Исследование и анализ существующих конструкции клещевых захватов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева

Исследование и анализ существующих конструкции клещевых захватов

Турдалиев А.Т., Тлеубаева М.Ж

Аннотации

Б?л ма?алада ?олданыста?ы ?ыс?ыш ?армауды? ??рылымына талдау ж?не зерттеу ж?ргізілді. ?ылыми негізделген техникалы? ж?не технологиялы? шешiмдер, соны? ішінде тау-кен ?ндiру ж?не ??рылыс салалары ?шін ма?ызды орын алатын берiк тау жыныстарыны? блокты? тасты ??деудi? термомеханикалы? т?сiлiн тиiмдiлiктi? жо?арылауына елеулi салым кiргiзетіндігі баяндал?ан.

В этой статье проведен анализ и исследование в конструкции клещевого захвата. Изложены научно-обоснованные технические и технологические решения, внедрение которых вносит значительны вклад в повышение эффективности термомеханического способа обработки блочного камня из крепких горных пород, имеющей важное значение для горнодобывающей и строительной отраслей.

In this article the analysis and research design tongs. Presented evidence-based technical and technological solutions, the introduction of which makes a significant contribution to improving the thermomechanical processing method of block stone hard rock, which is essential for the mining and construction industries.

Пайдалану т?жірибелері мен к?п зерттеулер н?тижесі бойынша таби?и тастарды ??діру мен ??деу ж?мыстары кезінде е?бексыйымды ж?мыстар?а тиеу-т?сіру ?осымша ж?мыстары жатады. Ол ж?мыстар ж?к ?армауыш ??рыл?ыларымен орындалады.

Как показывает опыт эксплуатации и многочисленные исследования, при добыче и обработке природного камня наиболее трудоемкими являются погрузочно-разгрузочные вспомогательные работы. И эти работы выполняются с помощью грузозахватных устройств.

As the experience of exploitation and numerous studies in the extraction and processing of natural stone are the most labor-intensive handling ancillary works. And this work is performed with the help of lifting devices.

К погрузочно-разгрузочным работам относится съем и сортировка камня, укладка его в штабеля, погрузочно-разгрузочные работы при транспортировке, уборка отходов, подавление и улавливание пыли, газа и др.

Комплексная механизация и автоматизация трудоемких погрузочно-разгрузочных работ - важнейшая задача производства; от ее решения, главным образом, зависит его эффективность. Так, только при погрузочно-разгрузочных работах на застроповке и отстроповке грузов в народном хозяйстве нашей страны занято тысячи людей. В настоящее время в промышленности при погрузке-выгрузке имеется многочисленные конструкции грузозахватных устройств и механизмов, которые можно разделить на несколько групп [1]:

- грузозахватные устройства для штучных грузов;

- специальные захваты для контейнеров;

- грузозахватные устройства для сыпучих материалов;

- захватные устройства погрузчиков для перегрузки пакетированных грузов.

Данная классификация охватывает многообразие существующих устройств, используемых с грузоподъемными механизмами общего назначения. клещевой камень горный

Выбор типа грузозахватного устройства, его конструктивной схемы и прочностных характеристик определяют форма, масса, свойства грузов, а также условия его транспортирования и перегрузки.

Одно из ответственных требований, предъявляемых к грузозахватным устройствам, надежность удержания груза. Особенно это важно для захватов клещевого и эксцентрикового типа, которые удерживают груз за счет сил трения. Значение коэффициента трения, которые в большей мере зависят от состояния трущихся поверхностей, их рода и состояния окружающей среды колеблется в больших пределах, требуют, помимо расчетов, очень тщательных экспериментальных проверок.

Колебания коэффициента трения в зависимости от влажности и профиля или материала трущихся поверхностей в расчетах учитывается коэффициентом запаса, принимаемого в пределах от 1,3 до 1,5. Следовательно, вопрос создания высокопроизводительных, надежных грузозахватных устройств требует решения основных задач:

- максимальной автоматизации застроповки и отстроповки грузов с минимальными затратами времени

-обеспечение минимальной собственной массы грузозахватных устройств при их безусловном прочности;

- простота их конструкции, безопасность и надежность в эксплуатации;

унификации узлов и элементов.

Прочность грузозахватных устройств и их элементов следует рассчитывать по редко возникающей комбинации нагрузок с учетом коэффициента динамики для наиболее неблагоприятных условий эксплуатации. Для погрузки каменных блоков используются, в основном, клещевые захваты. Рассмотрим существующие конструкции клещевых захватов.[2]

Клещевые захваты выполняются как рычажные системы в виде ножниц, рычаги которых имеют загнутые свободные концы, охватывающие груз или какой-либо выступающий элемент, для захвата длинномеров два захвата укрепляются на траверсе.

Другой тип клещевого захвата - фрикционно-зажимные захваты, также выполняются как рычажные системы. Рычаги такой системы несут на свободных концах шарнирно прикрепленные к ним колодки, которыми и зажимается поднимаемый груз, удерживаемый в захвате силой трения.

