная каретка 8 (рис 1.187, б) на опор-
ных колесах 9 при помощи каната 6, обведенного вокруг головки
мачты и навиваемого на барабан лебедки 4.
351
g
a)
a
Рис 1.187 Строительный подъемник*
a — общий вид- 6 — грузовая каретка в — схема механизма перемещения
грузовой каретки, г -схема подъема-опускания грузовой площадки
Каретка 8 выполнена в виде вертикальной рамки 10 с попе-
речной консолью, несущей опорные ролики 14, по которым с по-
мощью тягового механизма 21 (рис 1.187, а) перемещается вы-
движная балка-рама II (рис I 167, а, б) Гяговыи механизм
имеет канатоведущие шкивы 20 Канаты 13 огибают концевые
канатные блоки 12 на торцах балки п закрепляются на раме тяго-
вого механизма. Реверсивное вращение канатоведущих шкивов
обеспечивает ввод балки в здание через оконный проем и вывод
ее из здания На балке размещен подъемный механизм 16
(рис 1 187, б, г) для грузовой площадки 25 Он выполнен в виде
электротали 19, размещенной в торне рамы II, приводящей тяго-
вым канатом 22 вспомогательный барабан 24, соосно с которым
размещены барабаны 23, на которых навиты канаты 15, несущие
площадку 25 Опускается площадка 25 при реверсировании бара-
бана электротали 19 Механизм этот нужен для возможности
опускания птощадки 25 на пол-этажа после подачи ее внутрь
здания через оконный проем. Каретка 8 оборудована ловителями
18, связанными системой канатиков и пружин с подвеской 7
подъемного каната 6 К балке 11 подвешены тросы 17, использу-
ным относительно мачты
351
размещением кабины и противовеса, а также системой управ-
ления
Третьей разновидностью строительных подъемников яв-
ляются многоклетьевые шахтные подъемники (рис. 1.189), при-
меняемые на строительстве монолитных железобетонных дымовых
труб, градирен и других аналогичных сооружений большой
высоты (до 250 м). Подъемник используется как базовый стержень,
относительно которого перемещаются подмости для возведения
кольцевого каркаса Для жесткости шахта раскрепляется оттяж-
ками В отдельных шахтах устанавливают несвязанные между
12* 355
собой подъемники, из которых часть используют для подъема
и спуска рабочих, остальные — для подъема строительных мате-
риалов Барабанные подъемные лебедки устанавливают на земле.
Противовесы не применяют.
Четвертой разновидностью мачтовых подъемников являются
ковшовые подъемники (рис. 1.190), применяемые в строительстве
в основном для подачи различных сыпучих материалов в бункера,
а также на складах и предприятиях промышленности строитель-
ных материалов
Ковш 1, оборудованный ходовыми колесами (роликами), пере-
мещается по наклонным или наклонно-вертикальным направля-
ющим рельсам 2 Передние колеса 3 имеют более узкую колею,
чем задние 4 Пути для колес 3 в месте разгрузки плавно закруг-
ляются и переходят в горизонтальные. Ковш разгружается авто-
матически в результате опрокидывания при достижении перед-
ними колесами спрофилированного участка пути, а загружается
из вагонеток непосредственно или через питающую воронку.
Строительные ковшовые подъемники изготовляют с ковшом
вместимостью до 1 м3, скорость перемещения ковша 0,1 ... 0,5 м/с
в зависимости от высоты подъема.
В практику строительства начинают внедряться так называ-
емые зубчато-реечные (бесканатные) подъемники (рис. 1 191, а),
выполненные в виде одно- или двухстоечной мачты, к направля-
ющим которой прикреплены зубчатые рейки 7. Над или под
356
Рис 1 191. Зубчато-реечный (бескаиатный) подъемник’
кабиной размещен приводной механизм с выходными шестернями
8, взаимодействующими с зубчатой рейкой (рис. 1.191,6). На-
правляющие ролики 9 обеспечивают правильное взаимоположение
кабины и направляющих. Наличие двух приводных шестерен
повышает надежность механизма, а смещение их на полшага —
плавность работы.
Применяется и червячный привод с одной ведущей шестерней
(рис. 1.191, г). Преимуществом бесканатных подъемников яв-
ляются автономность и удобство наращивания мачты и направля-
ющих до любой необходимой высоты. Как и в строительных подъ-
емниках других типов, мачта через определенный шаг (6 .. 12 м)
крепится к зданию. Бесканатные подъемники применяют также
в башенных кранах для подъема в кабину крана и спуска из нее
обслуживающего персонала.
857
13 пбчато реечных подъемниках иногда применяют противо-
весы, уравнивающие вес подъемного механизма и половину веса
габпны чго дает экономию электроэнергии, ио усложняет монтаж
п тсмоитаж подъемника.
В связи с расширением строительства здании высотой 100 и
и более подъемники для их обслуживания становятся все более
тяжелыми и громоздкими, а монтаж и демонтаж их более дли-
тельным. Поэтому целесообразно использовать безмачтовые подъ-
емники с канатными направляющими, прикрепленными к верхней
части построенного здания и удерживаемыми от раскачивания
в вескотьких точках по высоте раскрывающимися поддержками.
1 16 3. Конструктивные особенности пассажирских
и грузопассажирских подъемников
В пассажирских и грузопассажирских подъемниках
кабина может частично уравновешиваться противовесом, движу-
такты, включенные в электрическую цепь управления двигателем
так, чтобы при открытых дверях не допускалось включение элек-
превышать 250 мм Путь, на котором происходит замедленное
движение кабины до полной ее остановки, зависит от номинальной
скорости кабины, а также от типа ловителей. В результате дей-
ствия ловителей поглощается кинетическая энергия, накопленная
кабиной при движении Динамическая нагрузка тем больше, чем
короче путь торможения кабины ловителями.
358
Если т (кг) — масса загруженной кабины или площадки
n v (м/с) — ее скорость, то кинетическая энергия кабины К —
= ти"12 При пути торможения h динамическая нагрузка (без
учета упругости системы)
Рт,„ = О = шсЛ'(2й)
будет девствовать на направляющие, что необходимо учитывать
при их расчете
Ускорение при посадке кабины на ловители не должно пре-
вышать 25 м/с2 (2,5g) Однако если ускорение действует меньше
0,04 с, то оно может иметь большее значение. По эксперимен-
тальным данным пиковое ускорение при резкой посадке на лови-
тели может доходить до 4,5g.
1.16.4. Расчет подъемников
W - (G,, + <2С) cos 9 4- <р (G,, 4- <2С) sin 0 —
—Gn cos 0 4- <pGn sm 9 =
= (GK 4- Qe - G„)cos 0 4- Ф(G„ 4- Qc 4-Gn)sm 0 =
= (G„ 4- Qc — G„) (cos 9 + <p sin 0),
Где q, — коэффициент сопротивления передвижению кабины (площадки) и про
тивоссса1 определяется так же, хак и для механизмов передвижения кранов
Для вертикальных подъемников 0 = 0; sin 0 =0 и cosO = 1,
т е в таком виде формула не учитывает сопротивления от трения
опорных колес о направляющие. Поэтому для вертикальных
подъемников следует считать, что
Силу трения опорных колес о направляющие Ртр можно опре-
делить на основании следующих соображений. В строительных
одномачтовых подъемниках кабина пли площадка, груз и про-
тивовес размещены консольно на плече /„ относительно опорных
359
колес с базой 6„ (рис 1.192). Реакции опор,
нык колес определятся как
Применяя формулу для определения соп-
ротивления перемещению металлического ко-
леса по металлическому рельсу (см п. 1 6.1),
Следует учитывать, что при работе зимой
на открытом воздухе коэффициенты трения
увеличиваются по сравнению с их номи-
нальными значениями на 15 ..30%.
Принимая вес противовеса Gn= G„4- <?0/2,
так как перемещение кабины (площадки)
при подъеме и опускании одинаково, полу-
Следовательно, общее сопротивление пе-
ремещению
0 = GB + Q. - Gd +
+т^ + ЧМтг+-ф) + Мтт+1У]-
Натяжение ветви каната, навиваемой на барабан лебедки, при
отсутствии противовеса и кратности полиспаста а (обычно п = I)
S = ТГ/(ггт1я), где — КПД полиспаста (1П — 0 и ba = 0). При
применении лебедки с канатоведущим шкивом, наличии противо-
веса и при подвешивании груза на т канатах 5 = W'/m.
Момент на барабане или иа канатоведущем шкиве, а также
параметры двигателя и тормоза определяют общими методами,
приведенными в расчете механизмов подъема,
360
1.16.5. Ловители
По принципу действия различают ловители с постоян-
ным усилием (резкого торможения), производящие торможение
и остановку кабины (площадки) на коротком пути, и ловители
с постоянно возрастающим усилием (плавного торможения),
тормозящие и останавливающие кабину на длинном пути (до 2 м)
К первым относятся эксцентриковые и клиновые ловители, ко
вторым — комбинированные, например эксцентриково-клещевые.
В строительных подъемниках применяют ловители первого типа.
Все ловители грузопассажирских подъемников должны при-
водиться в действие ограничителями скорости Ловители грузовых
подъемников могут приводиться в действие посредством меха-
нической связи их с подъемными канатами Путь (м) торможения
ловителями должен быть равен (0,02 . 0,4) где — скорость
(м/с) кабины или площадки. Ловители должны срабатывать, если
скорость кабины на 15 % превысит номинальную
Преимущественное применение имеют конструктивно наиболее
простые эксцентриковые ловители (рис. 1.193) В момент обрыва
или ослабления каната 1 (рис. 1.193, а) под действием пружины 2
поворачивается валик 3, при этом эксцентрики, укрепленные
на концах валика 3, прижимаются к направляющим 4, в резуль-
тате чего возникает сила трения. Она увеличивает угол поворота
эксцентриков, а следовательно, и силу давления (рис. I 193, б).
Сила трения (суммарная для двух зажимов) должна быть равна
весу площадки (кабины) с грузом или быть больше его:
Моменты силы трения и силы давления относительно оси вра-
щения эксцентрика в условиях равновесия равны, т. е. Ra =
= Nb,
гле R = N[i; tg ? = = Ц.
Самоторможение обеспечивается при
Коэффициент трения р между эксцентриком и направляющей
при металлических рельсах составляет 0,15 ... 0,2; при деревян-
ных направляющих ц = 0,25 . 0,35
Эксцентриковые ловители, применяемые в передвижных стро-
ительных подъемниках, выполняют в виде парных рифленых
губок — неподвижных 5 (рис. 1.193, в) и подвижных 6, охваты-
вающих полку направляющего швеллера. Подвижные губки
имеют косой удлиненный паз, охватывающий валик 8, который
укреплен над полом площадки. На валике установлены экс-
центрики 11, а сам валик 8 рычажной системой 9 связан с подъем-
ным канатом 7 и подтянут пружинами 10.
361
При клиновых ловителях в момент обрыва подъемного каната
и срабатывания ограничителя скорости пружина 2 (рис 1 194, а)
разжимается В результате поворота рычажной системы 3 стержни
4 поднимают клинья 5, перемещающиеся в башмаках 6 кабины
Ролики 7 направляют кабину В подъемниках, оборудованных
клиновыми ловителями, импульс для срабатывания ловителей
создает канат 10 ограничителя скорости (рис. 1 194, б) Он вы-
полнен в виде встроенного в схему канатоведения центробежного
устройства 9 с поворотными грузами (рис. 1 194, в). При нормаль-
ной скорости свободно вращающиеся в корпусе грузы 14 не за-
девают за упоры 13, а при превышении скорости на 10 . 15 %
расходятся и взаимодействуют с упорами, что приводит к оста-
новке шкива 11, насаженного на валу центробежного устройства;
стягивание грузов осуществляется пружиной 12. Остановка шкива
вызывает остановку каната 10 и подъем клиньев 5, что приводит
к посадке кабины на ловитель На шкиве 11 имеется два ручья
разного диаметра, ручей большого диаметра используется при
нормальной работе подъемника, а меньшего — при проверке
работы ловителей Чтобы канат ограничителя всегда находился
в натянутом состоянии, применяют натяжной груз 8. При сра-
батывании рычажной системы 3 нажимается кнопка или рычаг
конечного выключателя 1, отключающего привод подъемника.
363
Для определения необходимого угла а наклона клина рас-
смотрим силы, действующие на него Если башмак кабины давит
на клинья с силой Р (рис. 1 194, г), то на сторонах клина
появляется нормальная к наклонной поверхности сила
N = Р/(2 sin а) и сила трения Т = Nf = Pf/(2 sin а), препят-
ствующая вдвиганию клина в башмак (здесь f — коэффициент
трения между башмаком и клином) Горизонтальная составля-
ющая сил N и Т
Н = N cos а — Л7 sin а — N (cos а — f sin а).
Вертикальная составляющая сил W и Т
V — N sin а + Mf cos а — N (sin a -f. f cos a).
Горизонтальная составляющая вызывает силу трения между
клином и направляющ i
Р = Ни => Hu (cos а — f sin а))
где (1 — коэффициент трения между клином и направляющей.
По условию равновесия клина V = Р, поэтому sin а -р f cos а ~
= р cos а — uf sin а Тогда tg а + f = р — u[ tg а, следова-
тельно,
tg а = (р — /)/(1 + pf)
Во избежание защемления угол а должен быть достаточно
большим, поэтому коэффициент трения р между клином и направ-
ляющим рельсом делают большим (поверхность клина насекают),
а коэффициент трения f между клином и башмаком кабины —
малым (поверхности смазывают)
1.16.6. Выжимные и рычажные подъемники
К строительным подъемникам относятся и специальные
подъемники — выжимные и рычажные, используемые для произ-
водства наружных и внутренних строительно-ремонтных работ
на фасадах зданий и в высоких внутренних помещениях (станциях
метро, вокзалах, театрах, залах крупных общественных зданий
Выжимные подъемники предназначены для подъема рабочих
с инструментами и ремонтным материалом на необходимую высоту.
При передвижках они должны иметь небольшую высоту для
большей устойчивости и возможности прохождения через двер-
ные проемы Поэтому их выполняют из нескольких телескопи-
чески раздвижных частей. Для передвижек выжимные подъемники
оборудуют ходовыми колесами, при работе они должны быть
дополнительно установлены на выносные опоры, повышающие
их устойчивость.
Телескопические выжим-
ные подъемники (рис 1.195, а)
состоят из ряда решетчатых
или трубчатых колонн, вхо-
дящих одна в другую На
крайней внутренней части
(колонне) размещена площад-
ка для рабочих, имеющая
кольцевое ограждение По
углам колонны установлены
башмаки или ролики, кото-
рыми одна колонна опирается
на другую Чтобы обеспе-
чить постоянную опору в
двух точках по высоте, верх- ний башмак или ролик за- крепляют на наружной ко- лонне, а нижний — на внут- ренней Эти же башмаки Рис 1.195 Схемы телескопического выжимного подъемника с канатным выдвижением секций’
или ролики одновременно являются упорами, не допускаю-
щими выход внутренней колонны из наружной Колонна под-
нимается канатом Каждая колонна связана отрезком каната
с предыдущей, причем канат огибает блок, закрепленный на
предыдущей колонне Подъем производится лебедкой.
По расчетной схеме (рис 1 195, б) можно определить уси-
лия Sl в отрезках каната и силы Pi, действующие на колонны.
Обозначим через Qc вес полезного груза и через gt вес i-й колонны.
При КПД блока г|6 и числе подвижных колонн п получим (при-
нимая ветви канатов вертикальными):
s„ = <2c + £n; Р» = 0 4-i/ne)(Qc + g„);
S„.J = Рп + gn-l> Рп-1 = (1 + 1Л)в) -1 (Ило) 'Sn!
Sn_2 — Рп-1 Кп-21 Рп-2 — 0 + 1Л)б) Sn-2 О/Лб) Sn-iJ
5п-з — РРп-s = (1 + 1/Лб) ^л-з — О/Лб) 5'п_г;
Sn (П—1) = Рп~(л—2) + gn— (л—I)!
Pn-jn-l) = (1 + 1/Т1б) — (1/Т)б) Sn_(n_2)',
$б = (1Л1б)
При перемещении основного подъемного каната иа высоту h
первая подъемная колонна переместится также на h, а все после-
дующие — друг относительно друга на высоту 2/г Поэтому общая
высота подъема Н = h -р 2h (п — 1)
Условное передаточное число системы
и = H/h = 1 4- 2п — 2 = 2п — 1.
365
При заданной скорости подъема площадки va (м/с) необходи-
мая скорость каната vu = vB/u — vB/(2n — 1)
Необходимая мощность (кВт) двигателя с учетом КПД меха-
низма Т]м
л_________________Sf,v„
~ ЮООПм - юао(2п- ))7]Ч-
Для выжимных подъемников можно применять сопряженную
рычажную систему, так называемые нюрнбергские ножницы
(рис 1 196, а) В этих подъемниках при КПД рычажной пары я,
учитывающем трение в шарнире, усилие, необходимое для подъема
площадки, определяется из следующих соображений
(рис 1 196, б) Под действием внешней нагрузки Qc, веса пло-
щадки <?с, а также веса Р пары рычагов в нижних шарнирах
рычажной пары возникнут опорные реакции, составляющие кото-
рых обозначим через R, и Г,-, и в центральном шарнире — опорная
реакция Nt. На рис 1 196, в показана схема нагружения одного
рычага.
366
Считая опорные реакции предыдущей пары с учетом КПД кон-
цевых шарниров как нагрузку для последующей пары рычагов,
определяем опорные реакции рычага последующей пары Уравне-
ния равновесия для рычагов первой пары
£ Х=-^--Л = 0, =
V у . . Qc Ь 9с _ Р г) _п п _Qc к 1 Р .
^«Ъ + д^+Р-±-
и, следовательно,
т _ Qc + Ус _2_ I р а
1 Л b 2^ Ь •
Рассматривая аналогично последующие шарниры, получим
при числе пар рычагов или, что то же самое, числе центральных
шарниров п
’^+4(4+4-+-+^)=
„ na(Qc + ?c) , Р а , I , 3 5 , , 2n — I у
Гп =—+—
Так как собственный вес системы можно учитывать как G/2 =
= Рн/2, то
«.-HSsv-+44(v+t-+---+v)‘
Т - - а 2л I а______1 / J_1 3 ,
1 п I й “г 2 t п \ ' г|2 ‘
+-H-+V)-
При применении для подъема винтового устройства с правой
и левой резьбой момент на винте при его среднем диаметре </„,
угле подъема а и угле трения в резьбе р будесг
AfB = 2r„(dB/2)tg(a + p).
Высоту подъема Н можно определить из следующих сообра-
жений (рис. 1 196, г) При подъеме одного звена на полную вы-
соту h угол наклона рычага изменится в пределах р — arctg-^- =
= Pi — 0о (где Pi ~ 50°, 0о ~ Ю ••• *5°). При полудлине
рычага I h = I (sin Pi — sin p0).
367
Полная высота подъема
W = 2n/i = 2л/ (sin Р! —
— sinp0)
Длина резьбовой части
винта (на одной стороне)
ав = I (cos ₽о — cos ₽i)
Если t — время подъе-
ма на полную высоту, то
средняя скорость подъема
t/cp = Я//= 2п/(sin ₽!—
— sin ₽0)//
При шаге винта s его
необходимая частота вра-
щения
Так как пв определяет-
ся кинематикой приводно-
го механизма и является
величиной постоянной, то
очевидно, что действитель-
ная скорость подъема бу-
дет отличаться от средней,
т е будет изменяться в
зависимости от угла fJ.
Мощность (кВт) двига-
теля при КПД приводного
механизма т)в
" 9550П..ПМ '
Для подъемных пло-
щадок с развитой поверх-
ностью преимущественно
в стационарных условиях,
например для сценических
устройств крупных обще-
ственных зданий, приме-
няют винтовые подъемни-
368
ни, состоящие из двух или четырех совместно работающих
винтовых устройств, имеющих общий привод (рис 1.197) Выпол-
няют их обычно с червячными и коническими передачами.
Для производства наружных ремонтных работ с частой пере-
меной места и некоторых монтажных работ на высоте применяют
369
специальные рычажные подъемники (автоподъемники) с гидравли-
ческим приводом, выполненные в виде двух 4 и 3 (рис 1 198, а)
1 оследовательвых сочлененных рычагов, монтируемых на пово-
ротной платформе 5, установленной (с использованием ОПУ
кранового типа) на автомобиле или тракторе, и управляемых
370
Масса общая (совместно с
базовой машиной), т
Рабочая
щадка
6,05
гидроцилиндрами непосредственно или через канатные тяги
На свободном конце рычага размещена площадка 2 для рабочих
с инструментом и ремонтными материалами При любом положе-
нии рычагов площадка остается горизонтальной, что обеспечи-
вается вспомогательными рычагами /, образующими совместно
с основными и площадкой шарнирный параллелограмм, неповорот-
ная рама оборудована выносными опорами кранового типа. Таким
подъемником можно обслужить
большое пространство Основ-
ные параметры автоподъемни-
ков приведены в табл 1 37
Кроме автопогрузчиков при-
меняют также шарнирно-ры-
чажные вышки с электропри-
водом от внешней электросети,
монтируемые на прицепной те-
лежке (рис. 1.199) к автомоби-
лю, с высотой подъема /7 = 6...
18 м и вылетом 4 ... 10 м
Рис 1 199. Шарнирно-рычажная выш-
ка с электроприводом
1.17. ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ
МАШИН
1.17.1. Производительность машин н их парк
в строительстве
Технико-экономическая эффективность применения
грузоподъемных машин характеризуется их производительностью
и стоимостью выполняемых работ Различают производительность
конструктивную, представляющую собой выработку машины за
один час чистой работы при полном использовании расчетных
усилий и скоростей движения рабочих органов машин и управле-
нии машиной высококвалифицированным персоналом, и экс-
плуатационную, определяемую реальными условиями использо-
вания машины
Директивная производительность (иначе называемая дирек-
тивной годовой нормой выработки машин) относится ко всему
списочному количеству машин, имеющихся на данном строитель-
стве, без учета того, используются ли в данный период полностью
все машины или часть из них находится в ремонте, на перебази-
ровании или по условиям производства работ используется ча-
стично Для грузоподъемных машин директивная норма годовой
выработки определяет число часов работы
Госстрой СССР регламентирует количество кранов, необходи-
мых для выполнения строительно-монтажных работ стоимостью
1 млн руб Эти данные приводятся в тоннах общей грузоподъем-
ности кранов для различных отраслей народного хозяйства
(СМ 494—77, табл 1.38) Из них следует, что на 1 млн руб.
капитальных вложений требуется парк кранов общей грузоподъем-
ностью в среднем 34 т, из них башенных общей грузоподъем-
ностью 4,65 т, гусеничных — 7,3 т, пневмоколесных — 5,15 т,
автомобильных — 9 т, трубоукладчиков — 6,7 т, прочих — 1,2 т.
На 100 млрд руб капитальных вложений, из которых приблизи-
тельно 50 . 60 % приходится на строительно-монтажные работы,
требуется парк кранов общей грузоподъемностью до 2 млн т.
1.17.2. Транспортирование
При окончании работ иа строительной площадке все
оборудование, в том числе грузоподъемные машины, должно быть
переведено на новое место работы На небольшое расстояние
(100 ... 200 км) пневмоколесные и автомобильные краны пере-
мещаются своим ходом, гусеничные краны — на многоколесных
тяжеловозах (трейлерах). Небольшие н средние башенные краны
перевозят автотранспортом.
При больших расстояниях транспортирование своим ходом
и автотранспортом нецелесообразно н краны перевозят железно-
дорожным транспортом Машины, которые можно погрузить на
373
железнодорожные платформы без разборки, например маль1е
гусеничные тракторные и автомобильные краны, транспортируют
в собранном виде Машины, которые невозможно перевозить по
железной дороге в собранном виде, разбирают на отдельные круп-
пые блоки и транспортируют по частям
Все транспортируемые па железнодорожных платформах грузе,
подъемные машины пли их отдельные части должны быть хорошо
укреплены, чтобы при движении особенно по кривым, они не
могли сдвинуться с места, и их части или детали не должны вы-
ходить за габариты подвижного состава
Длинные неразъемные элементы кранов, например стрелы,
башни, можно перевозить на двух платформах, но при этом они
должны обязательно опираться на поворотные шкворневые балки
Стрела, ие отсоединяемая от крана, может опираться па соседнюю
платформу, по под нее должны быть подведены козлы
Двери кабин кранов должны быть закрыты и опломбированы
стекла окоп закрыты фанерой или картоном Вода из систем
охлаждения и топливо из баков должны быть слиты При дли-
тельном транспортировании все открытые обработанные детали
механизмов должны быть смазаны техническим вазелином
Погрузка и разгрузка разобранных грузоподъемных машин
производятся кранами Малые гусеничные, пневмоколесные, авто-
мобильные и тракторные краны погружаются и разгружаются
своим ходом, для чего платформа подается в тупик и с ее торцовой
стороны выкладывается наклонная плоскость из ш ал с уклоном
не более 15°
Если некоторые съемные элементы крана выходят за габарит
подвижного состава, например гусеничные лепты, вторые колеса
и т п , то после погрузки они должны быть сняты.
На транспортируемые машины и их отдельные элементы,
включая сменное п вспомогательное оборудование и инструмент,
должна составляться опись
Краны, транспортируемые в собранном виде, должны сопро-
вождаться проводником.
1.17.3. Монтаж на строительной площадке
Монтаж представляет собой совокупность всех работ
по установке и сборке машины на месте ее эксплуатации Это
относится к машинам, перевозимым в разобранном виде В состав
монтажных работ входят организация монтажной площадки
и обеспечение ее техническими средствами, необходимыми для
производства работ (домкратами, мачтами, талями, сварочной
аппаратурой и т п ), выгрузка и хранение прибывающего и под-
лежащего монтажу оборудования, проверка, сборка и соединение
отдельных частей оборудования на рабочем месте и приведение их
в рабочее состояние, испытание и сдача машин в эксплуатацию.
374
В процессе проведения монтажных работ необходимо выпол-
нять сборку, а иногда и сварку металлических конструкций и их
подъем (установку) в рабочее положение, установку и соединение
механических узлов и их регулировку; прокладку проводов
и соединение электрооборудования, монтаж трубопроводов гидро-
п ппевмооборудоваиия и другие работы
При монтаже для проведения подъемных работ в ряде случаев
можно использовать подъемные механизмы самих монтируемых
объектов (например, при монтаже башенных кранов) Правиль-
ность и качество проведенного монтажа характеризуются соответ-
ствием полученных (после монтажа) осевых и габаритных размеров
проектным, бесшумной работой соответствующих механизмов и
отсутствием нагрева узлов трения выше допустимых норм, нор-
мальной работой силового оборудования и системы управления
механизмами
Для каждой машины детальные указания о методах и порядке
монтажа приводятся в соответствующих инструкциях по экс-
плуатации
Кран может быть допущен к нормальной эксплуатации после
освидетельствования и испытания его инспекцией Госгортех-
надзора.
1.17.4. Обслуживание грузоподъемных машин
и техника безопасности при их эксплуатации
Грузоподъемные машины при неправильной эксплу-
атации могут представлять опасность для обслуживающего пер-
сонала и для лиц, находящихся в зоне их действия Все грузо-
подъемные машины грузоподъемностью свыше 1 т допускаются
к работе лишь после освидетельствования и регистрации в органах
Госгортехнадзора и испытания по правилам, установленным Гос-
гортехнадзором Очередное (не реже одного раза в год) и вне-
очередное (после монтажа, переустройства, ремонта, смены кана-
тов или аварии) освидетельствования грузоподъемных машин
(кранов) необходимы для того, чтобы установить, что крап изго-
товлен и оборудован согласно действующим правилам и нормам,
соответствует своему назначению, находится в исправном состо-
янии и что наблюдение и уход за краном, а также его обслужива-
ние поручено специально обученному и хорошо знающему свои
обязанности лицу.
При освидетельствовании и испытании крана производятся
наружный осмотр всех ответственных узлов и деталей в нерабочем
состоянии крана, испытание механизмов на холостом ходу, испы-
тание крана под статической нагрузкой, превышающей поминаль-
ную на 25%; испытание крана под динамической нагрузкой,
превышающей номинальную на 10 % При статическом испытании
груз поднимается на высоту 0,1 м и выдерживается в течение
375
10 МНИ. при переменной грузоподъемности у стреловых кранов
испытание проводится на максимальном и минимальном вылетах
После снятия груза проверяют отсутствие остаточных деформаций
При динамическом испытании производится несколько раз подъем
груза и проверяется действие всех других механизмов крана.
Результаты испытания заносятся в паспорт крана На находя-
щихся в эксплуатации кранах должны иметься ясные обозначения
регистрационного номера, грузоподъемности и даты очередного
испытания
К управлению и обслуживанию грузоподъемных машин (кра-
нов) допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие курс обуче-
ния по соответствующей программе и аттестованные квалифика-
ционной комиссией с участием представителя органов Госгортех-
надзора При допуске к работе им выдается производственная
инструкция Проверка знаний обслуживающего персонала произ-
водится не реже одного раза в год Ответственность за исправное
состояние и безопасное действие грузоподъемных машин воз-
лагается па представителя технической администрации, данные
о котором заносятся в паспорт машины При эксплуатации грузо-
подъемных машин запрещается подъем грузов, масса которых
превышает допустимую для данного вылета; подъем грузов,
находящихся в неустойчивом положении, отрыв грузов, примерз-
ших, заваленных землей, заложенных другими грузами, при-
крепленных болтами к основанию или залитых бетоном, под-
таскивание грузов по земле или рельсам при косом натя-
жении подъемных канатов, вытаскивание защемленных ча-
лочных канатов, оттягивание груза в процессе подъема; ис-
пользование концевых выключателей в качестве рабочих орга-
нов для автоматической остановки, вывод из действия тормозов
механизмов и приборов безопасности контрольно-предохрани-
тельной аппаратуры
Категорически запрещается подъем кранами людей При необ-
ходимости подъема краном людей должны соблюдаться тре-
бования, изложенные в правилах Госгортехнадзора
При работе стреловых кранов не допускается пребывание
людей рядом с платформой крана под стрелой и грузом, а также
в зоне возможного опускания стрелы п груза, не допускается
перемещение грузов над людьми Не разрешается в период работы
поворотного крана выход на неповоротную часть и на подкрановые
пути в зоне движения кран
При длительных остановках крана должно быть отключено
его электропитание или заглушен ДВС При временном отсутствии
и по окончании работы машинист должен запирать дверь кабины
иа замок.
Аварии с грузоподъемными машинами — падение или опроки-
дывание их, разрушение или поломка металлоконструкций,
а также несчастные случаи с людьми — расследуются с участием
представителей органов Госгортехнадзора.
376
Для успешной и длительной эксплуатации грузоподъемных
машин и достижения ими максимальной производительности
необходимо, чтобы машина была обеспечена квалифицированным
обслуживающим персоналом, регулярно и бесперебойно снабжа-
лась электроэнергией, топливом для ДВС, рабочей жидкостью
для гидросистем, смазочными и обтирочными материалами, была
оснащена удобными приспособлениями для захвата и подвески
грузов (каркасы, стропы, траверсы, схваты, грейферы), приме-
нялась ла работах, соответствующих ее техническим возмож-
ностям с максимальным использованием грузоподъемности,
вылета, скорости, своевременно обслуживалась и ремонтиро-
валась.
ЧАСТп 2
ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ
2 1. НАЗНАЧЕНИЕ И ВИДЫ ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ
МАШИН
2 11. Определение и классификация
Транспортирующие машины применяют преимуще-
ственно в карьерах и на производственных предприятиях для
перемещения сыпучих и однородных штучных грузов непрерывным
потоком на небольшие расстояния в пределах одной или несколь-
ких связанных между собой производственных площадок
По принципу действия транспортирующие машины (рис 2.1),
применяемые в строительстве, классифицируют на конвейеры
(ленточные, пластинчатые, ковшовые, скребковые и др ), в кото-
рых перемещаемому материалу движение сообщается механиче-
ским путем, и ппевмотранспортные установки, в которых пере-
мещение материала осуществляется в потоке движущего воздуха
Ленточные конвейеры (рис. 2 I, а) предназначены для транс-
портирования сыпучих, порошкообразных, мелко- и среднекуско-
вых материалов, а также однотипных штучных грузов в горизон-
тальном и слабо наклонном направлении. Рабочим органом,
на котором размещается транспортируемый материал, является
резинотканевая лента, состоящая из тканевых прокладок со свя-
зывающими их резиновыми прокладками л обкладками При-
меняют также ленты с завулканизированиыми стальными кана-
тами (тросами) малых диаметров, так называемые резинотросовые
ленты Очень редко для транспортирования горячих материалов
используют стальные ленты
Пластинчатые конвейеры (рис 2 1,6) применяют для транс-
портирования крупиокусковых, абразивных и нагретых матери-
алов, а также крупных штучных грузов в горизонтальном и слабо
наклонном направлениях Рабочим органом является тяговая
цепь с плоскими или фасонными пластинами, иа которых раз-
мещается материал или отдельные штучные грузы
Для транспортирования материалов в вертикальном и сильно
наклонном направлении применяют ковшовые конвейеры — элева-
торы (рис. 2.1, в)
Скребковые конвейеры перемещают малоабразивный материал
волоком по желобу Рабочим органом их является пластинчатая
378
тяговая цепь; к ее звеньям прикрепляются скребки, между кото-
379
В пневмотранспортных установках (рис 2.1, е) материал,
преимущественно порошкообразный и пылевидный, перемещается
по трубопроводу под действием воздушного потока В месте за-
грузки материал смешивается с воздухом в определенной кон-
центрации, а в месте выгрузки отделяется от воздуха Разновид-
ностью пневмотранспортных установок являются пневмомехани-
ческие, в которых аэрированный материал приобретает свойство
текучести и перемещается механическим путем.
2.1.2. Основные характеристики машин
К основным характеристикам транспортирующей ма-
шины относятся ее производительность, выраженная в объемных
или массовых единицах (м3/ч или т/ч), и трасса транспортирования,
а именно длина ее горизонтальной проекции Lr и высота подъема
материала Н, связанные между собой зависимостью
где L — общая длина трассы; а — средний угол подъема трассы.
При сопоставлении машин разных типов, которые можно
применять для выполнения однотипных транспортных операций,
нужно исходить из общего экономического показателя, определя-
емого стоимостью перемещения единицы материала, зависящей
от стоимости машины и срока ее службы, эксплуатационных
расходов, а также численности обслуживающего персонала и его
квалификации.
