Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Грузозахватные приспособления гибкие тяговые органы

Наиболее широко применяемыми универсальными грузозахватными приспособлениями являются грузовые крюки и петли, к которым груз прикрепляется с помощью канатных или цепных строп. По форме крюки подразделяют на однорогие (рис. 1, а, в) и двурогие (рис. 1 б, г). Размеры крюков стандартизированы: для механизмов с ручным и машинным приводом - однорогие крюки по ГОСТ 6627-74, для механизмов с машинным приводом - двурогие по ГОСТ 6628-73. Форма крюков выбрана такой, чтобы обеспечить их минимальные размеры и массу при достаточной прочности, одинаковой во всех сечениях.

Рис. 1. Грузовые крюки:

а, б - кованные или штампованные; в, г - пластинчатые

Грузовые крюки изготавливают ковкой или штамповкой из низкоуглеродистой стали 20, допускается изготовление крюков из стали 20Г. Применение высокоуглеродистой стали и чугуна недопустимо из-за малой пластичности материала и опасности внезапного излома крюка. После ковки или штамповки проводят нормализацию для снятия внутренних напряжений. Применение литых стальных крюков ограничено из-за возможности образования внутренних дефектов металла при литье.

После изготовления крюк испытывают на прочность под нагрузкой, превышающей его номинальную грузоподъемность на 25%. При испытании крюк выдерживают под нагрузкой не менее 10 мин; после снятия нагрузки на крюке не должно быть трещин, надрывов, остаточных деформаций. Заварка или заделка дефектов крюка не допускается.

При применении стандартного крюка (соответствующей номинальной грузоподъемности) расчет сечений крюка производить не требуется. Для крюка, отличающегося по своим размерам или форме от стандартного, требуется обязательно проводить расчет его тела как бруса большой кривизны. В однорогом крюке наиболее опасным является сечение Б-Б (рис.1, а), работающее на изгиб и растяжении, для которого изгибающий момент от веса груза G_гр, приложенного в центре зева крюка, является максимальным. Сечение А-А рассчитывают на изгиб и срез для случаю подвеса груза на двух наклонных стропах под углом б=45⁰. В двурогом крюке (рис. 1, б) проверяются сечения В-В и Г-Г на изгиб и срез по расчетному усилию F=1,2G_гр/(2cosв), действующему на каждый рог крюка, где числовой коэффициент 1,2 учитывает возможную неравномерность распределения нагрузки. Нарезанную часть хвостовика рассчитывают на растяжение от силы G_гр. Запас прочности по пределу текучести при расчете крюка принимается равным 2 для крюков кранов 1-4-й групп режима работы и 2,25 для кранов 5-й и 6-й групп режима работы.

Грузовые крюки всех стреловых, монтажных и башенных кранов, а также кранов, перемещающих груз в контейнерах, бадьях и другой таре, навешиваемой на крюк с помощью скоб или других жестких элементов, снабжаются предохранительным замыкающим устройством (рис. 2), предотвращающим самопроизвольное выпадение съемного грузозахватного приспособления.

Для кранов большой грузоподъемности применяют пластинчатые однорогие и двурогие крюки (см. рис. 1, в, г) по ГОСТ 6619-75, собираемые из отдельных элементов, вырезанных из листовой стали 20 или стали 16МС, соединенных между собой заклепками. Для равномерного распределения нагрузки между пластинами в зевах крюков помещают вкладыши из мягкой стали, внешняя поверхность которых имеет форму, обеспечивающую укладку строп без резких изгибов. Эти крюки легче кованных и не требуют для изготовления мощного прессового оборудования. Кроме того, при разрушении одной из пластин ее можно заменить. Толщина пластин не менее 20 мм.

Рис. 2. Крюк с замком пружинного замыкания:

1 - пружина; 2 - защелка.

