Перспективы развития грузоподъемных машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРОЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САХАЛИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Технический нефтегазовый институт

Направление «строительство»

Реферат на тему:

«Перспективы развития грузоподъемных машин»

Выполнил:

студент 3-го курса

направление «строительство»

группа 31-С

Самборский Е.В.

2014 г.

Содержание

1. История развития грузоподъемных машин

2. Грузоподъемные машины и их виды

3. Грузозахватные приспособления -- их виды

Вывод

грузоподъемный машина приспособление эргономичность

1. История развития грузоподъемных машин

Древняя история

Устройства для подъема или перемещения грузов были известны в глубокой древности. Уже на ранних ступенях развития человеческого общества возникла необходимость в устройствах для подъема тяжелых грузов (упавших деревьев, тяжелых каменных глыб). Подъем и перемещение очень больших по весу грузов при постройках в древнем мире, например, сооружение пирамид Хеопса более чем за 2000 лет до н. э., гидротехнические сооружения в древнем Китае, в долине Желтой реки, постройки в древнем Риме, были невозможны без простейших грузоподъемных приспособлений.

Наиболее ранними грузоподъемными средствами, по-видимому, были рычаги, катки и наклонная плоскость, позволявшие поднимать и перемещать грузы без применения промежуточных деталей (цепей, канатов), связывающих подъемное устройство с грузом. Катки, рычаги, наклонные плоскости (рампы) применялись, по-видимому, еще при сооружении древнейших каменных построек - дольменов. С их помощью осуществлялись доставка и установка колоссальных скульптур для ассирийских дворцов и храмов и громадных каменных плит при возведении пирамид в древнем Египте.

Значительно позже появились устройства, которыми груз поднимали и перемещали при помощи промежуточного элемента (веревки, гибкой ветви дерева); к этим устройствам относятся ворот, блок.

Древние греки применяли для подъема грузов приспособление "журавль" (по-гречески - "геранос"). "Журавль" обозначает по-немецки "краних", откуда и произошло русское название "кран" для различных грузоподъемных устройств. Подъемник "геранос" с ручным приводом использовался в V в. до н. э. для возведения крепостных стен, а также при театральных зрелищах для подъема по ходу пьесы действующих лиц и театральной бутафории.

Рычажные подъемники (прообразы стреловых кранов) использовались для подъема воды в древнем Китае, Индии и "странах Востока. Задолго до начала нашего летоисчисления в Китае применялись горизонтальные и вертикальные вороты с ручным приводом.

Позднее древними греками были введены в практику рудо-подъема, транспорта и строительства конные вороты, полиспасты и сложные подъемные установки, состоявшие из раскрепленных канатами наклонных столбов с постоянными или переменными углами наклона к горизонту и из подвешенных к столбам полиспастов с простейшими захватными устройствами для штучных грузов.

Дальнейшее совершенствование этих установок римлянами привело к созданию поворотных подъемных кранов. По описанию Витрувия, относящемуся к I веку до нашей эры, краны эти укреплялись на прочных деревянных брусьях, которые могли поворачиваться на катках в любую сторону. Подъем груза такими кранами мог осуществляться на высоту до 12 м; приводились они в действие с помощью ручных воротов или посредством топчаков. В древнем Риме впервые появились также клетевые подъемники - прототипы современных лифтов.

Западная Европа

В Западной Европе в XI- XII вв. происходит дальнейшее развитие техники. В XIV- XV вв. в связи с развитием торговли и мореплавания и ростом горно-металлургической промышленности отмечается некоторое совершенствование грузоподъемных устройств.

По мере развития механики конструкция грузоподъемных средств совершенствовалась. Появились лебедки и полиспасты, что позволило путем сочетания их перемещать и поднимать тяжелые грузы с большой скоростью или с меньшими усилиями. Соединение ворота с блоком или полиспастом создало основное звено грузоподъемного устройства - механизм подъема и дало толчок к появлению различных по конструкции типов кранов (поворотных, переносных). Интересные примеры применения в прошлом для грузоподъемных работ полиспастов, лебедок и блоков можно найти в истории развития техники нашей страны.

Появление ярко выраженных конструкций кранов относится к периоду XIV-XV вв., когда в Европе (Италии, Германии, Чехии) стали создаваться поворотные, стреловые и цепные краны с остовом из дерева и с конным приводом через топчаки. В связи с промышленным развитием Европы краностроение стало развиваться в конце XVIII и начале XIX в. после изобретения парового двигателя (Уатт, 1763 г.).

