3. Грузозахватные устройства

К грузозахватным устройствам относятся крюки, клещи, грей­феры и грузовые электромагниты.

Крюки

Крюки для машинного привода применяют однорогие грузо­подъемностью 0,25—75 т (ГОСТ 6627—63) и двурогие грузоподъ­емностью 5—75 т (ГОСТ 6628—63). Они могут быть кованые или штампованные из стали 20, подверженной отжигу. Верхняя часть 28

крюка (рис. 17) представляет собой цилиндрический стержень с винтовой нарезкой. Изогнутая часть крюка в поперечном сечении имеет форму трапеции.

Выбрав крюк по ГОСТу, производят его поверочный расчет. Нарезанную часть крюка проверяют из условия прочности на рас-

тяжение

я d;

н (кГ),

внутренний диаметр резьбы в см; допускаемое напря­жение на растяжение в н/см² (кГ/см²).

Напряжение в изогнутой части крюка возникает в опасном сечении от совместного действия изгиба и растяжения. Сечение крюка нагру­жено парой сил и силой Q. Сила Q вызывает равномерно распределен­ное по всему опасному сечению напряжение растяжения, пара сил вызывает напряжение изгиба.

Максимальное напряжение бу­дет в точке, лежащей на наиболее удаленном волокне внутренней стороны крюка:

где

[or]

JL

F

м

н/см² (кГ/см²

+

Минимальное напряжение будет в точке, лежащей на наиболее удаленном волокне внешней стороны крюка:

^2 ⁼ ®рас ®из> ^2 ⁼ ~р

где Q — грузоподъемность крюка в н (кГ);

F — площадь горизонтального сечения в см²;

М — изгибающий момент в н-см (кГ-см).

Моменты сопротивления:

н!см² (кГ/см²),

2Ь,

Г,

W, =

см^а

см°

расстояние в см от оси, проходящей через центр тяжести сечения крюка, до наиболее удаленного волокна на его внутренней стороне; ^е% — расстояние в см от оси, проходящей через центр тяжести сечения, до наиболее удаленного волокна на наружной его стороне (е₂ = h — е_х).

где е

b\ + 4&0&J + Ь\

J

ih

Момент илерции трапециевидного сечения ft³ Ж

СМ .

Приведенный расчет на сложное сопротивление сделан в пред­положении, что крюк представляет собой прямой брус. В дей­ствительности крюк представляет собой криволинейный брус.

Расчет вертикального сечения крюка ведется по наиболее невыгодному способу приложения нагрузки, при котором груз подвешен на двух наклонных стропах под углом 45° к вертикали, и вес груза передается в виде двух сил:

Q

н (кГ).

2 cos 45°

Q'

Суммарное напряжение

Vcr^₃ + Зт 1_р н/см² (кГ/см²),

где напряжение изгиба в вертикальном сечении

Q (е. А- а) а_из = — н/см {кГ/см)².

->сум

Напряжение среза в вертикальном сечении ^тср = ~YpT~ н/см² (кГ/см²),

где W — момент сопротивления трапециевидного вертикального сечения крюка в см³\

F' — площадь этого сечения в см².

Допускаемое нормальное напряжение в кованых крюках с ма­шинным приводом при одинаковых вертикальных и горизонталь­ных сечениях 15 Кн1м² (1500 кПсм²), а при разных сечениях 12 Кн/см² (1200 кГ/см^г). При описанном методе расчета допускаемое

напряжение снижают на 20—

30%.

Крюк 1 (рис. 18) имеет тра­версу 2, нижние блоки 5 полис­паста, листы 10 обоймы с серь­гами 7, в которых оси блоков 6 закреплены оседержателями 8.

Консистентную смазку за­правляют периодически через колпачковые масленки 9. В ниж­ней части обоймы закреплены цапфы траверсы. Крюк удержи­вается в траверсе гайкой 4. Лег­кий поворот нагруженного крю­ка достигается применением упорного шарикового подшип­ника 3, который подбирают по статической нагрузке.

Резьба крюка должна быть чистая, без заусенцев, сорванных ниток и вмятин. Каждый крюк должен выдерживать испытание на прочность нагрузки, на 25% превышающего его номинальную грузоподъемность. В случае обнаружения при испытании на проч­ность трещин, надрывов или остаточных деформаций крюк бракуют.

Восстановление изношенного зева крюка допускается наплав­кой, если износ не превышает 10% первоначальной высоты сечения крюка.