Различают два типа крюковых подвесок - нормальные и укороченные. В нормальных подвесках (рис. 3, а) траверса, на которой укреплен крюк, соединяется с осью канатных блоков щепками, изготовленными из листовой или полосовой стали марки Ст3, рассчитываемыми в сечении, ослабленном отверстием под цапфы траверсы, на растяжение по формуле Лямэ:

где [у] = у_т / n; n = 3,5ч4

Рис. 3. Крюковые подвески: а - нормальная; б - укороченная

Траверса имеет на концах стопорные накладки, препятствующие ее осевому перемещению, позволяющие ей поворачиваться вместе с крюком относительно горизонтальной оси. Хвостовик крюка проходит сквозь отверстие в траверсе и закрепляется гайкой, опирающейся либо на сферическую шайбу (при грузоподъемности до 3,2 т), либо на упорных шарикоподшипниках, как на рисунке (при большей грузоподъемности).

В укороченных подвесках (рис. 3, б) блоки полиспаста размещаются на удлиненных цапфах траверсы. Укороченная крюковая подвеска позволяет осуществить подъем груза на несколько большую высоту, но ее можно применять только при четной кратности полиспаста. Траверса изготовляется из сталей 40 и 45 и рассчитывается на изгиб по среднему сечению, ослабленному отверстием для хвостовика крюка. Запас прочности по пределу текучести, учитывая сложную конфигурацию траверсы, принимается n ? 3.

Кроме грузовых крюков в грузоподъемных машинах применяются цельнокованые (рис. 4, а) и составные (рис. 4, б) грузовые петли. Форма и размер петель не стандартизованы и поэтому петли необходимо рассчитывать на прочность.

Рис. 5. Захват грузов стропами. Рис. 4. Грузовые петли

Для обвязки груза при его прикреплении к крюку грузоподъемной машины применяются различные виды стропов (рис. 5), изготовляемых, как правило, из стальных канатов или сварных цепей. Стропы из пеньковых или хлопчатобумажных канатов применяются для подъема груза массой не более 0,5 т. Стропы следует накладывать на груз без узлов и петель: на острые ребра груза подкладывают специальные подкладки, предохраняющие стропы от перетирания и излома.

При работе грузоподъемной машины со штучными грузами для сокращения времени, затрачиваемого на их захватывание и освобождение, а также для уменьшение доли ручного труда применяют специальные клещевые захваты, подвешиваемые к крюку. Эти захваты должны соответствовать форме и размерам грузов.

Согласно правилам Госгортехнадзора применять клещевых и других фрикционных захватов для транспортирования ядовитых, взрывчатых грузов, а также сосудов, находящих под давлением газа или воздуха, не допускается.

Рис. 6. Клещевые захваты. Рис. 7. Схема к расчету клещевого захвата.

На рис. 8, а показан простой эксцентированный захват для транспортирования стальных листов в вертикальном положении. Захват подвешивается к крюку крана. В начале подъема эксцентрик, касающийся листа в точке А, благодаря силе трения поворачивается и прижимает лист к упору рамки захвата. Лист удерживается в захвате силами трения между листом и эксцентриком, а также между листом и упором рамки. С уменьшением угла б (обычно в исходном положении б = 10⁰) сила распора N, действующая нормально к листу, быстро возрастает, что обеспечивает надежное удерживание листа в захвате.

Рис. 8. Схемы эксцентриковых захватов: а - простой; б - с усилением

Для подъема стальных и чугунных грузов широко применяются подъемные электромагниты (рис. 9) постоянного тока. Эти магниты подвешивают цепями 1 к крюку подъемного механизма. Питание постоянным током осуществляют с помощью гибкого кабеля, автоматически наматываемого и сматываемого со специального кабельного барабана при подъеме и опускании магнита и подключаемого и контактной коробке 2 электромагнита. Подъемные магниты состоят из стального корпуса 3, отлитого из малоуглеродистой стали марки 25Л-1, обладающей относительно высокой магнитной проницаемостью, внутри которого помещается обмотка 4. Снизу она защищена от повреждения листом 5 из марганцовистой стали или из латуни с малой магнитной проницаемостью.

