Контрольні запитання до глави 3

1. Охарактеризуйте основні типи транспортних засобів для будівельних вантажів. 2. Накресліть силову передачу автомобіля і трактора, поясніть призначення і принцип дії її складових. 3. Поясніть різновиди й будову пневмоколісних тягачів та спеціалізованих транспортних засобів.4. Яка мета і послідовність виконання тягового розрахунку автотракторного транспорту? 5. Наведіть схеми стрічкових, ковшових, гвинтових конвеєрів, назвіть галузі їх застосування і запишіть формули для розрахунку технічної продуктивності кожного з них. 6. Назвіть галузь застосування в будівництві і принцип дії обладнання для пневматичного транспортування. 7. Охарактеризуйте навантажувально-розвантажувальні машини, наведіть схеми, поясніть їх будову та принцип дії.

Глава 4 вантажопідйомні машини та обладнання

Вантажопідйомні машини застосовуються в усіх без винятку галузях народного господарства, але особливе застосування вони знайшли у будівництві, оскільки саме ця група машин механізує процес монтажу, здійснює лінійне або просторове переміщення вантажів. За допомогою вантажопідйомних машин (ВПМ) виконують значну частину завантажувально-розвантажувальних робіт. Працюють ВПМ циклічно і їх можна розділити на такі групи: прості вантажопідйомні машини (домкрати, лебідки, талі); підйомники (ковшові, шахтові, стоечні, струнні); крани(переносні, стрілові, стаціонарні, баштові, стрілові самохідні, мостові, козлові та кабельні).

1. Просте вантажопідйомне обладнання

Просте вантажопідйомне обладнання виготовляється як із ручним (механізми), так і з машинним (машини) приводом.

Домкрати. Так називаються вантажопідйомні пристрої для переміщення вантажу на незначну відстань Частіше всього використовують для підйому вантажу, рідше- для їх горизонтального чи нахиленого переміщення. Домкрати як самостійне обладнання застосовуються в будівництві на монтажних і ремонтних роботах, для переміщення та вивірки конструкцій при їх установці. Ці пристрої також використовують як агрегати більш складних машин, наприклад, виносні опори кранів та ін.

Гвинтовий домкрат (рис. 4.1,а) має корпус 2, в якому нерухомо закріплена гайка 5. У гайку вгвинчується гвинт 6, у верхній частині якого встановлена чашка 8. Остання впирається у вантаж, що підіймається, і при його підйомі не обертається. Гвинт обертається за допомогою рукоятки 7, яка приводиться у зворотно-обертальний рух. При цьому рух від рукоятки до гвинта передається за допомогою собачки 3, яка перебуває в зачепленні з храповим колесом 4. Храпове колесо нерухомо прикріплене до гвинта. Собачка може фіксуватися у двох положеннях, які відповідають підйому та опусканню вантажу, за допомогою підпружиненого стопора 1. Гвинтова пара домкратів найчастіше має самогальмуючу трапецієвидну чи підпорну різьбу. Самогальмування забезпечується за рахунок того, що кут підйому різьби менший, ніж приведений кут тертя в різьбі . Завдяки цьому вантаж утримується в піднятому стані без застосування додаткових пристроїв для фіксації гвинта.

Для підйому вантажу вагою Q до рукоятки гвинта необхідно докласти зусилля

F=Qd_cptg(+)/(2L), (4.1)

де d_cp- середній діаметр різьби гвинта, мм; L- довжина рукоятки, мм.

Гвинтові домкрати найчастіше мають вантажопідйомність до 50т і висоту підйому до 0,5 м.