380
i
2.1.3. Характеристика транспортируемых
материалов
Для правильного выбора типа машины необходимо
учитывать существенные для процесса транспортирования физико-
механические свойства материала: гранулометрический состав
(состав по крупности), плотность, подвижность и др
Гранулометрический состав определяют ситовым анализом,
при котором регламентированный объем материала (пробы) про-
сеивают последовательно через набор сит с калиброванными
отверстиями различных размеров (номеров) (рис 2 3)
По гранулометрическому составу различают материалы пыле-
видные (размер частиц до 0,05 мм), порошкообразные (0,05 .
0,50), мелкозернистые (0,5 ... 2), крупнозернистые (2 .. 10), мелко-
кусковые (11 60), среднекусковые (61 . 160), крупнокусковые
(161 320), особо крупные (320 500)
Кусок размером более 500 мм считается «негабаритом» н перед
транспортированием должен дробиться
Если кусок в трех измерениях имеет размеры aLI аг, а8, то
усредненный расчетный размер
а = V ахага3-
Куски размером от omax До 0,8ашах образуют группу наиболь-
ших кусков Отношение массы та группы наибольших кусков
к массе т всей пробы (с = m0/m) характеризует расчетную круп-
ность материала Куском с максимальным расчетным размером
с >0,1 и размером а = 0,8йгаах
В зависимости от соотноше-
ния отдельных фракций различают
рядовой и сортированный матери-
ал Если атах и ат1п — размеры
наибольшего и наименьшего кус-
ков, то для рядового материала
amax/Omm > 2,5, для сортированно-
го amax/amln < 2,5
Для сортированного материа-
ла типичным куском считается
кусок размером а = 0,5 (атах +
4" amin).
Плотностью материала назы-
вается отношение его массы к за-
нимаемому объему. Для грузов,
представляющих собой куски раз-
личной крупности, используют
понятие насыпной плотности,
381
представляющей отношение
массы груза в насыпном со-
стоянии к его объему
Насыпная плотность за-
висит от плотности кусков
(частиц) материала и его гра-
нулометрического состава, от
пористости и степени запол-
нения пор водой, что опре-
деляется влажностью мате-
риал Для влажного кус-
кового и зернистого материа-
ла насыпная плотность
Подвижность является характерной особенностью сыпучих
материалов Степень подвижности зависит от внутренних сил
трения и сцепления между частицами, определяемых в общем
случае сопротивлением Т сыпучего тела сдвигу
материала; / =
После деления всех членов этого уравнения на F получим;
Различают хорошо сыпучие материалы, у которых сцепление
отсутствует, и плохо сыпучие (связные), обладающие сцеплением
Сила сцепления хорошо сыпучих материалов при их кратковре-
менном слеживании (с = 0,4 . 1 кПа) значительно ниже силы
сцеп тения таких грунтов, как супесь (с = 10 .. 20 кПа), суглинок
и глина (с = 40 .. 100 кПа)
Если поры сыпучего материала заполнены цементирующим
веществом (особенно при продолжительном слеживании) или
капиллярной водой (создающей поверхностное натяжение), силы
сцепления значительно возрастают Возрастают они и в том
случае, когда частицы сыпучего материала имеют неровности,
которыми они сцепляются между собой
Численные значения сил сцепления определены только для
некоторых сыпучих материалов и для большинства из них (кроме
грунтов) отсутствуют Отсутствуют также экспериментальные
данные о влиянии крупности и формы на сцепление кусковых
материалов.
Подвижность сыпучих материалов определяется углом пх
естественного откоса в покое, т е углом наклона к горизонталь-
ной плоскости образующей конуса свободно насыпанного (без
падения с высоты) материала (рис 2 4) Для хорошо сыпучих
материалов угол tp3 естественного откоса равен углу внутреннего
Если материал насыпается при падении с некоторой высоты,
5 гот ср« естественного откоса окажется уже углом естественного
откоса в движении, он меньше угла <рг, так как потенциальная
энергия падающего материала трансформируется в кинетическую
энергию дополнительного движения материала. Угол <р, опре-
деляют при высоте падения около 1 м На основании экспери-
ментальных исследований принимают, что при этом условии
Для связных насыпных материалов образующая поверхности
откоса не прямолинейна, средний угол естественного откоса
больше угла внутреннего трения и зависит от способа формирова-
ния откоса — насыпанием или обрушением При этом средний
угол естественного откоса при насыпании
<рц «arctg(tgcp-)- с/а),
при обрушении
'о — 4,7с/1g <р
Как следует из этих формул, угол <р1с зависит от нормального
напряжения о, являющегося функцией высоты конуса при насы-
пании или обрушении, в связи с этим угол <р1с переменный, что
и определяет непрямолинейность образующем поверхности откоса.
Коэффициент внешнего трения f материала о стенки хранилищ
и грузонесущие элементы транспортирующих машин зависит
от того, находится ли материал в покое или в движении, и опре-
деляется экспериментально
Коэффициенты внутреннего и внешнего трения зависят один
от другого Ориентировочно можно принимать, что коэффициент
трения материала о сталь fc = O,75tg ср, о резину = O,85tg ср,
о бетон /о л; tg ср
Численные значения р, срг, <рг, /с и tg ср для наиболее распро-
страненных строительных материалов приведены в табл 2.1.
Материалы с насыпной плотностью р до 0,6 т/м3 считаются
легкими, от 0,6 до 1,6 — средними, от 1,6 до 2 — тяжелыми,
выше 2 — весьма тяжелыми
Кроме перечисленных в табл 2 1 основных физико-механи-
ческих свойств сыпучих материалов при выборе типа транспорти-
рующей машины необходимо учитывать особые свойства мате-
риалов’ абразивность, острокромочпость, липкость, хрупкость,
383
2 I Характеристика транспортируемых строительных материалов
О т/м- ф, ф, Ф'Щиент
Глина сухая меткокуско 1.2 1,5 0,5 . 0,9 50 38 0,75
Граяпй 1,5. 1,9 0 5 . 1,0 45 30 0,84
Земля рых тая сухая 12 ..16 0,6 .. 1,0 45 30 1,00
Зол а 0’4 ." 0 6 0 8 ... 1,2 50 40 0,84
Камень бутовый известняк 1 6 2,0 0,7 .. 1,2 45 30 1,00
крупнЫН
Песок крупный 14. 1,9 0,6 .. 0,9 45 30 0,84
Цемент портдандский 0,9 .. 1,6 0,5 ... 0,9 43 38 0,65
Цемент шлаковый 09 . 1,2 0,5 ... 0,9 43 38 0,65
Шлак 0,6.. 1,0 0,6 ... 1,2 50 35 1,19
Щебень 1,4 . 2,0 0 8 . . 1,0 45 35 0,63
слеживаемость, смерзаемость и др Численные значения показа-
телей этих свойств подлежат экспериментальному определению.
Аоразивностыо. т е свойством истирать при относительном
движении соприкасающиеся поверхности, обладают все основные
строительные материалы, поэтому их не следует перемещать
машинами, в которых материал скользит по грузонесущему
элементу
Острокромочность свойственна для большинства средне-
и крупнокусковых строительных материалов, особенно добыва-
емых взрывным способом Такие материалы ие следует перемещать
на грузонесущих элементах машины с недостаточно прочной
поверхностью, например на обрезиненных лентах.
Липкостью (адгезией), т е свойством прилипать к сопри-
касающимся поверхностям, обладают в основном влажные и
мокрые грузы — бетоны, растворы и др При транспортировании
необходимо обеспечивать их принудительную разгрузку
Хрупкостью, т е способностью разрушаться при толчках
и падении в процессе перегрузок, отличаются различного рода
керамические изделия Их следует транспортировать особо осто-
рожно, не допуская падения с высоты
Слеживаемостыо, т е способностью терять подвижность ча-
стиц при длительном хранении, обладают многие строительные
материалы— цемент, известь, глина и др Слеживаемость увели-
чивается при давлении, влажности и тряске. Длительное хранение
слеживающихся материалов нецелесообразно
Смерзаемостью обладают преимущественно влажные мате-
риалы и материалы, хранящиеся во влажной среде Транспорти-
ровать их при отрицательных температурах следует по утепленным
трассам.
384
2.1.4. Режимы работы конвейеров
В зависимости от классов использования конвейера по
времени и производительности различают пять режимов работы:
ВЛ — весьма легкий, Л — легкий, С — средний, Т — тяжелый,
ВТ — весьма тяжелый (табл 2.2).
Класс использования конвейера по времени определяется
в зависимости от продолжительности его работы в сутках и в году:
В2 ВЗ В4 В5
8 8 . 16 16 24 24
2500 2500 4000 4000 . 6300 6300
8000
П2
Св 0 25 до 0,63
ПЗ
Св 0,63
Приведенная классификация режимов работы конвейеров офи-
циально не регламентирована; ее используют для оценки устало-
стной прочности элементов конвейера При этом коэффициент
нагруженное™ для режима ВЛ принимают равным 1, для
режима Л — 1,1, для режима С—1,2, для режима Т— 1,3
и для режима ВТ — 1,4
Срок службы ленточного конвейера принимают равным 5 ..
8 лет, пластинчатого ковшового 10 лет, винтового 8 лет, роликового
16 лет.
2.2 Режим работы конвейера
вания по BI В2 ВЗ В4 В5
П1 П2 ПЗ вл вл вл л л с Т Т Т ВТ ВТ ВТ
13 вайисон А, А.
385
2 2. теоретические основы расчета
ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ МАШИН
2.2.1. Производительность машин непрерывного
действия
Производительность транспортирующей машины, пе-
ремещающей материал равномерно непрерывным потоком, равна
объему (количеству) материала, проходящего через данное сечение
рабочего элемента в единицу времени Если площадь поперечного
сечения потока материала F (м2) скорость движения материала и
(м/с), а плотность о (кг/м3), то массовая прои’водптельпость ма-
шины (т/ч) /7 , = 3,6/щр, а объемная (м3/ч) П0 = 3600Fv
В силу непрерывности потока массу материала можно выра-
жать в виде линейной величины q (кг/м):
Тогда массовая производитетьпость (т/ч) машины
В случае транспортирования материала в отдельных сосудах,
например ковшах вместимостью i (м3), при среднем коэффициенте
наполнения ковшей е и расположении их вдоль тягового органа
конвейера с шагом t (м), линейная вместимость ковшей q' = i/t
(№/м), а линейная масса (кг/м) материала
Следовательно,
При перемещении штучных грузов массой /п0 (кг) каждый,
расположенных с шагом t (м), линейная масса материала
Тогда массовая производительность (т/ч)
/Л, = 3,6vmjl.
2.2.2. Общий метод определения мощности
привода машин
При транспортировании энергия расходуется на пре-
одоление силы тяжести материала при движении его наклонно
вверх, сопротивлений передвижению материала и движущихся
элементов конвейера, вредных сопротивлении в механизме при-
Звб
Необходимая мощность (кВт) привода
W = IFp/1000 = LOHsina + (GM + Grp)u>Gcosa]v/1000.
387
Так как длина горизонтальной проекции конвейера =
= L cos а, а высота транспортирования Н = L sin а, то с учетом
выражений для G,, и GTp
qMgvH i + 2<?T)g4^rK’c _ <?Mg" + f-rg'c) . ^igvLtWo
1000 T 1000 1000 "* 1000
Так как qM = /7M/(3,6t>) и g = 9,81 м/с2, после преобразования
получим базовую формулу для определения мощности (кВт)
привода:
/V = 0,0027/7мН + 0,0027/7м7.,шс + 0,020q^Lrvwc
В этой формуле первый член представляет собой мощность,
затрачиваемую иа подъем материала на высоту Н, второй —
на перемещение материала на расстояние L„ а третий — на пере-
мещение движущихся частей конвейера, т е мощность холостого
При наличии на конвейере принудительно действующих за-
грузочных и разгрузочных устройств в формулу вводят дополни-
тельный член, учитывающий мощность, необходимую для работы
этих устройств; в общем случае ее можно считать функцией произ-
водительности конвейера. При этом
N = 0,0027ЛмН + 0,0027PMLrwc + 0,02?TLrvwc +
388
где k — эмпирический коэффициент, зависящий от конструкции и принципа
Необходимая мощность двигателя Л/лв = где гц, — КПД
механизма привода
По этим общим для всех транспортирующих машин непрерыв-
ного действия формулам мощность привода конвейера можно
вычислить в том случае, если известен общий коэффициент сопро-
тивления шс, который определен лишь для конвейеров простой
конструкции Для конвейеров сложной конструкции, с пере-
гибами, поворотами и промежуточными разгрузочными устрой-
ствами рассчитывать необходимую мощность привода по этим
формулам не рекомендуется, так как расчеты не будут достаточно
точными В этом случае следует применять изложенный далее
метод обхода контура конвейера по точкам перегиба трассы
с определением требуемого тягового усилия в каждой из них по
коэффициенту сопротивления па данном участке
2.2,3 Определение натяжения тягового элемента
в отдельных точках тягового контура
Этот метод основывается на том, что натяжение
в каждой точке контура тягового элемента равно сумме натяжения
в предыдущей точке S(_| и сопротивления VF./i-i перемещению
тягового элемента на участке между этими точками:
Следовательно, чтобы определить натяжение в любой точке
тягового элемента, необходимо знать сопротивление перемещению
его на отдельных участках Характерные формы участков: прямо-
линейные — горизонтальный и наклонный груженые, горизон-
тальный и наклонный порожние; криволинейные — порожние при
огибании барабанов и звездочек, груженые и порожние при
огибании переходов от горизонтальных участков к наклонным,
и наоборот, участки с размещенными на них разгрузочными
устройствами
Прямолинейные участки Основываясь на изложенном выше
материале, сопротивление Wr „ (Н) на груженом, наклоненном
под углом р к горизонту участка длиной Lr „ при линейной
массе (кг/м) материала qM и движущихся элементов конвейеров q-t
можно представить так:
W'r. В = (?м + 9т) gZ-r. в^с cos р ± (qN + qj gLv „ sin P =
где знак «плюс» относится к движению вверх, «минус» — к движению вниз.
Принимая q„ = 0, получим сопротивление для порожнего
участка:
W'n в = q-rgLn. П (w cos P ± sin P),
389
а принимая p = 0 (sin p — 0, cos p — 1), найдем сопротивление
дтя груженого Wr., н порожнего IV n r горизонтальных участков-
Wrr-tq, Нг)*^г ''Л, г - q-rgL„
Для резинотканевых лент при г!ц/£> яа 5, sin (а/2) да 1, £ =з
= 0,0085 потучим:
390
при подшипниках качения
Wtt „ «0,015 (Si-pS,.,);
при подшипниках скольжения
IV',, o^O.OSfS. + S,-,)
Из-за малого значения разности St — S,_Y при огибании тяго-
вым элементом барабанов или звездочек можно принимать
5, + S,.! = 25,; тогда
Wls „«0,035, и Й7„ с « О 06S,
Если огибаемый участок состоит из ряда роликов (рис. 2 5, д),
то выведенная выше формула остается в силе при подставлении
вместо члена (dJD) р значения шс (см выше) В этом случае
я» 25, )глс ь)п (а/2) -ф ij)
2.2.4. Мощность привода при передаче тягового
усилия трением и зацеплением
Тяговое окружное усилие
Р = 5„ — 5св = 5„ (I
Необходимое для передачи натяжением ленты тяговое усилие
обеспечивается натяжным устройством (винтовым, грузовым или
приводным лебедочным).
Прн передаче тягового усилия зацеплением валика цепи
о зуб звездочки натяжение сбегающей ветви может быть мини-
мальным, равным первоначальному натяжению 50, устанавлива-
емому эмпирически из условия устойчивости тягового элемента
в движении Следовательно,
P = SII-Sce = SH(l-S0/S„)
При скорости тягового элемента v (м/с) мощность (кВт) па
приводном валу
N = Ри/1000.
391
Мощность двигателя при КПД приводного механизма т)м
Na„ = W/Чч
Статический и кинематический расчеты элементов привода не
отличаются от рассмотренных ранее (п 1 2 1).
Более общие уравнения равновесия гибкой нити на шкиве
учитывают также упругие ее свойства, упругое проскальзывание
на шкиве и переменный характер коэффициента трения, однако
при обычных скоростях тяговых элементов конвейеров эти уточ-
нения не требуются
2.2.5. Работа привода конвейера в пусковом режиме
После случайной или вынужденной остановки конвей-
ера пуск его должен быть осуществлен при полной нагрузке.
Ввиду этого необходимо проверить двигатель иа достаточность
пускового момента при разгоне, натяжное устройство при ленточ-
ном тяговом элементе на достаточность натяжения при разгоне,
а тяговый орган на прочность при разгоне (пуске) Для этой
задачи, описываемой известным уравнением (см п. 12 2)
/И1В р = Л1СТ + Jocpi,
можно использовать решение'
р По Х4 Ло/х tlwv ~
Ф «о ЛИ0 Л
п при известном /ИЦ1! р определить время разгона 1р.
Применительно к конвейерам в этом уравнении Рх = S„ —
— ScS — статическое усилие на приводном барабане или звез-
дочке, Н, vx = v — скорость тягового органа, м/с, п0 — частота
вращения вала двигателя, об/мин, г)о/х — КПД механизма при-
вода, тх = ф,, -ф 2pr) L — масса поступательно движущихся ча-
стей конвейера длиной L при линейных массах материала
(кг/м) и элементов конвейера г/т (кг/м); Jx — моменты инерции
вращающихся масс конвейера — барабанов, роликов в ролико-
опорах па обеих ветвях), звездочек и масс привода, включая
ротор двигателя
Момент инерции барабана Jq диаметром D6 массой та
J6 = 0,I75mf£>J,
ролика диаметром Ор массой тр
А> = 0,175тр£>р,
звездочки диаметром DaB массой тю
J„= 0,12т,
J92
Передаточное число
и = лДгг0/(60о),
При приводе от асинхронного двигателя К = 1, момент инер-
ции элементов привода может быть учтен увеличением момента
инерции ротора приблизительно на 10 15 %
Время разгона незагруженного конвейера можно определить
по этой же формуле при = 0
Окружное усилие Рр в период разгона на приводном барабане
или звездочке диаметром Da с учетом масс элементов, соосных
с ротором электродвигателя,
O.12noJ
Натяжение набегающей ветви ленточного тягового элемента
в период разгона
Отношение /<р = Su. P/SH характеризует снижение запаса
прочности ленты н тягового усилия в период разгона
Натяжение ленты должно быть достаточным для работы кон-
вейера без ее пробуксовки на барабане Поэтому в современных
конструкциях мощных конвейеров применяют автоматические
натяжные устройства, увеличивающие натяжение ленты в период
пуска и снижающие его в период нормальной работы Условием
достаточности натяжения является отсутствие пробуксовки ленты
На приводном барабане.
Натяжение набегающей ветви цепного тягового элемента в пе-
риод разгона
Время разгона не должно превышать 6 с.
2.2.6. Расчет и устройство привода при передаче
тягового усилия трением
Из формулы SH/Sc6 = еи“ следует, что при заданном
Sc6 тяговое усилие Р тем больше, чем больше е»“. Увеличить е>“
можно повышением коэффициента трения между соприкасающи-
мися поверхностями тягового органа и барабана (применяя футе-
ровку барабана) или увеличением угла обхвата
Коэффициент трения зависит от материала соприкасающихся
поверхностей, их состояния и атмосферных условий (табл 2 3).
Угол обхвата а зависит от конструкции приводного устройства.
При одном приводном барабане и параллельных ветвях (рис 2.7, а)
393
Материал блрабава Окружающтя среда Jj fjpH ленте
рез^ннотро зтальиоЛ
Чугун или стальной обрабо Очень втажная 0,10 -
блажная 0 20 0,15
Сухая 0 30 0,20
Футеровка из рез] ноткансвои Очень влажная 0,15 —
В тажная 0,25
Сухая 0,40 0,35
Футеровка из дерева Сухая 0 35 0 30
связью между ними при помощи зубчатых колес. Передаваемое
приводом тяговое усилие распределяется в этом случае между
приводными барабанами неравномерно
Так как натяжение SIlp участка тягового элемента, находяще-
гося между приводными барабанами, является сбегающим для
первого барабана и набегающим для второго при углах обхвата
соответственно а, и а2 и коэффициентах трения р, и р, имеем для
первого барабана
Su = 5пре"-щ
и для второго
Seo = Snp/eB-“i.
Тяювое усилие, передаваемое первым барабаном:
Л = 5ир(е'*‘а> — 1),
394
а передаваемое вторым барабаном
Общее тяговое усилие, передаваемое приводом’
Р = Л + Рг = Snp - 1 + |.
Чтобы тяговое усилие распределялось между барабанами по-
ровну, необходимо собпюдать условие
которое может быть обеспечено соответствующим подбором углов
обхвата и футеровки барабанов Обычно барабаны передают не-
одинаковое тяговое усилие Для предотвращения проскальзыва-
ния ленты на одном из барабанов ввиду разного упругого ее удли-
нения и возможной разности диаметров барабанов, особенно футе-
рованных, в крупных конвейерах применяют встроенный в при-
вод несимметричный дифференциал или делают привод раздель-
ным для каждого барабана с использованием в одном из них син-
хронного двигателя и гидравлических муфт скольжения, облег-
чающих также пуск конвейера под нагрузкой.
395
Значения е'
0 ю 0 15 0 20 0 25 0 J0 | 0 35 0 40 | 0 45 | 0 бо
1,30 1,48 1,78 1,91 2 20 2,50 2 80 3,24 3,64
1 37 1,60 1,87 2,19 2,57 3,00 3 51 4 11 4,81
1,52 1,93 2,00 2,41 3,00 3,74 4,66 5 81 7*24 9,02
J ,60 2 57 3,25 4 11 5,15 6 60 8,15 10,50
I 69 2,19 2,84 3,69! 4’58 6,18 । 8 13 10,50 13,50
1,78 2,34 3 17 4,21 6^59 7,42 10 00 13 20 17,80
1,87 2 57 З.’б! 4,81 9,02 12 35 16 90 23,14
2,57 4 11 6 59 10,55 16,90 27 08 43 38 69,49 111,32
Значения е|И' для различных аир даны в табл. 2 4.
Увеличение тягового усилия можно получить искусственным
установках они не получили (эти конструкции и метод их расчета
приведены в работе 16])
При необходимости создать компактное приводное устройство
2.2.7. Расчет и устройство привода при передаче
тягового усилия зацеплением
При передаче тягового усилия зацеплением в качестве
тягового элемента применяют длиннозвездные цепи, при этом для
уменьшения габаритов конвейера используют звездочки с малым
числом зубьев (г = 4 8) (рис 2 10, а) При постоянной угло-
вой скорости звездочки, линейная скорость цепи является пере-
менной, зависящей от положения звездочки, поскольку расстоя-
ние от находящегося в зацеплении шарнира цепи до центра вра-
щения при повороте звездочки изменяется (рис 2.10,6)
Неравномерное движение тягового элемента приводит к воз-
никновению динамических сил S№tt, периодически изменяющих
общее натяжение 5 тягового элемента:
Динамическая сила зависит от угловой скорости ш звездочки,
ее числа зубьев z и массы т движущихся элементов конвейера —
цепи, настила и груза. 5ДИВ = / (и, z, т).
Так как возникновение динамической силы является результа-
том неравномерного движения цепи, то для ее определения необ-
ходимо установить закон, по которому изменяются скорость и
ускорение цепи При работе цепи на звездочке, имеющей окруж-
ную скорость v (м/с), скорость звена цепи vx, находящегося в про-
извольном положении, т е.
под углом ф к оси OY, в на-
правлении движения цепи
будет (см рис 2 10, 6).
vx = v cos ф = <t>R cos ф.
При переходе шарнира
цепи из точки 1 в точку 3
dvx tuRd cos <р
~ЗГ ~ dt
u>R cbs <р dtp
—®R sin
897
Знак «минус» показывает, что для
рассматриваемого положения уско-
рение отрицательно, при переходе
угла ср через линию OY ускорение
изменит знак для точек 1 и 3 угол
0, sin <p = 0 и, следовательно,
При шаге цепи I (м) п радиусе
звездочки R (м) sin а = l/(2R) и ускорение (м/с2) цепи в точ.-
Изменение скоросш и ускорения шарнира цепи показано на
Вследствие мгновенного знакопеременного изменения ускоре-
ния динамическая сила возрастает, что учитывается дополнением
произведения :п/ коэффициентом Kj = 3 Поскольку ускорение
равно 2/, учитываются также эффект его мгновенного изменения
и первоначальное отрицательное значение. Немалое влияние на
динамическую силу оказывают упругость элементов конвейера
п зазоры в звеньях цепи. Это влияние учитывается введением коэф-
фициента /С2. В проектной практике принимают — I при L <
< 50 м и /С. = 1,5 .. 0,01 L при 50 < L < 100 м.
Тогда динамическая сила, возникающая из-за неравномерного
движения цепи,
Изложенный метод определения динамической силы является
ориентировочным н обычно дает завышенные, а иногда и вовсе
не соответствующие фактическим значениям результаты, так как
данная формула не учитывает ни волновых процессов в контуре,
ни того, насколько близки к резонансу или далеки от него соб-
ственные н вынужденные колебания системы. Поэтому более
точно динамические силы можно вычислить на основе анализа
колебательных процессов, происходящих в замкнутом тяговом
элементе, представляющем собой упругую систему, находящуюся
под действием изменяющейся во времени динамической нагрузки.
Тяговый цепной эте.мент является системой с бесконечным
числом степеней свободы и распределенной массой Поэтому
динамические нагрузки, возникающие в месте зацепления, пере-
д а юте я.п о нему не мгновенно, а со скоростью распространения
упругой волны и отражаются в конечных точках контура, ввиду
чего массы движутся несинхронно В длинных конвейерах с ря-
дом огибаемых блоков параллельно с этим возникают явления
затухания колебаний. Амплитуда и частота колебаний зависят
от формы н конструктивных особенностей конвейеров. Установ-
398
(1 +s,n w^sin /зСо0щ/(т^)П,
При длинных конвейерах с целью уменьшения натяжения тяго-
вого элемента, что весьма важно для снижения массы и габари-
тов всего транспортирующего устройства, применяют, если это
конструктивно возможно, несколько приводных устройств, уста-
новленных в точках с одинаковыми натяжениями S„ тягового
элемента. Целесообразно применять гусеничные приводные уст-
ройства (рис. 2.12, а).
Так, например, если тяговое усилие при установке одного
привода в точке А соответствует кривой /, то при установке трех
приводов в точках Л, Б н В тяговое усилие снизится приблизи-
тельно втрое и изменение его вдоль трассы будет характеризо-
ваться ломаной линией 2 (рис. 2.12, б).
2.2,8. Уравнительные приводы для цепных
тяговых контуров
Возникающие в цепях динамические силы могут быть
уменьшены, если угловую скорость ведущей звездочки сделать
непостоянной, но зато обеспечивающей постоянство поступатель-
ной скорости цепи Из известного уже выражения vx = u>R cos ср
получаем со = vJ(R cos q>), т. е. при их = const <а должна быть
399
обратно пропорциональной
cos <р. Непостоянную угло-
вую скорость ведущей звез-
дочке можно сообщить путем
включения в привод тягового
элемента 1 (рис 2 13, а) пе-
редачи 2 с некруглыми зуб-
чатыми колесами или при-
менением специальных уст-
ройств, которые из-за слож-
ности не получили распро-
странения.
Значительно проще урав-
нительное устройство типа
цепной передачи, где вал ве-
дущей звездочки 3 (рис
2.13, б) приводится звездоч-
кой 4 с тем же числом гра-
ней, что и у ведущей звез-
дочки, п одинаково распо-
для работы с короткозвен-
устранения неравномерности
— чтобы приводная цепь
ложенпой, но приспособленной
ной приводной цепью 5 Для , _.г
движения тяговой цепи необходимо,
перемещалась равномерно, что достигается за счет малого шага
и большого числа зубьев ведущей звездочки 6 При использова-
нии такого привода можно достигнуть значительного (в 1,5 ...
2,5 раза) снижения динамической силы в тяговой цепи 7 кон-
вейера
Уравнительные приводы применяют крайне редко, так как
неравномерность хода от тягового элемента передается иа детали
привода и вызывает значительный их износ.
2.2.9. Траектория частиц материала при загрузке
и разгрузке
Траектория движения материала при загрузке и раз-
грузке зависит от положения и формы рабочего органа и скорости
материала. Рассмотрим траекторию движения частицы массой т,
скатывающейся по желобу с высоты h = + Нг (рис. 2 14, а),
имеющей начальную скорость и конечную
При коэффициенте трения материала о иастил ц сила тре-
ния на первом участке (высотой равна ц/ng cos at и на втором
(высотой ft2) — ii/ng cos a2. Сумма работ сил трения на всем про-
тяжении настила будет
-p/ngcos a, - ц/ng cos a, =
= — V-mg (ftj ctg aj + ftj ctg aj = —ц/ng/.
400
На основании теоремы живых сил о учетом прироста ско-
рости — v0
f . mvt mot
mgh.~-y.mgl— ----~~r
откуда
»( = У Vo + 2gh - 2gp.l.
Из этого выражения следует, что ни от углов а; я аа, ни от hj
и h, скорость в конце настала не зависит и что требуемые усло-
401
впями транспортирования перегибы в любом месте при сохране-
нии значений Л и / допустимы
Практически целесообразно делать лоток в виде криволиней-
ной поверхности, асимптотически приближающейся к направле-
нию грузонесущего элемента конвейера Прн этом направление
движения материала в конечный момент будет совпадать с направ-
лением движения грузонесущего элемента п скорость удара
будет минимальном. Скорость материала v должна быть близка
к скорости грузонесущего элемента, но нескотько меньше ее,
с тем чтобы не происходил завач грузонесущего элемента
При попадании материала, имеющего скорость vlt на грузо-
песуший элемент разгон материала до скорости v будет происхо-
дить в течение времени /г найти которое можно исходя из сле-
дующих соображений Ускорение сообщ-стся частице силой тре-
пня u/ng, счедовате.чш о, оно равно
/ = ymglm = pg
Считая это ускорение постоянным, определяем время разгона:
ib разиша
s = iw/p/2 - 4?((/(2М£)-
Путь этот невелик даже при большон относительной скорости,
например, при иотп = 1 »Сс и р = 0,3
s = uy„;(2ug) = 1/(2 0,3 9,81) = 0,17 м.
Приобретая скорость о, материал перемещается вместе с грузе-
несущим элементом до момента отрыва от него на барабане: отрыв
может произойти в зависимости от скорости в различных точ-
ках. При малых скоростях грузонесущего элемента отрыв носит
гравитационный характер, при больших скоростях — инерцион-
ный. При гравитационном отрыве (рис 2 14, б) материал с гори-
зонтального участка переходит на выпуклую часть, где под дей-
ствием центробежной силы Рп = тиЧг отрывается от грузонесу-
щего элемента Отрыв происходит в точке, в которой центробеж-
ная сила и составляющая веса mg sin а уравновешиваются.
Следовательно, tivPir — mg sin а, откуда « = arc sin ItA'(gr) 1.
Ордината точки, or которой начинается разгрузка,
h = г sin а = vL/g.
В горизонтальном конвейере, если Л > г, сбрасывание начи-
нается в верхней точке барабана; так как траектория движения
материала — парабола, то1 через промежуток времени I частица
материала пройдет по касательной расстояние х — vl, а по вер-
тикали у = gP/2. По этим координатам для различных значений t
можно построить кривую сбрасывания,
402
Инерционная разгрузка имеет место только при большой ско-
рости движения грузонесущего элемента Для прямолинейного,
наклоненного под углом (5 участка (рис. 2 14, в) предельную ско-
рость определяют из условия движения материала без отстава-
ния от ленты на пути разгона I
Материал со скоростью поступает на грузоиесущпй эле-
мент, имеющий скорость и. Сила трения материала о грузоиесу-
щий элемент
Р -= mg if COS Р — sin Р).
На пути I энергия, передаваемая материалу, А = Р1 должна
соответствовать его кинетической энергии К. В конечный мо-
мент А — К. пли
откуда
а < Umax = ]А)2 + 2g/ tfcosp— Sinp).
Очевидно, что частица материала оторвется от грузонесущего
элемента в верхней точке и дальше будет продолжать свобод-
ный полет.
Используя параметры движения тела, брошенного под углом,
можно определить (без учета сопротивления воздуха) дальность
полета L = (u2/g) sin 2р, высоту полета h = (u2/g) sin - р, про-
должительность полета t — (2v/g) sin р.
Наиболее важна дальность полета
L = + 2gi ^cos&—91nP> sln 2р =
= -Й. Stn 2р + 2/ sin2р cos Р - sin р).
Для большинства строительных материалов углы внутрен-
него <р и внешнего трения (при движении) приблизительно равны
30°. При р = 0,8<р = 24° и f = tg 30° -= 0,577, sin 2р (f cosp —
— sin p) яз 0,9. Следовательно,
L «0,074302 + 1,8/.
Из этой формулы следует, что для отбрасывания материала
на большое расстояние L, собственная длина / грузонесушщ о
элемента, на которой, происходит разгон, должна быть велика.
Ее можно значительно уменьшить, если придать грузонесущему
элементу вогнутую форму, при которой материал прижимается
к нему центробежной силой (рис. 2 14, г). Этот принцип исполь-
зуется в специальных ленточных конвейерах-метателях, предназ-
наченных для отбрасывания материала на дальние расстояния
или для разбрасывания его по площади.
403
Если на вогнутый грузонесущпй элемент попадает материал
весом G, составляющая скорости которого, направленная вдоль
грузонесущего элемента п2, то до приобретения им скорости v
грузонесущего элемента он будет в течение периода t (на угле у)
перемещаться с ускорением /, имея переменную скорость и0.
При этом на частицу материала действуют касательная инерцион-
ная сила Ph центробежная сила Рц = mv^R, сила трения F
и вес G Проектируя все силы на касательную к направлению
грузонесущего элемента в рассматриваемой точке, получаем:
—Рj -(- F ± Gsln — <р^ = 0
При коэффициенте трения между материалом и грузонесущим
элементом / сита трения
F = /[Pa4-Gcos(-2--4>)] =
= / (m-^-4-Gs|n<pj = mf 4-g sin tp^ .
Так как Pj = т/, то ввиду переменного значения скорости,
переходя к дифференциальной форме и выражая линейную ско-
рость и ускорение через угловые цп = и/?, / = dva!dt = Rdwldt,
запишем-
—mR=^~- 4- mg>-^~ 4- mgf sin <₽ ± mg cos <p = 0.
Поскольку перемещение происходит в области, близкой к <р =
= л/2, для упрощения уравнения можно принять cos <р = о
и sin q> = I В этом случае дифференциальное уравнение движе-
ния материала имеет вид
й — fw2 — fgIR = 0.