На крюке должны быть обозначены завод-изготовитель, грузо­подъемность, год выпуска, номер крюка и клеймо ОТ К. В паспорте крюка записывают его грузоподъемность, материал, из которого он изготовлен, дату производственных испытаний на прочность перед выпуском с завода-изготовителя. На рис. 19 показаны прин­ципиальные схемы подвески крюка с нижним и верхним его распо­ложением. Первая схема вызывает увеличение габаритов узла подвески по высоте, что уменьшает предельную высоту подъема груза. Применение второй схемы при сдвоенных полиспастах с передаточными числами 2 и 4 уменьшает габариты узла подвески.

V

V

с

□

Л

Т^т³?

О

Рис. 19. Схема подве­ски крюка

о

Травесы для подвески крюков изготовляют из сталей Ст. 4, 15 и 20 и подвергают термической обработке (нормализации).

Допускаемое напряжение изгиба принимают 7—8 Кн1м² (700— 800 кПсм²), учитывая фасонное очертание поперечины и наличия отверстий в ней.

Ширину b траверсы (рис. 20) определяют в зависимости от раз­мера опорного шарикоподшипника. Диаметр отверстия траверсы

назначают на 5—10 мм больше диаметра й_г хвостовой части крюка, что исключает возможность деформации изгиба:

d_t = d₂ + (5-^10) мм.

Высоту h траверсы определяют из уравнения прочности изгиба

^di'^^h н-сл1 (кГ -см); h = 1/ ТГТТ Щп— ^см-

\ 2 (Ь — с1₄) [0]„₃

Диаметр цапфы траверсы находят из уравнения Щ- = 0, Ы^я \ о}_из н-см (кГ-см);

d = tTtTotV- ^см•

V- 0,2 [а];,₃

Пластинчатые крюки для литейных кранов (рис. 21) по ГОСТу 6619—53 могут быть только однорогими. Применяют их в литейных кранах для главного подъема, работающих попарно и имеющих грузоподъемность 37,5—315 Т. Такие крюки изготовляют из отдель­ных стальных пластин толщиной не менее 20 мм (из стали Ст.З и

стали 20), вырезанных по шаблону и склепанных между собой. Пластинчатые крюки менее сложны в изготовлении, не требуют мощного кузнечно-прессового оборудования и более надежны в работе, чем кованые. В зев пластинчатых крюков вставляют брон­зовые вкладыши или стальные на­кладки, защищающие пластины крюка от истирания и сохраняющие цапфы ковша.

крюка

Рис. 21. Пластинчатый крюк

Двурогие пластинчатые крюки грузоподъемностью 100—350 Т при­меняют для кранов общего на­значения с подъемом груза стро­пами.

При расчете однорогого пластин­чатого крюка определяют напряже­ние в крайнем внутреннем волокне от сложного сопротивления растяже­нию и изгибу (сечение А А):

н/см² (кГ/см²),

- JL

^Jl KF

Of,

а

где Q — грузоподъемность в н (кГ);

F — площадь горизонтального сечения в см²; е_х — расстояние от центра тяже­сти сечения до крайнего внутреннего волокна в см; а — радиус зева крюка в см;

К — коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения и кривизны нейтральной оси крюка.

Для прямоугольного сечения коэффициент

12\r/^80\r где h — высота сечения в см;

г — радиус кривизны оси, проходящей через центр тяжести

г —

сечения, в см;

а см.

Напряжение среза в вертикальном сечении ББ

где Q

Fi

v_cp — ₂ н!см² (кГ/см² грузоподъемность крюка в н (кГ);

площадь вертикального сечения в слг.

Сечение проушины ВВ должно быть проверено на растяжение. Допускаемые напряжения для пластинчатых крюков

[о] = 10 кн!см² (1000 кПсм²).

Натяжение в стропах

2. Q

3. cos а

Н (КГ).

Рис. 22. Двурогий крюк Усилие, перпендикулярное сечению АА

При расчете двурогого крюка силу натяжения стропа уве­личивают на ¹/₃ , так как груз может быть подвешен несиммет­рично. Тогда усилие, дей­ствующее на один рог крю­ка (рис. 22), равно

Н (кГ).

2Q sin (а + |3) 3 cos а

Далее напряжения в сечении АА определяют по формулам для расчета однорогого крюка, подставляя вместо Q силу Р₁.

Окончательно крюк для заданной грузоподъемности выбирают по ГОСТам 6627—63, 6628—63 или 6619—65.

