3. Классификация грузоподъемных машин

Грузоподъемные машины (ГПМ) – машины цикличного действия с возвратно-поступательным движением грузозахватного органа (крюка, грейфера, электромагнита и т.п.), которые работают в ограниченном пространстве в соответствии с заданным циклом (в цикле может быть предусмотрено время подъема, перемещения груза и другие операции по транспортированию или ориентации груза). Грузоподъемные машины предназначены для подъема, перемещения и подачи груза в требуемое место, обслуживаемое машиной. Они обслуживают производственные процессы и в цехах заводов, и на строительных объектах, устанавливают и монтируют промышленное оборудование, выполняют погрузочно-разгрузочные работы на складах и являются составной частью комплексной механизации производственных процессов во всех отраслях народного хозяйства. На современных предприятиях системы подъемных машин часто являются органически связанной, неотъемлемой частью технологического оборудования, обеспечивающей нормальную бесперебойную работу производства, В отраслях народного хозяйства находятся в эксплуатации свыше 100 тыс. стреловых и десятки тысяч мостовых и других типов кранов.

Основным регламентирующим документом по грузоподъемным машинам являются технические нормы Федеральной службы радиационного, экологического и технологического надзора России – Ростехнадзора РФ (ранее Госгортехнадзор) - Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов.

Классификация грузоподъемных машин

Существует много типов грузоподъемных машин, конструкции которых зависят от вида груза, условий применения и степени сложности. В состав подъемной машины может входить несколько рабочих механизмов – подъема груза, передвижения и поворота крана, изменения вылета крюка. Они могут быть в различных сочетаниях, однако во всех грузоподъемных машинах имеется механизм подъема. Главным классификационным признаком машин является общность конструкций и методов их расчета. Основные типы грузоподъемных машин в зависимости от назначения, области применения и выполняемой функции:

1. краны;

2. подъемники;

3. манипуляторы и промышленные роботы.

Краны перемещают груз в различных направлениях в пространстве. Их можно разделить на два основных класса: со свободным подвесом груза и с жестким подвесом и управляемым захватом груза.

В зависимости от области обслуживания и конструкции краны делят на две группы: пролетные и стреловые.

Краны первой группы перекрывают пролет и обслуживают зону вдоль этого пролета, краны второй группы снабжены стрелой и выполняются в основном передвижными (на большие и ограниченные расстояния) и стационарными (значительно реже). Пролетные краны устанавливают на подкрановых балках в зданиях или на открытых площадках. Они обслуживают прямоугольную территорию по ширине и длине пролета. Пролетные краны бывают мостовые, козловые и мостокабельные.

Для данных грузоподъемных машин приняты следующие определения:

1. Кран грузоподъемный - машина цикличного действия, предназначенная для подъема и перемещения груза в пространстве, подвешенного с помощью крюка или удерживаемого другим грузозахватным органом.

2. Кран мостового типа - кран, у которого грузозахватный орган подвешен к грузовой тележке, тали или стреловому крану, перемещающимся по мосту.

3. Кран мостовой - кран, у которого несущие элементы конструкции опираются непосредственно на крановый путь.

4. Кран козловой - кран, у которого несущие элементы конструкции опираются на крановый путь при помощи двух опорных стоек.

5. Кран кабельный - кран, у которого грузозахватный орган подвешен к грузовой тележке, перемещающейся по несущим канатам, закрепленным на двух опорах.

Вторая группа – краны стрелового типа. Стреловые краны являются наиболее распространенным типом кранов. Их можно разделить на две основные группы: передвижные (основной тип кранов) и стационарные. По конструктивным особенностям ходовой части и зоне обслуживания стреловые краны делятся на краны, передвигающиеся на большие расстояния, – мобильные краны (железнодорожные, пневмоколесные, автомобильные, гусеничные) и краны, передвигающиеся на сравнительно небольшие расстояния в соответствии с фронтом работ на обслуживаемой площадке (башенные, портальные, передвижные, настенные и др.). Для данных кранов приняты следующие определения:

1. Кран портальный - кран передвижной поворотный на портале, предназначенном для пропуска железнодорожного или автомобильного транспорта.

2. Кран стреловой - кран поворотный, у которого стрела или башенно-стреловое оборудование закреплены на поворотной платформе, размещенной непосредственно на ходовой части.