Разделим переменные
Решение этого уравнения
? _ 1 С d“ 1 * <а , „
f J «р+g/R - arctgT^ + c-
Произвольную постоянную определим из начальных условий:
при I = 0 <о = о>2 — v2/R, где <в2 и е2 — угловая н линейная
скорости в начальной точке. Следовательно,
7Wat£^ + c = 0’
откуда
~7WarctgW
404
Для периода t = tlf определяемого из соотношения 1,ы = v
получаем 1г = У'®, тогда ”
Если в исходном уравнении пренебречь и весом материала,
считая его влияние малым по сравнению с влиянием центробеж-
ной силы, что допустимо лишь при очень большой скорости (и >
> 15 м/с), то решение упрощается, тогда
® = ®2е’т или у = 1g (ю/®2)/(0,434/).
Исходя из требуемой дальности полета L, по приведенной
ранее формуле, задаваясь параметрами питателя R и р, опреде-
ляют необходимую угловую скорость
® = "К ’ 2₽ ’
а затем, зная ®2 или задаваясь им, и угол у.
2.3. ЛЕНТОЧНЫЕ КОНВЕЙЕРЫ
2.3.1. Общие сведения
Ленточный конвейер — наиболее распространенная
транспортирующая машина, широко применяемая в строитель-
стве и на предприятиях по производству строительных материалов
и изделии. Основные параметры ленточных конвейеров общего
назначения стандартизованы (ГОСТ 22644—77 — ГОСТ 22647—77)
В ленточном конвейере бесконечная гибкая лента 7 (рис. 2.15)
огибает приводной 9 и натяжной 5 барабаны, а в пролете между
ними опирается на ряд роликовых опор 8, которые установлены
с определенным интервалом на раме 10.
Материал поступает на ленту 7 через загрузочную воронку 6
и выгружается с ленты через барабан 9 нлн прн помощи специаль-
ных разгрузочных устройств — плужковых сбрасывателей или
сбрасывающих тележек.
Натяжение ленты обеспечивается грузом 1, который воздей-
ствует на перекинутый через ролики 2 канат 3, присоединенный
к подвижной тележке 4, несущей натяжной барабан 5.
Ленточные конвейеры имеют в плане прямолинейную форму.
В вертикальной плоскости она может быть как прямолинейной
(горизонтальной и наклонной), так и ломаной, в том числе Z-
образной (рис. 2 16).
Производительность ленточных конвейеров зависит от ши-
рины ленты и формы трассы, скорости ленты и вида транспорти-
руемого материала и колеблется в весьма широких пределах —
от нескольких десятков до нескольких сотен и даже тысяч тонн
в час.
405
Серийно выпекаемые ленточные кон-
вейеры имеют ленты шириной 400
2000 мм при скорости 0 8 ... 4 м/с, конвей-
еры специального назначения — ленты ши-
район до 3000 мм при скорости до 8 м/с.
Данна ленточных конвейеров ограничи-
вается исключительно прочностью ленты
поэтому горизонтальные конвейеры могут
быть более длинными, чем наклонные
с подъемом материала
Для перемещения на дальние расстоя-
ния применяют так называемые звеньевые
конвейеры, л е ряд последовательно рас-
положенных конвейеров, образующих об-
щую линию любой длины (рис. 2 17)
Ленточные конвейеры широко приме-
няют в качестве транспортного оборудо-
вания многоковшовых экскаваторов как
продольного копания —траншеекопате-
лей, так и поперечною — карьерных
Конгенеры траншеекопателей короткие и
расположены поперек экскаватора; ра-
ботают при скорости ленты до 4 м/с, ши-
рина ленты до 1200 мм В конвейерах
карьерных экскаваторов применяют леп-
ты шириной 1200 3000 мм, скорость
до 8 м/с при производительности конвей-
ера 1000 .. 10 000 м:‘/ч
В карьерах иногда используют леи-
точные конвейеры с раздельным тяговым
и грузонесущнм элементом, причем в ка-
честве тягового элемента применяют сталь-
ные канаты (ленточно-канатные конвей-
еры, рис 2 18) или цепи (ленточно-цепные
конвейеры, рис 2 19) Грузонесущнм эле-
ментом является ломкая прокладочная кон-
вейерная лента 1 (см рис. 2 18 и 2.19).
В ленточно-канатных конвейерах приме-
няется лента со стальными завулканизи-
рованиыми поперечными полосами 2 (рис.
2 18), снабженными утолщенными седло-
образной формы насадками 3 для опоры
па тяговый канат 4, создающими попе-
речную устойчивость лепты и параболи-
ческую вогнутость ее при загрузке. В лен-
точно-цепном конвейере (рис. 2 19) лента /
опирается на ведущий башмак 3, при-
крепленный к тяговой цепи 2.
Так как лепта с гяговым
элементом непосредственно
щ связана, одна покрываю-
щая лента может перекры-
вать несколько тяговых эле-
ментов, т.е. обеспечивается
получение многопрнводной
системы Ленточно-канатные
и ленточно-цепные конвейеры Рис 2 )6> к ле[[ТО.,„ых ко„.
целесообразно применять при вейеров
больших расстояниях транс-
портирования (1000 м и более).
Ленточным конвейером можно перемещать груз в горизон-
тальном и наклонном направлениях при угле подъема, не пре-
вышающем 2/3 угла естественного откоса материала в движении,
т е. для строительных материалов не больше 22° при прорези-
ненной и 14° при стальной ленте. При необходимости подъема ма-
териала на большую высоту приходится при малом угле подъема
значительно увеличивать длину конвейера, что повышает стои-
мость установки. Этот недостаток устранен в конструкциях кон-
406
вейеров с покрывающей лентой, применяемых для перемещения
материалов по трассе с угтом подъема до 60е (рис 2 2оРсоскаль-
зываиие материала предотвращается прижимной лентой, покры-
вающей материал и прижпмающен его к основной ленте. Эту
лент} можно де тать достаточно тяжелой, например, в виде цеп-
ного мата, огибающего вспомогательный конвейер и свободно
провисающего. Если в качестве прижимной используют обычную
конвейерную прорезиненную ленту, то применяют прижимные
ролики (рис. 2 21).
применяемых для перемещения
ъемя по 60° (пис 9
Прижимные ленты перемещаются синхронно с основной лен-
той и имеют самостоятельный привод Конвейер с прижимной
лентой загружается на коротком горизонтальном участке Рас-
ход энергии на перемещение материалов в этих конвейерах больше,
чем в обычных
Для перемещения материалов в резко наклонном н вертикаль-
ном направлениях применяют конвейеры со шланговой, замы-
каемой в трубу лентой (рис. 2 22). Такне конвейеры могут быть
изогнуты и в плане при радиусах кривизны, приблизительно
равных 20 диаметрам трубы Производительность их невелика,
вследствие малой скорости перемещения (около 0,5 м/с).
Ленточные конвейеры применяют и для пассажирских пере-
возок на небольшие расстояния (до 500 м). Тяговым и грузоне-
сущим элементом служит стальная обрезиненная лента с рифле-
ной поверхностью шириной до 1 м, движущаяся по плоским ролико-
опорам со скоростью 1 . 1,2 м/с Привод обычный, допускаемый
угол к горизонту наклона до 6°. Такие конвейеры используют,
например, в аэропортах для подвоза пассажиров к самолетам
(рис 2.23).
Базовыми элементами и узлами ленточного конвейера являются
конвейерная лента, роликоопоры, на которые опирается и по ко-
торым перемещается лента, приводные натяжные и отклоняющие
барабаны, приводные устройства, натяжные устройства, устрой-
ства для загрузки материала и для его разгрузки, устройства для
очистки ленты от остатков транспортируемого материала после
разгрузки. Все эти узлы и элементы конвейера монтируются на
общей раме в месте установки конвейера. С завода-изготовителя
они отгружаются отдельными узлами, без предварительной
сборки.
2.3.2. Ленты
В транспортирующих машинах, в том числе в ленточ-
ных конвейерах применяют тканевые прорезиненные (резинотка-
невые) и весьма редко стальные ленты. В отличие от других тяго-
409
408
в}
г)
410
вых элементов (цепей, канатов) ленты используют в качестве
не только тягового, по и грузонесущего элемента Поэтому до-
статочно долговечными и надежными могут быть такие ленты
j которых рабочая поверхность не повреждается перемещаемым
материалом.
Для ленточных конвейеров в строительстве в основном при-
меняют резинотканевую ленту (ГОСТ 20—85), состоящую из
нескольких слоев нарезанных из ткани полос, связанных между
собой слоями резины, и покрытую со всех сторон резиной
(рис 2 21, а) Резиновая обкладка предохраняет ткань от разру-
шения. При очень больших нагрузках применяют ленты с про-
кладками из стальных канатов (рис 2 24, ж) Растягивающую
нагрузку в лентах воспринимают только тканевые прокладки,
поэтому, чем больше натяжение ленты, тем больше в ней должно
быть прокладок Число их зависит от допускаемой нагрузки
па единицу ширины одной прокладки, которая определяется в сред-
нем при 9—10-кратном коэффициенте запаса прочности относи-
тельно разрывной нагрузки, но колеблется в некоторых преде-
лах в зависимости от числа прокладок- несколько снижается при
увеличении числа прокладок из-за возможной неоднозначности
их работы.
Большой запас прочности необходим для того, чтобы в про-
цессе эксплуатации лента не имела значительной вытяжки Тре-
буемое число прокладок в ленте
= «/(ВЛД,
В настоящее время конвейерные ленты изготовляют преиму-
щественно с прокладками из синтетических тканей.
Ширину ленты выбирают из ряда' 400; 500, 650; 800, 1000;
1200; 1400; 1600; 2000; 2500 мм. Число тканевых прокладок 3 ... 6.
Относительное удлинение ленты из синтетической ткани состав-
ляет 3 .. 4 % при нагрузке, равной 0,1 номинальной прочности
тенты Тилы тканей конвейерных лент приведены в табл 2.5,
а масса — в табл 2.6 Для транспортирования угля и других
легко воспламеняющихся грузов применяют трудновоспламепяе-
мые ленты.
В лентах с прокладками из синтетических ткаиен толщина
одной прокладки 6пр = I ... 1,2 мм. Толщина прокладки из
хлопчатобумажной ткани 6пр = 1,5 ... 2 мм. Зная толщину об-
411
Гор ’с о 7 "
с основой из утком из пот* амидных нитей
G5 Ы\НЛ 65
100 __ TA-100 ТК-100
200 __ ТК-200 2 ТЛК 200
300 —— TA-300 Т К-300 ТЛК 300
400 - TA-400, ТК-400 -
Ткань тягового (рабочей/нерабо чей), MV тл кг/м' при числе тканевых прокладок
3 1 ’
БКНЛ 65 БКНЛ-65-2 ТА 100 ТК 100 3,0/1,0 4,0/2 0 5,0/2 0 6,0/2,0 8,0/2.0 7,3 9,7 11,6 12 8 15,2 8,2 10,6 12,8 14,0 16 4 9,1 11.5 14,0 15,2 17,5 10,0 12,4 15,2 16,4 18,8
ТК 200-2 4,5/3,5 6 0/2,0 6,0/3,5 8,0/2 0 14,6 13,4 15,8 15,8 16,0 14,8 17,2 17,2 17,2 16,2 18,6 18,6 18,8 17,6 20,0 20,0
ТЛК 200 6,072,0 8,0/2,0 । 14,0 16,4 16,6 18 0 17,2 19,6 18,8 21,2
ТА 300 6,0/2,0 6,0/3,5 8,0/2,0 13,7 16,1 16,1 15,2 17,6 17,6 16,7 19,1 19,1 18,2 20,6 20,6 19,4 21,8
ТЛ к-300 6,0/2,0 8,0/2,0 14,3 16,7 16,0 18,4 17,7 20,1
ТК-400 6,0/2,0 6,0/3,5 8,0/2,0 10,0/3,0 14,0 15,8 16,4 20,0 15,6 17,4 18,0 21,6 17,2 19,0 19,6 23,2 18,8 20,6 21,2 24,8
кладок (см. табл. 2.6), можно определить толщину ленты. Масса
I + ленты рл = Ю00 ... 1100 кг/м3. Конвейерные ленты, являясь
композиционным материалом, не следуют закону Гука и характе-
ризуются наличием гистерезнснои петли. Модуль упругости
лент ГОСТ 20—85 не регламентирует. На основании обобщения
экспериментальных данных для небольшой зоны, соответствую-
щей обычным запасам прочности, может быть установлен услов-
ный модуль упругости, значения которого Ел яа 30- Ю3 Кл Н/м,
где Хл — допускаемая нагрузка на единицу ширины одной про-
кладки, Н/мм
Условия эксплуатации лент зависят от вида транспортируе-
мого материала, его крупности и температуры окружающей среды.
Лепты общего назначения разделяют на тяжелые (для извест-
няка, доломита и других аналогичных материалов крупностью
до 500 мм при температуре от—45 до +60 °C); средние (для тех же
температуры и материалов, но крупностью до 150 мм), легкие
(для сыпучих неабразивны’х материалов и пакетированных штуч-
ных грузов при тех же температурах).
В морозостойком варианте (при температуре до —60 °C) к обо-
значению типа добавляется буква М, а в теплостойком варианте
(при температуре 100 ... 200 °C) буква Т.
Срок службы лент при трехсменной работе для тяжелых ус-
ловий эксплуатации составляет 24 мес, для средних 35 .. 46 мес,
для легких 70 мес, для теплостойких лент в зависимости от тем-
пературы 12 .. 24 мес.
Категорию условий эксплуатации конвейерных лент общего
назначения на конкретных конвейерах устанавливают в зависи-
мости от суммы баллов, которыми оценивается тот или иной пара-
метр (табл 2 7)
Если сумма баллов составляет от 0 до 20, то условия эксплуа-
тации легкие; св 20 до 50 — средние, св 50 до 75 — тяжелые;
св 75 до 100 — очень тяжелые При сумме баллов более 100 при-
менение конвейерных лент не допускается.
Пример. Определить категорию условий эксплуатации ленты конвейера,
установленного в дробильном отделении.
Основные параметры' длина конвейера 80 м, ширина ленты 1000 мм, произ-
водителькость 500 т/ч; груз — известняк крупностью 0 . 150 мм и насыпной
плотностью 1,6 т/м3, высота свободного падения груза на ленту 600 мм; напра-
вления движения груза и леиты в месте эагрузки совпадают; разгрузка через
головной барабан; минимальная температура воздуха —20 С; условия техни-
ческого обслуживания — хорошие, воздействие влаги — возможно.
Оценка параметров эксплуатации следующая (баллы): размер кусков 8;
абразивность 15, насыпная плотность 0,2-8 = 1,6; высота свободного падения
0,2 8= 1,6; скорость и направление движения груза и ленты 0; способ раз-
грузки 0; минимальная температура воздуха 10; воздействие атмосферных осад-
ков или грузов с высокой влажностью 10; условия технического обслуживания
0. Итого 46,2 балла.
Условии эксплуатация конвейера оцениваются как средние.
Для уменьшения количества стыков ленты изготовляют дли-
ной до 400 м в одном куске.
413
2 7 Оценки параметров
Параметр vpone., napJMerp. Оценки
Размер кусков груза, мм Абразивность груза (таб г 2 8) Насыпная плотность груза тАР Высота свободного ттения груза1 па ленту, мм Скорость и направленно дви i женил груза и ленты в месте загрузки Способ разгрузки Минимальная температура округ жающего воздуха, “С Воздействие атмосферных осад ков или грузов с высокой влаж и остью Условия технического обе тужи вания 0 .. 80 0 150 0 350 0 ... 500 Нсабразпоныи Малоабразне.чын Высокоабразнвныи До 1.0 Со. 1 0 тс 17 2.3 !> 2 7 « 2,7 До 300 Св. 300 до 800 » 800 » 1500 » 1500 « 2000 Близки Значительно ратли иются Через головной барабан Разгрузочной гележкой ГТлужковым сбрасывателем Св. 0 Ниже 0 Нет Хорошие Затрудненные 0 8 18 25 О 5 15 25 0 02* 0.4 ’ 0.5 ’ 07* 02 • 0,5 * 0,7 * 0 0,4 "-г 0 10 I 0 ** о <0 0 10 о 20
Оценка умножается на оценку размера кусков груза
Оценка умножается иа оценку абразивности
2.8 Категория абразивности некоторые грузов
Категория абралшноотн | Вид (рузз
Неабразпвиын Малздбр тзивиые Абразивный Высокоабразнвный Опилки, тепа, штучные пакетированные грузы Бурый уголь, камешшш уголь, формовочная земля, мягкие вскрышные породы, пины шамот, динас, песок, гравии, цемент и др Горные породы средней крепости (крепость до 10 по шкале Протодьяконова) кокс, шихта, извест- няк, магнезит, щебень и др Крепкие горные породы (крепость свыше 10 по шкале Протодьяконова)
Концы ленты могут соединяться между собой различными
способами Наиболее надежным является соединение склейкой
с последующей вулканизацией При этом способе ленту послойно
расщепляют и концы ее отрезают под углом 30° так, чтобы полу-
чить послойные уступы одинаковом длины (рис 2 24, о) Ши-
рина каждого уступа равна приблизительно 400 мм. Соединяе-
ма эти ленты зависит от диаметра тросов и количества их в ленте
Металлическое заполнение площади поперечного сечения троса
обычно составляет 0,5 . 0,7, поэтому разрушающая ленту на-
грузка (МН) при числе тросов п, диаметре их dK и пределе проч-
ности материала проволок R0J) (7?цр «з 1600 .. 1800 МПа)
/?ра3р = (0,5 ... 0,7)0,785О„рп
Резпиотросовые лепты изготовляют шириной 0,8 ... 2,0 м
с параметрами, указанными в табл 2 9.
Для повышения эксплуатационных показателей лен (очных
конвейеров иногда применяют прорезиненные ленты с рифленой
поверхностью (рис. 2.25, а), допускающие увеличение угла подъ-
ема конвейера, и с бортами, способствующими повышению про-
изводительности. Борта делают волнистыми пли из эластичной
пористой резины (рис. 2.25, б и в). При применении таких лент
снижается база нх размещения (рис. 2.26).
415
Стальные ленты изредка применяют в промышленности строи-
тельных материалов для транспортирования горячих и крупно-
кусковых острокромочных грузов Их преимущества перед резино-
тканевыми — возможность перемещения горячих материалов и
грузов температурой до 350 °C, малый износ и незначительная
вытяжка, недостатки — большие размеры барабанов, неравномер-
ность получения желобчатой формы и необходимость применения
неподвижных бортов, увеличивающих сопротивление переме-
щению, а следовательно, и расход электроэнергии
Стальные ленты изготовляют из углеродистой стали шири-
ной до 800 мм при толщине до 1,2 мм. Продольным сшиванием
отдельных лент можно получить ширину до 3,5 м Предел проч-
ности материала ленты а = (200 МПа
Напряжение в материале ленты является суммой напряжений
растяжения, поперечного и продольного изгиба на барабане,
имеющем среднюю цилиндрическую и концевые конические части
(что необходимо для центрирования ленты)
ленты, Н,
фицпент 1 (уассона (для стали у =
= 0,3); В—ширина ленты, м, —
радиус барабана, и; — услов-
ный радиус перехода от цилиндри-
ческой поверхности к конической, и.
Рис. 2.26. Схема сокращения размеров Известно применение в
конвейера при повышении угла его пассажирских конвейерах
"аклона стальных обрезиненных лент.
416
2.3.3. Роликовые опоры и барабаны
Для опирания ленты по всей трассе конвейера устанав-
ливают роликоопоры как для рабочей, так н для нерабочей вет-
вей Поддерживающие роликоопоры для рабочей ветви резино-
тканевой ленты бывают прямыми (рис 2 27, а) и желобчатыми
(рис 2 27, б, в) Для обратной (холостой) ветви применяют только
прямые роликоопоры (рис 2 27, а, г)
Желобчатые роликоопоры с углом наклона крайних роликов
20°, а в конвейерах большой производительности и при высокой
скорости лен гы с углом наклона 30° придают ленте корытообраз-
ную форму, при которой по сравнению с плоской значительно
(более чем вдвое) увеличивается площадь поперечного сечения
транспортируемого материала на ленте, а следовательно, и про-
изводительность конвейера
Прямая роликоопора имеет один ролик, желобчатая состоит
из двух, трех и пяти роликов, последние при лентах шириной
более 2 м В небольших (преимущественно передвижных) конвейе-
рах применяют двухроликовые опоры с углом наклона роликов
до 30° (рис. 2 27, б). Ролики выполняют литыми или из труб и
устанавливают на подшипниках качения (рис, 2 27, д, с), ролики
вращаются на неподвижных осях, укрепленных в кронштейнах
опор. Получают распространение древеснополимерные ролики из
измельченной древесины и синтетических смол Иногда ролики
имеют цапфы и вращаются в подшипниках
Уплотнение выполняют в виде упругих пластиковых колец,
зажимаемых фасонными шайбами и пружинными кольцами, пли
в виде металлических колец, образующих лабиринт. Применяют
также уплотняющие пластмассовые втулки
Для уменьшения массы ролики целесообразно делать возможно
меньшего диаметра, при этом необходимо учитывать, что с умень-
шением диаметра возрастает частота их вращения и уменьшается
долговечность подшипников.
На стандартизованных стационарных ленточных конвейерах
устанавливают ролики диаметром 89 мм при ширине ленты до
800 мм, 102 мм при ширине ленты до 1200 мм включительно и диа-
метром 152 и 194 мм при ширине ленты до 2000 мм На передвиж-
ных ленточных конвейерах применяют ролики диаметром 60,
75 и 80 мм (диаметры роликов определяются наружными диаме-
трами труб). Для поглощения энергии удара от падающего мате-
риала в местах загрузки используют обрезиненные ролики или
ролики с ребристыми резиновыми бандажами. На обратных вет-
вях конвейеров устанавливают несколько винтовых роликов,
очищающих рабочую сторону ленты от налипшего материала
(см. рис 2 27, г).
Для предотвращения бокового сбега ленты применяют по-
воротные центрирующие роликоопоры (рис 2 28). Для обеспече-
ния ровного хода ленты все роликовые опоры располагают строго
14 Вайисол А А. 417
418
$) трирующие роликоопоры с
боковыми дефлекторными ро-
ликами При упоре ленты боковой кромкой в дефлектор-
ный ролик, вся ролнкоопора поворачивается и располагается
наклонно к направлению нормального движения ленты. Так как
нормальное
смещающая лепту к середине опоры, т.
положение
Нормальные роликоопоры устанавливают на трассе с шагом
/р = 1,2 .. 1,4 м, центрирующие опоры размещают через пять
нормальных В местах загрузки устанавливают обрезиненные
роликоопоры с шагом 0,4 . 0,5 м; на несколько меньших расстоя-
ниях размещают роликоопоры на закруглениях в местах перегиба
трассы На обратной ветви роликоопоры устанавливают с ша-
гом /„ = 2,5 ... 3 м.
Для стальной ленты в качестве роликоопоры для рабочей ветви
применяют вращающиеся пружины, на которых лента проги-
бается приблизительно по параболе (рис. 2 27, з) Для обратной
ветви применяют опору с тремя — пятью дисками. Можно ис-
пользовать провисающие опоры (рис. 2 27, ж) в виде ряда (изго-
товленных под давлением) резиновых или пластмассовых роликов,
укрепленных на гибком обрезиненном стальном канате. Канат
подвешивают между шариковыми подшипниками на поворотных
цапфах. Такие ролики сопротивляются абразивному изнашива-
нию лучше стальных и поэтому более долговечны и хорошо цен-
трируют ленту.
419
UUL
Рис 2 29. Барабаны конвейеров:
подвпжиоУоси1 6 "атп,к,|0П “ ЭТКЛОНЯЮЩВП на вращающейся осн, « — то же на не.
400
500
650
800
1000
1200
1400
1600
2000
102
102
102
127
127
127
159
159
219
9
10,2
12
22,3
25,5
29,1
51,2
70
160
8
9,5
162
19,2
23
35
57
126
24,5
26
32
57
70
164
Данные ориентировочные
400 |
400
500
500
800
630
800
1000
800
1000
1200
1600
2000
1600
2000
Барабаны для конвейерных лент разделяют па приводные,
ведущие лепту, натяжные, регулирующие натяжение ленты, хво-
стовые, выполняющие роль оборотных концевых барабанов при
применении промежуточного натяжного устройства (они могут
использоваться и как натяжные, и как отклоняющие для откло-
нении ленты в требуемом направлении, преимущественно для
поджима ииж'пеи ветви ленты к верхней)
Диаметр D6 11р (мм) и длина Вб пр (мм) приводного барабана
(рис. 2.29, а) в зависимости от типа ленты и ее ширины В (мм)
должны быть следующими: для резинотканевой ленты Об.„р =
= (120... 150)|, В6 цр = В + 100 мм, для стальной ленты
420
De пр = (800 ... 1200) 6, Во пр = В — 100 мм (здесь 1 — число
прокладок, 6 — толщина ленты)
Диаметры натяжного и отклоняющего барабанов (рис. 2.29, б)
Об п>2Об пр/3; Dq от цр/2.
Приводные барабаны имеют небольшую стрелу выпуклости
(1,5 ... 3,0 мм) для центрирования ленты на барабане.
Барабаны изготовляют литыми из чугуна или сварными из
листовой стали, наружную поверхность обрабатывают. Барабаны
для прорезиненных лент футеруют резиной (см рис. 2 29, а),
что способствует повышению коэффициента трения между лен-
той и барабаном. Резину привулканизируют к барабану через
эбонитовую прокладку. Часто в качестве футеровки применяют
421
конвейерную тенту, прикреи’eiiiij ю к барабану винтами с утоп-
ас иными головками
Барабаны как правило, монтируют на подшипниках качения,
Пршипчые барабаны укрепляют на валу шпонками (см
рис" 2 29 </) Натяжные и отклоняющие барабаны могут закреп-
ляться на вращающейся осп (ряс 2 29,6) ити вращаться на не-
по (важной оси (рис. 2 29, <.).
Основные параметры ролпкоопср и бараоаиов неточных кон-
вейеров приведены в табл, 2 1U
2 3 4. Harn иные устройства
Так как в среднем = 1,25 м, для прорезиненной лепты
с _ 1 -:^S (<?м + <1ч)___________ -fi (п । „ 1
•Jmin — « 0 03-1,25 ~йи('7'1 + '7лЛ
для стальной ленты
Минимально требуемое натяжное усилие (Н) приблизительно
равно двойному натяжению ленты; поэтому для прорезиненной
ленты
для стальной ленты
2.3,5. Определение радиуса кривизны ленты
При изменении направления трассы конвейера кри-
визна ленты в местах соединения прямолинейных участков между
собои дотжиа быть минимальной Ленту можно перегибать во-
круг барабана (рис. 2 32, а), но лучше давать более плавный пере-
гиб иа роликовой батарее (рис. 2 32, б) В зависимости от ширины
ленты В минимальный радиус кривизны
А’т.п = 125,
а расстояние между опорными роликами в зависимости от их диа-
метра rfp
При огибании вогнутой поверхности (рис 2 32. в) минималь-
ный радиус переходной кривой, образуемой роликами, должен
быть таким, чтобы лента при наибольшем возможном натяжении
все же касалась роликов. Определить этот радиус можно из сле-
дующих соображений
Лента провисает приблизительно по параболе (рис 2 32, г),
радиус кривизны которой
горизонталью и хордой стягивающей концевые точки криволинейного участка;
а — угол между горизонталью и касательной к кривой в месте ее наибольшего
провеса
Так как для обычных условий углы а и f) не должны превы-
шать 22° (при больших углах транспортируемый материал бу-
дет скатываться назад) и а «а р, то
0,125
Если и негруженная лента опирается на ролики, то вместо
?м + Ял следует подставлять только <?л. При этом расстояние
между опорными роликами также выбирают равным Zp за (2,5 ...
2.3.6. Очистительные и предохранительные
устройства
Мокрые и вязкие материалы при транспортировании ча-
стично налипают на рабочую поверхность ленты, мешают прохож-
дению холостой ветви через роликовые опоры и вспомогательные
барабаны, к которым лента прилегает рабочей стороной. Кроме
того, налипание материала увеличивает сопротивление и снижает
производительность Все это приводит к необходимости очистки
ленты, для которой используют скребки и щетки
Скребки (рнс. 2.33, а) устанавливают под разгрузочным бара-
баном на двуплечем рычаге и прижимаются к ленте пружиной
или грузом, надетым на хвостовое плечо рыча! а Снимаемый ма-
териал направляется по лотку к месту размещения основной массы
материала.
Для более тщательной очистки ленты применяют щетинные,
капроновые, реже — проволочные щетки (рис. 2 33, б), принуди-
тельно вращаемые приводимой от барабана цепной передачей
в сторону, обратную движению ленты, или, что более целесо-
образно, имеющие индивидуальный электропривод Щетка так же
425
как и скребки прижимается к ленте при помощи нагруженного
рычага Широко распространены щетки с резиновыми пластинами
(рис 2.33, в) При намерзании материала применяют билы, т. е,
молотки, шарнирно прикрепленные к вращающемуся барабану
н под действием центробежной силы ударяющие по ленте. Можно
применять и вибраншо ленты.
При большом количестве налипающего материала и необходи-
мости особенно тщательной очистки ленты устанавливают по-
следовательно несколько устройств, например скребок и щетку.
При случайной остановке двигателя наклонного конвейера
составляющая от веса находящегося на ленте груза G\ =
420
= q„gL sin а может вызвать движение ленты вниз Этой силе про-
тиводействует сопротивление перемещению ленты
№ = wa (qM + 2q г) gZ. cos a
Рез^ льтпрующая движущая сила
т = 01 — W = qMgL S1T а — wc (q„ -]- 2qT) gL cos а =
= Lgcosa [<?„ (tga — wc) - 2дгыус}
При больших углах наклона сила Т может быть значительной.
Для удержания ленты от самопроизвольною движения приме-
няют валиковый останов. Между приводным барабаном /
(рис. 2 34, а) и расположенным за ним швеллером 3 с наклонной
стенкой на поворотном рычаге 4 размещен валик 5 При работе
конвейера валик под действием силы трения свободно вращается.
При ходе ленты назад, а следовательно, и вращении барабана
в обратном направлении валик заклинивается между барабаном
и наклонной плоскостью и стопорит барабан. Предохранительный
щиток 2 предотвращает загрязнение рабочей зоны валика
Можно также включать в привод односторонний автоматиче-
ский храповой останов (рис. 2 34, б) или роликовые муфты одно-
стороннего вращения, а также применять обычные колодочные
тормоза.
2.3.7. Загрузочные и разгрузочные устройства
Ленточные конвейеры загружаются через загрузочные
лотки и воронки (рис 2 35, а, б) При перемещении кусковых ма-
териалов острые ребра кусков повреждают ленту тем больше, чем
больше их относительная кинетическая энергия. Вследствие этого
скорость материала должна соответствовать скорости ленты, что
достигается применением наклонных лотков Долговечность
ленты значительно повышается, если на нее сначала попадают
мелкие фракции материала, а затем крупные. Поэтому целесо-
427
образно применять лотковые спуски, у которых нижний конец
имеет в середине вырез (рис 2 35, в)
Разгрузка материала с ленты может производиться тремя
способами. 1) через барабан, 2) с помощью односторонних или
двусторонних ллужковых сбрасывателей (рис 2.36, а, б) стацио-
нарных илп передвижных, которые могут отсекать также часть
общего потока материалов; 3) с помощью сбрасывающих тележек,
несущих барабаны и перемещающихся вдоль всего конвейера.
В последнем стучае перемещение производится механизмом пере-
движения с приводом от электродвигателя пли от вращаемых
лентой барабанов Материал с барабана попадает в сбрасывающий
одно- или двусторонний лоток Сбрасывающие тележки применяют
только в стационарных конвейерах при сухих сыпучих мате-
риалах и высокой производительности
При использовании ллужковых сбрасывателей материал, ле-
жащий на ленте, дойдя до сбрасывателя, перемещается вдоль
плужка Направление движения может быть определено из урав-
1
нения равновесия сил, действующих на частицу материала ве-
сом G (см рис 2 36, а), а именно силы давления щита N, накло-
ненного под углом а к продольной осн, силы трения материала
о щит /jA1, направленной вдоль щита, и силы трения о ленту LN
направленной противоположно искомому направлению относи-
тельного движения материала
Проектируя все силы на направление силы W и нормальное
к ней, получаем
N — f,0 cos 6=0, hN — fsG sin 6 =0
Разделив второе уравнение на первое, находим- tg6=/t
пли tg 6 = р, где р — угол трения материала о щит
Зная угол 6, можно определить графически и скорость сме-
щения v материала вдоль сбрасывателя, которая является гео-
метрической суммой скорости уот„ материала относительно ленты
и скорости ил
Материал перемещается вдоль сбрасывателя при условии
90° — 6 — а > 0, или а < 90° — 6 или а < 90° — р Обычно
а = 30 50°
Сопротивление разгрузки плужковым сбрасывателем равно
затрачиваемой при разгрузке секундной работе, деленной на ско-
рость ленты Считая материал сосредоточенным при односторон-
нем сбрасывателе на середине ленты, работу трения о щит при
разгрузке материала массой т запишем
Аналогично определим работу трения материала о ленту:
Л = mgf2 2 sm [90а _ (а + 6) j = mgf2 2cos(a + S) .
Выразив т через секундную производительность: т = /7МХ
X 1000/3600 = /7М/3,6 (кг/с) (здесь 17м — часовая производитель-
ность, т/ч), разделив на скорость ленты ол (м/с) и учитывая, что
6 = р, получим сопротивление (Н), создаваемое плужковым
сбрасывателем:
w/ _________ Л___А, 4- А2 __ Г, cos 6 . 1 1
Ж пл сбр — „л — Ол 5,6-2кл L 1 Sin a ’r Sos (a ф 8) J
1 от дма f ГF COSP j_______1 1 _
= 1'37ДГЧ'1'ЖГ + cos (a"+P)’J " Чл Кпл.сбр-
Очевидно, что мощность (кВт), расходуемая на разгрузку
при помощи плужкового сбрасывателя,
А/Пл сбр = W'nn сбр^л/ЮОО = ПыВКап сСр/ЮОО-
Для строительных материалов, перемещаемых прорезиненной
лентой (/j к, 0,7; f2 « 0,7; р » 38°; a « 40°), Хол. сбр~ 4, для
429
строительных хатериалов, перемещаемых стальной лентой,
Апл. Сй|> ^’5
При сбрасывании Материала сос i авдающая силы 1рения, на-
правлсчная полувек ленгы С015 р) *> стремится
сдвинуть лепту вбок, поэтощ (если это допустимо по условиям
эксит аташш) ботее целесообразно применить двусторонние сбра-
сывагсчч дч» лотовых путь перемещения материала равен при-
бли’ьтеш'о ‘Н'б пеги его перемещения при одностороннем сбрасы-
2.3.8. Расчет конвейеров
Производительность конвейера является функцией
скорости ленты v (м/с) и площади поперечною сечения материала
иа ленте Г (м2) Поскольку производительность конвейера —
величина заданная, а целесообразная скорость определяется ус-
ловиями эксплуатации исходя из этих параметров можно найти
площадь поперечного сечения потока материала на ленте, а следо-
Скорость лепты зависит от рода транспортируемого материала.