Рис. 4.1. Домкрати:

а- гвинтовий: 1- стопор; 2- корпус; 3- собачка; 4- храпове колесо; 5- гайка; 6- гвинт; 7- рукоятка; 8- чашка; б- рейковий: 1- корпус; 2-зубці; 3- рукоятка; 4- храпове колесо; 5- собачка; 6- зубчаста передача; 7- повзун; 8- чашка; в-гідравлічний: 1-робочий циліндр; 2- корпус; 3- підйомний плунжер; 4- зливний кран; 5,10- нагнітальний та всмоктуючий клапани; 6- насосний циліндр;7- насосний плунжер; 8- двоплечий важиль; 9- ємкість для робочої рідини

Рейковий домкрат (рис. 4.1,б) має корпус 1, у направляючих якого переміщується повзун 7, на якому нарізані зубці 2. У нижній частині повзуна виготовлена чашка 8, яка дозволяє підіймати вантажі низькорозміщені над опірною поверхнею. Повзун переміщається за допомогою рукоятки 3, яка передає зусилля через зубчасту передачу 6. Вантаж у піднятому положенні утримується за допомогою храпового колеса 4, закріпленого на валу приводної рукоятки, та собачки 5, шарнірно встановленої на корпусі.

Зусилля на ручці довжиною L (мм), яке повинен докласти робітник, підіймаючи вантаж вагою Q (Н):

F=Qd_w/(2Lu), (4.2)

де d_w- діаметр початкового кола шестерні, яка перебуває в зачіпленні з зубчастою рейкою, виготовленою на повзуні, мм; u- передавальне число зубчастої передачі (u=5...30); =0,65...0,85 - ККД передачі.

Вантажопідйомність рейкових домкратів досягає 10 т, а висота підйому- 0,4 м.

Гідравлічні домкрати з ручним приводом (рис. 4.1, в) сувміщають у своїй конструкції гідроциліндр та насосну станцію. Такий домкрат має литий корпус 2, на якому розміщена розточка для встановлення підйомного плунжера 3, ємкість 9 для робочої рідини (мінерального мастила) та ручний плунжерний насос. Останній складається з насосного плунжера 7, який приводиться у зворотно-поступальний рух за допомогою двоплечого важеля 8, всмоктуючого 10 та нагнітального 5 клапанів. При рухові плунжера вправо нагнітальний клапан закривається, всмоктуючий відкривається і насосний циліндр заповнюється. При зворотньому рухові плунжера всмоктуючий клапан закривається, нагнітальний відкривається і робоча рідина під тиском надходить у робочий циліндр 1, виштовхуючи підйомний плунжер та підіймаючи вантаж. Операції повторюються до підйому вантажу на потрібну висоту. Щоб опустити вантаж, необхідно відкрити зливний кран 4, при цьому робоча рідина видавлюється вагою вантажу з робочого циліндра назад у ємкість 9.

Щоб підняти вантаж вагою Q (Н), слід докласти до рукоятки зусилля (Н):

F=Qd² ₁(D² ₂), (4.3)

де d- діаметр насосного плунжера, мм; D- діаметр підйомного плунжера, мм; ₁ i ₂- плечі важеля, мм; =0,8...0,9 -ККД домкрата.

Вантажопідйомність гідравлічних домкратів з ручним приводом досягає 200т, а висота підйому 0,2 м.

При необхідності створення більших зусиль (до 310³ т) гідродомкрати об’єднують у батарею і оснащують спільною насосною станцією з електроприводом. Застосовуються також телескопічні та реверсивні домкрати.

Лебідки. Це вантажопідйомні машини, призначені для переміщення вантажів за допомогою каната, який намотується на барабан. Їх застосовують у вигляді окремих машин при виконанні монтажних, такелажних та ремонтних робіт і як агрегати значно складніших машин (вантажопідйомних, землерийних і т.д.).

Рис.4.2. Кінематична схема ручної лебідки

1-рама; 2-барабан; 3-дисковий тормоз; 4- зубчастий блок; 5- рукоятка; 6- храповий останов

Лебідки можуть бути з ручним і машинним приводом. За призначенням поділяються на підйомні та тягові.

Ручні лебідки виготовляють однобарабанними та важільними (без барабана).