Рис. 9. Подъемный электромагнит типа М

Для порционного транспортирования сыпучего груза применяют ковши, бадьи и грейферы. Бадьи (рис. 11) и ковши разгружают, опуская дно, раскрывая створки дна или опрокидывая ковш. Загрузка бадей является одной из самых трудоемких операций, часто требующих применения ручного труда. Автоматизировать захватывание сыпучих грузов можно с помощью автоматических грузозахватных устройств - грейферов. При этом производительность операций существенно повышается, а использование ручного труда резко уменьшается или даже полностью исключается.

Рис. 10. Вакуумный захват.

Грейфер (рис. 12) состоит из двух челюстей 5, соединенных шарнирно на нижней траверсе 8. Тяги 4 соединяют челюсти с верхней траверсой 2. Канатом 3 подвижная головка 6 соединяется с верхней траверсой 2 и со скобой 1, с помощью которой грейфер навешивается на крюк механизма подъемного крана. В момент зачерпывания (рис. 12, а) головка 6 и траверса 8 связаны между собой захватами 7, укрепленными на траверсе 8. При подъеме скобы 1 происходит сближение траверсы 2 и головки 6. При этом челюсти, поворачиваясь вокруг осей шарниров на траверсе 8, внедряются в груз и зачерпывают его. После того как челюсти сомкнуться, грейфер в закрытом состоянии (рис. 12, б) перемещается к месту разгрузки и опускается на опорную поверхность (рис. 12, в); при этом захваты 7 раскрываются и головка 6 отсоединяется от нижней траверсы 8. Подъем скобы 1 вызывает подъем верхней траверсы 2, что приводит к раскрытию грейфера и его автоматическому опорожнению (рис. 12, г). Грейфер можно раскрыть и не опуская его. В этом случае от запорного устройства опускается вниз тросик или цепь, за которую надо потянуть, чтобы захваты 7 отпустили головку 6 и дали возможность челюстям раскрыться.

Рис. 11. Бадьи для сыпучего груза:

а - с опускающимся дном; б - с раскрывающимся дном.

Рис.12. схема работы одноканатного грейфера

Гибкие тяговые органы

В грузоподъемных машинах в качестве гибких элементов применяют стальные канаты, а также сварные и пластинчатые цепи. Пеньковые и хлопчатобумажные канаты, обладающие низкой прочностью, а также канаты из искусственного волокна в качестве подъемных и тяговых элементов грузоподъемных машин не применяют.

Канаты изготовляют из стальной светлой или оцинкованной проволоки марок В I и II по ГОСТ 7372-79 диаметром от 0,2 до 3 мм; высокий предел прочности проволоки при растяжении у_в ? 2600 МПа достигают многократным холодным волочением с промежуточной термической и химической обработкой. Однако в грузоподъемных машинах наибольшее применение находят канаты с пределом прочности у_в=1600ч2000 МПа. Использование проволоки с более низким пределом прочности приводит к увеличению диаметра каната, а с более высоким пределом прочности - к снижению срока службы из-за большей жесткости проволок. Проволоку марки В применяют в особо ответственных случаях, например в устройствах для подъема людей. Для специальных целей канаты изготовляют из проволок из нержавеющей стали.

В грузоподъемных машинах применяют преимущественно канаты двойной свивки (рис. 14): проволоки свивают в пряди вокруг центральной проволоки, а затем пряди свивают в канат вокруг сердечника. Число проволок в пряди и число прядей в канате может быть различно. В грузоподъемных машинах применяют главным образом шестипрядные канаты с числом проволок в пряди 19 и 37. При этом получается наиболее рациональное соотношение диаметра прядей и диаметра центрального сердечника и хорошо используется поперечное сечение каната при достаточной его гибкости. Восьмипрядные канаты используют в кранах и подъемниках, если применяются шкивы трения и барабаны малого диаметра.

В зависимости от материала сердечника бывают канаты с органическим сердечником из лубяных (пенька) или из синтетических (нейлон, капрон и т.п.) волокон, а при работе в условиях повышенных температур или химически агрессивной среды - из асбестовых волокон и канаты с металлическим сердечником, в качестве которого используют также проволочный канат двойной свивки (рис. 14, б, д). Канаты с металлическим сердечником применяют при многослойной навивке на барабан, поскольку этот канат не теряет формы под действием нагрузки от вышележащих витков, а также при резко меняющейся нагрузке и при работе в условиях высоких температур, исключающих применение канатов с органическим сердечником.