При граисиортированпи строительных материалов скорость ре-
зинотканевой ленты и = I .. 4 м/с, при транспортировании шгуч-
Производиюльность (т/ч), ленточных конвейеров
Площадь сечения магериа щ на ленте определяют следующим
образом
Плоская лента без бортов (piu 2 37, а) Условно можно счи-
тать что поперечное сечение материала иа ленте представляет
собой треугольник с углом при основании р3, равным половине
угла естественного откоса в движении р,, и с длиной основания В„,
несколько меньшей ширины леи гы В:
р8 « 0,5р2 0,35рг,
где pi — угол естественного откоса материала в покое
430
Обозначив В„/В через К и введя коэффициент С, учитываю
Щ11« уменьшение площади сечения от ссыпания материала назз,
при транспортировании его наклонным конвейером ввепх (С
1 при угле наклона до 10°, С = 0,97 при угле 11 15“ Л
— 09 при угле 16 ... 22е), получим площадь поперечного сече'-
пия материала
F„ = (В„/2) (Во/2) tg PlC = 0,25СД7Г- tg р3
Для большинства строительных материалов р, х 30“ и сле-
довательно р3 - 15°, a tg Рз = 0 27; угол наклона конвейера
к горизонту обычно не превышает 15° (С = 0 97) К = В /В =
=• 0,85 При этих условиях ’ °
Плоская лента с бортами (рис 2 37, б) Общая площадь F„ ,
состоит из площадей треугольника В„ и прямоугольника F'„
Обозначив высоту прямоугольника через h найдем
Н е = Fn + Fn = 0,25CJ<’B" tg р., КеВ’ = (0,25С/<2 tg р3-р /<Е) В-.
Для приближенных расчетов можно принимать
Жеюбчатая лента (рис 2 37, в). Общую площадь Г,,, можно
рассматривать как сумму площадей треугольника Гж и трапе-
ций F^. Площадь FM определяют так же, как и для плоской лепты,
площадь Fx вычисляют, как площадь равнобедренной трапеции
с углом наклона боковых стенок а:
Ря = tg а М = (Во - В2,) 0,25 tg а.
Введи обозначения BQ = КВ и Bt ~ КХВ, окончательно на-
хотим
F« = 0,25tgaB2 (№-/<?)
и, следовательно:
F,K = 0,25С7<2В2 tg рз + 0,25 (1<2 - К?) В2 tg а -
= 0,25В2 [С/<2 tg р3 + (№ - /(?) tg а.
При С = 0,97, р3 = 15°; К = 0,85; Ki = 0,38 получаем при-
ближенные формулы:
В>к х. 0,11В2 (при а = 20°);
F,K х 0,14В3 (при а = 30°).
При стальной ленте иа пружинных роликоопорах и ленте
с поперечными стальными пластинами, опертой по бокам, пло-
щадь /;ор сечения материала переменна н зависит1 б? вагрузми
401
Рис 2.38. Размещение материала
а _ рядового б — сортированного
ленты В среднем (для строительных материалов) можно прини-
мать
^пр«(0,7 ... 0,9) Л,„ лз (0,075 ... 0,1) В2.
Исходя из полученных формул, необходимую ширину ленты
можно определить следующим образом (р в кг/м3). Так как про-
изводительность (т/ч) П = 3,6/+р, площадь (м2) поперечного се-
чения материала
откуда
/7„/(3,6ор) = 2.Вг,
В = //7м/(3,67пР) = [1/(1,9 /Л)] /Лм/(ор).
льно, при плоской ленте
В = 2,45 /Лм/(ор);
при желобчатой ленте
В = 1,6 У'Пи/(ир) (при а = 20°), В = 1,4 УЛш/(ур)
(при а = 30°);
при ленте на пружинных роликовых опорах или ленте с попереч-
ными пластинами
Ширина ленты В (м) при транспортировании кусковых мате-
риалов н штучных грузов с максимальным размером атга (м)
должна составлять:
для рядового материала В > 2атах + 0,2 (рис. 2 38, й),
для сортированного материала В > 3,3дах + 0,2
(рнс. 2.38, б),
для штучных грузов В > атм +0,1.
Для конвейеров нормальной длины и простой конфигурации
необходимую мощность на приводном барабане определяют по
общей формуле мощности (см. п. 2.2.2). При этом коэффициент
сопротивления передвижению (для средних условий) принимают
w = 0,03, линейную массу (кг/м) элементов конвейера г;т = 30 В.
Общая формула мощности не учитывает колебаний расхода энер^
ГНИ, зависящих от длины конвейера (числа роликоопор), а также
дополнительных сопротивлений от разгрузочных устройств С уче-
том этих величин окончательная формула для определения мощ-
ности (кВт) на приводном барабане будет иметь вид (/7 — в т/ч)
N = (0,0027ПЯН -|- 0,00008/7МДГ + 0,0167.гВт>) + й/7м,
Необходимая мощность двигателя А/дп = N/)1м, а окружное
усилие (Н) на барабане Р = 1000А//о Зная окружное усилие Р,
можно при заданном угле обхвата определить натяжения кон-
цов ленты — сбегающего Sc6 и набегающего SBn6:
Такой простой способ определения мощности двигателя и
натяжения ленты применим только для конвейеров прямолинейной
формы, небольшой длины, в которых угол обхвата 250°
заведомо обеспечивает передачу необходимого тягового усилия
В конвейерах сложной формы и большой длины натяжение
ленты следует вычислять на отдельных ее участках, обходя кон-
тур конвейера. Минимальное натяжение Sj имеет место у холо-
стой ветви после сбега ленты с приводного барабана. Минимально
допустимое натяжение рабочей ветви определяют, исходя из нор-
мального провеса ленты между роликоопорами (см п. 2.3 4).
Допустим, что для конвейера, показанного на рис. 2.39, из-
вестно натяжение S4 определяемое исходя из допустимого при-
веса ленты между роликоопорами (рис. 2 30; п. 2.3 4).
Рис. 2 39. Расчетная схема конвейера
433
Далее можно определить иатя,пение перед входом на ролико-
вою иаправдяюшую'
ГК и щ on слоте пт алклошюм груженом счастье
iy/(.,a = lr=(? „ U cos 5sin P).
Напоение в коше родикопой направляющей
S6o = SYI V ог,
V7or = 2S0, s>n (Y;2) Hl.
В данном случае у = Р
Натяжение перед входом на пригодной барабан
$6 = Se6 “I" W7S6/o>
где 1Р"Гб,6 = (?м+ от) дДг ru, — сопротив теме in горизонтальном груженом
участке
Натяжение Ь„ — |акси:.1алыюе патял сине ленты (ее набе-
гающего конпа)
Перейдя к определению иатяжешш холостой ветви лепты,
прежде всего можно рассч ггать натяжение леи гы перед натяж-
ным барабаном:
S, = S, - W,, б,
где И. Б ~ сопротивление нт натяжном барабане:
W,, о = Е И — D„)pi Sin (гс/2)-|-Е],
здесь v (53 -I S,) — гссмс-трпческвн сумма натяжений ветвей лепты, огиба-
ющих барабан (без большой погрешности можно принимать равной 2S4)
Натяжение в точке перегиба ннжней ветви
где W„. „ — q7 gL„ п (w cos [J+ sin f>) — сопротивтсипе in наклонном по-
рожнем участке
Натяжение сбегающей ветви
п = q7gLr — сопротивление на горизонтальном порожнем участке-
зя S,, н Su определяют необходимое окружное усилие;
Необходимый угол обхвата а находят из соотношения
ечч = SilS,.
Для обеспечения необходимого угла обхвата а можно приме-
нять схемы, показанные на рис. 2.7.
434
Если из выражения угол обхвата получается настолько
большим, что он Конструктивно неприемлем, следует увеличить
натяжение лепты, причем дополнительное натяжение SnQU в пред-
положении, что оно непосредственно влияет на натяжение S
и Scu можно определить из уравнения
,о + 0,55ДОИ = (5сб + 0,53аоп) е«“' = 5сСеча -]- 0,5Saonei*a',
где а' — фактически используемый угол обхвата барабана лентой.
Аналогичным методом можно вычислить натяжения, необхо-
димый угол обхвата, окружное усилие и мощность привода и
при других схемах конвейеров.
Если параметр ei‘“ заранее задан, то определить натяже-
ния 5,габ и Sc6 можно и другим путем. Приняв за базу Sc0 (пока
без определения его численного значения), обходя контур кон-
генера по точкам, можно определить натяжение S„ae, выразив
его в виде SBao = + В, где значения А и В известны. По-
скотьку еч“ = S„a6/Sc6 задано, совместным решением обоих
уравнений определяются конечные значения Sna0 и Зс6.
Работоспособность всех элементов мощных конвейеров должна
быть проверена в условиях пускового режима (см. п. 2 2 5).
2.3,9. Колебания ленты конвейера
Несмотря на то что ленточный конвейер характери-
зуется непрерывным режимом работы, в его элементах все же воз-
никают незначительные динамические нагрузки, характеризую-
щиеся определенной частотой При совпадении этой частоты с ча-
иикнуть нежелательное явление резонанса При работе ленточ-
ною конвейера имеют место следующие динамические процессы.
В месте загрузки кусковым материалом при падении его воз-
никают удары с весьма быстрым нарастанием усилия (Т « 0,001 с)
При прохождении роликовых опор лента испытывает поперечные
колебания В пусковые периоды имеют место продольные колеба-
ния ленты
Ударные нагрузки (при загрузке имеющие очень высокую
частоту) можно уменьшить практически до нуля при соответствую-
щей конструкции загрузочного лотка
Поперечные колебания ленты в пролете между роликовыми
опорами зависят от натяжения ленты, и их значения можно оп-
ределить, рассматривая ленту с материалом (или без него) как одно-
родную струну линейной плотности (кг/м) р = (qa + дл) или
р = ?л, находящуюся под натяжением 3„ и движущуюся относи-
тельно опор, расположенных с интервалом lv со скоростью о (м/с).
Период колебаний
Т = 2/р /5^р/(5„/р - о2),
частота колебаний (Гц)
v = Зн/р - о3
2/р Г5я/Р ’
При больших амплитудах поперечных колебаний материал
растекается по поперечному сечению леиты и при полном запол-
нении ее может ссыпаться по бокам. Для уменьшения амплитуды
следует уменьшать расстояние между опорами
Продольные колебания замкнутого тягового элемента с за-
груженной рабочей и негруженной холостой ветвью (рассматри-
ваемого как стержень с распределенной массой) зависят от ско-
рости распространения в нем упругой волны
Средняя частота колебаний основного тона
vnp -
где L ~ длина конвейера (расстояние ме?кд> осями барабанов); а = 2ataJ(a1 4-
4» аг) — приведенная скорость (м/с) распространения упругой волны на рабо-
чей (gJ и холостой (д2) ветвях тягового элемента
01 = V ЕлВл1/(рл + с<?м) и а, =
(здесь £л — условный модуль упругости ленты; йл — ширина ленты, i — число
прокладок в ленте; с = 0,7 . 0 9 — коэффициент присоединения масс материала
к лепте); при использовании резинотросовых тент в формулы, определяющие at
и аг, вместо ЕЛВЛ1 входит £к£к где £„ —суммарная площадь поперечного
сечения всех тросов, Ек 1,6-Ю6 МПа
Пример. Выполнили тяговый расчет теиточного конвейера, наклоненного
под углом Р = 12° х горизонту, общей длиной L— 160 м, предназначенного
для подъема крупнокускового известняка (несортированного) с усредненными
размерами кусков а = 161 .. 320 мм. Плотность материала р = 1600 кг/м3.
Разгрузка осуществляется через барабан. Производительность конвейера /7М =
500 т/ч Режим работы средний. Конвейер размещается в крытой наклонной
галерее. Привод — электродвигатель трехфазного юка, напряжение электро-
питания 380 В
Параметры трассы высота подъема // = A sin ₽ = 160 sin 12° = ICO X
X 0,208 = 33 м; длина горизонтальной проекции Ег = L cos В = 160 cos 12° =
= 160-0,978 = 156 м.
Выбираем скорость транспортирования о = 2 м/с. Лейта резинотканевая,
желобчатая. Опоры на рабочей ветви трехроликовые с углом наклона боковых
роликов 20°.
Ширина леиты
= 1,6.0,343 = 620 мм.
По данным табл. 2.10 выбираем ленту шириной В = 650 мм. Необходимая
ширина ленты по кусковатости В = 2лтах + 0,2 = 2 0,32 + 0,2 = 0,66 м,
что мало отличается от ширины ленты, определенной но производительности!
Линейная масса перемещаемого материала
Чы = пы/(3,6и) = 500/(3,6.2) « 70 кг/м.
436
27,5 0,65
конвХАаВаРИТеЛЬК° °ПРедеЛЯ“'М ЛИМЙНая масса Движущихся элементов
?т = (25 , . 30) В = 27
Необходимая мощность приволл
N = (О,ОО27/7м7У + 0,00008Z7MLr _|_ 0,016LrBn) kfa + 7г/7.„ =
= (0 0027 500 33 + 0,00008 500 156 + 0,016 156 0,65 2) 1 1 + 0 500 =
Окружное усилие на приводном барабане
„ 1000 Л' 1000 54
р =------J— =------5---= 27 000 н :
Приняв футерованный барабан с коэффициентом трения конвейерной ленты
по барабану р = 0,4 и угол обхвата лентой барабана а = 250°, определяем
тяговый коэффициент е’*а = 5,81.
Следовательно натяжение набегающей ветви ленты
S^=?^G- = 27-Ht = 32'6 -Н.
а сбегающей
Х31-5.6 кН.
По натяжению набегающей ветви подбираем конвейерную ленту Ориен-
тируемся на ленту с синтетическими тканевыми прокладками прочностью Кл =
= 200 Н/мм (см. табл 2.5) при коэффициенте запаса прочности п = 10 Тогда
необходимое число прокладок в ленте
: ____ ^паб_________32 600__9 :: о
1 ~ BRn/n ~ 650 200/10
При толщине верхней обкладки 6 мм и иижней 2 мм масса 1 ;.г ленты л =
= 14 кг; линейная масса ленты рл = 9,1 кг/м (см. табл. 2.6)
Масса вращающихся частей трехроликовой опоры (см. табл 2.10) для ленты
шириной 0,65 м ?0 р = 12 кг при диаметре роликов £>р = 102 мм. При расста-
новке роликоопор на рабочей ветви с шагом 1„ — 1,25 м линейная масса враща-
ющихся частей роликоопор е/р = 12/1,25 = 9,5 кг/м
На нерабочей ветви размещают одиороликовые опоры с массой вращаю-
щихся частей <j0. пр = 9,5 кг и шагом /нр = 2,5 м Линейная масса <?пр = 9,5/2,5 =
= 3,8 кг/м Средняя по конвейеру масса вращающихся частей роликоопор
_ ?p + fap _ (9,5+ 3,8) _
9р нр------2-----—--------2----- 6,7 КГ'М’
Следовательно, общая лине
ликоопор
?л+р = <7л + <7р щ> = 9.1 + 6,7 = 15,8 кг/м
Масса вращающихся частей приводного, натяжного и двух отклоняющихся
барабанов (см. табл 2 10) при диаметрах приводного барабана Do. Пр = 500 мм,
натяжного Do „ = 400 мм и отклоняющих D6 от = 320 мм
дб с = 200 Н- 100 + 2 60 = 420 кг.
437
Пиирйтя шгрузко при миге к<,нвспср1 160 ч
„г _ 12О’(2 160) =. 1 325 кг/м
С с’юпяк ты'О общая ишенши шируща
QJW-lfг .Гг: г.егГо ].г1('ггающс;1 п Сбегающей гетвеи ленты обходом кон-
• р • по т<'чг ’ Вычислим сопротивления по трассе с учетом предварительного
S„ б = S г,- Ю„ - 4,1 gl- sm b + (+. + -?, + gl - COS з =
- 3955 +(70 + 9 1)9 81-160 0 208 h(70T4,H 9,5)9,81 160 0,03 0,978 =
3955 - 25 700 p '0i,0 - 33 715 rl
для нсра"очей остео
(3,(/О„) p sin -?Д- -r sin (J +
+ Й! 87|.11|)g6n’cos)) = 3955 - 2 3955 0 2 0 025-0 82 + 9 I 9 81 160 0 208 +
I- (9 I M- 3 8) 9 81 160 0 03 0 978 = 3955 — 40 ‘ 2060 + 590 = 6565 II
что отличпе1С51 от окружного усилия Р определенного по мощности, на 0,5 %,
Отношение 5иаг/5(.,,= 33'715'6565 = 5,15; при угле обхвата лентой бара-
бан.! а — 250' соответствует ко^'р^щиенту трения р — 0 38, который незначи-
тельно отличается от ранее приняюго }i — 0 4.
При скорости ленты v = 2 м/с и диаметре приводного барабана Dq Пр =
• = 1,27 об/с = 7b,5 об/мнп
"с "8- л+б пр
Для привода конвейера можно применить электродвигатель типа А К-91-4
мощностью Л/дп = 57 кВт при /1дв = 1460 об/мин; режим работы непрерывный.
Момент инерции ротора и кратность пускового момента- JpoT = 1,55 кг/м2;
<р = Л4,Пах/А1Пом = 2,8
Необходимое передаточное число редуктора
Пред ™ ^дп/;,б пр = 1460/76,5 = 19 2
Можно использовать цилиндроконический редуктор КЦ1-500 [5] с по
мннальнои передаваемой мощностью ;Урел = 57 кВт и передаточным числом
нреД k связи с этим скорость ленты уменьшится
4^2W = 1'84u/c-
Снижение скорости будет компенсировано тем, что лента имеет резерв ши-
рины по условиям производитстьпости. Ширина ленты при скорости = 1,84 м/с
438
Составляющая веса материала, под действием которой он смещается вниз,
Тс№ = sin р = 70 9,81 160 0,208 = 22 700 Н = 22,7 кН
Сопро।явление перемещению
1К = (?м +<jr)gL^cosp = (70 + 17,125) 9,81.160 0,03 0,978 = 4050 Н = 4,05 кН
Тогда Т --= 7'сдц— W = 22,7 — 4,05 = 18,65 кН.
В привод должен бьиь включен останов (тормоз), способный воспринять
это усилие. или соответствующий ему момент “.‘ряши
Mf = 7'O0 Пр/2 = 18,65 0,5/2 = 1,7 кН м = 4700 Н м.
2,4. ЦЕПНЫЕ КОНВЕЙЕРЫ
2.4.1. Классификация
Цепными конвейерами являются конвейеры, в которых
тяговым элементом является длиннозвенная, обычно пластинча-
тая цепь В зависимости от типа несущего органа цепные кон-
вейеры классифицируют па пластинчатые, скребковые, ковшовые
люлечиые, тележечные, подвесные тяговые, толкающие и др’
В промышленности строительных материалов применяют пре-
имущественно пластинчатые конвейеры, используемые для пере-
мещения крупнокусковых и горячих материалов.
2.4.2. Конструкция пластинчатых конвейеров
В тех случаях, когда необходимо транспортировать
горячие и острокромочные материалы, а также кусковые или
штучные большой массой, которые ленточным конвейером пере-
мещать невозможно, применяют цепные пластинчатые конвейеры,
горизонтальные или слабо наклонные В промышленности строи-
тельных материалов широкое распространение получили короткие
пластинчатые конвейеры (ГОСТ 22281—76) для перемещения
крупнокускового камня в дробилки шириной настила 0,4 ...
1,6 м при скорости транспортирования 0,01 ... 1 м/с.
При сходстве общих схем пластинчатый и ленточный конвей-
еры конструктивно значительно отличаются друг от друга.
Пластинчатый конвейер состоит из двух бесконечных пластин-
чатых длиннозвенных цепей 1 (рис. 2.40), которые огибают уста-
новленные по концам конвейера приводные и натяжные звез-
дочки 8 п 4, в пролете между ними цепи опираются роликами 6
иа направляющие 7, закрепленные на раме 2. Ведущие (привод-
ные) звездочки установлены в головной части конвейера. При-
вод 9 конвейера не отличается от привода ленточных конвейеров
и выполняется обычно редукторным, иногда — при малых ско-
ростях конвейера — с дополнительной зубчатой передачей к валу
ведущих звездочек. Цепи натягиваются винтовым натяжным уст-
ройством 3,
439
В огличие от ленточных конвейеров, в которых работа натяж-^зк’З
ного устройства заключается в обеспечении передачи тягового уси- ' *
лия трением, в пластинчатых конвейерах тяговое усилие пере--
дается зацеплением и работа натяжного устройства заключается
только в выборе слабины тягового элемента Поэтому предвари-' • --Да-
тельное натяжение должно быть минимальным (I .. 2 кН), но
не меньше динамического усилия.
Вследствие малой вытяжки цепей натяжное устройство в пла-
стинчатых конвейерах делают винтовым, о ходом винта sB у,'
кратным шагу цепи I: >ц , = (1,6 .. 2) /, .«й®;
К цепям прикрепляется настил 5, состоящий из металличе- ^т*--
ских пластин (гладких или фигурных, штампованных или ли-’
тых). Для перемещения сыпучих материалов отдельные пла-
стины на шарнирах цепи перекрывают друг друга, что предотвра- -
щает просыпание материала. Конвейер загружается черев затру-
зочную воронку, разгружается — через звездочки При глада»
настиле встможна. разгрузка плужковым сбрасывателем. Скорость '
jjg-p ’ ~ л до -w*
я-тяговый пего
В строитель--’
конвейеров яв-
ных пластинчатых конвейеров
ны-(ГОСТ 22281—76*).
лй?Й1СТЙнчатых конвейеров для транс-
-------г„10Му в плане а
-оивейевов состоит..
шага, обычно t = 200 мм, а в качестве ®а®иЛа-
пени глубиной А = 400 мм и шириной В = ТОЭФмм фис?
опирающиеся при помощи колес на. две системы
что позволяет ступенькам складываться на верхней я Ия
щадках в плоский настил. В поэтажных эскалаторах атй^
применяют настил шириной В = 600 мм. В качестве- ' ' ’
в эскалаторах используют ленточные иэввейеры е резиас
вой лентой специального профиля (ряс. 2.41, г), •
Угол наклона эскалатора к горизонту 30°. Привод «д
шестеренчатый. В настоящее время изготовляют-"йене
с высотой подъема Н = 45 м и со скоростью полетав v э=
0,96 м/с. Пропускная способность эскалатора до 10QO
в час.
2.4.3. Тяговые цепи и звездочки
Пластинчатые цепи, размеры которых ст
(ГОСТ 588—81) выполняют длиннозвенными, вгуло
смежными звеньями, одно из которых состоит одвдгха
пластин, связанных между собой втулкой, другое
наружных, плотно насаженных на валик, протиадяцщй л
втулки (рис. 2 42,б). Такая конструкция благодаря
лению в шарнире обеспечивает значительную дояговвчаесй
На втулку надевают ролик или колесо (сечения Б—Б
Конструктивно цепи разделяют на втулочные (ПВ.),
роликовые (ПВР), втулочно-колесные с гладкими
втулочио колесные с ребордными колесами (ПВКГ) и втулочно-
колесные на подшипниках качения (ПВКП)
Для обеспечения достаточной надежности цепи детали ее
делают из качественных и легированных сталей в частности
втулки и пластины — из качественных углеродистых сталей.
В отличие от цепей приводных и грузовых, у которых каж-
дому габариту шарнира соответствует определенный шаг цепи,
в тяговых цепях шарнир данных размеров может применяться
в цепях различным шагом Наименее прочной и наиболее изна-
шиваемой деталью цепи является валик, размеры которого и оп-
ределяют прочность шарнира, а следовательно, и всей цепи В ка-
честве основной прочностной характеристики принята разру-
шающая цепь нагрузка
Рассчитывают тяговые цепи исходя из прочности валиков и
пластин, но в инженерной практике выбирают цепь по ее раз-
рушающей нагрузке при определенном запасе прочности, кото-
рый в целях обеспечения длительной долговечности цепи сле-
дует принимать в зависимости от размеров цепи и условий экс-
плуатации, в пределах 7,5 . 20
Основные параметры тяговых цепей приведены в ГОСТ 588—81.
Цепи изготовляют для разрушающих нагрузок от 20 до 1800 кН
с шагом t от 40 до 1000 мм по 10 ряду нормальных чисел
Звездочки для пластинчатых тяговых цепей выполняют сталь-
ными — литыми или сварными с использованием стального листа.
Профилируют звездочки (рис. 2.43) в соответствии с ГОСТ 592—82;
диаметр выбирают в зависимости от числа зубьев (г = 6 .. 8,
редко больше). Диаметр делительной окружности звездочки
£>о = //sin (л/г).
Жесткость цепи (знание которой необходимо для динамиче-
ских расчетов) зависит от материала звеньев и цепи в целом,
точности изготовления н др. Действительную жесткость можно
444
определить только экспериментальным путем. Для нормальных
тяговых цепей ориентировочные данные о жесткости можно полу-
чить на основании аналитических расчетов (рис. 2 44) Если Р —
растягивающая нагрузка (Н), а 6 — удлинение (м), то жесткость
(Н/м) с = Удлинение цепи складывается из удлинения пла-
стин и прогиба валиков Для одного звена с шагом I, площадью
поперечного сечения пластины F (м2) и моментом инерции сече-
ния валика J (м4) удлинение (м) каждой из двух пластин
a Pl
°р ~ W’
а прогиб валика, если рассматривать его как двухопорную двух-
консольную балку
^пр = з~(а~Ь 1>5ZO).
Следовательно, деформация одного звена
63в=6р + 6пр = -^[4- + -5Г<а+
Удлинение одной ветви цепи длиной L бв = 6ЗВ L/Z, следова-
тельно, жесткость ветви
_ Р ____________________2ЕР1__________=
63BL/Z Р {l/F + (а2/3 J) (а + 1,5/„)} L
2Е1
L{l/F + (d>/3J) (а+1,ЭД) •
Общая жесткость системы
Собщ = = 2n££ -£ ^l/F + at/l3J (о+ ,
2.4.4. Настил
Пластинчатые конвейеры изготовляют с настилами без
бортов, с неподвижными бортами, укрепленными непосредственно
на раме конвейера, с подвижными бортами, укрепленными на
пластинах настила Профиль настила может быть плоским, вол-
нистым или коробчатым (рис 2.45) Волнистый и коробчатый
профили обеспечивают возможность транспортирования материала
под углом наклона к горизонту до 30°, в то время как при приме-
нении гладкого настила угол подъема не может быть более 15 ...
18° (в зависимости от вида перемещаемого материала) Номиналь-
ная ширина настила и высота бортов связаны определенными со-
отношениями. Настилы шириной 500 н 650 мм имеют высоту бор-
445
ToB h = 160 мм, а настилы шириной 800, 1000 и 1200 мм 11 =
= 200 мм.
Номинальной шириной В настила считается расстояние между
бортами, а номинальной высотой й борта — расстояние от рабо-
чей поверхности настила до верха борта.
Для ориентировочных расчетов линейную массу (кг/м) настила
можно определить по формуле
= ВКт
где К и — условная масса 1 м3 настила, кг/м2 (для легкого настала Кц = 130,
для среднего Кя = 160 и для тяжелого = 210 кг/м2).
Массу настила и тяговых цепей уточняют по данным, ГОСТов
и производственных каталогов. Линейная масса цепей н настила
<)т — Ча + Чп-
Настил прикрепляют при помощи уголков (рис. 2.45, яс)
к пластинам цепей, служащим тяговым элементом конвейера.
2.4.5. Расчет пластинчатых конвейеров
Массовая производительность (т/ч) пластинчатого кон-
вейера (см п. 2.2.1)
Лм = 3,6Fvp.
Площадь сечения материала на настиле находят по тем же
формулам, что и для ленточных конвейеров (см. п. 2.3.8).
Необходимую мощность на приводной звездочке пластинча-
тых конвейеров средней длины и простой конструкции можно
определить по общей формуле мощности (см. п. 2.2.2) при сред-
нем значении коэффициента сопротивления ш0 = 0,1 ± 0,02 (при
подшипниках скольжения):
N = 0,0027/7+ 0,0027/7мЛгщо + + kITvi
где k = 0 при концевой разгрузке через звездочки и k = ВДпд. Сбр/1000 при
плужковом сбрасывателе.
Необходимую мощность двигателя вычисляют о учетов КПД
механизма. Окружное усилие Р определяют но облчной фйриула
Р = 1000А//гэ; оно является разностью натяжений набегающей
и сбегающей ветвей цепи; Р = — See- -
Натяжение сбегающей ветви равно приблизидеивиб половине
натяжного усилия S„. Следовательно, полное раццегноестетияй-
ское натяжение набегающей ветви е учетожсоставляквдей иееа
рабочей ветви -
В Двухцепных конвейерах наблюдается некоторая неравно-
мерность распределения нагрузки^ между цепями, поэтому для
одной цепи принимают при общей нагрузке Spa04
Зрасч 0,6Spacq-
Для конвейера сложной конструкции натяжение тягового *'
элемента определяют методом обхода контура (см. п. 2.2.3).-
За исходное принимают натяжение тягового элемента на натяж-
ном устройстве 0,5SH Натяжения в остальных точках контура
St = Sw + Wt/'-i.
Окружное усилие на ведущих звездочках является основным
параметром для определения мощности привода.
Динамические усилия на мощность привода пластинчатых
конвейеров влияют мало, но должны быть учтены при расчете
цепи на прочность.
2.5. КОВШОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ
2.5.1. Классификация
В ковшовых конвейерах материал перемещается в от-
дельных сосудах — ковшах, укрепленных на тяговом элементе кон-
вейерной резинотканевой ленте или цепях.
Ковшовые конвейеры разделяют на ковшовые элеваторы, пере-
мещающие материал в вертикальном или круто наклонном на-
правлении, и конвейеры, перемещающие материал по простран-
ственной кольцевой трассе. В строительстве применяют только
ковшовые элеваторы, являющиеся, по существу, подъемниками,
перемещающими материал в ковшах непрерывным потоком.
2.5.2. Устройство элеваторов
Ковшовый элеватор имеет бесконечный замкнутый тяго-
вый элемент 2 (рис. 2.46, а), на котором с равными интервалами
укреплены ковши 1. Тяговым элементом являются ленты
(рно. 2.46, а) или одна или две цепи (рис. 2.46, б, в). Лента оги-
бает приводной 3 и" натяжной 4 барабаны, укрепленные в верхней
й нижней частях элеватора. Цепь огибает укрепленные в этих ж?
jagprax звездочки. В пролете, между крайними точками, тяговый
в вертикальных элеваторах небольшой высоты опор не
нмйЁвиР* наклонных н высоких вептикальньыаЖёвагорах лента
опи1Й№ю«на направляющие .ролигаь^ЛщИЙ^Ш^роликами
ИбиШдмЮЙЩМ (рис, 2.46, а) илгсрийтаиШИав^екак и ^ента,
метал-
С кожухом в местах загрузки и разгрузки соединяются за-
грузочный и разгрузочный башмаки. Привод барабана или звез-
дочек размещается в верхней части элеватора. Вал нижнего ба-
рабана или звездочки вращается в перемещающихся подшип-
никах, связанных с винтовым натяжным устройством.
Элеваторы применяют для транспортирования материала на
высоту до 35 м при производительности до 100 м9/ч. Наиболее
целесообразно использовать их для заполнения высоких храни-
лищ — силосов или бункеров.
Различают элеваторы быстроходные со скоростью тягового
элемента 1,25 ... 2,5 м/с и тихоходные со скоростью 0,4 ... 1 м/с.
Быстроходные элеваторы применяются для транспортирования*
порошкообразных, мелко- и среднекусковых материалов;- тихЙ*’
ходные — для транспортирования среднекусковых абразивных?/
крупнокусковых и плохо подвижных материалов.
Основные параметры стационарных вертикальных ковшовый
элеваторов общего назначения приведены в ГОСТ 2036—
Ковши крепятся к тяговому элементу с зазорами (в быеюрф
ходных элеваторах с расставленными ковшами) или вплотн^шйзв
к другому (в тихоходных элеваторах с сомкнуты^рЙ^адЖ
Загрузка ковшей быстроходных элеваторов-йоийс^^'^ж
прохождении ими нижнего (загрузочно^О^^^^^^^гиа^^Й
пывания (рис. 2.46, а, б), а тиХохоДн^и’^бта^^ЭД^вд^Й^^
риала в ковш (рис. 2.46, в, г, д\,
ных элеваторах- осуществлдетсй'.. гпаВж^^МК^иУт'е^уЛ^Ы
естественным. высыпанием
при повороте ковшёй‘в'щго^т^(^еш^^д<Шшя№ЯЩр0^жиИа|
В быстрохоЛньтх^лёЙй8р^ив^ОМШви^йВйаш™«™™
щей при повороте ковша вокруг барабана или звездочки центро-
бежной силы. Промежуточными являются элеваторы с гравита-
ционно-центробежной разгрузкой (рис. 2 46, б), в которых при
разгрузке материал в основном высыпается, но некоторая его
часть, близкая к удаленной поверхности ковша, выбрасывается
под действием центробежной силы (см п. 2 5 5). В таких (преиму-
щественно цепных) элеваторах целесообразно размещать ковши
между цепями и отклонять их направляющими роликами.
Разновидностью ковшовых элеваторов являются подъемники
непрерывного действия для штучных грузов. В этих устройствах
К тяговым цепям крепятся не ковши, а шарнирно подвешенные
“'"•дадки-люлькн (рис. 2.47, а), что позволяет не только подни-
,. но и опускать груз. Такие элеиаторы называют люлечными.
местком креплении полок к тяговым цепям элеватор выпол-
Е ’наклонным (рис. 2.47, б) и используют преимущественно
различных штучных грузов, подаваемых самотеком
•самотеком скатывающихся с них. Такие элеваторы
igBHOM как пагрузочно-разгрузрчщежтройства.