Грейферы

Грейферы являются грузозахватными устройствами, предназ­наченными для погрузки материала с насыпным весом от 0,5 до 2,8 m/ж³ при кусковатости не более 300 мм. Грейферы применяют 34

на рудных и шихтовых дворах, в копровых цехах и угольных складах. Делят их на одноканатные, представляющие собой смен­ное оборудование, периодически подвешиваемое к крюку крана, двухканатные с электрическим приводом, и специальные, напри­мер многочелюстные грейферы типа «Полип» (рис. 23).

Характеристика грейфера определяется его весом, формой че­люстей, кратностью полиспаста, физическими свойствами пере­гружаемых материалов.

Двухчелюстный двухканатный грейфер (рис. 24) имеет челюсти 3, шарнирно соединенные с травер­сами 1 и 2. Тягами 4 челюсти шар­нирно соединены с траверсой 1.

Канат 5 служит для закрывания и раскрывания, а канат 6 — для подъема и опускания грейфера.

Канаты связаны с барабанами. При закрывании и наполнении грейфера канат 5 наматывается на барабан, траверса 2 движется вверх, свя­занные с ней челюсти закрываются и набирают материал. В этот мо­мент канат 6 следует слегка отпу­стить, так как верхняя часть грей­фера при закрывании захватов опу­скается. После закрытия челюстей процесс закрывания непосредст­венно переходит в процесс подъема.

Канаты 5 и 6 одновременно навива- р_ис 23. Многочелюстный грейфер ются на барабаны. При открыва- «Полип»

нии грейфера последний удержи­вается канатом 5, а подъемный канат 6 ослабляется и траверса 2 опускается под действием собственного веса, веса челюстей и вы­сыпаемого груза до тех пор, пока челюсти полностью не откро­ются; при этом барабан, связанный с канатом 5, вращается, а вто­рой неподвижен.

Одноканатный двухчелюстный грейфер (рис. 25) состоит из двух челюстей 1, тяг 2, верхней траверсы 6 и нижней подвижной траверсы из двух половин: нижней 3, шарнирно укрепленной к челюстям, и верхней 5, прикрепленной к канату 7; обе части под­вижной траверсы перемещаются по направляющим 10.

Грейфер опускается на материал в раскрытом положении. При разматывании каната верхняя часть подвижной траверсы опускается, а крюк 4 захватывает штырь, расположенный в ниж­ней части подвижной траверсы. После этого канат наматывается на барабан, нижняя траверса поднимается вверх и грейфер замы­кается.

Рис. 24. Двухчелюстный двухканатный грейфер:

а — раскрытие челюстей; б — зачерпывание материала; в — закрытие челюстей и подъем; г — опорожнение

Размыкание грейфера происходит в крайнем верхнем положе­нии, когда рычаг 9 достает до упора 8 и открывает крюк. Нижняя половина подвижной траверсы под действием собственного веса опускается вниз, и грейфер раскрывается.

Грейферы с электроприводом (рис. 26) применяют в копровых цехах для погрузки разделанного скрапа, например, на подрывной яме. Процесс закрывания и раскрывания челюстей грейфера осу­ществляется канатом 1, наматываемым на барабан 2. Барабан через червячный редуктор приводится во вращение электродвигателем 3, установленным на раме грейфера.

Согласно ГОСТу 8572—57 номинальную емкость грейфера вы­бирают из следующего ряда:

			Ряд номинальных емкостей грейферов							В Ms
0.4	0,5	0,6	0,8	1,0	1,2	1,6	2,0	2,5	3,2	4,0	5,0	6,3	8,0

Остальные парахметры грейферов выбирают по табл. 4.

Электрогидравлический грейфер ГПГ-6, изготовляемый заво­дом Росглавтормета, применяют при погрузке и выгрузке металли­ческого лома, вьюнообразной и дробленой стружки, а также метал­лолома в кусках шириной до 2000 мм. Литые когти грейфера изго­товлены из износоустойчивого металла. Грейфер ГПГ-6 удобен в работе и прост в управлении. Имеющееся в нем специальное устройство предохраняет гидронасос и электродвигатель от пере­грузок в конце сжатия.