По виду свивки канаты подразделяю на обыкновенные или раскручивающиеся (в этих канатах проволоки и пряди после снятия перевязок концов стремится выпрямиться) и нераскручивающиеся, свиваемые из заранее деформированных проволок и прядей: их форма соответствует положению в канате. Проволоки нераскручивающихся канатов в ненагруженном состоянии не испытывают внутренних напряжений; эти канаты имеют значительно более долгий срок службы.

Рис. 14. Конструкция стальных канатов:

а - ТК (6101о.с.); б - ЛК-0 (61977); в - ЛК-Р (6191о.с.); г - ЛК-РО (6361о.с.); д - ЛК-З (62577); е - ТЛК-О (6371о.с.)

Канаты изготовляют с различным направлением свивки прядей - с правым и левым. При правом направлении прядки идут слева - вверх - направо; при левом направлении наоборот: справа - вверх - налево. По сочетанию направлений свивки проволок в прядях и прядей в канатах различают канаты односторонней и крестовой свивки. В канатах односторонней свивки направления навивки проволок в наружном слое прядей и прядей в канате одно и то же; в канатах крестовой свивки эти направления противоположны. Их срок службы на 25-50 % больше срока службы канатов крестовой свивки. В канатах крестовой свивки наружные проволоки смежных прядей соприкасаются по отдельным точкам, что увеличивает контактные напряжения, повышает износ и снижает долговечность каната.

Рис. 15. Выбор каната по направлению свивки:

1 - канат правой свивки; 2 - канат левой свивки.

Преимуществами стальных канатов, обеспечивающими их преобладающее применение в грузоподъемных машинах, являются плавная и бесшумная работа при любых скоростях, гибкость во всех направлениях и надежность в работе (так как по числу лопнувших проволок можно установить степень изношенности каната), относительно малая масса. Недостатком стальных канатов является их относительно небольшой срок службы, увеличение длины канатов в процессе эксплуатации. Необходимость применения барабанов больших диаметров приводит к увеличению передаточного числа редуктора и общей массы машины.

Чтобы уменьшить износ каната и предохранить его от повреждений, при хранении и эксплуатации канаты покрывают защитной смазкой. Обычно в качестве смазочного материала применяют канатные смазки 39у и торсиол 35, а для канатов особо ответственных механизмов - торсиол 55.

Расчет и выбор стальных канатов

В процессе работы каната, являющегося сложным телом, его отдельные проволоки испытывают различные напряжения - смятие, растяжение, изгиба и кручения.

Размер каната выбирается из соотношения

(1)

где S_max - максимальная рабочая сила ветви каната, определяемая при подъеме номинального груза с учетом потерь на блоках полиспастов и на обводных блоках, но без учета динамической нагрузки; n - коэффициент запаса прочности; S_разр - разрывная нагрузка каната в целом. Эта величина стандартизована для различных конструкций каната, диаметров и пределов прочности материала проволок.

Таблица 1

Значения коэффициента запаса прочности канатов n

С целью ограничения в канате напряжений от изгиба при его выборе должно быть соблюдено заданное правилами Госгортехнадзора соотношение между диаметром выбранного каната и диаметром блока и барабана:

(2)

где d - диаметр каната, D₂ - диаметр блока и барабана, измеренный по средней линии навитого каната; е - коэффициент, принимаемый нормами Госгортехнадзора в зависимости от типа грузоподъемной машины и группы режима работы механизма (табл. 2).

крюк цепь канат подъемный

Таблица 2.

Значение коэффициента е]

* Для вновь проектируемых талей е ? 22

Диаметр D барабана и блока, измеренный по дну канавки или ручья блока, следует принимать по нормальному ряду размеров: 160, 200, 250, 320, 400, 450, 560, 630, 710, 800, 900 и 1000 мм.