имёйякиикак пассаЖйре!йй|шзШ!8ида нё-
цепи их смещают друг относительно друга я кабины подвешивайте
к цепям в диагонально расположенных точках. Для возможности
входа в кабину и выхода из нее на ходу скорость тягового эле-
мента принимают равной
до 0,3 м/с, поэтому про-
пускная способность по-
добных пассажирских эле-
ваторов не велика и их
целесообразно применять
при небольших рассредо-
точенных пассажирских
потоках в административ-
ных зданиях.
2.5.3. Элементы
ковшовых
ваторов
Ковши. В элева-
торах для насыпных мате-
риалов применяют полу-
круглые расставленные
(мелкие н глубокие) и сомк-
нутые (остроугольные и
скругленные трапецеи-
дальные) ковши (рис. 2 48).
Мелкие полукруглые
ковши (рис 2.48, а) ис-
пользуют для транспорти-
рования сыпучих материа-
лов, обладающих малой
подвижностью (порошко-
вый мел и др.); глубокие
полукруглые ковши (рис.
2.48, б) — для хорошо сы-
пучих материалов (песка,
цемента, щебня и Др.),
остроугольные (рнс., 2.48,
в, г) для средне- я крулЗД-
кусковых материалов-
(крупного щебня.'^лД^’лЗ^,
Закругленные трдаеце^
дальние ковши4ри&'2.48^Ж«^
применяют,
тирования
риалов,
изводительности и при боковом креплении к тяговому эле-
менту Остроугольные и трапецеидальные ковши устанавли-
вают на тяговом элементе вплотную друг к другу; они имеют бор-
товые направляющие для высыпаемого при разгрузке материала,
который скатывается по передней стенке впереди расположенного
ковша Задняя стенка этих ковшей имеет высоту, равную или крат-
ную шагу цепного тягового элемента
Ковши характеризуются вместимостью (табл 2 II) и габарит-
ными размерами
Расчетным параметром является линейная вместимость ковша
q = i/i (где i — вместимость ковша, л, t — шаг ковшей, м)
Ковши прикрепляют к тяговому элементу задними стенками,
к лептам — болтами с потайными головками, к цепям — уголками
на болтах или заклепках
Ковши сваривают из листовой стали толщиной 2 6 мм,
рабочую, зачерпывающую кромку усиливают приваркой полосы
из твердой износостойкой стали
Тяговый элемент В ленточных элеваторах в качестве тягового
органа используются резинотканевые ленты по ГОСТ 20—85
шириной, превышающей на 25 50 мм ширину ковша Число
прокладок в ленте определяется расчетом Диаметры барабанов
вычисляют как и для ленточных конвейеров Можно применять
и резинотканевые ремни (для малых элеваторов)
В цепных элеваторах в качестве тягового элемента исполь-
зуют длиннозвеиные цепи по ГОСТ 588—81 с шагом 100 630 мм
Для ковшей шириной до 250 мм применяется одна цепь, при боль-
шей ширине — две Размеры цепей рассчитывают. Число зубьев
звездочек принимают равным 6 20
Натяжное устройство В ленточных и цепных элеваторах на-
тяжные устройства (только винтовые) устанавливают в башмаке
(рис. 2.49); ход устройства 0,2 ..0,5 м соответствует 1,0 1,5
шага цепи в цепном элеваторе и 0,01 ... 0,02 длины ленточного
элеватора, так как при большом перемещении натяжного бара-
бана в башмаке постепенно накапливается материал и усложняется
загрузка элеватора
Усилие натяжения принимают минимальным, так как при вер-
тикальном расположении тягового элемента и ковшей их собствен-
ный вес обеспечивает достаточное натяжение
Привод Механизм привода размещаются на головке — верх-
ней части элеватора (см рис 2 49) Барабан или звездочки приво-
дятся электродвигателем через двухступенчатый редуктор При
больших передаточных числах применяют дополнительную зубча-
тую, реже — клиноременную передачу
Предохранительные устройства. Для удержания тягового ор-
гана с йовшамн от падения при обрыве и от обратного хода при
случайном выключении двигателя применяют ограничители обрат-
ного хода.
В ленточных элеваторах используют ограничители храпового
типа (рис. 2.50), устанавливаемые на ведущем валу барабана.
При наличии открытых крупномодульных передач можно приме-
15 Ввйнсок А. А. 453
г
2.5 4. Определение производительности и мощности
привода ковшовых элеваторов
Производительность ковшового элеватора определяется
по приведенной ранее формуле — 3,6upie//, причем, коэф-
фициент наполнения ковшей е может быть принят в зависимости
от крупности материала и типа ковшей в пределах 0,5 0,9
(меньшие значения — для круппокусковых материалов) Исходя
нз этой формулы определяют распределенную вместимость ков-
шей по которой и выбирают ковш, характеризуемый Шириной
и типом
При транспортировании кусковых материалов максимального
размера атах должен быть правильно выбран вылет ковша / >
> £а,пах , где е — коэффициент, характеризующий число с группы
наибольших кусков (следует принимать £ = 2 при с < 10 %;
= 4,5 при с = 51 80 %)
Преобразовывая базовую формулу для определения мощности
привода (см п 2 2 2) и обозначая угол наклона элеватора к гори-
454
зонту (3, необходимую мощность (кВт) привода можно определить
по формуле
# = 0,0027ПМН (I + шс ctg р + 7,4qrvwB ctg p//7M) + 367 k/H)
В вертикальных элеваторах ввиду того, что р = 90°, второй
и третий члены обращаются в нуль, с другой стороны, консоль-
ное расположение груза и ковшей относительно тягового эле-
мента значительно увеличивает расход энергии на трение На
зачерпывание материала также расходуется энергия, пропор-
циональная квадрату скорости тягового элемента Поэтому пре-
дыдущую формулу представим в виде
# = О,ОО27ЛКН [ I + шс ctg р + <?т (7,4щ ctg ₽ + Л) п//7м + оА'7/]
Для ленточных элеваторов « 0,07, для цепных за 0,11
Коэффициент А можно принять для ленточных элеваторов
равным 1,5, для цепных с закругленными ковшами 1,1 и с остро-
угольными ковшами 0,85 Коэффициент с, характеризующий по-
тери на зачерпывание, принимают равным 0,25 при сыпучих
порошкообразных и зернистых материалах и 0,65 при мелких и
среднекусковых материалах
Для предварительных ориентировочных расчетов масса дви-
жущихся элементов элеватора = ккПы (где kK за 0,45 для лен-
точных элеваторов, fe„ = 0,6 для одноцепных и /г„ = 0,9 для
двухцепных элеваторов) Для обеспечения нормальной работы
элеватора электродвигатель должен иметь запас мощности
АГдП « 1,25?/Л1м
Расчетное натяжение тягового элемента элеватора определяют
так же, как для ленточных и пластинчатых конвейеров (см
п 222 и п 22 3), причем для цепных элеваторов — с учетом
динамического нагружения
2.5.5. Разгрузка ковшей элеваторов
Процесс разгрузки ковшей элеваторов подчиняется
общим закономерностям, но имеет свои особенности Во время
вертикального или наклонного подъема на материал действует
только сила тяжести, и он располагается в ковше произвольно,
в пределах угла естественного откоса в движении При повороте
относительно верхнего барабана или верхней звездочки возникает
центробежная сила, под действием которой материал может
смещаться к наружной кромке ковша (рис 2 51) Продолжив ли-
нию действия равнодействующей Т силы тяжести mg груза и
центробежной силы maPR до пересечения с вертикалью, получим
образовавшиеся при этом подобные треугольники 0AD и ВАЕ
Следовательно,
ODIOA = = §/(ш2Д)
455
Рис 2 51 Схема движения материна уравнением
в ковше при разгрузке
Это позволяет построить линии уровня материала в ковше,
характер движения материала в ковше при его разгрузке Из де-
тального анализа процесса следует 1) при набегании ковша
на верхний барабан или звездочку высыпание материала возможно
только через наружную кромку ковша, и для предотвращения
обратного осыпания материала в восходящую ветвь элеватора
достаточно, чтобы материал не двигался к наружной кромке
ковша в момент набегания его на верхний барабан; 2) при даль-
нейшем движении ковша и огибании им верхнего барабана или
звездочки, в случае, когда h > r„qp, весь материал в ковше
может перемещаться только к внутренней стенке и, следовательно,
будет иметь место гравитационная разгрузка, при h < гт мате-
риал может перемещаться только к наружной стенке и, следова-
тельно, будет иметь место центробежная разгрузка; при гон <
<й < Сюр часть материала будет перемещаться к наружной,
а часть к внутренней стенке и будет иметь место смешанная цен-
тробежно-гравитационная разгрузка В соответствии с этими сооб-
ражениями и конструируется разгрузочный узел элеватора
2.6. ВИНТОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ
2.6.1. Типы конвейеров
Винтовой конвейер имеет желоб 4 (рис. 2 52, а) полу-
круглой формы, внутри которогр расположен винт 5, вращающийся
в подшипниках 3 при помощи привода 8 Материал загружается
через загрузочное отверстие 2, а выгружается — через выходное
456
457
отверстие 6 с задвижкой 7 Желоб обычно закрыт крышкой 1,
ио иногда имеет песочный затвор
Винтовые конвейеры используют для транспортирования на
небольшие расстояния (30 40 м) сыпучих и мелкокусковых
(цемента, гравия, песка, шлака и т п ), а также вязких и тестооб-
разных (мокрой глины, бетона и т п ) материалов
Винтовые конвейеры выполняют горизонтальными или полого-
наклонными (под углом до 20° к горизонту) и вертикальными
(рис 2 52, б) Материал движется вверх под действием силы
трения между ним и кожухом, возникающей из за наличия цен-
тробежной силы от вращения частиц материала у поверхности
винта Сила трения замедляет движение частиц, и они, проскаль-
зывая по поверхности винта, одновременно с вращательным имеют
и поступательное движение вверх Вертикальные конвейеры полу-
чают материал от горизонтальных винтовых конвейеров, создаю-
щих подпор материала
£ 05% £'00% £ 30%, £ 25%, £-J5%
Рис 2 54 Заполнение витка винта в зависимости
458
Движение материала
Движение материала
Производительность винтовых конвейеров в среднем 20 .
40 м3/ч, но при больших размерах винта может составлять до
100 м3/ч
Преимущества вийтовых конвейеров заключаются в их ком-
пактности и герметичности, а также в возможности транспортиро-
вания мокрых и тестообразных материалов Недостатками яв-
ляются сильный износ поверхностей винта п желоба и повышенный
расход энергии на транспортирование по сравнению с этими же
параметрами конвейеров другого типа, а также и то, что при пере-
мещении материал крошится и частично перемешивается
Основные параметры винтовых конвейеров общего назначения
стандартизованы (ГОСТ 2037—82), в частности, диаметры £)п вин-
тов выбирают из ряда 100, 125, 160, 200, 250, 320; 400, 500, 630,
800 мм Шаг винта S = 0,8Dd или S = Db
По числу спиралей винта различают конвейеры с одноза-
ходным и с миогозаходным винтами При многозаходном (обычно
двухзаходном) винте материал перемещается с большей скоростью
чем при однозаходном, и соответственно производительность
конвейера повышается
По конструкции винта различают конвейеры со сплошным
ленточным, фасонным и с лопастным винтами (рис 2 53) Тип
винта выбирают с учетом следующих соображений (рис 2 54)
Хорошо сыпучие материалы (цемент, мел, гипс, зола, сухой пе-
сок, гранулированный шлак) транспортируются сплошным винтом
при коэффициенте наполнения желоба в = 0,3 0,45 и частоте
вращения винта 50 120 об/мин Кусковые материалы (крупный
гравий, песчаник, известняк, шлак негранулированный) пере-
мещаются ленточным нли лопастным винтом при коэффициенте
.наполнения в = 0,25 ... 0,4 и частоте вращения винта 40 ...
459
100 об/мин. Тестообразные, слеживающиеся и мокрые материала.;
(мокрая глина, бетон, цементный раствор) транспортируются'
лопастным или фасонным винтом при коэффициенте наполнения
в = 0,15 ... 0,3 и частоте вращения винта 80 . 60 об/мин.
Направление движения материала в желобе зависит от на-
правления вращения винта н направления витков винта (рнс 2.55)..
Разновидностью винтовых конвейеров являются вращающиеся
транспортирующие винтовые трубы (см. рис. 2 52, в), которые
применяют как технологическое оборудование заводов строи-
тельных материалов (обычно для сушки или охлаждения мате-
риала) Эго устройство представляет собой цилиндрическую круг-
лую трубу с укрепленным на внутренней поверхности по винтовой
линии гребнем.
Материал загружается с одного конца трубы и постепенно
перемещается при ее вращении к другому концу, где и выгру-
жается. Число оборотов трубы должно быть настолько малым,
чтобы материал не вращался вместе с трубой. Длина трубы опре-
деляется необходимой длиной транспортирования для реализации
технологической операции. Высота гребня b = (0,2 ... 0,3) DT
(где От — диаметр трубы). Коэффициент наполнения трубы в
2.6.2. Конструкция узлов конвейеров
Желоб винтового конвейера U-образной формы, свар-
‘ ной из листового металла толщиной 4 ... 8 мм Крышка укреп-
ляется болтами. Для устранения распиливания транспортируе-
мого материала применяют
песочный затвор в виде до-
полнительных бортов и
желобу, образующих боко-
вые пазухи, в которые за-
сыпается песок и погру-
жаются боковые края кры-
шек.
Выходные отверстия
желоба снабжают задвиж-
ками 7 (см. рис. 2.52, а),
регулирующими форму
струи материала.
... Динты небольшого диа* ;
ЭДЦиес абра-
, ИНО;
раскладывается, обычно винт делают нз трубы, К которой^]дал$/
варивают штампованные лопасти толщиной 3 ... 6 мм. . •
Размеры винта (рис. 2.56, на рисунке Роо — осевая сиЛа»
Рокр — окружная сила),
6 = 0,5 (D; — £);
= nD'B — 0,5D;6 = D'B (л г- 0,56); а = arctg [SB/(nD,)J;
с^вр- = nd, — 0,5d;6 = di (л — 0,56); £ = arctg [ЗцДлбЦ].
Решая совместно эти уравнения, получаем,
п- — (26РВ/Дв) cosP/cosa . в _ Рв л „ _ „.
~ (DB/dB)cos₽/cosa—1 ’ ° - cos а я — 1/2 ’ “в - в ‘
Зазор между винтом и внутренней поверхностью желоба — >
3 ... 8 мм.
Шаг винта
SB = :nDBtga = gDB,
где 5 = 0,8... 1,0, что соответствует углу подъема a = 14 ... 18°.
Для транспортирующих труб обычно £ = 0,5, что соответ- ..
ствует a «9°. . . .
Вал винта через каждые 2,5 ... 3,0 м поддерживается подшип-
никами, укрепленными на верхней части желоба или на- боковой:
его стенке, противоположной той, к которой смещается материал -
при вращении винта. Отдельные участки длинных валов соедич...
няют между собой муфтами. Кроме подшипников вал имеет
подпятник, воспринимающий осевую силу винта. Подшипники .и Л
подпятники могут быть скользящие, но лучше их выполняя^?'
в виде опор качения. .
Винт приводится от электродвигателя через редуктору
2.6.3. Расчет конвейеров ь •'
В формуле производительности Пв •«* срё^г
площадь (&’) сечення потока- материала в желобе »,
F = 0,785eD’, . ’’ ' < ,
Осевая скорость (м/с) движения матерела г
(об/мин) вращения винта а >
Определении» по производительности диаметр винта Ов при
транспортировании кусковых материалов с максимальным раз-
мером куска проверяют на возможность пропуска материала
для рядового материала > (4 ... 6) а™, и для сортированного
D (8 10) Отзх При такой проверке руководствуются сле-
дующими соображениями при диаметре винта О„ допускается
перемещение 80 % кусков размером — 0 1ОВ и 20 Л кусков
размером о2 — 0,25Д)„
Необходимую частот) вращения (об/мпи) винта можно опреде-
лить по формуле
Мощность на валу винтового конвейера
причем коэффициент К, =0 15 определяет характер перемещения
рабочего органа а четвертый член формулы ввиду отсутствия
разгрузочных устройств может быть принят равным нулю Рас-
пределенная масса (кг/м) вращающихся частей рт & 80DB, где
D-, — вы.
Коэффициент и имеет следующие значения при неабразивном
сухом материале w = 1 2, при неабразивном влажном w = 1,5,
при полуабразивпом ш = 2 5, при абразивном w = 3,2, при
сильно абразивном w = 4, для цемента, песка и подобных строи-
тельных материалов w = 3 2 4 0. Значение wa при подшипни-
ках скольжения принимают 0 16 поп подшипниках качения 0,08
Для транспортирующих труб вследствие их большой массы и
качения по опорным роликам коэффициент необходимо рас-
считать по методу приведенному в п 16 5
С учетом КПД механизма определяют мощность двигателя
и, зная частоту вращения винта п (об/мин), находят вращающий
момент (Н-м) па винте
Л4„р = 9550/V/n
Осевая сила, воспринимаемая подпятником,
Вал винта рассчитывают как разрезной на сложное сопротив-
ление от эксцентрично приложенной на радиусе гв, осевой Рос
и поперечной Н сил.
ff = Poetg(a + p)^- = ^4-,
где 1/L — отношение пролета между опорами к полной длине вала.
462
Следует иметь в виду, что сила Н не сосредоточена в одном
сечении, а распределена между всеми витками в пролете Винт
проверяют также на деформацию Прогиб не должен превышать
40 % от зазора между винтом и желобом
2.7. РОЛИКОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ
2.7.1. Типы конвейеров
Роликовые конвейеры применяют для перемещения
штучных грузов, преимущественно удлиненной формы (металличе-
ских листов, листов сухой штукатурки и др ), и выполняют в виде
483
ряда последовательно установленных на прямолинейной или
криволинейной раме роликов, на которые опирается перемещае-
мый груз. Расстояние между роликами задается таким, чтобы груз
в любом положении опирался не менее чем на три ролика
Применяют приводные и иеприводные роликовые конвейеры
(рис. 2.57) В приводных (ГОСТ 20708—75) конвейерах отдельные
ролики приводятся цепной или ременной передачей. При цепном
приводе на консольном конце вала каждого ролика (рис 2.57, а)
установлены цепные звездочки 3 с цепью 2, прижимаемой звез-
дочками 4. Один из концевых валиков имеет привод от электро-
двигателя 5 через редуктор (или без него) и цепную передачу 6.
При приводе от ременной передачи под роликами 1 (рис. 2 57, б)
устанавливают легкий ленточный конвейер 7 с приводом от элек-
тродвигателя через редуктор.8 н цепную передачу 9. Верхняя
в]й;вь дейты прижимается к роликам и при движении вращает их.
‘' Непрерывные роликовыйконвейеры (ГОСТ '8324—82 и
ГОС'^®516—76) вып°лия1°т; в виде секций с роликами диаметром
42..'.,1ед<йм (рис. 2.57;' в), усг^иовлеиныйи-на легких горизон-
-тальны^'й&<,недаЛь1Ь$м$ХлаВДк(2 ^.. 3°)-рамах; и шагом 50 ...
<00 дейают подъемной. При не-
ioa&c (Годного роликового пути,
на несколько расходящихся или собирать грузы иа один путь
применяют специальные переходные секции (рис. 2.57, а).
Ролики выполняют из стальных труб и устанавливают иа под-
шипниках качения на неподвижных осях.
При необходимости работать с крупноразмерными металличе-
скими листами (например, в цехах металлоконструкций) приме-
няют специальные столы с шариками (рис 2 58) Применяются
также роликовые столы с эксцеитричио-поворотиыми роликами.
Шариковые и роликовые столы выполняют горизонтальными.
2.7.2. Расчет конвейеров
Производительность (т/ч) роликового конвейера
где та — масса груза, кг; /гр — шаг расположения грузов, и.
При шаге роликов ?р и линейной массе груза <?гр =
масса, приходящаяся на один ролик,
— 7гр^р = Шо^р/^гр-
Если масса ролика (кг), диаметр роликаDp, диаметр цапфы d
и коэффициент трения в ней р, то приведенное к поверхности ро-
лика сопротивление перемещению груза по уклону с углом а
от сил трениц в цапфе и составляющей веса груза и ролика
= <?pgp (d/Dp) cos а ± </pg sin а + QoSP
Сопротивление вращению ролика от сил трения между роли-
ком и грузом
Гтр = q?gf cos а.
Полное сопротивление вращению одного ролика
W = + Гтр = ЧрВ + f) cos а ± sin а] + <70gP (d/Dp).
При длине конвейера L число роликов на нем п = £/7р.
Суммарное сопротивление вращению всех роликов
Го = = Г£Лр.
Мощность (кВт) привода
N = Гор/1000.
Мощность двигателя с учетом КПД механизма
МДв = Жм- .
В неприводных роликовых 'конвейерах сопротивление сиие
трения перемещению одного груза , ,
Для получения общего сопротивления к сопротивлению силе
трения следует добавить еще сопротивление силе инерции роли-
ков и груза', так как в иеприводных роликовых конвейерах ролики
успевают остановиться в период паузы между двумя грузами
Если момент инерции ролика 7Р и угловое ускорение в 2l/Dv,
то сопротивление силе инерции (/р — шаг роликов)
Момент инерции ролика массой тр, учитывая, что не вся масса
сосредоточена на поверхности ролика, можно определять по
формуле Ур = трОр/5,25 Тогда
И^пп = / (О,75<Пр/о/Ур 4“ w0)
Линейное ускорение / як (0,5 1) м/с3
Ориентировочную массу (кг) ролика на основании анализа
имеющихся конструкций можно определить как тр = 10дВр,
где Вр — длина (м) ролика, а К (равный 1 или 2) коэффициент,
учитывающий тип роликов (соответственно нормальный или
тяжелый)
Полное сопротивление перемещению
W'oto - Wo + К7„п
Приравнивая Й7общ и нулю, можно определить предель-
ный угол а, при котором для перемещения груза не требуется
прилагать усилия При превышении этого угла груз будет само-
произвольно скатываться вниз по уклону
Скорость движения груза в конце пути можно вычислить по
приведенной ранее формуле (см п 2 2 9)
28 ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ КОНВЕЙЕРНЫХ
УСТАНОВОК
2.8.1. Бункера
Бункера представляют собой емкости, предназначенные
для кратковременного хранения сыпучих материалов Их раз-
мещают в начальном и конечном пунктах транспортирования,
а также в местах перегрузки материала с одного транспортирую-
щего устройства на другое Их используют в качестве промежуточ-
ных емкостен, обеспечивающих постоянство работы технологи-
ческих агрегатов при неравномерном поступлении материалов
Вместимость бункера зависит от срока хранения в нем ма-
териала и производительности машин, которые он обслуживает
Бункера выполняют сварными из листового металла, а в ста-
ционарных установках железобетонными. Бункера небольшой
вместимости временных установок могут быть деревянными Не-
большие бункера на строительстве могут быть передвижными
466
По форме различают бункера пирамидальные (рис 2 59. а).
призмопирамидальные (рис 2 59, б), конические (рис. 2 59. в),
цилиндро-конические (рис 2 59, г), параболические (рис 2 59. д)
и щелевидные (рис 2 59, е)
В параболических бункерах стенки работают только на рас-
тяжение, и они наиболее экономичны, применяются преимуще
ственно в качестве хранилищ большого объема материала
Загрузка бункеров производится сверху, а выдача мате-
риала из них — снизу самотеком, через выпускные отверстия,
размер которых зависит от гранулометрического состава материала
и его физико механических свойств (например, подвижности),
а также от желательной скорости разгрузки
Чтобы в бункер не попадали куски излишне большого раз-
мера, прохождение которых через выпускное отверстие затруд
нено, бункер перекрывают решетками с ячейкой, соответствующей
максимально допустимому размеру кусков
Разгрузка бункера может происходить двумя способами —
нормальным, при котором движется столб материала, находя
щийся над выходным отверстием и в торце его образуется воронка
(рис 2 60, а), или гидравлическим (рис 2 60, б), при котором
движется весь материал, находящийся в бункере, а торцовая
поверхность остается плоской или становится волнистой Послед-
ний вид истечения имеет место только при разжиженных ма-
териалах (жидких бетонах и растворах) или при усиленном сотря-
сении стенок и хорошо подвижном материале, а также при кру-
тых стенках бункера, когда угол их наклона превышает углы,
под которыми находятся плоскости скольжения сыпучих мате-
риалов (а >45° ср/2) При соответствующих условиях может
быть и промежуточный (смешан-
ный) вид истечения (рис 2450, в).
Пропускная способность
бункера
П = 3,6/щр,
где F — площадь поперечного сечения
выходного отверстия; v — скорость
движения (истечения) материала.
Рис 2 60 Схемы истечения материала
из бункера
467
При нормальном истечении скорость (м/с) материала
o = X/WR = 5,65X /Я,
При этом истечении скорость материала переменная
Минимальную площадь (м2) сечения выходного отверстия
определяют по эмпирической формуле
Для порошкообразных и зернистых строительных материалов
(песка, гравия, цемента и др ) площадь сечения выходного от-
верстия должна быть не меньше 0,3X 0,3 и, т е равной 0,09 м2
Угол а наклона стенок бункера (рис 2 61) определяют из
условия свободного схода материала с ребра, связывающего
две наклонные стенки Материал, имеющийся на ребре, будет
находиться в равновесии под действием веса G и силы трения Gf
при условии, что G (sin 9 — f cos 0) =0 Следовательно, свобод-
ный сход имеет место при
tg9>/>/c/sln(₽/2),
где 9 — угол найлона ребра, / = /c/sm (Р/2) — приведенный коэффициент тре
НИЯ (здесь fc— коэффициент внешнего трения материала о стенку бункера,
₽ — угол между наклонными гранями бункера)
Для квадратного бункера |3 = arctg 0,3525 (с/ft) (размеры с
и h приведены на рис. 2 61); tg 0 = tg а/}/2 и, следовательно,
а = arctg-/2 tgO.
Очевидно, что этот угол должен быть больше угла естествен-
ного откоса материала в покое (а > рД, т. е. для строительных
материалов он должен находиться в пределах 45 ... 60°. Наклон
следует делать минимально допустимым, так как с его увеличением
уменьшается при дайной высоте вместимость бункера
Нормальнаи сила Т, действующая иа устройства, перекры-
вающие выходные отверстия бункеров, зависит от площади F (м2)
сечения выходного отверстия, высоты столба материала Ям и его
свойств Для жидкотекучих материалов (жидкие бетоны и рас-
творы)
Т = Fhpg,
высота столба материала, м, р — плотность материала, кг/м5, g — уско-
При нормальных сыпучих материалах сила Т меньше, тан
как часть веса уравновешивается силами внутреннего трения
между частицами материала В этом случае для инженерных рас-
четов можно принимать
Т = Fp = FpRg/(mf),
где р — среднее вертикальное давление материала, R — гидравлический радиус
выходного отверстия, m — коэффициент подвижности, f — коэффициент вну-
В механике сыпучих тел коэффициентом подвижности назы-
вают отношение давлений на рассматриваемой площадке — мини-
мального бокового к нормальному
Для основных строительных материалов f = tg <р « 0,8; по-
этому m = 1 4- 1,28 — 1,6 /1,64 « 0,22; fm = 0,8-0,22 w 0,175.
Гидравлический радиус при квадратном выходном отверстии
со стороной В (м), R = В2/(4В) = 0,25В Следовательно,
Г = Bspg 0,25В/0,175 « 14,2В3р.
При круглом выходном отверстии диаметром D R =
= л£>г/(4лО) = 0,250 и, следовательно,
Т = 0,785Dapg0,25D/0,175 = ПО’р.
Для бункеров с сыпучими материалами, опорожняемых каж-
дый раз при разгрузке полностью, перекрывающие выходное от-
верстие устройства целесообразно рассчитывать при действии
силы Ti = КТ (где коэффициент Д' = 1,5 2,0 учитывает уве-
личение силы сверх расчетной в период заполнения бункера).
Материал, засыпанный в бункер, обладает склонностью к об-
разованию сводов (рис. 2 62), мешающих нормальной разгрузке
Для уменьшения сводообразования размер выходного отверстия
следует принимать не меньше Заср Если своды все же образуются,
то ликвидировать их можно искусственными мерами, например
сообщением вибрации стенкам бункера или, в крайнем случае,
шуровкой ломом
2.8.2. Затворы бункеров
Выходные отверстия бункеров перекрываются затво-
рами или питателями Затворы применяют в тех случаях, когда
материал из бункеров выпускается порциями или полностью.
Управление затворами йУвдет&^тсй йручй’уй йл^ЙЙ?
пневматических толкателей.
Применяют затворы клапанный откидной (рис. 2 63, a),
пользуемый для бункеров малой вместимости в тех случаях, когда?
бункер от материала освобождается полностью; клапанный под-
порный (рис 2 63, б) для бункеров малой и средней вместимости '
при зернистых и кусковых материалах; секторный (рис. 2.63, г),
при мелкокусковых и зернистых материалах (допускает удобное-
регулирование сечения выходной струи материала); челюстной
(рис 2 63, д) двухсекториый уравновешенный; пальцевый'
(рис. 2.63, ж), применяемый при крупнокусковых материалах
(каждый палец движется отдельно и при перекрытии отверстия
бункера самостоятельно ложится на материал); цепной
(рис 2.63, з), используемый для тех же случаев, что и пальцевый;
плоский реечный (ГОСТ 8286—74), вертикальный (рис. 2.63, а),
горизонтальный (рис. 2 63, е), отличающиеся малыми габарит-
ными размерами и простотой конструкции. Особым является
шлюзовой затвор (рис. 2 63, и), выполняемый в виде принудительна
вращаемого в плотно прилегающем корпусе секторного ротора,
обеспечивающего изоляцию бункера от места выдачи материала*. <•»
Такие затворы применяют в установках для пневматического
транспортирования материала.
Для определения нагрузки на клапанный затвор нужно раз- \
дожить вертикальную силу Т (силу давления иа затвор) иа две *;
составляющие, как показано иа рис. 2.63, а. Искомая составляю- '
щая при коэффициенте внешнего трения fc
Момент, нагружающий затвор, М = Т'а. • у ..л
Секторные и челюстные затворы воспринимают полною
грузку Т, приходящуюся на выходное отверстие. Момент
который необходимо преодолеть (рис. 2.63, г),, без учета* м.
от веса челюстей (который обычно уравновепшваетейч1з
грузом)!
= Пог.
Вес пальцев .фальцевого затвора должен
достаточный дл^фреодоления_српро7йв-л(
зультате дейт”£,,‘т &'”'г‘’,‘ ' '
Моменте
Момён^уфйи
s', Ma.
Условие ЛГ1 > М2 выражаем в виде Mi — kMit где k — 1,25 —
коэффициент, учитывающий сопротивления и неравномерную
работу всех пальцев Тогда
Цепной затвор должен иметь цепи весом GB, достаточным для
удержания материала под действием создаваемой силы давле-
ния У (рис 2 63, з)
Сумма проекций всех сил на плоскость, нормальную днищу:
Р-ЛГсо5 0 + Л7ц8Ш₽ = О или Р = ЛГ(СО3 0-fnsm₽),
где /я— коэффициент треиия между цепью н материалом
Сумма проекций всех сил на плоскость днища:
Т' — Р/с— Nfa cos р — W sin р = 0 или
Т' = W [/с (cos р - /ц sin Р) + (/ц cos р + sin ₽)].
Подставляя вместо N его выражение, получаем
Г = Сц cos (а + Р) (/с cos р - fcfa sin р + /а cos р + sin Р),
откуда, вводя коэффициент запаса k = 1,25, и подставляя
Т' = Г (sin а — /Осоза), находим
~_____________АГ' (sin « —(с cos а)_____
Плоские реечные затворы кроме восприятия внешней на-
грузки должны преодолевать силу трения в пазах Сила, необ-
ходимая для перемещения задвижки горизонтального затвора,
вертикального затвора
де А = 1,25 — коэффициент запаса; /0 — коэффициент трении в пазах.
/ Регулирование скорости истечения материала из бункеров
й»квт быть достигнуто неполным открытием затвора. Так как
fcF= 5.65Х "/Р, то очевидно, что изменять скорость истечения
ЙШо, изменяя гидравлический радиус R — F/A.
йвЩк как большинство затворой^аегулирует прямоугольные
МиРПяге отверстия со стородйЮИИИ^Ь ' для которых F = ab,
вВимк(й.4-!Й И R = раскрытии затвора
ЕиИтЬйДУ?-ВЭ. if, следовательно,
3^чения
Отношение скоростей по мере изменения. сечения
отверстия
2.8.3. Питатели бункеров
Питатели (рис. 2.64) применяют для равномерной не-
прерывной выдачи материала из бункера. Конструкции питателей
разнообразны Некоторые из них представляют собой обычные
конвейеры небольшой длины — ленточные (рис, 2.64, с) или пла-
стинчатые (рис. 2.64, б), размещенные под выходным отверстием
бункера и имеющие лишь специальный привод, обычно храповой
для получения малых скоростей. Значительное распространение
имеют винтовые (рис. 2.64, в) и тарельчатые (дисковые) (рис. 2.64, г)
Рис* 2.64. Схемы Пата
Ж'
питатели, используемые для подачи кусковых материалов с ча-
стицами крупностью до 100 мм.
Барабанные лопастные питатели (рпс. 2 64 д) применяют как
дозаторы, т е при повороте на некоторый угот они могут выда-
вать определенную порцию материала, находящуюся между
лопастями Используют также кареточные (рис. 2.64, е), вибра-
ционные (рис. 2.64, ж) питатели, хорошо дозирующие материал
Лепто'Игые питатели применяют для выдачи из бункеров
всех видов материалов — от пылевидных до среднекусковых при
производительности до 300 м:1/ч В питателя< используют резино-
тканевые лепты шириной 0,4 .. 1 2 м. Длина питателей до 4 м,
скорость лепты 0 05 0,5 м/с.
Пластинчатые питатели применяют для подачи средне- и
крупноку’сковых материалов при производительности до 1000 м3/ч.
Особенно широко распространены птастинчатые питатели на
камнедробильных заводах. Они допускают подъем под углом до
30° Настилы имеют ширину 0 5 2,4 м Длина питателен до
18 м. Скорость питателей от 0,02 до 0,4 м/с Основные параметры
пластинчатых питателей стандартизированы Стандарт пред-
усматривает пять типов стационарных и передвижных питателей.