Кінематична схема ручної однобарабаної лебідки показана на рис. 4.2. На зварній рамі 1 встановлено вали. На веденому валі закріплено барабан 2. На ведучому - одна або дві рукоятки 5. Ведучий та ведений вали за допомогою проміжних валів з’єднанні зубчастими передачами. За допомогою пересувного зубчастого блоку 4 змінюється передавальне число. При більшому передавальному числі піднімають значно важчі вантажі, а при меншому - значно легші. Піднімають і опускають вантажі поворотом рукоятки 5. Лебідка обладнана автоматичним вантажопідпорним гальмом, яке складається з храпового останову 6 та дискового тормоза 3. Він забезпечує утримання вантажу в піднятому положенні та гальмування барабана при опусканні вантажу.

Тягове зусилля (Н) у канаті, намотуваному на барабан:

F_k=F_p u/(D_б+d_k), (4.4)

де F_p- зусилля на рукоятці, яке для одного робітника приймається в межах 98...200Н і залежить від тривалості роботи; - довжина рукоятки, м ( =0,4м); u- передавальне число зубчастої передачі; - ККД; D_б ,d_k- діаметри барабана й каната, м.

Рис. 4.3. Кінематична схема електрореверсивної лебідки:

1- редуктор; 2- гальмо; 3- муфта; 4- електродвигун; 5- барабан

Ручні однобарабанні лебідки мають тягове зусилля на першій передачі 4,9...78,5 кН, канатомісткість барабана 50...200м.

Значно частіше використовуються лебідки з машинним приводом. За характером кінематичного зв’язку між двигуном і барабаном розрізняють лебідки фрикційні та реверсивні.

У реверсивних лебідок кінематичний зв’язок від двигуна до барабана не розривається. Для опускання вантажу необхідно реверсувати (змінювати на протилежний) напрям обертання вала двигуна. Такі лебідки найчастіше виготовляють однобарабанними, для приведення їх у дію використовують електро- та гідродвигуни.

Кінематична схема електрореверсивної лебідки показана на рис. 4.3. На зварній рамі змонтовано електродвигун 4, з’єднаний муфтою 3 (частіше пружною втулково-пальчиковою) з валом редуктора 1. Вихідний вал редуктора приводить у дію барабан 5. Електрореверсивні лебідки обладнують нормально-замкнутими гальмами 2. У якості гальмівного шківа використовують одну напівмуфту.

Застосування нормально-замкнутих гальм підвищує безпеку роботи, тому що при аварійному знеструмленні мережі гальма загальмовуються і вантаж не падає.

Реверсивні лебідки загального призначення мають тягові зусилля 3,0...122,5 кН, потужність електродвигуна 2,8...20,0 кВт, швидкість намотування першого шару канату (при багатошаровому намотуванні) 0,08...0,7 м/с та канатомісткість барабана 80...800 м.

У фрикційних лебідок кінематичний зв’язок від двигуна до барабана може розмикатися за допомогою фрикційної муфти. Для опускання вантажу реверсувати напрям обертання валу двигуна немає потреби, тому в таких лебідках в якості привода можна застосувати двигун внутрішнього згорання. Фрикційні лебідки виготовляють багатобарабанними з індивідуальним керуванням кожним із них.

Рис. 4.4. Кінематична схема фрикційної лебідки

1- електродвигун; 2- клинопасова передача; 3- стрічкове гальмо; 4- барабан ; 5- вісь; 6- собачка; 7- храпове колесо; 8- гайка; 9- рукоятка; 10- фрикційна муфта; 11- зубчаста передача