Особенностью грузоподъемных механизмов, установок и устройств, вводившихся в эксплуатацию до XIX в., было применение дерева как строительного материала для ответственных узлов (остовов, стоек, воротов и т. д.). Так, например, ободы и зубья зубчатых колес в этих механизмах и установках выполнялись деревянными. Сталь применялась только дли таких деталей, как оси, храповики, крюки.

Замена дерева металлом сравнительно широко начинает осуществляться лишь в первой четверти XIX столетия. 

В двадцатых годах XIX столетия в Париже был построен целиком из дерева первый мостовой кран. Деревянные и деревянно-металлические несущие конструкции мостовых и козловых подъемных кранов, стрел портальных кранов сравнительно часто применялись еще в последней четверти XIX в.

Приведение в действие рассматриваемых механизмов и установок осуществлялось мускульной силой человека или животных. Водяные двигатели, известные еще древним народам, и ветряные двигатели средневековья не получили в них широкого распространения. Лишь в начале прошлого столетия, когда с развитием промышленности и транспорта все чаще возникала необходимость в подъеме тяжелых грузов, при увеличении скоростей подъема и горизонтального перемещения, начинает применяться машинный привод для кранов большой грузоподъемности и для подъемников общего назначения.

Наиболее ранним по времени использования в машинах рассматриваемой группы явился гидравлический привод, где рабочей жидкостью служила вода, подававшаяся в рабочие цилиндры под давлением, достигавшим нескольких десятков атмосфер. Начало применения этого привода относится к концу XVIII в. Однако первый подъемный кран с гидравлическим приводом был введен в эксплуатацию в Англии в 1846-1847гг., и только во второй половине XIX в. гидравлический привод получил широкое распространение в стационарных и передвижных кранах, в пассажирских и грузовых подъемниках (лифтах), домкратах и пр.

В 1811 г. Бетанкуром в России была построена многочерпаковая землечерпательная машина с паровым приводом, в 80-х годах прошлого столетия был построен первый паровой железнодорожный кран и в 1877 г.- кабельный кран. Примерно к этому времени относится и создание конструкции мостовых и портальных кранов.

В тридцатых годах XIX в. в Англии (1827г.) впервые осуществляется постройка стационарного парового подъемного крана. Но в последующий период краны с паровым приводом не получили заметного распространения вследствие несовершенства конструкции. В 90 гг. XIX в., вследствие совершенствования паросиловых установок, уменьшения их габаритных размеров и веса, паровые краны постепенно вытесняют гидравлические краны.

В 1880 г. в Германии был построен первый электрический подъемник (лифт) с механизмом подъема, состоявшим из двигателя, червячной передачи и зубчатых колес, которые входили в зацепление с зубьями неподвижной направляющей рейки. В то же время в Германии был построен электрический мостовой кран с приводом всех механизмов от одного электродвигателя, а в 1889 г-в США был введен в эксплуатацию первый электрический мостовой кран с индивидуальным электроприводом механизмов подъема груза, передвижения грузовой тележки и передвижения моста крана. В 1885 и 1891 гг. применение электрического привода распространяется на козловые, полупортальные и стационарные поворотные краны. В 1895 г. для передвижных кранов впервые был применен привод от двигателей внутреннего сгорания.

Промышленное краностроение особенно стало развиваться после изобретения электропривода. С появлением электропривода в Германии были созданы электрические лебедки-фрикционная (1880 г.) и электрореверсивная (1908 г.). К этому периоду относится создание электрических подъемников (1880 г.) и мостовых кранов.

С развитием жилищного и промышленного строительства появилась потребность в создании строительных кранов для замены тяжелого человеческого труда. В 1902 г. были созданы краны-укосины, состоящие из металлической укосины (плоской треугольной фермы) с блоками, укрепленной на деревянной трубчатой мачте, и с лебедкой, установленной на земле. В 1905 г. в Германии был впервые создан свободно стоящий поворотный стационарный, а в 1908 г.- передвижной башенные краны с изменением вылета с помощью грузовой тележки, передвигающейся по стреле. В 1914 г. был создан башенный кран с подъемной стрелой, имеющий все основные признаки современных конструкций.

Россия

В конце XVII в. в Московском Кремле был поднят при помощи ручных лебедок (воротов) с использованием противовесов и рычагов Царь-колокол весом более 130 т. Лебедки при этом были размещены на башне. Поднятые заранее небольшие грузы-противовесы были уложены на площадках, подвешенных к канатам, переброшенным через четырехгранные блоки. Применение противовесов значительно уменьшило усилие для подъема груза.