Захваты этого типа применяются для оперирования с грузами прямоугольной формы и гладкими боковыми поверхностями (ящики, блоки, болванки и др.). Зажимается груз как путем стягивания хвостовых плеч рычагов, выполненных в виде ножниц так и путем распора хвостовых плеч рычагов ввиду того, что в этом случае рычаги крепятся средними точками шарнирно к соединительному брусу, возможно изменение расстояния между рычагами, что обеспечивает удобное приспособление захвата к грузам различных габаритов.

Для обеспечения свободной посадки захвата на груз должны быть устройства, удерживающие захват в раскрытом положении. Для этой цели могут быть применены пружины, размыкающие захват или управляемые сцепляющие устройства между головкой захвата и соединительным брусом.

В обоих случаях требуется участие такелажника в управлении захватом: при применении пружины для предварительного прижатия колодок к поднимаемому грузу, а при применении сцепляющего устройства для его расцепления.[4]

При подъеме длинномерных грузов используются обычно два захвата, навешиваемые на траверсу. При оперировании с тяжелыми грузами вес захвата увеличивается, и манипулирование им вручную становится нецелесообразным.

Расчет фрикционных захватов производится аналогично расчету клещевых захватов. Реакция в шарнире фрикционного захвата и нагруженность его рычагов определяются аналогично этим величинам для клещевого захвата. Техническая характеристика некоторых типов фрикционно-зажимных захватов, применяемых в строительной промышленности Германии.

Рисунок 1 - Клещевые захваты

а -для сдвоенный на траверсе для балок; б - для рельсов; в - для бочек с торцевой закраиной; г - сдвоенный на траверсе для труб, валов и др. аналогичных деталей; д - захват для бетонных плит; е - захват с защелкой для стабилизации рычагов в открытом положении; ж - захват для бетонных балок

С целью использования клещевых захватов для работы без участия такелажников были разработаны конструкции так называемых автоматических захватов с механическим устройством.

На рисунке 3 приведен [6] такой захват с унифицированным механизмом фиксации, используемый преимущественно для перегрузки массовых, железобетонный изделий определенных видов и габаритов (в пределах допуска на изделие).

Таблица 1 - Техническая характеристика фрикционно-зажимных захватов

Рисунок 2 - Автоматический захват

а) б)

а - захват со стягиваемой рычажной системой и пружиной для удержания захвата в раскрытом положении; б - захват с распорной рычажной системой и управляемым сцепляющим устройством для удержания захвата в раскрытом положении;

Рисунок 3 - Рисунок 2 - Фрикционно-зажимные захваты

1 - основные рычаги; 2 - колодки; 3 - соединительный брус; 4 - распорные стержни; 5 - управляемое сцепляющее устройство; 6 - подвеска

Основой захвата является прямоугольная рама 1, в которой по углам шарнирно укреплены изогнутые рычаги-крюки 2, свободными концами взаимодействующие с захватываемым грузом (поддерживают его или зажимают). Свободными концами рычаги-крюки 2 при помощи тяг 3 присоединены шарнирно к траверсе 4, навешиваемой на крюк крана, Траверса 4 связывается с рамой 1 телескопическими направляющими 5 и так называемым механизмом 6 фиксации. Последний состоит из двухподвижных, размещенный один внутри другого, коробообразных стоек с боковым вырезом, из которых наружная 7 прикреплена к раме 1, а внутренняя 8 - к траверсе 4. В наружной стойке 7 укреплен шарнирно-фасонный зубчатый кулачок 9, а во внутренней стойке 8 - упор 10.

Как видно из рассмотрения процесса работы этого автоматического захвата, его захватывающие и зажимающие элементы должны соответствовать размеру груза; при малых зазорах между захватывающими элементами посадка захвата на груз без участия такелажника усложняется и удлиняется во времени, что лишает захват его основных положительных особенностей.

Так как все автоматические захваты с механическими устройствами фиксации работают примерно по той же схеме, что и описанный выше, отличаясь лишь конструктивным устройством механизма фиксации, они не получили широкого распространения в промышленности.

Известен клещевой захват содержащий правый и левый рычаги, скрепленные по середине шарниром, к концам рычагов с помощью шарниров прикреплены тяговые рычаги, соединенные вместе центральным шарниром, за который крепится несущий канат. К шарнирам крепления тяговых рычагов шарнирно присоединены захватные стержни с пазами, в которые входят пальцы, установленные на свободных концах правого и левого рычагов, захватные губки крепятся на концах захватных стержней [7].