.Ленточные н пластинчатые питатели снабжены бортами, вслед-
ствие чего перемещают материал толстым слоем. Производитель-
ность ленточных и пластинчатых питателей определяется по общим
формулам с учетом наличия бортов на несущем элементе
Для получения малых скоростей перемещения материала
в пластинчатых и ленточных питателях можно применять криво-
шипно-храповой привод хотя это и приводит к некоторой нерав-
номерности движения (рпс 2.64, з)
Мощность привода а следовательно, и усилие в тяговом эле-
менте значительно (в несколько раз) превышает аналогичные
показатели соответствующих типов конвейеров, что объясняется
большими сопротивлениями на тяговом элементе из-за наличия
бортов и большого числа опорных роликов, более тяжелыми
условиями работы всех узлов трения, неравномерностью хода
при храповом приводе, а также давлением на несущий элемент
столба материала, выходящего из бункера.
Мощность привода ленточных и пластинчатых питателей
где Л'тр — мощность, определенная по формуле для всех транспортирующих
машин при коэффициенте сопротивления для ленточных питателей w — 0,2,
для пластинчатых ш = 0,33, Л1Д— мощность (иВт), расходуемая па преодоле-
ние потерь от сил трения, возникающих в результате давления на несущий эле-
мент столба материала, выходящего из бункера’
сила давления на устройство, перекрывающее выходное отверстие
— коэффициент трення материала о ленту.
474
2.8.4. Спускные самотечные устройства
В тех случаях, когда материал транспортируется
сверху вниз, можно применять гравитационный (т е под дей-
ствием силы тяжести) его спуск по наклонной плоскости Такой
способ широко используют в различного рода транспортирующих
установках — при подаче материала в бункеры, для передачи от
затворов н питателей к конвейерам, при перегрузке с одного кон-
вейера на другой и при укладке материала на месте
Угол наклона самотечного устройства (рис. 2 65, а, б) должен
быть таким, чтобы груз мог перемещаться вниз самотеком с задан-
ной скоростью Неправильный выбор угла наклона ведет к тому,
что груз застревает на лотке или перемещается с недопустимой
скоростью, что может привести к его порче
При транспортировании по желобу кускового материала или
штучных грузов с максимальным размером а111ах ширина желоба В
должна быть не меньше Затах Высота бортов в желобах равна
0,4 В, а толщина металла в зависимости от крупности кусков
При перемещении мелкофракционного материала диаметр
спускной трубы должен быть не меньше 300 мм
Спускные лотки (желоба) выполняют корытообразной формы,
немного суживающимися к выходной части Одним концом они
подвешиваются шарнирно, второй висит на тяге изменяемой
длины, что позволяет варьировать угол наклона желоба
Спускные трубы применяют для перемещения пылящих ма-
териалов Трубы с разветвлениями используют для перегрузки
материала с одного конвейера на другие (рис. 2 65, в).
Для спуска материалов, преимущественно штучных, с большой
высоты (при ограниченности участка в плане) целесообразно
применять винтовые спуски (рис 2 65, г) Сыпучие материалы при
нежелательности их падения с большой высоты можно подавать
чепез каскадные списки (рис. 2 65, д'), представляющие собой
вертчкапьиые шахты'с расположенными по спирали наклонными
лотками, применяемыми в качестве гасителей скорости
Спускные требы используют для подачи бетона к местам
укладки. Чтобы бетон в них не задерживался и ие расслаивался,
их оборудуют вибраторами Называются такие устройства вибро-
хоботами (рис 2 65, е) При длинных спусках бетон приобретает
большую скорость что приводит к снижению его качества По-
этому впброхоботы имеют гасите ди скорости в виде наклонных
участков пли промежуточных рассекателей потока (рис 2 65, ж)
и концевых гаситедей (рис. 2 65, и к).
При передаче через самотечное устройство большого коли-
чества материала п тощадь его поперечного сечения должна соот-
ветствовать производительности, при этом площадь F поперечного
сечеьня материала определяют (при коэффициенте заполнения
в = 0,4 0 8) из уравнения
/7„ = 3,6Грве
Скорость о движения материала по желобу зависит от угла
его наклона и может быть ориентировочно определена па основе
ранее изложенного метода (см п 2 2 9)
2 8.5. Средства контроля и автоматизации работы
коивеиерных установок
технологических агрегатов, включенных вместе с транспортирую-
щими в общий технологический процесс Такие системы в целом
рассматриваются в соответствующих курсах, посвященных авто-
матизации производства
Указатели уровня заполнения бункеров устанавливают в ниж-
ней п верхней частях бункера; они сигнализируют о заполнении
бункера и о его опорожнении (рис. 2.66, а)
Наиболее простые по конструкции мембранные и диафраг-
менные указатели (рис 2 66, б) выполняют в виде резиновой мем-
браны, вделанной в стенку бункера Подпружиненный шток
выдавливает мембрану внутрь бункера Свободный конец штока
при перемещениях мембраны может контактировать с выключате-
ле
Й
леи, подключенным в цепь сигнальных устройств Верхний и ниж-
ний указатели включены по-разному, нижний реагирует на от-
сутствие давления на мембрану, верхний — на наличие давления
Мембранные указатели хорошо работают при действии иа них
порошковых н зернистых материалов
Только в верхней части бункеров можно использовать поплав-
ковые указатели уровня маятникового типа Их чувствительным
элементом (рис 2 66, в) является поплавок, подвешенный иа
штанге к корпусу при помощи стального канатика пли резино-
вого колпака При заполнении бункера до соответствующего
уровня поплавок отклоняется в сторону и поворотом штанги или
вытягиванием канатика действует на выключатель, для чего ис-
пользуют поворотную ртутную контактную систему
Применяют лопастные вращающиеся указатели в виде крыль-
чатки, вращаемой электродвигателем и тормозимой материалом
При стопорении крыльчатки появляется сигнал, управляющий
питателем или затвором бункера
Для нижних и верхних указателей уровня применяют фото-
электрические датчики (рис 2.66, г), сигнализирующие один
о заполнении, другой об опорожнении Фотоэлектрический ука-
затель можно использовать как автоматический выключатель
477
вибратора, служащего для разрешения сводов в бункерах с не-
прерывной выдачей материалов В такой установке при образо-
вании свода в бункере (рпс. 2 66 д) фотоэлемент дает импульс,
так как па него падает луч света от источника, установленного
на противоположной стороне выходной горповины бункера
В нормальных условиях луч света прерывается струей материала
пз бункера
Можно применять излучатели с использованием цезия-137
и пи кобальта-60, более стабильные, чем фотоэлектрические, но
требующие соблюдения специальных мер безопасности.
Указателями наличия материала па ленте могут быть откло-
няющие лопатки (рис 2.66, е) или подвижные роликовые опоры
(рис. 2 66 ж), связанные с выктючатетями, подключенными
к цепи управления соответствующих двигателей (приводов)
Для автоматического регулирования наполнения несущего
элемента конвейеров используют устройство проникающего из-
лучения (рис 2 66, ж, з)
Нормальная работа в строительстве длинных конвейеров,
преимущественно ленточных, и особенно линий конвейеров, воз-
можна только при оборудовании их специальными контрольными
устройствами с датчиками, регистрирующими поведение ленты
в работе, сигнал которых воздействует на систему управления
К ним относятся датчики скорости, пробуксовки, обрыва, боко-
вого смещения и продольного разрыва конвейерных лент
(рпс 2.67).
Датчиками скорости (реле скорости) являются преимуще-
ственно тахогенераторы / (рис. 2 67, а), присоединяемые к любому
из ведомых барабанов или специальному ролику 2, приводимому
холостой нижней ветвью ленты 3 Сигнал тахогенератора подается
в релейный усилитель, куда вводятся цепи управления и сиг-
нализации.
Для установления пробуксовки лент можно применять два
тахогенератора 4 и 7 (рис 2.67, б), один из которых приводится
ведущим барабаном, а второй лептон Ток от обоих генераторов
подается на измерительный мост 6 При равенстве скоростей,
а значит, и сигналов тахогенераторов ток в измерительной диа-
гонали моста 5 отсутствует При пробуксовке сигнал разбаланса
моста через реле времени 8 воздействует на систему управле-
ния Р (включения двигателя привода или включения двигателя
натяжного устройства). Тахогенераторы должны иметь строго
одинаковые характеристики Применяют и другие датчики про-
буксовки ленты
Датчиком обрыва ленты (рис. 2 67, в) является натянутая
под холостой ветвью ленты тонкая струна 10, поддерживающая
замкнутыми контакты реле 11, включенного в систему управле-
ния При обрыве ленты холостая ветвь ее провисает и под дей-
ствием собственного веса обрывает струну, размыкая тем самым
контакты реле 11.
478
Датчиками бокового схода ленты (рис 2 67, а) являются
реле 12, установленные с определенным интервалом вдоль ленты
у наружной кромки боковых роликов. Реле оборудовано высту-
площадка, поддерживающая замкнутыми контакты реле включен-
ного в систему управления При прохождении над щитом разо-
рванного участка ленты площадка загружается просыпавшимся
материалом и размыкает контакты
Если необходимо взвешивать перемещаемый материал, что
в условиях строительства используют редко, то применяют тензо-
метрические устройства, в которых нагрузка от свободно под-
вешенной на тензометрических тягах измерительной площадки
с роликоопорами воспринимается в виде электрического сигнала
определенной силы, подаваемого в интегратор, суммирующий во
479
времени эти сигналы и указы-
вающий количество материала,
прошедшее через конвейер
В комплексных конвейерно-
технологических установках при-
меняют объемные и весовые дози-
В качестве объемных дози-
ощцх устройств используют
ханические системы в виде пово-
ротных мерных ковшей или чаще
лопастных барабанных питателей
Весовые дозаторы применяют
в тех случаях, когда объемная
дозировка хатсриалов, поступающих в технологические агрегаты,
неприемлема, поскольку при ней нельзя учесть влажность ма-
териала и объем пхетот между отдельными кусками (например,
и бетоносмесителях непрерывного действия)
Для учета временя работы конвейеров ц времени их простоев
из приводов питающих электродвигатель конвейера, трансфор-
матор тока ГГ подает напряжение па реле Р которое срабаты-
Baei и своим нормально открытым контактом ! включает часы
работы ЧР. При остановке механизма реле отпускает якорь,
что приводит к разрыву контакта / и включению через нормально
замкнутый контакт 2 часов простоя ЧП
Автоматическое управление конвейерами применяют преиму-
щественно в тех случаях когда ряд конвейерных устройств,
иногда совместно с технологическими агрегатами, образует общую
линию обеспечивающую непрерывный процесс транспортирова-
ния Автоматизация транспортных установок основывается иа
следующих положениях Пуск любого из конвейеров общей линии
допустим после того, как будет пущен предыдущий (считая от
конечною пункта транспортирования), так как иначе неизбежна
загрузка (завал) линии материалом.
Во время работы, по тем же соображениям, остановка любого
из промежуточных конвейеров должна повлечь за собой остановку
всех последующих (считая от конечного пункта). Необходимо
предусмотреть остановку всей общей линии из любой ее точки
при аварии При разрыве лепты, боковом сбеге, пробуксовке
и т д должны автоматически останавливаться все конвейеры
общей линии Для производства ремонтных и наладочных работ
необходимо предхсмотреть местный пуск любого конвейера
Конвейерная линия должна быть оборудована звуковой сигна-
лизацией и двусторонней связью
Существует большое количество различных автоматических
систем управлении, обеспечивающих выполнение указанных выше
i
требовании Они основываются на использовании сигналов от
датчиков установленных по всей линии конвейеров и в первую
очередь иа сигналах датчиков скорости, характеризующих нор-
мальное перемещение тягового элемента каждого конвейера
На рис 2 69 показана структурная схема системы автома-
тизированного управления линией ленточных конвейеров Пуск
конвейеров производится с пульта управления ПУ кнопкой
с фиксируемой защелкой до конца пуска всей цепочки. При этом
срабатывает реле звуковой сигнализации ЗС, включающее звуко-
вые сигналы, и реле, включающее с выдержкой 6 8 с питание
линейных релейных блоков ЛРБ, которые последовательно начп-
подается сигнал на пуск второго и т д При срабатывании лю-
бого из датчиков скорости ДС, бокового схода леиты ДЛ, раз-
рыва ленты ДР, завала мест перегрузки ДЗ, н других, в блок
ЛРБ подается сигнал на выключение приводов всей общей кон-
веиерной линии Индивидуальный пуск каждого конвейера про-
изводится кнопкой местного управления МУ Все цепи управле-
ния работают на пониженном напряжении (36 В) от трансформа-
тора ТР с применением полупроводниковых выпрямителей.
2.9. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО
ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
2.9.1. Способы пневматического транспортирования
Пневматическое транспортирование материалов может
быть осуществлено тремя способами! 1) во взвешенном состоянии
в потоке движущегося воздуха; 2) механическим перемещением
481
аэрированного, т е. насыщенного воздухом и имеющего свойства
жидкотекучести, материала; 3) в отдельных сосудах, перемещае-
мых в трубопроводе под действием давления воздушной среды
Основным способом пневматического транспортирования сы-
пучих материалов является первый, широко используемый при
перемещении пылевидных и порошкообразных материалов на
средние и дальние расстояния по трубопроводам малых диаметров
(50 200 мм). Второй способ применяют для транспортирования
тех же материалов па короткие расстояния и при небольшом пере-
паде высоты (до 25 м) Третий способ распространен для пере-
мещения кусковых строительных материалов, размещаемых в спе-
циальных контейнерах, снабженных опорными колесами и пере-
мещаемых по трубопроводам большого диаметра (0,8 ... 1,6 м).
2.9.2 Транспортирование в движущемся потоке
воздуха
Преимущества пневматического транспортирования за-
ключаются в герметичности установки, исключающей пыление
и загрязнение материала, в полной механизации процесса за-
грузки и разгрузки материала, в компактности оборудования
и возможности перемещения материала по трассе любой конфигу-
рации с протяженностью до 2 км при большом перепаде высоты
и большой производительности (200 . 300 т/ч и более)
Недостатком пневматического транспортирования является вы-
сокий удельный расход энергии (в 3 ... 6 раз больше, чем для
конвейеров), быстрое изнашивание деталей оборудования при пере-
мещении абразивных материалов.
Различают две системы пневматического транспортирования!
всасывающую, при которой материал загружается и перемещается
в результате разрежения воздуха в транспортном трубопроводе
(такие системы иногда называют вакуумными), и нагнетательную,
при которой материал подается и перемещается в результате
нагнетания и избыточного давления воздуха в транспортном
трубопроводе
Всасывающие системы применяют для транспортирования
материала из нескольких мест в одно Перепад давления состав-
ляет 40 ... 80 кПа, вследствие чего транспортирование возможно
только на короткие расстояния при малом перепаде высоты
Материал одним или несколькими соплами 1 (рис 2 70, а)
засасывается в гибкие трубопроводы 2 и передается в транспорт-
ный трубопровод 3 В месте разгрузки материал поступает из
транспортного трубопровода в разгружатель 4, где в результате
расширения сечения скорость воздуха резко снижается, про-
исходит выпадение частиц материала, которые через шлюзовой
затвор 5 попадают в бункер 6 Воздух поступает в фильтр 7 Из
фильтра 7 отфильтрованный материал через шлюзовой затвор 8
попадает в бункер 9. После очистки воздух подается в воздуш-
482
ный насос 10, откуда через выхлопной трубопровод 11 поступает
в атмосферу Материал из бункеров 6 и 9 может передаваться на
конвейер 12
Так как полной очистки воздуха в фильтре от частиц материала
достигнуть практически не удается, в насос поступает загрязнен-
ный воздух, что является причиной быстрого изнашивания ра-
бочих деталей насоса Для уменьшения износа следует стре-
миться к максимально возможной очистке воздуха
Нагнетательные системы применяют для транспортирования
материала по разветвленному трубопроводу из одного места в не-
сколько мест Давление воздуха 200 .. 800 кПа; транспортиро-
вание возможно на значительные расстояния при большом пере-
паде высоты
Из бункера 15 (рис 2.70, б) через шлюзовой затвор 17 мате-
риал поступает в транспортный трубопровод 18, куда подается
под давлением воздух Воздух засасывается из атмосферы через
фильтр 14 компрессором 13 и проходит водомаслоочиститель 16.
В месте разгрузки материал переходит из транспортного трубо-
провода в разгружатель 21, где его частицы выпадают, и через
шлюзовой затвор 20 подаются в бункер 19 Воздух, пройдя
фильтр 22, через выхлопной трубопровод 23 поступает в атмо-
сферу Из фильтра 22 через шлюзовой затвор 24 материал попа-
дает в бункер 25 Из бункеров 19 и 25 материал может быть пере-
дан на конвейер 26
При необходимости забора материала всасыванием из вагона
или другого сосуда и транспортирования его на дальнее расстоя-
ние всасывающая и нагнетательная установки могут быть свя-
заны между собой различными устройствами, в том числе кон-
вейером 12.
483
2.9.3. Элементы пневмотранспортного оборудр^Д
Для забора материала в установках всасывающей^^
применяют сопло, имеющее вид трубы 1 (рис. 2.71, а), охвачен®
кожухом 2. Труба соединяется с всасывающим трубопровода
а полость между трубой и кожухом — с атмосферой через
стия, перекрываемые перфорированным манжетом 3, своём;
вращающимся на кожухе Проходное сечение (для воздух
регулируется поворотным манжетом для возможности создай
необходимой концентрации смеси материал — воздух.
Воздухопровод выполняют из цельнотянутых стальных тр®
диаметром 50 ... 240 мм, а колена и отводы изготовляют чут^
ными литыми с отбеленной внутренней поверхностью и утоляй
ной задней стенкой из-за интенсивного изнашивания ее ctW
перемещаемого материала, вследствие изменяющего направлеНи
движения
В качестве воздушных насосов применяют во всасывающв
установках лопастные (рис. 2 71, б) и коловратные (рис. -2.7ед
насосы и центробежные вентиляторы, в нагнетательных уста®
ках компрессоры поршневые и ротационные общепромыцйленнд
типа с ресиверами. __ -’-йж
Отделители выполняют в виде цилиндрических или цилиндр?
конических сосудов, снабженных входным и выходным воз/в
проводами; выпавший материал через выходное отверстие,-.»
рудованное шлюзовым принудительно вращаемым затвором^
пускается наружу, а воздух направляется в фильтр. Частота'
щения шлюзового затвора 20 50 об/мин.
Для очистки воздуха применяют мокрые (водяные), ткана
и центробежные фильтры В мокрых фильтрах (рис.' 2>7
загрязненный воздух подается в сосуд с водой, в котором
оседает, очищенный воздух выходит наружу, тканевые фи
(рис. 2.71, д) имеют несколько последовательно расположён
слоев ткани в виде мешка. При прохождении воздуха пыль
на мешках. Для удаления из ткани пыли понижающей--в
цаемость фильтры периодически встряхиваются спецйальн
водом Очищенный воздух подается в общий коллектор,'
выпускается наружу.
В центробежных фильтрах (рис. 2.71, ё) загрязненн
попадает через периферийный отросток в цилиндр неб
диаметра 60 ... 80 мм с донным отверстием. Под'действи
тробежной силы при движении по внутренней поверки’
л ин др а пыль прижимается к его стенкам, вслед
о стенки теряет скорость и падает в донное отверстц
пуска большого количества воздуха центробежные фи!
ракит .в.батареи..
” широко распространены тканевые
^Де-убгадо^кй; нагнетательного тцла между-"в
сбя (койпресс^мУ и устройствой, подающ^м-ти
спрессовывается н в таком виде непрерывным стотбом посту-
пает в транспортным трубопровод, где, попав в струю сжатого
воздуха, разрыхляется н смешивается с воздушным потоком.
Спрессовывание материала необходимо для того, чтобы не
допускать просачивания сжатого воздуха к месту ею загрузки.
Винтовые питатели изготовляют преимущественно стационар-
ными производительностью 20 ... 200 т/ч при дальности подачи
до 200 м, но можно использовать и передвижные Производитель-
ность (т/ч) их по цементу ориентировочно определяют по эмпи-
рической формуле
/7, „ = (0,125 ... 0,2)D,,
где Оо — диаметр винта, сч, большие значения кооф(ш(шента перед D’ отио-
Винтовые питатели недостаточно экономичны и быстро из-
нашиваются' их срок службы 1200 . 500 ч Поэтому значительно
чаще применяют камерные питатели, состоящие из двух цилиндро-
конических сосудов 5 (рис 2 71, э), соединенных при помощи
затворов 4 и 7 с транспортным трубопроводом Рис питающими
бункерами 6 Для получения давления в трубопроводе и в камере
их соединяют трубопроводом 10 Воздух подается в камеру через
трехпозиционный кран 8, управляемый автоматически.
Каждая из камер последовательно соединяется с бункером,
более быстрого перехсда материала из камеры в трубопровод, и
для уравновешивания давления, в камеру по трубопроводу по-
дается сжатый воздух, выдувающий материал
Пропускная способность (т/ч) двухкамерных питателей (5 ...
12) V, где V—объем каждой камеры, м3
2.9.4. Расчет пневмотранспортных установок
Расчет установок для пневматического транспортиро-
вания сыпучих материалов сводится в основном к определению
расхода воздуха и его скорости, диаметра трубопровода, потерь
давления в трубопроводе и основных показателей воздушного
насоса или компрессора
При заданной производительности по материалу массовая
подача (т/ч) воздуха определяется из формулы
/7В = 3,6QnpB(.i,
+SS
откуда объемная подача (м3/ч)
Qb = Дм/(3,6рвр),
где р„ = 1,244 кг/м3 — плотность атмосферного воздуха;
и — коэффициент массовой концентрации смеси, т. е. отно-
шение массы перемещаемого в единицу времени материала
к массе расходуемого за это же время воздуха = 3 20
для песка и щебня; р. = 20 ... 100 для цемента).
Давление воздуха в трубопроводе переменно
л уменьшается вдоль трубопровода по направ-
лению движения материала. Так как расход воз-
духа постоянный, то вследствие понижения давле-
ни я увеличивается скорость воздуха В резуль-
тате в установках всасывающего типа минималь-
ная скорость воздуха cm,n имеет место у сопла,
а максимальная 1>тах — у насоса. В устаногках
нагнетательного типа минимальная скорость omln — у питателя
и компрессора, а максимальная vmx — на выходе, т. е. скорость
увеличивается от места загрузки к месту выдачи, а давление соот-
ветственно падает.
Минимальная скорость воздуха должна быть достаточной для
поддержания частиц материала во взвешенном состоянии и зави-
сит от скорости витания ов, определяемой условием, чтобы ча-
стицы материалов, помещенные в вертикальный трубопровод
(рис 2.72), под действием встречного потока воздуха удерживались
от падения Эта скорость зависит от аэродинамических свойств
частиц материала, являющихся функцией их геометрической
формы, размеров и массы Уравнение равновесия частицы ма-
териала массой m
mg = kpBFvl,
Так как для тел неправильной формы определить k трудно,
то принято реальную частицу материала заменять эквивалент-
ным шаром таких же объема и массы. Для шара k « 0,23
При плотности материала рм (кг/м3) и диаметре а (м) эквива-
лентного шара масса (кг) частиц
m = яа3рм/6
и, следовательно,
-^рм=0,23-^-^^,
откуда
v„ = 5,33 т/ари/рц.
Рис. 2.73. Формы частиц транспортируемого материала.-.;
Расчетная плотность воздуха р„ = 1,244е Кг/м3,'
где е « 0,75 для всасывающих установок и в « t,5?.
для нагнетательных .
В результате экспериментальных исследова-
ний установлено, что для шероховатых тел и тел-
неправильной формы скорость витания vx меньше,
чем для гладкого шара: vx = 7ефиш Если принять
для эквивалентного шара (рис 2 73, а) = 1, то
для округлого тела с неровной поверхностью
(рис. 2 73, б) = 0,64, для продолговатого тела
(рис. 2.73, в) кф = 0,57 и для тела пластинчатой
формы (рис 2.73, г) &ф = 0,45
Частицы неправильной формы будут надежно
уноситься потоком воздуха, если скорость его
равна или несколько превышает скорость витания
для эквивалентного шара При определении ско-
рости витания пылеобразных материалов следует
учитывать, что частицы их могут сбиваться в
комки с поперечным размером, значительно пре-
вышающим размер частиц. Так, частицы цемента
имеют поперечный размер 60 ... 80 мкм, а слежав-'-
шиеся частицы — до 0,4 мм, и скорость витания
поэтому повышается от 0,2 до 5,3 м/с.
Расчетные скорости витания, соответствующие минимальным
скоростям воздуха, можно принимать следующими-; для це-
мента — 5,3; для песка — 20, для стружки — 15; для влажных
z опилок — 7,5, для угля (орешка) — 11 м/с.
Конечная скорость воздуха о„ зависит от дальности транспор-
'тироваг)ия I и-может быть, например, для цемента принята сле-
дующей:
I, м ................................ 100 200 300 400 500 600 700
Яв. м/с.............................. 17 22 26 28 30 32 34
Средняя рабочая скорость воздуха
< . ц₽ = 0,5 (и, +
-Для обеспечения устойчивости транспортирования должно
..соблюдаться условие > £пв, где коэффициент g зависит от
^А^асёовой’концентрации смеси!
.................................... 1....................2 ю 16 J ' J '
gg*’ -_________________________________. 1,25 '1,60 - 2,00 3,00
трубопровода^,
На концах трубопроводадолжИ^Й
ний, достаточная для получения^®/)
и равная сумме всех потерь, Давледая^ж?'
установки. Ниже приведены формулу Для-определ'
терь. '» ’
Необходимое давление (Па) при вакууме^сойда-в
установки или потери при ввод$'материала вНр^ррр
р„ = 0,625о$ (10 4- 0,5р.).
Потери давления (Па) на пёремещёние
по трубопроводу диаметром D (м) на ГОризок'фвяЗё^р;
I (м) и высоту h (м) -j.
Pu = 0,625v^(I + *р) (ЬЖ+
где коэффициент k зависит от рабочей скорости воздуха: при ор = 15
= 0,46; при с/р = 20 м/с Л = 0,33; при ор = 25 м/с k = 0,24. :
Потери давления (Па) на ^вертикальный подъемг^ериВда
и воздуха S лйя®
Ра = 12,446(1
Средние потери давления в колене или отводе рк =
Потери давления в разгружателе рр « 2000 Па, в фильтре^;
рф « 1000 Па..
Суммарные 'потери определяют, вводя коэффициент Г,25 'не^
учтенных потерь: ..--г.
S Р ~ 1>25(рв + р'м+*р?Ч--£-'Рк+гРр.-^1§.ф-)-^ •-
Мощность (кВт) воздушного насоса
JV = S pQjyioo'ol
Необходимая мощность двигателя NVB = №/т].
-- д
2.9.5. Оборудование для транспортирования-'
аэрированных материалов' —'
ческими.
нически*
(чаше обычно» тканой лентой или специальной синтетической
тканью, пропускающими воздух) В верхнюю часть подается ма-
териал, а в нижнюю — сжатый воздух под давлением до 4 кПа.
Матерна а насыпается на плитки или тканую лепту слоем 50 ...
100 мм
Расход воздуха в таких установках до 2 м3/мин иа 1 м2 площади
желоба Средний угол уклона желоба а = 2,5°
Скорость (м/с) движения материала ориентировочно можно
определить по формуле
v = 10/b tga,
где b — ширина жадоба, м.
Производительность (т/ч) желоба П ~ 3,6qv.
Необходимую мощность (кВт) двигателя воздушного насоса
находят по эмпирической формуле
= 0,6 4-8-10-4 ЛЬ,
где П — в м3/ч, L —- длина транспортирования, м.
Желоба изготовляют шириной 0,1 ... 0,5 м, длина транспорти-
рования до 40 м, а производительность до 120 ма/ч.
490
Пневматические винтовые подъемники (ГОСТ 15016—84) ис-
пользуют для перемещения порошкообразных и пылевидных ма-
териалов по вертикальному трубопроводу. Из бункера 2
(рис 2 74, б) материал винтовым питателем 1 с переменным шагом
подается в смесительную камеру 4 на пористое дно 5 С камерой
связан вертикальный трубопровод 3 В камере материал подвер-
гается аэрированию воздухом, подаваемым под давлением 50 .
120 кПа через пористое дно 5, приобретает повышенную подвиж-
ность и в виде пульпы сплошным потоком перемещается по верти-
кальному трубопроводу.
Изготовляют подъемники трех типоразмеров производитель-
ностью 30, 60 и 100 т/ч при высоте подъема Н = 35 м
Расход <?в (м^/ч) воздуха незначительный и зависит от произ-
водительности и высоты подъема, в среднем QB » 0,2 0.3ПН
Давление в смесительной камере должно быть достаточным для
рыхления и подъема материала. Давление, необходимое для подъ-
ема материала, должно превышать давление столба материала
в вертикальной трубе, определяемое как
Р = Ж (1 + и) g
С учетом потерь давления на рыхление, давление в смеситель-
ной камере обычно составляет 0,12 МПа
Мощность (кВт) винтового питателя N л* 0,004 ... 0,006 ПН
(где П — в т/ч, Н — в м).
2.9.6. Пневматическое транспортирование в сосудах
Пневматическое транспортирование в сосудах приме-
няют для перемещения бумаг, документов, книг (пневмопочта).
Используют его и для транспортирования строительных материа-
лов, например, между карьером и заводом железобетонных из-
делий
В пневмотрубопроводе большого диаметра (0,8 ... 1,6 м) раз-
мещаются вагонетки (контейнеры), опирающиеся по периметру
периферийными колесами на внутреннюю поверхность трубы
Торцы вагонеток круглые, диаметром немного меньшим внутрен-
него диаметра трубопровода Вагонетки могут перемещаться по
одной, а могут быть соединены в виде поезда Крайняя вагонетка
снабжена резиновым уплотнением Скорость вагонеток до 30 км/ч
н более при грузоподъемности 2 . . Зт Давление воздуха неболь-
шое и определяется рельефом местности (преодолеваемым подъ-
емом), на которой уложен пневмотрубопровод грузоподъемностью
поезда или вагонеток, коэффициентом сопротивления перемеще-
нию и относительным заполнением вагонетками площади попереч-
ного сечения трубопровода Эксплуатация опытных образцов
выявила экономическую целесообразность применения в ряде
случаев такого вида пневмотранспорта вместо автомобильного.
491
ЧАСТЬ 3
ПОГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНЫЕ МАШИНЫ
3 ! НАЗНАЧЕНИЕ И ВИДЫ МАШИН
Погрузочио разгрузочные машины предназначаются
дпя погрузки штучных грузов п сыпучих материалов на транспорт-
ные устройства (железнодорожные вагоны, автомобили, конвейеры)
для разгрузки их с транспортных устройств, а также для пере-
мещения в хранилищах при складировании и сортировании
Погрузочно разгрузочные машины разделяют по процессу
работы на машины периодического и непрерывного действия; го
виду ходового оборудования иа машины рельсоколесные, передви-
гающиеся по рельсовым путям, и ипевмоколесные и гусеничные,
передвигающиеся непосредственно по местности, применяют также
стационарные погрузочно-разгрузочные машины
Погрузочно-разгрузочные машины перемещают материал по
сложной траектории, и работа их состоит из трех операций-
захват материала, транспортирование и выгрузка
Погрузочно разгрузочные машины обычно собирают из от-
дельных узлов грузоподъемных и транспортирующих машин или
машин, им подобных Приводом машин при постоянном месте
работы являются электродвигатели, при частых передвижениях
на значительные расстояния — ДВС
Номенклатура погрузочно-разгрузочных машин обширна, но
в зависимости от назначения их разделяют на машины для подъема
и перемещения при погрузочно-разгрузочных работах единичных
штучных грузов, машины для погрузочно-разгрузочных работ
с сыпучими материалами и машины для разгрузки железнодо-
рожных платформ (рис 3 1)
3.2. МАШИНЫ ДЛЯ ПЕРЕГРУЗКИ ШТУЧНЫХ ГРУЗОВ
3.2.1. Общие сведения
На строительной площадке перегружают единичные
штучные грузы большой массы’ железобетонные изделия, кон-
тейнеры с кирпичом и каменными блоками, ящики с прибывающим
и отгружаемым оборудованием, длинномерные лесоматериалы,
профильный металл Для их погрузки и выгрузки можно приме-
нять козловые, башенные и стреловые передвижные краны, по
если необходимо одновременно перемещать материалы по строи-
тельной площадке и производить монтажные работы, что делать
при подвешенном на крюке грузе неудобно, а иногда и невоз-
можно, то целесообразно применять вилочные автопогрузчики
и крапы-манипуляторы
3.2.2. Вилочные автопогрузчики общего назначения
Вилочные автопогрузчики классифицируют на авто-
погрузчики с приводом от ДВС, создаваемые на базе автомобиль-
ных узлов, и малогабаритные автопогрузчики, так называемые
электропогрузчики с приводными электродвигателями, питаемые
электроэнергией от аккумуляторных батарей
Электропогрузчики являются оборудованием промышленных
предприятий В строительстве используют преимущественно ав-
топогрузчики с приводом от ДВС
Основным видом рабочего оборудования автопогрузчика
является вилочный захват, который можно подвести под любой
груз, установленный на подставки (поддоны) Автопогрузчиком
можно поднимать пакеты пиломатериалов или отдельных мелких
грузов, уложенных в штабель на специальные поддоны с пазами
493
для лап вилочного захвата Отличительная положительная осо-
бенность автопогрузчиков заключается в их высокой маневрен-
ности в способности кроме подъема груза транспортировать его.
Грузоподъемность автопогрузчиков, используемых в строи-
тельстве, составляет 3,2 5 т при высоте подъема на вилочном
захвате до 4,5 и на крюке Г-образной стрелы до 7 м Скорость
подъема груза 0,5 . 10 м/мин, скорость передвижения автопо-
грузчика по дорогам о твердым покрытием до 50 км/ч Изготов-
ляют автопогрузчики и с большими грузоподъемностью и высотой
подъема.
Автопогрузчик (рис 3 2) состоит из ходовой и подъемной
частей В ходовую часть входят стандартные автомобильные де-
тали и узлы: двигатель с коробкой передач заднего моста, ходо-
вые передние н задние колеса, рулевое управление и т. д.
В отличие от обычных автомобилей двигатель в управляемые
колеса установлены в автопогрузчиках сзади, а задний ведущий
494
мост со сдвоенными пневматическими колесами — впереди- это
объясняется тем, что передняя часть автопогрузчика загружена
значительно больше в результате находящегося здесь подъемного
устройства и захватываемого груза Управляемые задние колеса
поворачиваются рулевой трапецией, маятниковый рычаг которой
перемещается рулевой тягой, связанной с цилиндром и гидроуси-
лителем рулевого колеса. Цилиндр гидроусилителя подвижен
относительно прикрепленного шарнирно к раме автопогрузчика
штока с поршнем и перемещается под давлением жидкости, пода-
ваемой через золотниковый распределитель, укрепленный на
цилиндре, плунжер которого управляется сошкой рулевого управ-
ления Ходовая часть автопогрузчика обычно неподрессорена.