На рисунке показано устройство для подъема руды, предложенное в 1752 г. Две грузовые платформы были связаны с воротом таким образом, что груженая рудой платформа под действием составляющей собственного веса платформы и груза перемещалась вниз и поднимала при этом параллельно расположенную пустую платформу. Для регулирования скорости спуска применялся одноколодочный тормоз, колодка которого системой рычагов действовала на большое тормозное колесо, насаженное на вал ворота. Подобные маятниковые скатные устройства нашли применение в горнозаводском деле.

До XVIII в. основными источниками энергии грузоподъемных машин были мускульная сила человека или животного и сила падающей воды. Машина К. Д. Фролова, снабженная двумя попеременно поднимающимися бадьями, приводилась в движение силой падающей воды. Изменить направление движения подъемных канатов можно было путем перемещения специальным затвором потока падающей воды на правую или левую половину приводного колеса. Машина была снабжена одноколодочным тормозом, управляемым вручную через рычажную систему. Примером применения лебедок, полиспастов и катков для перемещения груза на значительные расстояния может служить доставка гранитного камня весом около 1000 пудов для цоколя памятника Петру I в 1769 г. Камень перемещался по специальному настилу из двух деревянных рам-обойм, имевших продольные желоба, армированные медными листами. В желобах, между верхней и нижней обоймами, помещались бронзовые шары. Обоймы с шарами образовывали подобие шарикового упорного подшипника. По мере продвижения под камень, помещавшийся на верхней деревянной раме-обойме, укладывались новые нижние обоймы с шарами.

С помощью деревянных лесов и деревянных воротов в 1828-1830 гг. в Петербурге были выполнены работы по установке колонн двухъярусной колоннады Исаакиевского собора, а в 1832 г. - работы по установке Александровской колонны, вес которой превышал 600 тонн.

В дореволюционной России еще около ста пятидесяти лет назад индивидуальное позаказное производство подъемных кранов велось на Костромском механическом заводе. В конце XIX в. выпуск различных типов подъемного оборудования был освоен рядом крупнейших машиностроительных заводов (Сормовский, Коломенский, Брянский, Краматорский, Путиловский и др.).

Первые грузоподъемные машины

Началом истории погрузчиков считается 1917 год. Тогда компанией Clark был создан Tructractor -- для той поры принципиально новая машина, ставшая родоначальником всех вилочных погрузчиков, появившихся в дальнейшем и используемых сегодня. Платформа Tructractor загружалась и разгружалась рабочими вручную.

Затем появились Tructractor от Clark (1920) и Tructractor в Чикаго (1920). Все эти машины были скорее небольшими грузовиками, без гидравлики, которая была добавлена лишь через несколько лет. Компании Yale, занимающейся в начале прошлого века производством замков, принадлежат идеи усовершенствования конструкции Tructractor. Теперь у машины появились мачта и вилы, превышающие пределы собственной высоты. Это был 1920 год, внешний вид и функциональность агрегата стали подобны существующим ныне погрузчикам.

В 1926 году Yale выпускает новую модель грузоподъемника, крайне полезная на любых производствах техника становится все более распространенной. С появлением стандартных складских машин потребовалось введение определенных стандартов обработки грузов. В 1930 году появился общий для всех размер паллет, теперь укладывать грузы можно было гораздо эффективнее, а управление погрузчиком стало легче.

2. Грузоподъемные машины и их виды

Машины грузоподъемные - это отдельная категория высокотехнологичных специальных автоматических и механических устройств, которые ориентированы на использование общего применения. По своим конструкционным особенностям выделяются следующие виды грузоподъемных машин:

стрелового типа;

мостового типа;

краны с несущими канатами;

лифты;

подъемники-вышки.

По способу и методу перемещения они бывают: передвижные, самоходные, прицепные, самоподъемные, стационарные и приставные. Из них наиболее востребованными считаются башенные передвижные и стреловые самоходные краны. В свою очередь и передвижной класс данных кранов разделяется на виды по конструкциям ходовых устройств: шагающие, рельсовые и железнодорожные. Кроме различий по классификации и основным признакам, вышеперечисленные виды грузоподъемных машин различаются по уровню маневренности поворота, конструкции грузозахватного элемента и рабочего оборудования.

Современные грузоподъемные машины и механизмы подразделяются на две группы по диапазону температуры окружающего воздуха, во время которой они остаются в работоспособном состоянии. Первая группа, это машины общего назначения. Они могут действовать при температуре от +40 до -45?С. Вторая группа - это машины специального назначения. Они изготовлены для использования в микроклиматических районах, где температура -60?C и до +60?С.