Кінематична схема фрикційної лебідки показана на рис. 4.4. Енергія від електродвигуна 1 через клинопасову передачу 2 та зубчасту передачу 11 передається на ведучу напівмуфту фрикційної муфти 10. Ведена напівмуфта виготовлена в буртику барабана 4. Ведоме колесо зубчастої передачі та барабан встановлені з можливістю обертання на нерухомо закріпленій у корпусі осі 5. Барабан оснащений стрічковими гальмами 3, храповим колесом 7, собачкою 6 та механізмом увімкнення фрикційної муфти, який складається з рукоятки 9 та гайки 8, накрученої на нерухому вісь. Для підйому вантажу рукояткою повертають гайку та зміщують барабан, вмикаючи фрикційну муфту. При цьому гальма повинні бути розгальмовані, а собачка та храпове колесо розімкнуті. При ввімкнені двигуна барабан обертається, намотуючи канат. Вантаж опускається під дією власної ваги, фрикційна муфта при цьому розімкнута, канат змотується, розкручуючи барабан. Пригальмовуючи барабан, можна регулювати швидкість опускання вантажу.

Надійне утримання вантажу в піднятому положенні забезпечується храповим остановом, при цьому собачка встановлюється між зубцями храпового колеса.

Фрикційні лебідки загального призначення випускають із тяговим зусиллям на барабані (барабанах) 5...20 кН, потужність двигуна 4,5...20 кВт та канатомісткість барабана 80...230 м.

Потужність двигуна лебідки (кВт)

, (4.5)

де F - зусилля в канаті, що намотується, Н; - швидкість намотування каната, м/с; _л - ККД лебідки.

Фрикційні лебідки вантажопідйомних та землерийних машин часто виконують за іншою схемою. На валу, що обертається, встановлюють необхідну кількість барабанів, причому кожен із них обладнаний власними гальмами та муфтою для з’єднання з валом. Лебідки вантажопідйомних машин іноді виготовляють двошвидкісними.

Талі. Їх використовують для ремонтних, такелажних і рідше при монтажних роботах. Це вантажопідйомні пристрої які підвішуються на опорах чи переміщуються по однорейковому шляху.

Рис. 4.5. Ручна черв’ячна таль:

1- вантажний ланцюг; 2- черв’як; 3- дискове гальмо з храповим остановом; 4,8- вантажна та тягова зірочки; 5- черв’ячне колесо; 6- корпус; 7,10- гаки; 9- тяговий ланцюг

Талі виготовляють із ручним та електричним приводом. Ручні бувають шестерневі з важільно-храповим приводним механізмом та черв’ячні з безкінечним приводним ланцюгом. Черв’ячна таль (рис. 4.5) підвішується гаком 7, до якого шарнірно прикріплено корпус 6. У корпусі встановлені черв’як 2 та черв’ячне колесо 5, які перебувають у зачепленні.

На валу черв’яка закріплена тягова зірочка 8, яка охоплюється безкінечним (замкнутим) тяговим ланцюгом 9, а на валу черв’ячного колеса 5 - вантажна зірочка 4, яку охоплює ланцюг 1. У петлі підйомного ланцюга, який утворює поліспаст, на ролику підвішений вантажний гак 10. На валу черв’яка також установлено дискові вантажнопідпірні гальма 3 з храповим остановом. При підйомі чи опусканні вантажу за допомогою тягового ланцюга черв’як обертається, що призводить до обертання черв’ячного колеса і встановленої на його валу вантажної зірочки. При цьому підйомний ланцюг перемотується, переміщуючи вантажний крюк. Дискові гальма та храповик забезпечують надійне утримання піднятого вантажу.

Зусилля (Н), яке докладає робітник до тягового ланцюга та необхідне для підйому вантажу вагою Q (Н):

, (4.6)

де r - радіус вантажної зірочки, мм; u_n - кратність поліспасту; u_k - передавальне число черв’ячної передачі; R - радіус тяглової зірочки, мм;  = 0,55...0,75 - ККД талі.

При потребі горизонтального переміщення вантажу таль підвішують на візочок, який рухається по монорейці.

Ручні талі виготовляють із вантажопідйомністю від 0,5 до10 т та висотою підйому вантажу до 3 м.

Електричні талі застосовують як окремі машини і як агрегати вантажопідйомних кранів. Їх забезпечують механізмом переміщення з ручним і електричним приводом.