Таблица 4

Основные параметры грейферов

2. О -е-	Груз	К СО Е~ _ о л 51 S Ь -о. о cQ «s'0 £ и о	Емкость грейфера в м3 от грузоподъемности				в зависимости крана в т			с “2. £ и * £ о 2 ^ &- л
С Я Е-		Q, я U « » в m S о>	2	2	5	10	15	20	30	Кратнс лиспас канаты феров
Легкий	Уголь, мелкая руда, торф, глина, гравий	0,8К+ -! 0,7	0,75	1,5	2,5	5	7,5	10	—	2—3
Средний	Т вердый крупнокуско­вой уголь, руда, глина	l,4V~r + 1	0,5	0,75	1,5	3	4			3—4
Тяже­ лый	Крупнокуско­вая руда	1,9К -{- + 1,5		0,5	0,75	1,5	3	4	5	4—6

В положении при зачерпывании (рис. 27, а) на грейфер дей­ствуют силы натяжения замыкающего каната и силы сопротивле­ния внедрению челюстей грейфера в материал. Усилия натяжения в обоих канатах Р_х и Р_% равны весу груженого грейфера:

Pi -f- Р% ⁼ Q •

На рис. 27, б показаны все силы, приложенные к закрытому наполненному грейферу; из них D — усилие тяг; Н и V — гори-

Рис. 27. К расчету грейфера:

а—зачерпывание; б — подъем; в—схема сил, действующих иа правую челюсть

зонтальные и вертикальные реакции; S — усилия замыкания грей­фера; G₁ и G₃ — собственный вес нижней и верхней частей грей­фера; G₂ — вес груза в грейфере; Q — вес груженого грейфера.

Усилие z_lt действующее вверх, приложено к центральному звену грейфера.

г_х = (п + 1) Р_г н (кГ).

Усилие г₂, действующее вниз, приложено к верхней траверсе

г₂ = пР₁ н (кГ),

где п — число блоков полиспаста.

Для определения усилия зачерпывания рассмотрим схему сил правой части грейфера (см. рис. 24, б), заменив действие сил левой части равнодействующей реакцией. Составим уравнение моментов

38 относительно точки А (2 М. а ~ О) •

• S (а — с) + -у-Ь °^х т — (S + Н) с = 0; S + Н = R\

Рассмотрим равновесие верхней части грейфера, проектируя силы на ось у (2 (Р)у = 0):

Р₂ -f 2V 4- 2D cos 6 — Z₂ — G₃ = 0;

у — ^ ^c0S ^ н (кГ)

Грузовые подъемные электромагниты

Грузовые подъемные электромагниты (рис. 28) применяют на кранах любой конструкции, питающихся постоянным током. Краны, питающиеся переменным током, в этом случае имеют пре­

образователи тока. Ток подводится к грузовому магниту гибким кабелем, навивающимся на кабельный барабан, установленный на тележке крана.

Грузовые магниты изготовляют для напряжения в сети 110— 600 в. Подъемная сила электромагнита резко снижается при высо­ких температурах груза (300—700° С), поэтому при работе с нагре­тыми грузами необходимо делать частые перерывы для остывания магнита. Для работы с грузом, температура которого выше 700° С, магнит не может быть применен.

Подъемная сила одного и того же грузового электромагнита при подъеме крупных грузов (стальных слитков) в несколько раз превосходит подъемную силу в случае применения его для подъема мелкого скрапа, стружки и т. д.

Электромагниты имеют круглую или прямоугольную форму с нижней прочной поверхностью полюсов. Корпус магнита изготов­ляют из специальной стали. В корпусе размещаются соленоидные катушки, защищенные плитой от повреждения поднимаемым гру­зом. Для подъема плоских грузов полюсы делают с плоскими по­верхностями, для подъема копровой бабы поверхность полюсов имеет соответствующую вогнутость.

Захват груза электромагнитом происходит при включении постоянного тока в катушки электромагнита. Получаемый при этом магнитный силовой поток замыкается через поднимаемый груз. Освобождение груза происходит при выключении тока электро­магнита.

Не исключена возможность перерыва тока в сети, обрыва кабеля, перегорания предохранителей, поэтому во избежание

несчастных случаев в поле действия электромагнитного крана не должны находиться люди.

Клещевые захваты

р вляющих и от соотношения

Клещевые захваты с кер­нами (рис. 29) применяют для подъема слитков колодцевы- ми кранами, а также кранами для раздевания слитков. Сила давления на керны зависит от выбранного уклона напра-

размеров клещей. Коэффи­циент зажатия клещей

где Р— сила давления обеих половин клещей на

керны н (кГ);

Q — вес слитка в н (кГ). Размеры клещевого захва-

Рис. 29. Клещевой захват с кернами ^та определяют из условия ра­

вновесия, при котором сила трения, создаваемая клещами, удержит груз:

2цN Q.

Сила, действующая в тяге без учета веса клещей,