Все виды грузоподъемных машин и механизмов разделяются на специальные и общего назначения. Естественно, заметное большинство данных транспортных средств выпускается в своем обычном исполнении. А к машинам и механизмам специального исполнения относятся краны самоподъемные для монтажа радиомачт, шахтные подъемники для труб, краны для возведения градирен, краны-бетоноукладчики гидроподъемники и монтажные мачтовые подъемники, лебедки монтажные, машины-установщики и многие другие. Их используют в современной промышленности и производстве.

Грузозахватные приспособления - основные виды.

Грузозахваты -- это съемные грузозахватные приспособления различных видов и конструкций, предназначенные для фиксации груза в определенном положении для последующего его подъема и перемещения.

В широком смысле, к грузозахватам можно отнести и стропы, крюки, такелажные точки и прочие приспособления, поскольку они также выполняют задачу фиксации и подъема грузов. Однако чаще всего под словом «грузозахват» подразумевают механическое приспособление, навешиваемое на крюк грузоподъемного механизма (крана, тали, лебедки и т. д.) призванное сократить трудоемкость ручных операций при проведении подъемно-транспортных работ.

В зависимости от принципа действия захвата можно выделить несколько их видов:

клещевые (зажимные)

вилочные (лапчатые)

эксцентриковые

винтовые (струбцинные)

штырево-строповые

коромысловые

клиновые

магнитные

вакуумные

3. Грузозахватные приспособления -- их виды

Современные грузозахватные приспособления довольно сложно отнести только к одному из этих видов, все чаще используются нестандартные решения при конструировании захватов. В связи с постоянным повышением требований безопасности, комбинированные грузозахваты, в работе которых реализованы несколько типов фиксации груза, теперь далеко не редкость. Однако описанные выше виды приспособлений в значительной степени отличаются друг от друга, поэтому мы остановимся на каждом из них более подробно.

Клещевые захваты

Клещевые (зажимные) грузозахватные приспособления в зависимости от исполнения конструкции могут работать с грузами различной геометрической формы. Захват представляет собой рычажную систему, фиксация груза осуществляется за счет обхвата свободными концами рычагов выступающих элементов груза, например головку рельса, полку балки, закраины бочки или непосредственно сам груз.

Разновидностью клещевых захватов являются фрикционно-зажимные приспособления. Удержание груза при их использовании осуществляется за счет силы трения, возникающей при сжатии груза или распора его изнутри прижимными элементами (лапами).

Захваты клещевого типа часто применяются для подъема и перемещения труб, бетонных блоков и сортового проката.

Вилочные захваты

Вилочные (лапчатые) грузозахватные приспособления предназначены для подхвата груза лежащего на подкладках и поддонах, имеющего специальные технологические отверстия, монтажные петли или полости. Особенностью захватов данного вида является положение груза при его подъеме и перемещении -- центр тяжести груза должен находится на одной вертикали с точкой подвеса захвата на крюк грузоподъемного механизма, это обязательное условия для предотвращения самопроизвольного падения груза с лап. Для выравнивания центра тяжести используют противовесы, автоматически или вручную перемещаемые точки подвеса захвата, демпферные устройства и т. д.

Вилочные захваты применяют для компактного размещения пакетированных грузов, грузов на поддонах, а так же перемещения строительных материалов в горизонтальном положении (например бетонные кольца, бухты проволоки, лестничные пролеты и т. д.).

Эксцентриковые захваты

Эксцентриковые грузозахватные приспособления предназначены для захвата и перемещения плоских грузов в вертикальном или горизонтальном положении. Принцип действия захватов данного типа состоит в преобразовании эксцентриком подъемной силы в зажимающее усилие. Рабочие элементы груза создают значительную контактную нагрузку, поэтому их применение ограничивается работой с грузами с относительно твердой поверхностью. Наиболее часто эксцентриковые захваты применяются для подъема и перемещения листов металла различной толщины как по отдельности, так и стопками.

Современные эксцентриковые захваты выполняются как самозатягивающиеся (с принудительным подведением эксцентрика к поверхности груза при его подъеме), однако существуют так же захваты при работе с которыми необходим ручной первоначальный зажим груза с небольшим усилием.

Более подробно об эксцентриковых захватах говорится в ранее опубликованных статьях.

Винтовые (струбцинные) захваты

Струбцины в традиционном понимании это приспособления для крепежа различных деталей и максимально плотного соединения их между собой. Для винтовых приспособлений применяемых при проведении подъемно-транспортных работ основной функцией стали перемещение и кантование грузов.

Фиксация грузов осуществляется с помощью винтовой передачи вручную, при этом создается контактная нагрузка, которая за счет силы трения не позволяет грузу выскользнуть. Так как создаваемая нагрузка велика, применение струбцин обычно ограничивают использованием с грузами имеющими твердую поверхность, как правило это листы металлы и сортовой прокат. Для более бережного обращения изделия с грузами на рабочие органы захвата устанавливают накладки а также увеличивают их площадь, такое решение было реализовано при разработке захвата для сэндвич-панелей.