Захват работает следующим образом. С помощью каната 7 захват переносится в зону установки транспортируемого груза 12, толщина которого равна В. Захват вертикально опускается на груз 12, так чтобы он оказался между захватными губками 11, которые в этот момент раздвинуты. После чего подъемное устройство, например кран или тельфер, начинает поднимать канат 7 вверх. Рабочий в это время придерживает захват. Рычаги 1 и 2 вращаются вокруг шарнира 3, захватные стержни 8 начинают сближаться между собой, причем сближение происходит строго параллельно, так как шарниры 4 и пальцы 10, которые скользят в пазах 9, сближаются одинаково и равномерно, а их расположение определяет и положение захватных стержней 8. Также вместе с захватными стержнями 8 параллельно сближаются захватные губки 11. Они входят в контакт с поверхностью груза 12, расстояние между ними становится равно В. После чего дальнейшее сближение захватных губок 11 уже невозможно. Канат 7 продолжает двигаться вверх. Захват вместе с грузом 12 поднимается и отрывается от опорной поверхности. Захватные губки 11 всей своей поверхностью прижимаются к поверхности груза 12, чем обеспечивается надежный контакт за счет сил трения. Масса груза 12 тянет захват вниз и, обеспечивая поворот рычагов 1 и 2, создает достаточную силу прижима захватных губок 11, что гарантирует безопасное транспортирование груза 12 по воздуху в необходимую позицию.

Параллельное перемещение захватных губок позволяет сохранять параллельность поверхности губок и захватной поверхности груза в широком диапазоне толщины груза, практически на всю область хода губок, что несомненно расширяет технологические возможности захвата, позволяет транспортировать груз разной толщины и повышает надежность транспортировки.

Рисунок 4 - Клещевой захват для транспортировки блочных грузов разной толщины

Вместе с тем клещевой захват закрепляется к гибкому органу - канату грузоподъемного устройства, уменьшается точность позиционирования, а также фиксация раскрытого положения захватных губок клещевого захвата осуществляется запорным устройством вручную, что для автоматизации технологического процесса не применимо.[7]

С целью использования клещевых захватов в автоматизированном технологическом процессе для изготовления каменных изделий разработана конструкция, основанная на схеме клещевого захвата, приведенной на рисунке 5. Новая конструкция клещевого захвата (см. рисунок 5) отличается тем, что, во-первых, центральный шарнир захвата крепится к пневмо- или гидроцилиндру и этим обеспечивается более высокая точность позиционирования при погрузке и разгрузке каменных блоков. Во-вторых, на концах захватных стержней установлены тактильные колёса, обеспечивающие надежное раскрытие захватных губок.[8] В третьих, установление автоматического фиксатора положения захватных губок исключает участием такелажника в технологическом процессе, а также (в четвертых) установка к захватным губкам вращательную пару с электроприводом позволит кантовать (ориентировать) каменный блок, что, несомненно, расширяет технологические возможности захвата и дает возможность полной автоматизации подъемно-транспортных операций.

Рисунок 5 - Новая конструкция клещевого захвата

К тому же пазы 9 на захватных стержнях 8, взаимодействующие с пальцами 10, установленные на свободных концах рычагов 1 и 2 (см. рисунок 5.5) заменены на ползуны (в виде поступательных пар) чем обеспечивается надежное перемещение концов тяговых рычагов относительно захватных стержней с наименьшим усилием.

Вывод

На основе теоретических и комплексных экспериментальных исследований производств изделий из крепких горных пород термомеханическим способом сформулирована актуальная экономическая и социальная проблема автоматизации указанного технологического процесса и показана невозможность ее решения простым переносом практики роботизации в области горной промышленности и смежных с ней отраслей, из-за сильных отличии и особенностей рассматриваемых ручных операций термической обработки. Изложены научно-обоснованные технические и технологические решения, внедрение которых вносит значительны вклад в повышение эффективности термомеханического способа обработки блочного камня из крепких горных пород, имеющей важное значение для горнодобывающей и строительной отраслей.

Список использованных источников

1. Белянин П.Н. Промышленные роботы и их применение. - М.:

2. Козырев Ю.Г., Шифрин Я.А. Современные промышленные роботы: Каталог. - М.: Машиностроение, 1984.

3. Спыну Г.А. Промышленные роботы. Конструирование и применение. - К.: Выща школа, 1991, - 311 с.

4. Современные промышленные роботы: Каталог. - М.: Машиностроение, 1984. - 150 с.

5. Белянин П.Н. Промышленные роботы США. Обзор зарубежного опыта. - М.: НИАТ, 1978. - 302 с.

6. Юревич Е.И., Аветиков Б.Г., Корытко О.Б. и др. Устройства промышленных роботов. Л.: Машиностроение, 1980.

7. Козырев Ю.Г. Промышленные роботы: Справочник. - 2-е изд. перераб. И доп. - М.: Машиностроение, 1988. - 392 с.

8. Алтынов Ш.Л. Теоретические основы расчета и применения манипуляционных систем для изготовления изделий из крепких горных пород термомеханическим способом Дисс. на соискание ученой степени доктора технических наук.: Алматы, 2009.

Размещено на Allbest.ru