3. Кран башенный - кран поворотный со стрелой, закрепленной в верхней части вертикально расположенной башни.

4. Кран велосипедный – кран консольный, перемещающийся по наземному рельсовому пути, удерживаемый верхней направляющей.

По типу грузозахватных приспособлений, которыми оснащен кран, краны делятся на: крюковые; грейферные; магнитные; со специальными грузозахватными приспособлениями (мульдомагнитные, посадочные, мульдозавалочные, ковочные, стрипперные, колодцевые и т.п.).

По возможности перемещения краны делятся на: стационарные; передвижные; самоподъемные; переставные; радиальные.

По типу ходового устройства: на гусеничном ходу; на колесном ходу; кран рельсовый.

По типу непосредственного привода: краны с электроприводом; краны с гидроприводом; краны пневматические; краны ручные.

Широкое применение получили краны с жестким подвесом и управляемым ориентируемым захватом – краны-манипуляторы. Они имеют ту особенность, что наведение, захват и снятие груза осуществляются автоматически, без участия рабочих. На базе этих кранов возможно создание автоматических или автоматизированных производств в различных отраслях промышленности.

Основные параметры грузоподъемных машин показаны на примере мостового (рис. 2.1) крана. Мостовой кран состоит из металлоконструкции 1 и крановой тележки 2, перемещающейся вдоль моста. Кран на ходовых колёсах 4 с помощью механизма 3 движется по рельсам, уложенным на подкрановые балки 5, вдоль цеха.

Основные параметры кранов:

• грузоподъемность Q, т, охватывающая стандартный ряд в пределах 0,05–1000 т;

• пролет L_k крана и вылет L стрелы – для стреловых кранов, м;

• высота подъема груза H, м;

• скорости механизмов крана, м/с: V₁ – подъема груза, V₂ – передвижения тележки, V₃ – передвижения крана;  – угловая скорость поворота крана, c^-1 (для стреловых);

• максимальный грузовой момент М_гр для стреловых кранов, Н ·м;

• вес машины G, Н;

• установленная суммарная мощность двигателей, кВт;

• режимы работы механизмов крана;

• производительность крана П, т/ч.

Задачей конструкторов является снижение удельных показателей за счет унификации, блочности и взаимозаменяемости узлов, применения новых материалов и прогрессивных методов обработки, выбора рациональных кинематических схем механизмов, внедрения новых методов расчета на прочность и долговечность.

H

Рис. 2.1. Схема мостового крана

В основу проектирования и производства современных грузоподъемных машин положены следующие принципы: стандартизация; унификация; блочность конструкции.

Стандартизация охватывает все основные виды ГПМ. ГОСТы определяют основные показатели машин – грузоподъемность, пролет, длину стрелы, скорость движения, технические требования к качеству машин без учета их конструктивного исполнения. Потребитель еще до заказа машин знает их технические характеристики, что важно для проектирования цехов и предприятий.

Унификация – приведение к конструктивному единообразию малоотличающихся машин. Она предусматривает компоновку типовых машин из нормализованных узлов и деталей ограниченной номенклатуры. Это способствует сокращению числа типоразмеров машин, уменьшает парк оборудования, необходимого для производства машин, снижает себестоимость производства, эксплуатации и ремонта, способствует внедрению новых технологических процессов, улучшает качество машин.

Блочность конструкции предусматривает компоновку механизмов из самостоятельных узлов-блоков, соединенных между собой легко разъемными элементами (редукторы, тормоза, узлы ходовых колес, барабаны, крюковые подвески и др., а также блоки металлоконструкций). Это позволяет организовать поточные линии для серийного производства указанных блоков с соблюдением принципа взаимозаменяемости, ускорить ремонты, а следовательно, уменьшить простои оборудования. Принцип блочности позволяет максимально унифицировать узлы и детали по всей номенклатуре выпускаемых ГПМ. Блочность и унификация – основа серийного производства машин.

Для увеличения серийности выпуска грузоподъемных машин и рациональной эксплуатации их разработан типоразмерный ряд машин, главным параметром которого принята грузоподъемность.

Для мостовых кранов грузоподъемностью от 3,2 до 50 т применяют базовые модели кранов для режимов М4 … М6 работы, которые в режимах М1 … М3 будут использованы для большей, а в режимах М7, М8 – для меньшей грузоподъемности («диагональная унификация»).