Подъемная часть автопогрузчика (рис. 3 2, б) состоит из
шарнирно присоединенной к раме автопогрузчика основной вер-
тикальной рамы 21 и телескопической рамы 24, по которой в свою
очередь перемещается каретка 2. Рама 24 увеличивает возмож-
ность высоты подъема каретки 2 при малой общей высоте рам
в своженном виде.
Для уменьшения консольного вылета грузовых вил захвата
при передвижении основная рама 3 может наклоняться назад на
угол а до 10°; для лучшего захвата груза она может наклоняться
также вперед на угол fl до 3°.
Рабочим приводом механизмов подъема и наклона являются
поршневые гидроцилиндры, в которые жидкость подается от
лопастного или шестеренного насоса, приводимого через кардан-
ный вал от основного двигателя автопогрузчика.
В подъемном механизме на нижней балке основной вертикаль-
ной рамы 3 установлен поршневой гидроцилиндр 22, шток 23
которого оканчивается поперечиной, несущей звездочки 25 для
пластинчатых грузовых цепей 26. Поперечина связана с телеско-
пической рамой 24 Грузовая цепь укреплена на основной раме 3,
перекинута через звездочку и вторым концом закреплена на ка-
ретке 2 При перемещении штока телескопическая рама переме-
щается вместе с ним, а каретка движется с удвоенной скоростью
относительно основной рамы 3 и проходит путь, равный удвоен-
ному пути штока.
Механизм наклона выполняется в виде гидроцилиндра 9,
передающего через шток усилие на основную раму грузоподъем-
ника Меняя точку крепления штока к раме, можно получать
различные углы отклонения основной вертикальной рамы Ци-
линдры управляются золотниковыми распределителями
Гидроцилиндры автопогрузчиков работают при давлении 8 ...
10 МПа, а при грузоподъемности более 10 т при давлении 12 ...
13 МПа’.
Автопогрузчик может быть оборудован значительно повышаю-
щими эффективность его использования съемными грузозахват-
ными приспособлениями (рис. 3 3) вилочным захватом, штырем
для рулонов и коротких труб; захватом для бревен, ковшом для
495
в)
496
ботать в узких проходах складов. Автопогрузчик для подобного
назначения, но с другой конструкцией средней части имеет глу-
бокий проем (рис 3 4, б), в котором поперечно перемещается ос-
новная рама, что позволяет укладывать груз на основную кон-
струкцию машины.
Для удобства работы со штучными грузами, размещенными на
вилочном захвате, последний оборудуется в случае необходи-
мости поворотной кареткой для вил (рис. 3 5, а); верхним или
боковыми прижимами (рис. 3.5, б) и сталкивателем груза
(рис 3 5, в) Эти устройства управляются самостоятельными
гидроцилиндрами В условиях строительства их применяют очень
редко
Вместимость ковшей автопогрузчиков составляет 0,5 ... 1,5 м3,
грузоподъемность равна 0,5 ... 0,7 грузоподъемности вилочного
захвата Ковш поворачивается при зачерпывании и разгрузке при
помощи отдельного гндроцилиндра, питаемого от общей гидро-
системы автопогрузчика
Грузоподъемность автопогрузчика при крановом оборудовании
несколько ниже грузоподъемности при оборудовании вилочным
лапы, перемещаемые при помощи гидроцилиидров, для подъема
груженого поддона при перевозке В автовозах без поддонов при-
меняют подъемно-поворотные лапы Автовозы используются
обычно для перевозки лесоматериалов и перемещаются со скоро-
стью обычных грузовых автомобилей.
Электропогрузчики изготовляют грузоподъемностью 0,5 ... 5 т
с ходовой частью, имеющей колеса малого диаметра и приспособ-
ленной для перемещения только по качественным дорогам, обы-
чно по полу цеха. Электропогрузчики небольшой грузоподъем-
ности используют для загрузки и разгрузки крытых железно-
497
дорожных вагонов, в которых они могут свободно разворачива-
ться Высота подъема таких автопогрузчиков до 2,8 м, скорость
подъема до 0,15 м/с, скорость передвижения до 9 км/ч Аккуму-
ляторные батареи имеют энергоемкость до 18 кВт ч при напряже-
нии 24 или 40 В Все электрооборудование, включая электро-
двигатели передвижения и привода насосов, работает при этом
напряжении.
3.2.3, Расчет автопогрузчиков
Подъемная часть автопогрузчика является нормаль-
ной грузоподъемной машиной, что и определяет методы расчета
его соответствующих узлов и деталей. Сила, необходимая для
подъема вилочного захвата, с учетом трения в направляющих
элементах при эксцентричном положении груза относительно рамы
(рис. 3.6):
/’ = 2(<2с + ?с.а)/т](> + 9р+Г|
где Qc — вес груза, </с. а— вес каретки с захватом; ло — КПД блоков, q~ —
вес внутренней телескопической рамы; W — сопротивление от сил трения;
5/ = J- Вч>в + DqD + £<ря,
здесь А, В, Dt Е — нагрузки на опорные колеса, — соответствуй
Рис. 3.6. Расчетная схема подъемной части авто»
погрузчика
498
iniiuie коэффициенты сопротивления передвижению каретки с захватом и рамы,
ввиду того, что они находятся друг в друге, т. е. эксцентриситет е незначителен,
внутренняя рама мало влияет на поперечную нагрузку опорных колес.
Нагрузки реакции опорных колее являются функцией веса
Qo груза, который приложен на расстоянии а fa 0,6/ (где I — длина
вил) и базы опорных колес b и с:
А = в = Q<fl/b, D = Е = Qca/cmltt.
Следовательно, при <рА = грв = <р0 = <рв = <р
’’-“МФ+тУ.
На силу Р рассчитывают гидроцилиндр. Оси опорных колео
рассчитывают по равнодействующим вертикальных и горизон-
тальных нагрузок
Усилие S в тяге (на штоке) механизма наклона рамы опреде-
ляют из уравнения моментов относительно точки О при наклоне
рамы вперед на угол а и верхнем положении каретки с грузом
на расстоянии /7тк от точки О
Qc^nw, tgа ф- <?с, 3Нmax tg а + 0,75gp//max tgа ф-
+ 0,25<7ОС „ РЛ/„МХ tg а = Sh cos 0,
откуда
О _ [(<?С + 3 + 0.7с?р + 0,25<?ОСЯ р) Hm1x) tga
/i cos ft
Устойчивость автопогрузчика в продольном и поперечном
направлениях проверяют при предельном угле наклона основной
рамы вперед, при действии ветра рабочего состояния и уклоне
местности 1,5°. Расчет проводят по общему для всех грузоподъем-
ных машин методу (см. п 1 9 1) При учете всех сил, в том числе и
инерционных, коэффициент запаса устойчивости должен быть
не меньше предусмотренного обязательными нормами, т е
<р > 1,15. Практически же принимают <р = 1,3 ... 1,5
Мощность N (кВт) привода должна быть достаточной для ра-
боты только механизма подъема, так как при обычно применяе-
мой однонасосной системе (для гндроцилиндров подъема и наклона)
совмещение движений практически невозможно.
N = Ро/(2000т)га).
где v — скорость подъема каретки с захватом, м/с, цгц as 0,75 — КПД гидро-
циляидра.
499
Необходимая мощность двигатетя насоса
= Л'/П„,
где 1)„ « 0 8 — КПД и-соса при котором допустима работа артопогрузчика.
Ходовую часть автопо! рузчика рассчитывают так же, как и
соответствующие узлы и детали грузовых автомобилей.
При работе с ковшом показатели автопогрузчика, связанные
с зачерпыванием материала, определяют так же, как и соответ-
ствующие показатели погрузочных лопат рассмотренных далее.
3 3 КРАНЫ-МАНИПУЛЯТОРЫ ДЛЯ ПОГРУЗОЧНО-
РАЗГРУЗОЧНЫХ РАБОТ
Манипуляторы кранового типа, применяемые для по-
грузочно-разгрузочных работ в строительстве, должны удовлет-
ворять техническим требованиям, приведенным в ГОСТ 26055—84.
Мании уляторы являются перемещаемыми некопирующими,
шарнирно-рычажными, телескопическими, обычно гидромехани-
ческими п выполняются в виде потпоповоротной колонны, к ко-
I
I
торой шарнирно прикреплено двухзвенное рабочее оборудование
с выдвижным телескопическим звеном, несущим на свободном
конце грузозахватный орган, выполненный для обычных погру-
зочно-разгрузочных работ в виде крюка, а для специальных по-
грузочно-разгрузочных работ с дистанционно управляемым грузо-
захватом. Для подачи груза в определенные ячейки с боковым вхо-
дом манипулятор оборудуют жестким захватом, принудительно
вращаемым в двух плоскостях Такие манипуляторы выполняют
на базе гидравлических экскаваторов
Кран-манипулятор на короткобазовом шасси показан на
рис. 3.7. Общий вид манипулятора с крюковым грузозахватным
органом, смонтированного на автомобиле, изображен на рис. 3.8
В вертикальной плоскости такой манипулятор обслуживает
кольцевое пространство (рис. 3.8, а). В зависимости от транспор-
тируемых грузов манипулятор можно размещать в любом месте
транспортного средства (рис 3 8, <5). В транспортном положении
звенья манипулятора складываются в границах габарита тран-
спортного средства (рис. 3.6, в), занимая малый объем
Манипулятор монтируют на тракторе (рис. 3 8, г)
Кран-манипулятор может быть оборудован специализирован-
ным удлинителем (рис. 3.9). Такой кран-манипулятор, установ-
ленный на автомобиле, имеет грузовой момент 10 т м при номи-
нальной грузоподъемности 5 т При выдвижении удлинителя и
соответствующей установке секций стрелы его вылет может до-
стигать 11,88 м, грузоподъемность при этом снижается до 0,5 т.
601
Высота подъема составляет до 9,4 м. Стрела в плане может быть
повернута в каждую сторону от продольного положения на 200°.
Механизм вращения поворотной части гидрореечный, частота
вращения 3,5 об/мин Масса манипулятора (без массы автомобиля}
3 4. ПОГРУЗОЧНЫЕ МАШИНЫ ДЛЯ СЫПУЧИХ
МАТЕРИАЛОВ
3.4.1. Классификация
Погрузочные машины в строительстве используют для
погрузки инертных и вяжущих материалов в карьерах и на скла-
дах Применяют машины и циклического, и непрерывного дейст-
вия Машины циклического действия называются одноковшо-
выми (фронтальными) погрузчиками и могут быть смонтированы
как навесное оборудование на стандартных тракторах (колесных,
реже гусеничных) пли па колесных тягачах, но обычно выпол-
няются как самостоятельные машины, состоящие из ходового
и силового оборудования тракторов
Погрузочные машины непрерывного действия представляют
собой погрузочно-отвальное оборудование, установленное на ко-
лесном тягаче.
502
3.4.2. Одноковшовые погрузчики
В одноковшовых погрузчиках рабочее оборудование —
ковш — прикрепляют к рукоятям, шарнирно соединенным с ра-
мой трактора или тягача. Поворот рукоятей относительно рамы
и ковша относительно рукоятей производится штоками гидро-
цилиндров, жидкость к которым подается от насоса с приводом
от двигателя машины.
В одноковшовых погрузчиках о передней разгрузкой
(рис. 3.10, а) ковш, забравший материал из штабеля впереди ма-
шины, поднимается при повороте рукояти на угол 45 ... 60°
и разгружается вперед. Фронтальные погрузчики могут монти-
роваться и о применением поворотных кругов, что обеспечивает
возможность боковой разгрузки ковша (рис. 3.10, б).
Основным параметром одноковшовых погрузчиков является
грузоподъемность, под которой понимается для фронтальных
погрузчиков масса материала в ковше, а для погрузчиков с бо-
ковой разгрузкой сумма масс материала в ковше и рабочего обо-
рудования.
Фронта тьпые погрузчики изготовляют в соответствии с
ГОСТ 21321—35 «Погрузчики строительные одноковшовые» на
ппсвмо^олссиом или гусеничном ходу грузоподъемностью 2 . . 25т
с гидравлическим приветом рабочего органа и рукоятей
(табт 3.1)
Основным рабочим оборудованием одноковшовых погрузчиков
является ковш с полукруглой задней стенкой (рис 3 11, а, б),
который внедряется в штабель материала напорным движением
(движением вперед) погрузчика. Зачерпывается материал раз-
дельным и .и совмещенным способами При раздельном способе
(рис. .3 12, о) ковш напорным усилием внедряется на полную глу-
бину, затем при подъеме рукоятей производится его заполнение.
При совмещенном способе (рпс 3 12, б) ковш внедряется сначала
на небольшую глубину и заполнение его производится при одно-
временном перемещении погрузчика вперед и подъеме рукоятей.
Второй способ является более экономичным При крупно-
кусковом материале внедрить ковш сразу на всю необходимую
для его заполнения глубину невозможно, так как усилие внедре-
ния велико и ходовая часть погрузчика пробуксовывает, поэтому
ковш при крупнокусковом материале заполняется несколькими
последовательными толчками с встряхиванием, что приводит
к частичному заполнению ковша за счет обрушения материала,
лежащего выше угла естественного откоса в движении, а также
к уменьшению сцепления между отдельными кусками материала.
Такой способ заполнения с энергетической точки зрения более
экономичен, но снижает производительность погрузчика
Необходимая степень внедрения ковша в штабель зависит от
положения центра вращения рукояти (рис. 3 12, в); чем выше
центр вращения, тем на меньшую глубину внедряется ковш.
В одноковшовых погрузчиках могут применяться челюстные
ковши из двух створок, удобные для забора материала из кучи
сверху и для выполнения планировочных работ; при двухчелюст-
пом ковше упрощается процесс разгрузки ковша. Челюстной
ковш без боковых стенок (см рис. 3.11, в) используют для зах-
вата бревен
Скорость подъема ковша при черпании составляет 1,0 ...
1,5 м/с; высота его подъема должна обеспечить разгрузку в ку-
зов автомобиля или бункер, для погрузчиков с ковшами грузо-
подъемностью 1,25 ..5 т она равна 2,7 ... 3,4 м. Скорость пере-
движения гусеничных погрузчиков соответствует скорости пере-
движения тракторов (3 ... 8 км/ч); в необходимых случаях при
помощи ходоуменьшителей ее можно уменьшить до 0,8 ... 1,2 км/ч,
обеспечивая максимальное напорное усилие по сцеплению дви-
жителей с почвой Пневмоколесные погрузчики часто имеют встро-
енный в трансмиссию гидротрансформатор, который обеспечивает
возможность получения низких скоростей передвижения. Масса
пневмоколеспого погрузчика составляет приблизительно 4 т на 1 т
17 пяЛ.,п„„ Л л 605
грузоподъемности ковша, гусеничного 4 .. 5 т на I т грузоподъем-
ности ковша
Мощность установленного двигателя определяется весом по-
грузчика и скоростью его передвижения п составляет 25 . 40 кВт
па 1 т грузоподъемности ковша
3.4.3. Производительность одноковшовых погрузчиков
Производительность (т/ч) одноковшового погрузчика
определяют как для машины циклического действия.
Пч = Q/ieZ(D,
п = 3600/То,
обратной ездки к
3.4.4. Расчет одноковшовых погрузчиков
Внешними сопротивлениями для одноковшового по-
грузчика являются сопротивление внедрения ковша в перегружае-
мый материал и сопротивление зачерпыванию при подъеме или
повороте ковша Сопротивление внедрению преодолевается на-
порным усилием погрузчика Т, которое не может превышать
тягового усилия по сцеплению.
ц — коэффициент сцепления ходовой
части погрузчика с почвой.
Грунтозацепы па гусеничном ходовом оборудовании, рельеф-
ный протектор и непн на пневмоколесном ходовом оборудовании
в 1,5 ..2 раза повышают коэффициент сцепления и способствуют
приближению возможного напорного усилия к тяговому усилию
по мощности:
Гн = 1000?/т)/и,
где Л! — мощность двигателя, кВт, р — КПД трансмиссии, v — наименьшая
скорость передвижения, м/с
Для увеличения глубины внедрения ковша может быть ис-
пользована кинетическая энергия движущегося погрузчика
Сопротивление внедрению ковша в штабель зависит от физико-
механических свойств материала, ширины ковша, глубины внед-
рения н*др. Для инженерных расчетов на основании эксперимеи-
506
тальпых данных сопротивление
(кН) внедрению можно опреде-
лить по формуле
Рва = 1,6/(П11/(„рВС> ',
Сопротивление зачерпыванию определим следующим образом
(рис 3 13). Рассматривая штабель с материалом как связное сы-
пучее тело, запишем уравнение предельного равновесия матери-
ала-
Из теории сыпучих тел известно, что при предельном равно-
весии опасны в отношении сдвига площадки, расположенные под
углом 45° ± Ч>/2 к направлению главных напряжений, где ср —
угол внутреннего трепня
Рассматривая сечение штабеля при внедрении в него ковша
при нижнем размещении оси вращения рукоятей, можно убеди-
ться, что при повороте ковша направление силы Р, касательной
к траектории движения его кромки, можно принять вертикаль-
ным Вероятные линии скольжения —линии О А и ОВ, причем
меньшее сопротивление будет иметь место при сдвиге по линии ОА,
но материал, лежащий справа от линии ОА, будет находиться
в ковше, подпирая материал штабеля, и для дальнейшего подъ-
ема ковша придется преодолеть сопротивление по плоскости
скольжения ОВ
Разлагая силу Р по направлениям ОВ и нормальному к нему,
уравнение предельного равновесия запишем так:
— tg <p + c,
откуда
cos (45° — Ф/2) — sin (45° — Ф/2) tgф
При глубине внедрения С площадь F = haB. Размер (ц опре-
делим по теореме синусов:
= (sin 45° -р + ф/2)-’ 0ТКУДа И* = С sin (45°-р+ф/2) •
507
Так кек для большинства строительных материалов угол
внутреннего трения 45“ и угол р ~ 45°, при черпании ив
свободного штабеля
Р = = cBCi ~ 3,4СВс.
Эта формула выведена для сличая, когда материал скользит
по линии ОВ Если скольжение происходит по линии ОА, то Р =
= t,4lCBc, т е приблизительно в 2,5 раза меньше Действитель-
ные значения Р лежат между этими крайними значениями и за-
висят от формы штабеля, характера внедрения ковша и свойств
материала
Данная задача решалась как плоская В действительности она
является пространственной, так как преодолевается сопротивление
не только в плоскости, лежащей перед ковшом, но и по наклонным
плоскостям, лежащим по бокам ковша Эти сопротивления неве-
лики, так как ковш никогда не заглубляется в коридор, образо-
ванный ранее взятым ковшом, а происходит веерное резание,
при котором ширина коридора значительно больше ширины ковша.
В инженерных расчетах пространственность решаемой задачи
можно учитывать коэффициентом 1,15 1,2 Тогда
Ориентировочно необходимую глубину внедрения С опреде-
ляют, исходя из того, что объем материала Ум, находящийся
справа от линии ОВ, должен соответствовать объему ковша 1Д.
I/ — С1,в — вс2 sin.ocos Ct5‘' — W2) _ |/
sin (45° — р 4- <р/2)
откуда
45°
Для строительных материалов при р :
С« 1,08/iVS.
При верхнем размещении оси вращения рукоятей значение Р
определяют аналогично
Сцепление для хорошо сыпучих, даже слегка слежавшихся,
материалов невелико, поэтому и сопротивление зачерпыванию для
них незначительно п основным сопротивлением является вес
материала, поднимаемого при зачерпывании Для крупнокуско-
вых материалов сцепление, препятствующее сдвигу, значительно
больше, вследствие чего сопротивление зачерпыванию становится
основным
Для практических расчетов ориентировочно можно принимать
с = 6 кПа — для песка, 8 кПа — для шлака; 12 кПа — для гра-
вия, 20 кПа —для щебня и 50 кПа — для крупного камня.
508
К силе Р необходимо прибавить вес материала, поднимаемого
при зачерпывании, Qo и вес рабочего оборудования Gp 0
Общая нормальная сила, которая должна быть приложена
к ковшу при зачерпывании
P, = P + Qc+Gpo
Если расстояние от оси вращенья рукояти ковша до кромки
ковша обозначить через г„, расстояние до центра масс материала
в ковше — через г.,, а расстояние до центра масс рабочего обо-
рудования — через гр 0, то момент, который необходимо прео-
долеть,
~ ?гн + Qcrм + Gp „Гр 0
На эти параметры и должен быть рассчитан механизм подъема
ковша погрузчика.
Если расстояние по нормали от оси вращения рукоятей до
штока гидроцилиндра обозначить через R, то общее усилие,
которое должно быть создано гидроцилипдрами подъема,
Т = M/R
3.4,5. Погрузочные машины непрерывного действия
Погрузочные машины непрерывного действия состоят
из зачерпывающего устройства — питателя, транспортирующего
устройства и ходовой части—гусеничной или ппевмоколеспои.
В качестве зачерпывающего устройства применяют сдвоенный
винтовой питатель с ленточным винтам, реже — черпаковое ко-
лесо, в ряде случаев, преимущественно для погрузки снега, ис-
пользуют загребающие лапы Транспортирующим устройством
обычно является ковшовый ленточный или скребковый конвейеры.
В строительстве применяют также малые погрузочные машины,
передвижные ленточные конвейеры (ГОСТ 2103—78), пе имеющие
зачерпывающего органа, загрузка их материалом производится
вручную или бульдозером при заглублении загрузочного копна
в приямок Перемещают их также вручную Изготовляют эти
конвейеры (рис 3.14, а) с желобчатой и с плоской лентой длиной
5, 10 м при ширине ленты 400 мм, 5, 10 и 15 м при ширине ленты
500 мм, 10 и 15 м при ширине ленты 650 мм Скорость лепты в за-
пнсимостн от передачи может изменяться в пределах 0,5 . 3,2 м/с.
Производительность определяется по общим для ленточных
конвейеров формулам Угол наклона конвейера можно изменять,
в соответствии с чем изменяется и высота выгрузки Изменение
угла наклона конвейера производится перемещением верхнего
конца передних стоек вдоль рамы при помощи ручной лебедки
Предельный угол подъема 22°, что определяет предельную высоту
разгрузки 2,1, 3,8, 5,5 м соответственно для конвейеров длиной
510
Для перемещения конвейер прицепляют к автомобилю До-
пустимая скорость передвижения по хорошей дороге не более
15 км/ч при колесах с металлическими ободамп и не более 25 км/ч
при колесах на пневматических шинах
Погрузочные машины с зачерпывающим устройством выпол-
няют самоходными на гусеничном или пневмоколесном ходу
Для перегрузки строительных материалов (песка, гравия,
щебня, глины) наиболее рационально применять погрузочные
машины с зачерпывающим сдвоенным винтовым питателем I
(рис 3.14, б), с ленточным или лопастным (при крупнокусковых
материалах) винтом Последний имеет на наружных кромках за-
зубрины, которые способствуют хорошему внедрению его в ма-
териал. При вращении винта его витки подгребают материал
с обеих сторон к наклонному ковшовому элеватору 2. Материал
выгружается через спускной лоток при непосредственной погрузке
внутреннего сгорания является приводом для генератора трех-
фазного тока В этом случае механизмы винтовых питателей,
ковшового и ленточного конвейеров и каждой гусеницы пли колес-
ной оси приводятся от индивидуальных электродвигателей. При-
вод и электродвигатель ленточного конвейера могут быть встроены
в его приводной барабан Возможно питание электродвигателей
и от внешней электросети
Производительность таких многоковшовых погрузчиков 40 ..
160 мэ/ч
Для погрузки неслежавшнхся материалов (песка, рыхлой
земли, угля ит п ) применяют роторные погрузочные машины
с черпаковым загрузочным колесом (рис. 3 14, в) Ковши укреп-
пый конвейер 5 Наклон рамы черпакового колеса и рамы от-
вального конвейера может изменяться в широких пределах Преи-
муществом этой машины является способность забирать мате-
риал из любой точки кучи большой высоты, тогда как погрузоч-
ная машина с винтовым питателем забирает материал только с того
уровня, на котором она расположена
При погрузке мелко- и среднекусковых материалов, преиму-
щественно малоабразивных (угля), можно применять погрузочные
машины с питателем в виде загребающих лап 6 и скребковым кон-
вейером (рис. 3.14, г), обычно используемые как снегопогруз-
чики При работе на складах с твердым покрытием такие машины
снабжают пневмоколесным ходовым оборудованием. Загребаю-
щая лапа средней частью крепится к кривошипу 7, а хвостовой —
шарнирно при помощи тяги 8 к лотку 9. При вращении криво-
шипа (от карданного вала, проходящего под лотком питателя)
511
папы совершают качателыюе движение и загребают материал на
скребковый конвейер 10. При работе с абразивными материалами
все шарниры быстро изнашиваются, что И определяет Нецелесооб-
разность применения таких погрузчиков для строительных ма-
териалов
Производительность погрузочных машин непрерывного дейст-
вия в зависимости от их размеров составляет 50 300 м3/ч и
зависит от работы питателя и размера кучи При взятии материала
из больших куч с быстрым продвижением погрузчика вперед
за счет напорного усилия ходовой части производительность
повышается
3.4.6. Расчет погрузочных машин непрерывного
действия
В погрузочных машинах непрерывного действия, со-
стоящих из нескольких агрегатов, общая потребляемая мощность
является суммой мощностей отдельных агрегатов питателя Nu,
подающего конвейера АД, отвального конвейера No „ (ели он
имеется) и ходового механизма Nx:
N = J N, = + No „ +
Мощность, реализуемая питателем, складывается из мощностей,
затрачиваемых на зачерпывание и перемещение материала
Для ориентировочного определения работы зачерпывания
можно использовать найденное при расчете одноковшовых погруз-
чиков значение силы Р (см п 3 44) Принимая его в начале за-
черпывания максимальным, а в копие равным нулю и считая путь
равным й0, получим работу зачерпывания за один цикл:
^зач = ^^0/2
Эта работа приходится на массу т, следовательно, удельная
работа зачерпывания
Кэа, = Лгоч/т = Ph0/(2Qc) = Ph„/(2m),
где т — масса зачерпываемого материала.
Так как питатель разрыхляет материал больше, чем ковш,
необходимо в эту формулу ввести поправочный коэффициент Лр,
который для зернистых и мелкокусковых материалов ориентиро-
вочно равен 1,2, для среднекусковых материалов 1,6, для крупно-
кусковых материалов 2 Тогда
^оач р “ ^зач^р.
Подставляя соответствующие данные и учитывая, что Р =
= 3,4СВс; т = Ир = £О0р/2, получаем Кавч р(Н-м/кг):
1г ______ 1г 1г ___ 3,4CBc/iq 3,4с ,,
Азач р - ЛзачЛр - ^ВЛ„р/2 = “ Лр’
512
При производительности П (т/ч) мощность (кВт), затрачивае-
мая на зачерпывание,
Waaq = 0,00027/7Кзач р
Мощность (кВт), необходимая для перемещения материала пи-
тателем, определяется по формулам расчета соответствующих
транспортирующих машин-
WMP = 0,0027/7/7 + 0,0027/7 Л, ю.
Тогда общая мощность, реализуемая питателем,
Мощности, реализуемые подающим и отвальным конвейерами
(W,, и Л/отв). определяют по общим методам расчета транспор-
тирующих машин в зависимости от вида конвейера
Мощность, реализуемая ходовым механизмом в период зачер-
пывания материала, переменная, и ее максимальное значение
можно определить по формуле
Л/. ... = 4- -°"-п*Р- = (Р__ щ л™ у
где Рвн — усилие внедрения, определенное по приведенной ранее формуле при
значении С (м), равном пути внедрения, пройденному за 1 с; овп — скорость вне-
дрения, м/с, G — вес машины; т)м — КПД ходового механизма; шпер — коэф-
фициент сопротивления передвижению
Мощность (кВт), реализуемая ходовым механизмом при пере-
движении с транспортной скоростью оПер (км/ч),
3.5. МАШИНЫ ДЛЯ РАЗГРУЗКИ ТРАНСПОРТНЫХ
СРЕДСТВ
3.5.1. Общие сведения
Строительные материалы транспортируются всеми ви-
дами транспорта — автомобильным, водным, железнодорожным.
При использовании средств автомобильного транспорта сы-
пучие грузы перевозятся в кузовах автомобилей-самосвалов.
Загружаются они погрузочными машинами или из бункеров са-
мотеком Для их разгрузки специальных средств не требуется.
При массовом использовании бортовых автомобилей применяют
опрокидывающие платформы, боковые или торцовые, на которые
въезжает автомобиль Разгрузка осуществляется при открытом
боковом или заднем борте автомобиля и повороте платформы па
угол до 50°. Платформа поворачивается обычно а помощью гидро-
цилиндра при шарнирном закреплении ее о одной из сторон или
с торца, в зависимости от принятого вида разгрузки.
513
Материал при любых видах разгрузки ссыпается в бункер,
а оттуда конвейерами перемещается к месту складирования.
При разгрузке на землю или площадки о твердым покрытием
для складирования материала в штабели применяют погрузочные
машины, обычно одноковшовые погрузчики.
При перемещении строительных материалов водным путем
на самоходных или иесамохотных баржах последние загружают
как грейферными кранами, так н конвейерами, а разгружают
обычно грейферными кранами, подающими материал в бункер,
откуда он выдается в автомобили дтя отправки па склад, или не-
посредственно в отвал, откуда материал также погрузочными
машинами перегружается в автомобили, перевозящие его па склад.
Если склад строительных материалов находится в порту, то
можно использовать конвейеры для передачи материалов от места
разгрузки па склад
Для разгрузки железиодорогкных вагонов применяют специаль-
ное оборудование, рассматриваемое далее.
3.5.2. Машины для разгрузки железнодорожных
вагонов
Сыпучие и кусковые строительные материалы перево-
зят па малые и средние расстояния по замкнутым маршрутам же-
лезнодорожными вагонами с опрокидывающими па бок кузовами
(думпкарами) Значительное количество сыпучих и кусковых
материалов перевозят в обычных железнодорожных вагонах, на
платформах н значительно реже в полувагонах В крытых ваго-
нах транспортируют преимущественно цемент и редко другие по-
рошковые материалы
Для разгрузки инертных материалов с железнодорожных плат-
форм можно использовать тракторные бульдозеры, однако из за
большого их веса портится пастил железнодорожных платформ,
затрудняется переезд с одной платформы на другую, а при нали-
чии платформ с тормозными будками этот способ разгрузки вооб-
ще невозможен.
Наземные разгрузочные машины более производительны и
удобны
На рис 3.15, а показана машина, которая сталкивает мате-
риал с платформы возвратно-поступательными движениями толка-
теля, перемещающего материал на себя или от себя. Материал
поступает в бункер, а оттуда ленточным конвейером выдается
в отвал. Машина стационарная, состав медленно передвигается
вдоль нее со скоростью 3,6 м/мин. Сталкиватель подъемно-опуск-
ной, что повышает маневренность машины. Производительность
машины до 320 т/ч и в особо благоприятных условиях может
достигать 600 т/ч. Сила нажатия скребка 20 кН, его скорость
0,63 м/с, ход до 4,25 м.
514
Для разгрузки платформы используют также машину скреб-
кового типа (рис, 3.15, б), которая подъемно-опускным скребко-
вым конвейером сгружает материал на наземный ленточный кон-
вейер, подающий его далее в отвал. Если машина стационарная,
го железнодорожный состав продвигается вдоль нее. Если машина
515
перемещается вдоль разгружаемого состава, объем штабелей
материала можно резко увеличить, повысив тем самым вместимость
склада
Производительность машины до 200 т/ч, скорость скребков
Значительная часть строительных мащрналов, несмотря на
неудобства их выгрузки, перевозится в полувагонах Полувагоны
разгружаются через открытые боковые люки, ио это практически
возможно только при расположении их на эстакадах, под которыми
образуются достаточные емкости Если же разгрузка произво-
дится на уровне земли, то таким способом разгружать полувагоны
нельзя из-за засорения железнодорожных путей
При отсутствии эстакады для разгрузки полувагонов целесо-
образно применять ковшовую разгрузочную машину в виде охва-
тывающего разгружаемый состав подвижного портала 5
(рис 3 15, в), внутри которого установлен двухрядный ковшо-
вый элеватор 1 Для возможности перевода из вагона в вагон и
прохода через тормозные площадки вагонов элеватор может
быть поднят лебедкой 3 Из полувагона материал выгружается на
отвальный конвейер 4 Пульт управления находится в кабине 2.
Общая ширина ковшей 2340 мм, это соответствует ширине вагона,
и остаток незахвагываемого элеватором материала в вагоне неве-
лик. Скорость ковшей 0,75 м/с, скорость ленты 2,5 м/с, ширина
ленты отвального конвейера 800 мм Производительность машины
при выгрузке песка 450 т/ч, при выгрузке щебня крупностью
до 200 мм 300 т/ч Общая мощность установленных электродвига-
телей 100 кВт.
Для разгрузки полувагонов используют и грейдерные краны.
В стационарных установках можно применять размещенные
вдоль фронта разгрузки и заглубленные в землю бункера, куда
материал поступает непосредственно через боковые люки полу-
вагона
В отечественной практике в крытых вагонах перевозят преи-
мущественно цемент
Наиболее целесообразно, особенно при большом объеме пере-
грузочных работ, производить разгрузку цемента при помощи
установок пневматического транспорта, т е пневматических раз-
грузчиков (рис 3 16, а), состоящих из самоходного питателя
или сопла /, устанавливаемого в разгружаемый вагон, гибкою
трубопровода 2 и разгружателя 4 с размещенными в нем фильт-
ром 3, вакуум-насосом 6 и разгружающим конвейером 5
Питатель выполняют в виде самоходной тележки с индивиду-
альным электроприводом каждого колеса 7 (рис 3.16, 6), что
обеспечивает разворот тележки на месте и высокую маневренность
питателя На тележке укреплены всасывающие сопла 8 с вращаю-
щимися дисками 10 рыхления и игольчатый рушнтель 9 цемента.
Управление питателем дистанционное Фильтр матерчатый и
имеет встряхивающий механизм (см. рис. 3 16, а) в виде врагцаю-
516
в приемное устройство
Пневматический раз-
щихся кулачков, периодиче-
ски действующих на рычаги
подвеса фильтров.
Изготовляют несколько
типоразмеров пневматиче-
ских разгрузчиков произво-
дительностью 20 ... 90 т/ч.