Штырево-строповые захваты.

О данном виде захватов мы писали ранее на примере захвата «замок Смаля», поэтому просто кратко напомним о принципе работы таких приспособлений.

Штыревые захвата используются только совместно со стропами и служат для удобной дистанционной расстроповки грузов. Конструкций захватов данного вида довольно много, отличительной особенностью захватов является наличие подвижного штыря, посредством оттяжки которого и производится удаленная расстроповка. Приспособление применяется при подъеме стальных, железобетонных конструкций и технологического оборудования способом строповки «на удавку».

Коромысловые захваты

Коромысловые грузозахватные приспособления применяются при работе с грузами имеющими сквозные отверстия, под которыми можно разместить поворотный, вокруг вертикальной или горизонтальной оси, несущий элемент (коромысло), воспринимающий вес груза. Как правило такое приспособление состоит из коромысла и гибкого элемента (канатного или цепного стропа), так же возможна реализация приспособления с жесткой металлической тягой. В случае если отверстие груза имеет небольшой диаметр или само коромысло имеет большой вес и не способно повернуться вокруг своей оси при установке/извлечении, применяют тросик для поворота коромысла снаружи.

Коромысловые приспособления используются при работе с железобетонными панелями и плитами перекрытий, бетонными кольцами, бобинами и кабельными барабанами, а так же аналогичными грузами имеющими технологические отверстия.

Клиновые захваты

Клиновые грузозахватные приспособления предназначены для подъема и перемещения грузов, имеющих полость (как правило это круглое отверстие) для взаимодействия с распорными элементами захвата. Конструкция захвата состоит из подвижных в горизонтальной плоскости распорных элементов и конусообразного клина.

Захваты данного типа сейчас применяются крайне редко, однако они могут быть хорошей альтернативой для работы с грузами не имеющими монтажных петель. Для подъема груза клиновой захват вводится в глухое или сквозное технологическое отверстие, при подъеме клин раздвигает распорные элементы и их зубья врезаются в стенки отверстия. Это происходит до тех пор, пока не наступит состояние равновесия, когда внутренние силы сопротивления растяжению (раскалыванию) будут равны внешней силе -- весу груза, после чего происходит его подъем.

Магнитные захваты

Для работы с ферромагнитными грузами широко применяются электромагниты и захваты на основе постоянных магнитов. Магнитные захваты приспособлены для перегрузки стальных и частично чугунных изделий любой формы, при этом от формы груза и воздушного зазора зависит и грузоподъемность приспособления.

Для работы электромагнитов требуется подведение питания, которое, как правило, подводится от бортовой сети крана. Подвод электроэнергии к магниту осуществляется шланговым кабелем. При небольших высотах подъема кабель закрепляется петлеобразно, и при изменении высоты подъема изменяется его провис, при больших высотах подъема грузов на кране устанавливают кабельные барабаны, автоматически поддерживающие кабель с необходимым натяжением.

При работе с относительно небольшими по массе плоскими грузами более целесообразно использовать захваты на основе постоянных магнитов. Основным их преимуществом является независимость от внешних источников питания. Фиксация груза осуществляется посредством активации магнитного поля в момент нахождения захвата на поверхности груза. Активация магнитных силовых линий происходит с помощью ручки-переключателя или автоматического механизма.

Вакуумные захваты

Одним из наиболее современных грузозахватных приспособлений являются вакуумные захваты. Принцип работы захватов заключается в следующем -- в установленной на поверхности груза камере создается область разреженного воздуха (вакуум), под действием атмосферного давления возникает сила взаимодействия (притяжения) между грузом и захватом. Для работы данным захватом есть ограничение -- груз должен быть выполнен из относительно воздухонепроницаемого материала с гладкой поверхностью (стекло, прокат металла, полированный мрамор и т. д.).

Вакуумные захваты удобны для работы с грузами не имеющими точек крепления, при этом позволяют быстро произвести его захват и высвобождение, захват бережно относится к поверхности поднимаемого груза и осуществляет подъем не повреждая её. Конструкция захватов данного вида и характер их использования зависит от способа создания разрежения в вакуумной камере и методов её девакуумизации.

Вывод

Перспективы развития грузоподъемной техники, заключаются в том, что в зависимости от области ее применения, проводимых работ, видов грузов, есть возможность приспособления к любой ситуации. Развитие технологий и обеспечение безопасности, эргономичности оборудования и техники не стоит на месте.

Размещено на Allbest.ru