Правилам Госгортехнадзора в лебедках, предназначенных для подъема людей, не разрешается применять канат диаметром менее 7 мм, а в пассажирских, грузопассажирских, больничных и грузовых лифтах с проводником - менее 9,5 мм.

Закрепление конца каната на оси производят с помощью специального устройства - коуша 1 (рис. 16, а), предохраняющего канат от чрезмерных напряжений смятия и от истирания его об ось. Коуш представляет собой стальное фасонное кольцо желобчатого сечения. Форма желоба соответствует диаметру каната, для которого этот коуш предназначен. Канат огибает коуш, ложась в желобок, и конец каната соединяют с основной его ветвью специальными зажимами 2 или вплетая проволоки расплетенного конца каната в основную его ветвь с последующей оплеткой каната стальной проволокой на длине l ? 20d (рис. 16, б).

Рис. 16. Крепления концов каната: а - болтовыми зажимами; б - заплеткой; в - коушем с заливкой; г - опрессовкой; д - клиновым зажимом

Сварные цепи (рис. 17, а) широко используется в качестве грузовых и тяговых элементов. Их изготовляют из сталей марок Ст3 (у_в = 370ч450 МПа), Ст2 (у_в = 340ч420 МПа) и 10 (у_в = 300 МПа).

По точности изготовления цепи подразделяют на калиброванные и некалиброванные. Калиброванные цепи имеют более жесткий допуск на внутреннюю длину звена t. Некалиброванные сварные цепи предназначены для работы только с гладкими блоками и барабанами, калиброванные - для работы со звездочкой, имеющей специальные гнезда.

Рис. 17. Грузовые цепи:

а - сварная; б - пластинчатая.

Расчет сварной ведут по уравнению, аналогичному уравнению (1) для расчета канатов:

(3)

где S_max - максимальная рабочая нагрузка; n_ц - запас прочности относительно разрушающей нагрузки, принимаемый по нормам Госгортехнадзора (табл. 3); S_разр - разрушающая нагрузка цепи, указанная в стандарте на цепь.

Таблица 3

Коэффициенты запаса прочности цепей n_ц

Сварные цепи непригодны для работы с высокими скоростями: допускаемая скорость при работе на гладких барабанах и блоках составляет 1,5 м/с, при работе на звездочках - 0,5 м/с.

Недостатками сварных цепей, ограничивающими область их применения, являются относительно большая масса (по сравнению с канатами, рассчитанными на ту же нагрузку), опасность внезапного обрыва цепей при высоких скоростях вследствие их чувствительности к толчкам и перегрузкам, большой износ в местах соприкосновения звеньев и необходимость тщательного и повседневного контроля за износом звеньев. Преимущества сварных цепей - гибкость во всех направлениях; возможность работы со звездочками и барабанами малых диаметров, что позволяет снизить значения крутящих моментов; простота конструкции и изготовления; при работе со скоростями х < 0,1 м/с сварные цепи работают практически бесшумно.

Пластинчатые цепи (рис. 17, б, в) состоят из стальных пластин, соединенных валиками. Число пластин тем больше, чем больше разрушающая нагрузка. Элементы цепи - пластины и валики - изготовляют из сталей марок 40, 45, 50 и подвергают термообработке (улучшению и нормализации). Все цепи подвергают на заводе-изготовителе испытанию под нагрузкой составляющей 50 % разрушающей. Так как пластинчатые цепи изготовляют без применения сварки, то они более надежны, чем сварные, поскольку в них нет остаточных напряжений и деформация звеньев у них значительно меньше. Движение пластинчатой цепи происходит более плавно, но максимальная рабочая скорость из-за повышенной чувствительности к инерционным нагрузкам не должна превышать 0,25 м/с

Пластинчатые цепи тяжелее и дороже сварных, не могут изгибаться в поперечном направлении; шарниры цепей подвергаются сильному износу, что требует постоянного контроля за состоянием элементов цепи. Пластинчатые цепи не могут навиваться на барабаны и употребляются со звездочками.

Расчет грузовых пластинчатых цепей ведут по формуле (3), где значения запаса прочности берут из данных табл. 3.

Размещено на Allbest.ru