Некоторые из них выполняют
комбинированными всасы-
fl ающе- нагнетательным и
Давление при вакууме в си-
стеме около 60 кПа, давле-
ние в нагнетательных уста-
новках 180 кПа Дальность
подачи материала до 50 м.
Масса разгрузчика произво-
дительностью 60 т/ч около
6 т Мощность электродвига-
телей 105 кВт.
Для выгрузки штучных
грузов с платформ и из полу-
вагонов применяют краиы
которых соответствует массе
краны-манипуляторы. Для
типов, грузоподъемность
Можно использовать г
любых
ускорения процесса загрузки и выгрузки мелкие штучные грузы
обычно перевозят в контейнерах, приспособленных для удоб-
ного захвата их грузозахватами.
Лесоматериалы — бревна и пиломатериалы — в местах по-
грузки пакетируют Бревна, загружаемые в открытые вагоны,
можно поштучно выгрузить грейферами.
Штучные грузы из крытых вагонов выгружают электропогруз-
чиками, поэтому в местах погрузки они должны быть пакетиро-
ваны и уложены на поддоны.
617
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Современные подъемно-транспортные машины харак-
теризуются широким диапазоном i рузоподъемпостп, габаритов
обслуживаемых площадей, высокой производительностью
Грузоподъемность крапов, применяемых в промышленности и
в строительстве на монтажных работах, достигает 1000 т, а плаву-
чих кранов 3000 т, трассы конвейеров для перемещения навалоч-
ных грузов составляют десятки километров, а производитель-
ность достигает 10000 т/ч Канатные дороги перемещают грузы
с преодолением разности высот до нескольких километров при
трассе длиной в десятки километров Пассажирский транспорт
обеспечивает вертикальный польем людей на сотни метров
Количественных ограничений по базовым параметрам для
современных подъе.мпо-трапспортпых машин не существует Их
создают для любых условий возможного применения. Имеются
только экономические ограничения Сложные тяжелые машины
стоят дорого п применять их пелесообразно лишь в том случае,
если можно загрузить настолько, чтобы они окупались за реаль-
ный срок эксплуаташш до морального и физического износа
Развитие средств механизации подъемно транспортных п погру-
зочно разгрузочных работ определяется необходимостью совер-
шенствования производимого оборудования и создания нового,
механизирующего те производственные операции в строительстве,
которые в настоящее время выполняются малоэффективными спо-
собами, часто с использованием ручного труда
Базовыми направлениями развития подъемно-гранспортного
оборудования являются совершенствование приводов машин и
механизмов (как электрических, так и i идравлических), направ-
ленное на расширение диапазона регулирования скоростей, по-
вышение их КПД и надежности, разработка новых конструктив-
ных решений, в частности, с использованием встроенных плане-
тарных устройств с термически обработанными долговечными
зубчатыми колесами. Металлоконструкции кранового оборудова-
ния следует совершенствовать путем применения качественного
металла и улучшения методов сварочных работ с целью как сни-
жения металлоемкости конструкций, так и повышения их дол-
говечности.
Из всего многообразия подъемно-транспортных машин наи-
большее применение имеют строительные крапы, осуществляющие
все виды работ: подъемно-строительные, подъемно-монтажные и
перегрузочные. В строительстве страны используется около
250 000 кранов. Развитие строительных кранов по типажу и
средней грузоподъемности ориентировочно к концу XIV пяти-
летки приведено в таблице
Тенденции развития кранов следующие: увеличение выпуска
кранов большой грузоподъемности при снижении выпуска кранов
малой грузоподъемности, расширение применения гидравличе-
518
кранов
Кранш Н парке % С подъем Ио”3ь° Изменение. %. за период 1981 — 1990 гг. по сред*
Башенные 15 10 + 25
Гусеничные 10 45 Н-75
Пневмоколесные 13 28 -НО
На самоходном шасси автомо- бильного типа 32 + 50
Автомобильные 45 10 + 60
Прочие 16 10
скоро приводам специализированного электропривода, применение
крапов-манипуляторов для выполнения массовых строительных
работ — погрузочно-разгрузочных и монтажных.
Существенным направлением в развитии подъемно-транспорт-
ного и погрузочно-разгрузочного оборудования является раз-
работка новых типов грузозахватных органов, обеспечивающих
перевод маневренных кранов в класс кранов-манипуляторов,
удобство производства монтажных и ускорение погрузочно-раз-
грузочных работ.
Развитие всех отраслей народного хозяйства в настоящее
время определяется прежде всего машиностроением — новыми
машинами, интенсифицирующими производственные процессы,
обеспечивающими резкое повышение производительности труда.
Этого можно достигнуть, не только и не столько копируя и улуч-
шая существующие в мировой практике модели, сколько создавая
принципиально новые машины, базирующиеся на передовых до-
стижениях техники.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
ин, о клас-
гатических
I. Расскажите о типаже и базовых параметрах груз
сификации крановых механизмов н их принт
2 Изложите методики статического, кинематического к динамического расче-
тов кранового механизма без учета упругости связей.
3. Каков общий метод динамического расчета механизма при учете упругости
связей и инерционности масс?
819
4 Охарактеризуйте нагрузки, действующие на грузоподъемные машины и их
элементы — весовые, ветровые, инерционные.
5 Какими параметрами характеризуются режимы работы крановых меха-
низмов и кранов?
б Как определяется производительность грузоподъемных машин?
7 Каковы типы и характеристика силовых приводов, применяемых в грузо-
подъемных машинах: электрического, гидравлического от ЛВС? В чем за-
ключаются особенности ручного привода?
8 Изложите типаж и конструкции тормозов, применяемых в грузоподъемных
машинах
9 . Охарактеризуйте типаж канатных полиспастов, область применения каж-
дого из них и методику нахождения КПД полиспаста в зависимости от его
типа и кратности. Расскажите о конструкции стапьных проволочных ка-
натов и их расчете.
10 Каковы конструкции канатных блоков и барабанов, коушей и других уст-
ройств для закрепления канатов?
11 Какие конструкции крюков и крюковых обойм, применяемых в кранах, Вы
знаете? Изложите методику расчета крюка и его опорной траверсы.
12 Расскажите о типаже грузозахватных устройств для штучных грузов, на-
вешиваемых на крюк крана, и методике расчета клещевых и эксцентриковых
22
23
13 Каковы конструктивное исполнение грейферных устройств и общая мето-
дика подбора грейфера в зависимости от его вместимости и вида перегру-
жаемого груза?
14 Изложите методику определения динамических нагрузок в подъемном меха-
низме при учете его инерционности и жесткости связей.
15 Расскажите о конструкциях подъемных лебедок, в том числе многоскорост-
ных. фрикционных и с канатно-ведущими шкивами.
16 Изложите назначение, конструкции и расчет канатоукладочных меха-
низмов.
17 . Каковы конструкции домкратов (реечных, винтовых, гидравлических),
их назначение и методика расчета’
18 Осветите общие положения методики расчета механизмов передвижения
кранов
19 Изложите методику определения динамических нагрузок в механизмах
передвижения крапов
20 Как конструктивно выполняются механизмы передвижения рельсоколесных,
пневмоколесных и гусеничных кранов?
Изложите методику расчета механизма вращения поворотной части крана.
Каковы и как определяются динамические нагрузки в механизме вращения
поворотной части крана?
Как конструктивно выполняются механизмы вращения поворотной части
кранов?
24 Что Вы знаете о типаже применяемых опорно поворотных устройств?
25. Расскажите об устройствах механизмов изменения вылета крюка стреловых
кранов и методе определения натяжения стрелового каната
26. Как определяется оптимальное место крепления стрелового полиспаста
к подвесной стреле?
27. Как определяются нагружение гидроцилиндра подпорной телескопически
раздвижной стрелы и усилия при выдвижении секции стрелы?
28. Как проверяется устойчивость (грузовая и собственная) стрелового крапа
против опрокидывании и находится оптимальная масса противовеса и бал-
620
Как определяются опорные нагрузки стреловых самоходных и башенных
кранов и опорных давлений гусеничных кранов?
29 1
30 I
31
32
33
34
35
36
37
38
39.
40.
41.
42
43
44.
45
46
2.
3.
4
Расскажите о тнпаже и конструкциях стреловых самоходных кранов с ннев-
моколесным ходовым оборудованием н общей методике их расчета (в том
числе их опооных элементов}.
Какова область применения ЭВМ при расчете кранов?
К разделу 2
Расскажите о типаже транспортирующих машин, применяемых а строи-
тельстве, н их осиоаных параметрах.
Каковы определяющие свойства материалов (грузов), перемещаемых транс-
портируемыми машинами? Приведите уравнение предельного равновесия
сыпучего тела.
Каковы режимы работы конвейеров, сроки их службы? Ках определяется
производительность транспортирующих машин при перемещении сыпучих
и штучных грузов?
Каковы общий метод определения мощности приводоа транспортирующих
машин, а также значение обобщенных коэффициентов сопротивления пере-
мещения для конвейеров различных типов?
Изложите методику расчета тяговых параметров в конвейерах при передаче
тягового усилия трением. Какоаы требования, предъявляемые к устройству
приводного органа, значения углоа обхвата, коэффициента треиия лент
о рабочую поверхность приводных барабанов?
521
6 Изложите методику расчета тяговых параметров при передаче тягового уси-
лия зацеплением. Каковы динамика цепного привода в конвейерах и кон-
структивные методы снижения динамического усилия в цепных приводах
транспортирующих машин?
7 Расскажите о работе приводов конвеперов при неустаиовпвшихся режимах
(пуск, торможение). Какие Вы знаете предохранительные устройства, при-
меняемые для снижения динамических усилий в этот период?
8 Изложите методике определения траектории движения частиц материала
при загрузке и разгрузке конвейеров, в том числе при гравитационном пере-
мещении материала по наклонной плоскости.
9 Каковы назначение, области применения и конструктивное исполнение лен-
точных конвейеров; методика их общего расчета, а также конструктивное
исполнение отдельных базовых у’пов— конвейерных резинотканевых лент,
роликоопор J1 др.?
10 Расскажите об устройстве вспомогательного оборудования ленточных кон-
вейеров — загрузочных и разгрузочных устройств, очистных устройств,
контрольно-предохранительного оборудования и др
II Каково устройство цепных конвейеров? Их назначение и область приме-
нения
12 Расскажите о конструктивном исполнении элементов конвейеров с цепным
тяговым органом, цепей, настила, натяжных устройств, приводов и их ки-
13 В чем состоит методика расчета цепных конвейеров с учетом динамики при-
вода? Каковы особенности пластинчатых конвейеров’
14 Каковы назначение и область применения ковшовых конвейеров элеваторов
при ленточном и цепном тяговых органах?
15 Расскажите о конструкции ковшей элеваторов Изложите условия загрузки
и разгрузки ковшей элеваторов и методику расчета ковшовых элеваторов.
16 Каковы назначение винтовых конвейеров и область их применения в строи-
тельстве? Что Вы знаете о конструктивном исполнении рабочего органа?
17 Изложите методику расчета винтовых конвейеров
18 Расскажите о назначении тип 1же и области применения роликовых кон-
вейеров.
19 Что Вы знаете о конструктивном исполнении, об особенностях иеприводпых
и приводных роликовых конвейеров?
20 Изложите методику расчета роликовых конвейеров
21 ” '
23
25
Какие виды дополнительного оборудования применяются в конвейерных
установках? Их номенклатура и назначение, параметры и конструктивное
исполнение
Расскажите о методах автоматизации конвейерных установок, требованиях,
предъявляемых к системе управления конвейерными установками
Какие контрольно-предохранительные устройства Вы знаете?
Изложите меры обеспечения безопасности труда обслуживающего персо-
нала и охраны окружающей среды при применении ПТМ.
Каковы устройство пневмотрзиспортных установок и область их приме-
26 Расскажите о конструкциях и устройстве узлов и элементов пневмотранс-
портных установок для перемещения материалов в потоке воздуха.
27 Изложите методику общего расчета пневмотрапспортных установок для
перемещения материала в потоке воздуха.
28 . Каковы разновидности оборудования для пневмотранспорта материалов?
К разделу 3
]. Квковы области применения и назначение погрузочно-разгрузочных машин?
Их классификация, типаж, базовые параметры*
522
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Абрамович И И Козловые кр^ны М : Машиностроение 1983 282 с.
2 Александров М П. Подъемно транспортные машины М Высшая школа,
1985. 520 с
3 Базанов А Ф., Забегалов Г. В. Самоходные погрузчики М Машинострое-
ние 1979 405 с
4 Башенные краны/Л А Невзоров, А А Зарецкий, Л М Волин и др. М
5 Вайнсов А А Строительные краны М.: Машиностроение, 1969 488 с.
6 Вайнсов А. А Подъемно-транспортные машины Зе изд, перераб и доп.
М.: Машиностроение 1975 431 с
7 Вайнсон А. А Подъемно транспортные машины строительной промыш-
ленности Атлчс конструкции. 2-е изд М Машиностроение, 1976 152 с
8 Вайнсон А А., Андреев А. Ф. Крановые грузозахватные устройства Спра-
вочник. М Машиностроение, 1982. 304 с
9 Васильченко В А. Гидравлическое оборудование мобильных машин Спра-
вочник М.: Машиностроение. 1983. 299 с
10 Гоберман Л А Приктадная механика колесных машин М Машинострое-
ние 1974 308 с
1 1 Госгортехнадзор СССР Правила устройств! и безопасной эксплуатации
грузоподъемных кранов М Металлургия 1983 173 с
12 Госгортехнадзор СССР Правила устройства и безопасной эксплуатации
лифтов М.: Недра, 1972. 96 с
13 Грузоподъемные машины/Л II Колобов, М П. Александров, Н. А Лобов
и др. М. Машиностроение, 1986 400 с
14 Грузоподъемные краны: В 2 х т. Пер с нем М Машиностроение, 1981.
Т I OJR n Т О OQ7 -
18
19
15 Жовнер В. П , Крамской Э. И. Погрузочные манипуляторы М Машино-
строение, 1975 160 с
16 Зенков Р. Л., Гриневич Г. П., Исаев В. С, Бункерные устройства М Ма-
шиностроение, 1977 223 с
Зенков Р. Л , Ивашков И. И , Колобов Л. Н. Машины непрерывного транс-
порта. М.: Машиностроение, 1980 304 с
Ивашков И. И. Монтаж, эксплуатация и ремонт подъемно транспортных
машин. М Машиностроение, 1981 335 с.
Комаров М. С. Динамика грузоподъемных машин М Машгиз, 1962 267 с.
Колесник Н. П. Расчеты строительных крапов. Киев Внща школа, 1985
21 . Конвейеры: Справочняк/Под ред. Ю. А. Пертена Л. Машиностроение,
524
22 . Лапкин Ю. П., Мальковнч А. Р. Перегрузочные устройства Справочник.
Л.: Машиностроение 1984 224 с
23 Петров Б. А. Манипуляторы. Л. Машиностроение, 1984 238 с
24 Петухов П. 3 , Ксюнин Г. П., Серлин Л. Г. Специальные краны. М. Маши*
построение, 1985 248 с
25 Поляков В. И., Альперович А. И., Полосин М. Д., Чистяков А. Т. Машины
для монтажных работ и вертикального транспорта М.: Стройиздат, 1981.
350 с
26 Ряхин В. А., Мошкарев Г. И. Долговечность и устойчивость сварных кон-
струкции строительных и дорожных машин М.: Машиностроение, 1984
232 с
27 Спиваковский А. О., Дьячков В. К. Транспортирующие машины. М. Маши-
ностроение, 1983. 487 с
28 Таубер Б. А. Грейферные механизмы. М • Машиностроение, 1985 269 с.
29 Шахмейстер Л Г., Дмитриев В. Г. Теория и расчет ленточных конвейеров.
М.: Недра, 1987 335 с
30 Шеффлер М., Пайер Г , Курт Ф. Основы расчета и конструирования подъ-
емно транспортных машин Пер. с нем. М: Машиностроение, 1980 255 с.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Автоматизация управления кранами 327
----конвейерами 4Ы пп_
Автомобильные краны, конструктивное выполнение 2)/
____, техническая характеристика 299
Автопогрузчики, конструктивное выполнение 493
—, расчет грузоподъемника 498
Бадьи 127
Барабаны крановые для канатов HI
----для конвейерных лент 420
Башенные краны 241
----1 башни и стрелы 245
____’ конструктивное выполнение 241
----кручение башни 255
____металлоконструкции (основы р«счетч) 253, 25/
----t механизмы 251
----1 параметры 239
----1 подъемник крановшнка 244
----, расчет 253
---- самоподъемные 249
____, схемы складывания и транспортировки 243
---- устройство рельсового пути 245
Бункеры, конструктивное выполнение 467
— , основные параметры 468
— скорость истечения материала 169
Выработка годовая кранов 51
Гидронасосы 69
Гидроподъемники рычажные 370
Гидропривод 67
Гидротолкателн тормозов 76
Грейферы, перегружаемые материалы 133
— , рабочий процесс 130
— , технические параметры 134
— , типаж 128
Группы режимов работы механизмов и кранов 54, 5о
Грунт, сопротивление смятию 230
Д
Двигатели внутреннего сгорания (ДВС), применение 65
Динамика механизмов вращения 183
526
----передвижения 160
----подъелга 100
Домкраты 10, 151, 153, 154
Дороги безрельсовые, характеристика 158
Дифференциалы ходового оборудования, блокировка 266
Жесткость механизма приведенная 37
— полиспаста 38
— ппевмошин 229
— рессор автомобильных 230
Зажимы для канатов 117
Затворы бункеров, устройство н расчет 470, 471
Захваты вакуумные 126
— клещевые 123
— эксцентриковые 123
Звездочки тяговых цепей 444
И
Изменение вылета крюка наклоном стрелы 198
----------с обеспечением горизонтального перемещения 203
Кабины управления кранов 329
Канаты стальные 106
Классы использования и нагружения кранов и механизмов 54, 55
Ковши элеваторов 451
Колебания свободные башенного крана 105
Конвейеры винтовые, устройство и расчет 457, 461
----, загрузочные и разгрузочные устройства 427
— ленточные, устройство и расчет 405
----, очистительные и предохранительные устройства 425
— пластинчатые 445, 447
— роликовые, устройство н расчет 463, 465
----, режимы работы 385
----, тяговый расчет 433
----> устройства контроля нормальной работы 476
Контактные напряжения пары колесо-рельс 166
Контрольно-предохранительное оборудование кранов 333
Коуши канатные 118
Коэффициент нагрузки крана 57
Краны автомобильные 297, 289, 293
— башенные 12, 237
— гусеничные 13, 270
— кабельные 320
— козловые 14, 319
— консольные И
— монтажные 305
— мостового типа 315
— иневмоколесные 12, 280
---- короткобаэовые 283
— пролетные 11
— рельсоколесные 278
— самоходные на шасси автомобильного типа 287, 289
— тракторные 13, 302
Крюки крановые 118
527
Лебедки однобарабанные реверсивные 137
— многобарабанные 145
— подвесные (тали) 143
— с гидроприводом 139
— с канатопедущими шкивами 143
— с планетарными передачами 138
— с ручным приводом 149
— шпилевые 146
Ленты конвейерные, общие параметры 409
---- колебания 435
----, поперечное сечение перемещаемого материала 430
Ловители кабин подъемников 362 363
М
Манипуляторы кранового типа 500
Машины для разгрузки железнодорожных вагонов 513
Механизмы канатоукладочные 154
Моменты внешние сопротивления 23
— движущие и тормозные 24 25
Монтаж кранов 242, 375
Мощность приводного кранового двигателя 23
— привода конвейера 387
Мультипликатор канатный 91
Нагрузка на пневмошину 173
Нагрузки динамические при иеустановившемся движении 36
-----подъеме груза с веса 100
------------ с подхватом 103
-----учете упругости связей 35
Нагрузка кранов весовая 40
----- ветровая 43
----- инерционная 45
----- опорная, методика определения 227, 230, 232, 235
-----при движении секций телескопической стрелы 198
----- расчетная 48
----- эквивалентная 58
Надежность 6 49
Натяжение стрелового полиспаста 198
— несущего каната кабельного крана 236
— тягового элемента конвейера 389
Обслуживание грузоподъемных машин 375
Обоймы крюковые 122
Оборудование пневмотранспоргиое 482
— силовое кранов 61
Ограничители грузоподъемности и грузового момента 344, 345
— линейных перемещений 339
Опорные давления гусеничных кранов 231
Опорные нагрузки кранов четырехопорныч 222, 223
---- трехопорных 225
----с учетом упругости опор 227
----мостового типа 234
---- кабельных 235
Опоры кранов выносные 263
628
Параметры грузоподъемных машин 15
Передвижение канатной тягой 158
Погрузочно-разгрузочные машины 4
Погрузчики сыпучих материалов ковшовые 503 507
-----многоковшовые 509, 512
Подъемники строительные 15, 349
----выжимные канатные и рычажные 365 367
— — зуочато-оеечные .357
-----мачтовые 351
-----расчет н основные параметры 350 359
-----шахтные 355
Полиспаст стреловой 201
Привод тягового органа конвейера 393, 397
Производительность кранов 59, 372
Самотечные спускные устройства 475
Самоходные краны 258
Сбрасыватели плу исковые 428
Системы управления кранами 323
Слойность навивки канатов на барабане 95
Соотношение диаметров канатов с диаметрами блоков и барабанов 93
Сопротивление вращению поворотной часта крана 180
— передвижению крана 156
Стабилизаторы ходовых частей крана 265
Стандартизация 7
Стрела крановая 44, 46, 260
Стреловой полиспаст нормальный 198
----задний с промежуточными ветвями 200
Стропы канатные 122
629
Тали Ю 1Л7
Тележки кодовые башенных кранов 10/
Телескопически раздвижные стрелы 2Ub
‘ ________ „«к сиггипуатаинн
- грузоупорные ко
— дисковые и дискоколодо(пые «5 ЪУ
Пкто'Гоош'‘1даижеи11Я частиц матер, ала при загруз,
Траверсы грузозахватные 130
Транспортирующие машины классификация 4 379
к линиям электропередач 337
— приближения стрел
Унификация 7, 8
Ускорения допустимые 31
Условия эксплуатации конвейерной ленты 413
Устойчивость кранов грузовая 21/
-----козловых 221
----- собственная 218
----- статическая 218
-----стреловых 211
cZ"~ -2 ° ^-.Тольной плоскости 179
_____:____о вертикальной плоскости 194
Управление механизмами краид333
_____ — автоматизированное 3^7
----- __ гидравлическое 325
--------- дистанционное 325
Ходовое оборудование кранов гусеничное 174
----- пневмоколесное 169
----- рельсоколесное 165
Цепи тяговые конвейерные 443
Элеваторы ковшовые, конструкция 449
----, разгрузка ковшей 455
-----, расчет 454
Электродвигатели крановые 63
Электропривод крапов 63
Эскалаторы 442
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
Введение . ,
1 1. Назначение и виды грузоподъемных машин
! ! «V 2пРеделе>™е и классификация
1 1.2. Основные параметры . '
1.1.3 Механизмы грузоподъемных машин ‘ ’
Д UcHOBhi теории и расчета крановых механизмов . ‘
1.2 1 Статический (силовой) и кинематический обс-
четы .................. , ,......... г
1 2 2 Динамический расчет ...” *..............
123 Динамические нагрузки при учете упругости
связей......................... } {3
1.3, Нагрузки, действующие на машины
13 1. Виды нагрузок................’ *
1 3 2 Нагрузка от весовых воздействии’
I 3 3, Ветровые нагрузки ...
1.3.4. Инерционные нагрузки . ’
1.3.5 Расчетное сочетание нагрузок . .
1.3.6. Надежность и режимы работы матиц
1.3.7. Производительность машин...............
2 4 Силовое и тормозное оборудование
1.4.1 Общая характеристика . ‘ ’
1.4.2. Электропривод........... ’ ’
1 4.3. Привод от двигателя внутреннего сгорания
1.4.4. Объемный гидропривод...................
1.4.5 Пневмопривод ............‘ \
1.4.6. Ручной привод..................’ [
1 4 7 Устройства для стопорения и торможения кра-
нов и крановых механизмов ...............
1.4.8, Фрикционные элементы тормозов . . . .
1.4.9. Колодочные тормоза.....................’
I 4.10. Ленточные тормоза ................... ‘
1.4.11. Дисковые тормоза......................\
1.4 12 Автоматически действующие дисковые" грузо-
упорные тормоза ... .............
1.4 13. Автоматически действующие дисковые центро-
бежные тормоза..................................
1,4,14 Дисково-колодочные тормоза . . . * .
1.5, Механизмы подъема груза и их элементы..........
1.5.1. Общая характеристика...................
1.5.2, Канатные полиспасты ...................
531
Кинематические и силовые соотношения .
Динамические нагрузки при работе механизма
подъема груза .....
Коуши л зажимы дзя канатов.............
Крюки, крюковые блочные обоймы стропы
Захваты для штучных грузов
1.5.12. Опрокидные и раскрывающиеся бадьи. . . .
1.5.13 Грейферы . .............
1.5.14. Лебедки механизмов подъема............
1.5.15. Подъемные механизмы — домкраты . . . .
] 6 Механизмы передвижения кранов и их этементы . . .
1.6.1 Общая характеристика .............
1.6.2 Сопротивление передвижению кранов . . .
1.6.3 Сила сцепления крана с опорной поверхностью
I 6.4 Динамические нагрузки при работе механизма
передвижения . . ....
] .6 5 Рельсоколесное ходовое оборудование ....
1.6.6 Пневмоколесное ходовое оборудование ....
1 6.7 Гусеничное ходовое оборудование ....
1 7 Механизмы вращения поворотной части крана ....
1.7.1 Общая характеристика
1.7.2 Сопротивление вращению поворотной части
I 7 3 Определение мощности привода ....
1 7 4 Динамические нагрузки при работе лгехаиизма
вращения поворотной части крана.
1.7.5. Конструкции механизмов вращения ....
1 8 Механизмы изменения вылета стрелы и крюка ....
1 8.1. Общая характеристика . ...
1.8.2 Натяжение стрелового полиспаста...........
1.8 3 Задний стреловой полиспаст с расчалом . . .
18 4 Горизонтальное перемещение груза при измене-
нии наклона стрелы.
1 8 5 Крепление стрелового полиспаста или расчала
к стреле
1 8 6 Изменение вылета при подпорной телескопиче-
ской стреле . ........................
1 9 Устойчивость кранов...............................
J 9 J Устойчивость свободно стоящих стреловых
кранов
1 9 2 Определение оптимальной массы стрелового
крана .......................
1 9.3. Устойчивость козловых крапов.................
1 Ю Опорные нагрузки кранов . ............... ,
1 10 1. Опорные нагрузки пнепмоколесных и рельсо-
колесных поворотных кранов
1 10 2 Опорные нагрузки колесных кранов прн учете
упругости опор .... . . .
1 10 3 Опорные давления гусеничных стреловых по-
воротных кранов ...............................
I 10 4 Опорные нагрузки стационарных поворот-
ных мачтовых кранов ..............................
i Ю 5. Опорные нагрузки кранов мостового типа
1.10.6. Опорные нагрузки кабельных кранов ....
1.11. Строительные башенные краны......................
100
106
110
111
117
118
123
125
127
128
134
151
155
155
155
160
160
165
169
174
178
178
180
182
183
189
197
197
202
205
211
220
221
222
222
227
230
232
232
235
237
532
1111. Классификация и общая характеристика
1(12 Конструкции кранов .
1 11.3 Модульная система унификации'кранов \
I.H.4 Расчет кранов
1 12 Самоходные стреловые краны
Классификация и общая характеристика
Стреловое оборудование . .
Выносные опоры . . ............
Стабилизирующие устройства кранов с пнёв-'
лепие'и”™ ХОДОВЬ1Ы обоРУД°ващгеи и управ-
Управлеяие колесами кратоа спневмоколёс-'
ным ходовым оборудованием
Гусеничные краны...........’ \ ‘
Рельсоколесные краны ’ ’ ’ ‘
Пневмоколесные краны ’ * *
Краны на шасси автомобильного типа
Автомобильные краны
Тракторные краны . .
1.12.6.
1.12.8
1.12.9
1.12.12. Мощные монтажные краны . * ’
1.12.13 Способы повышения параметров применяе-
мых стреловых самоходных кранов
1 12 14. Методика расчета кранов .
1.13 Краны мостового типа.......................
1 13 1 Классификация . . . W ’ W * ’ ‘ ’
I 13 2 Мостовые краны . . . . . . , ’ * ‘
1 13.3. Козловые краны..........’
1.13.4. Кабельные краны.............. ’
1.14 Системы управления кранами.......................
1 14.1. Общая характеристика.....
1 14.2. Электрическая система управления'
1.14.3 Гидравлическая система управления* ’ ’
1.14.4. Дистанционное управление.........
1.14.5. Автоматическое управление . . , , \
1.14.6. Кабины кранов н компоновка в них аппара-
туры управления и надзора .....................
1 15 Контрольно-предохранительные устройства башенных
и стреловых самоходных кранов ........................
1 ’5 । функции контрольно-предохранительных
устройств .....................................
Приборы молниезащиты, указатели ветро-
вого давления башенных и других рель-
соколесных кранов .......................
Противоугонные устройства ....*'*:
Указатели приближения стрелы крана к воз-
душным линиям электропередачи............
Устройства для ограничения линейных пе-
ремещений крана и его элементов ...........
Буферные устройства........................
Указатели вылета стрелы н крена крана
Ограничители наклона стрелы................
Ограничители грузоподъемности н грузо-
вого момента......................... .
Крановые весы......................
Приборы связи машиниста с наземными
пунктами
1.16. Строительные подъемники........................
I 16 1. Классификация и общая характеристика . .
И § В а § 8 «08355^3 s ssssasSS
1 15 6.
1 15 s'
1.15.10
1.15.11
1 16.2
1 16.3
Основы
Конструкции подъемников .................
Конструктивные особенности пассажирских
и грузопассажирских подъемников . .
Расчет подъемников . . .
Ловители • • •
Выжимные п рычажные подъемники . .
эксплуатации грузоподъемных машин
Производительность машин и их парк в строи-
тельстве ... ...
Транспортирование . ............
Монтаж на строительной площадке . .
Обслуживание грузоподъемных машип и тех-
ника'безопаспостн при их эксплуатации . .
Часть 2 Транспортирующие и пиины
Назначение к виды транспортирующих машин .
21 3^ Характеристика транспортируемых материалов
2 1.4. Режимы работы конвейеров
2 2 Теоретические основы расчета транспортирующих ма
Производительность машин непрерывного дей-
Обший метод определения мощности привода
Определение натяжения тягового элемента
и отдельных точках тягового контура
Мощность привода при передаче тягового
усилия трением и зацеплением
Работа привода конвейера в пусковом режиме
Расчет и устройство привода при передаче
тягового усилия трением . ...
Расчет и устройство привода при передаче тя-
гового усилия зацеплением ..............
Уравнительные приводы для цепных тяговых
контуров
Траектория частиц материала при загрузке
и разгрузке .............................
2 3 Ленточные конвейеры .............................
2.3.1. Общие сведения.............................
2.3.2. Ленты . . ..............
2 3.3 Роликовые опоры и барабаны..................
228
229
2 3-5 Определение радиуса кривизны ленты . .
2.3.6 Очистительные и предохранительные у строй-
23 7 Загрузочные и разгрузочные устройства . . .
2.3.8 Расчет конвейеров ..................
2.3.9 Колебания ленты конвейера..................
2 4 Цепные конвейеры .................................
2 4 1 Классификация .............................
2 4 2 Конструкция пластинчатых конвейеров . . .
2.4.3 Тяговые цепи и звездочки ..................
2.4.5 Расчет пластинчатых конвейеров
2 5. Ковшовые конвейеры .................
2 5 1. Классификация...............
534
2.0.2 Устройство элеваторов .
9 = 4 7.лемет ковшовых элеваторов.............
4 Определение производительности и мощности
г привода ковшовых элеваторов
2 6 Винтоне »Е;\7и'е\ЭЛеВг,Т°Р0В • •• <
1ИПЫ КОНвейеров ' ' «...
<6.2 Конструкция узлов конвейеров
п-7 nJ-b-3- Расчет конвейеров ...........
2 7 Роликовые конвейеры
2.7.1 Типы конвейеров , ’ ’ ' * *
о я п2,7‘2‘ Расчет конвейеров
2 8. конвейерных установок
Затворы бункеров .......................
2.0.3. Питатели бункеров .....................
2 8.4. Спускные самотечные устройства ’ i.....
™я0РсУ^чиГНа?е;„аХВЫЭТ1.,ЧеСК0Г0' тРв-"0Р™Р0ва:
292 ТпаСсбЬ' пневматчческого транспортирования’
2 9 2 ^урханспо₽тиРование п движущемся потоке воз-
2 9 4’ Paruer™ птеомотРа«™ор™осо оборудования
9 о’Г лк пневмотранспортных установок.
2 J о. Оборудование для транспортирования аэриро-
ванных материалов . ......
2 9 6 Пневматическое транспортирование'в’сосудах
Часть 3. Погрузочно-разгрузочные машины
3 I. Назначение и виды машин
3 2 М2‘5",ны„лля пеРсгрузки штучных грузов'.........
0.2.1. Общие сведения . . . . ’ ’ ’ '
3 2.2. Вилочные автопогрузчики 'общего назиа^ния
J.2.J Расчет автопогрузчиков
3 3 Ка^Ь[-ма,п’пУ-л’1Т0РЫ для погр>зочно разгрузочных
3.4. Погрузочные машины для сыпучих материалов
3 4 J, Классификация .................... ’ ’ ’
3.4 2 Одноковшовые погрузчики
3.4 3 Производительность одноковшовых' погрузчи-
3 4 1 Расчет одноковшовых погрузчиков’ ' ’ *
3.4.5. Погрузочные машины непрерывного действия
3 4 * * * *'Ь’ стш1яТ П0ГруЭ0ЧНЫХ Ш!Ш,П непрерывного дей-
3 5 Машины для разгрузки транспортных средств
3.5.1. Общие сведения. .
3 5 2. Машины для разгрузки железнодорожных ва-
Ваключение ........................
Контрольные вопросы для самопроверки
Список литературы ......................................
Предметный указатель...........’ ' \
448
451
455
456
456
460
461
463
463
465
466
466 ^
470
473
475
476
481
481
482
484
486
489
49!
492
492
493
493
493
498
ЕОО
502
502
503
506
506
509
512
513
514
518
519
524
526
535
УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ
Вайнсон Адольф Абрамович
ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ
Редактор И. Н. Якунина
Художественный редактор В Д Лыськов
Технические редакторы Л А Макарова и И П.
Корректоры Н Г. Богомолова и Л А Ягупьева
Раченкова
ИБ 5505