Передмова

Підйомно-транспортні машини (ПТМ) – є основою комплексної механізації та автоматизації будь-якого виробництва, в тому числі сільськогосподарського. Технологічний процес сільськогосподарського виробництва пов'язаний з переміщенням різного роду вантажів. У здійсненні цих процесів основну роль відіграють системи ПТМ та обладнання.

Машини неперервного транспорту розвиваються відповідно до потреб суспільства і мають історію в кілька тисяч років. З самого початку свого існування люди створювали прості пристрої для підіймання та переміщення вантажів, насамперед в будівництві, землеробстві та торгівлі.

Так, при будівництві піраміди Хеопса (XXII ст. до н.е.), що має висоту 147м. і складена з 2,5млн. вапнякових блоків масою від 2 до 90т. вже використовувалась примітивна вантажопідйомна техніка.

Першими засобами механізації були котки, важелі і похилі площини. Важільні підйомники – прототипи сучасних стрілових кранів – використовувались для підйому води при поливі посушливих земель в Єгипті, Ассирії і Вавілоні.

Древні греки застосовували для підняття вантажів "журавля" (грец. - "геранос" в перекладі з немецької "краних"), звідки і походить назва "кран". Підіймач "геранос" з ручним приводом використовувався для будівництва стін фортець, підіймання вантажів, а також в древньому Китаї, Індії та країнах сходу його застосовували для підйому води з колодязів.

В VII ст.. до н.е. з’явились блоки, а в II ст.. до н.е. почали використовуватись вороти з черв’ячною та зубчастою передачами і ручним приводом. При захисті міста Сіракузи в 212 році до н.е. Архімед використовував важільні підйомні пристрої.

Пізніше древніми греками були введені в практику підйому руди, транспорту і будівництва вороти з кінним приводом, поліспасти і складні підіймальні пристрої, що складались з похилих стовпів та підвішених поліспастів з примітивними вантажозахватними пристроями для штучних вантажів.

Підіймач "геранос"	Ворот
Примітивні дерев’яні поворотні крани
Пристрій для підйому руди з шахт	Машина К.Д. Фролова з водяним приводом

Подальше вдосконалення цих пристроїв римлянами призвело до створення поворотних підіймальних кранів. За описом Витрувія (I ст. н.е.), крани монтувались на міцних дерев’яних балках, що мали здатність повертатись на котках в будь-яку сторону та підіймати вантажі на висоту 12 метрів. Приводом цих механізмів були ручні вороти або топчаки.

В древньому Римі вперше з’явились кліткові підйомники – перші прототипи сучасних ліфтів. Проте в епоху середньовіччя розвиток підйомно-транспортної техніки (ПТТ) призупинився.

В XI-XII ст. н.е. в зв’язку з розвитком торгівлі, мореплавства та гірничо-металургійної промисловості знову почався бурхливий розвиток ПТТ. До XVIII в. основним джерелом енергії ПТМ були мускульна сила людини, тварин та сила падаючої води. Машина К.Д. Фролова була обладнана механізмом. Який приводився в рух від сили падаючої води. Змінити напрямок руху підіймального пристосування можна було шляхом переміщення спеціального затвору і подачею води на праву чи ліву половину приводного колеса. Машина була обладнана одноколодковим гальмом, яким керували вручну через важільну систему. В 20-ті роки 19 ст., а саме у 1860 році з’явився перший кран з паровим двигуном.

В Україні ПТТ почала використовуватись ще за часів Київської Русі при спорудженні соборів, монастирів, укріплень та в результаті розвитку млинарства. Так, при будівництві Софіївського собору у м. Києві використовувались системи поліспастів. Пізніше створювались ПТТ для будівництва та експлуатації вугільних, залізорудних та соляних копалень, а також для спорудження металургійних, машинобудівних, хімічних та цукрових заводів.

Сьогодні на Новокраматорському машинобудівному заводі та НВО «Азовмаш» (м. Маріуполь) випускають підйомні установки для шахт, спеціальні крани та роторні комплекси. Мостові крани виготовляють у Запоріжжі на енергомеханічному заводі. В Нікополі та Олександрії виготовляють баштові крани на пневмошасі. На Зуєвському машинобудівному заводі Донецької області виробляють козлові крани. Крани гідравлічні на базі автомобілів КрАЗ, КАМАЗ, ЗІЛ та спеціальних шасі виготовляють у Одесі, Дрогобичі та Броварах.

Ряд заводів: Львівський «Конвеєр» та Харківський «Світло шахтаря» для комплексної механізації виробничих процесів виготовляють транспортуючі машини (конвеєри).

Транспортуючі машини мають значне поширення в сільськогосподарському виробництві. Більшу частину складових елементів будь-якої сільськогосподарської машини складають транспортуючі механізми.

ПТМ часто входять в систему машин, що забезпечують комплексну механізацію різних виробництв: кожна машини, виконуючи свою функцію, продовжує роботу попередньої машини і підготовлює все для безперебійної роботи наступної.

В систему машин сільськогосподарського виробництва входять транспортери та елеватори, навантажувачі, крани, лебідки, і т. ін. В систему машин, що обслуговують тваринницькі ферми входять підвісні та наземні дороги, транспортери та елеватори, гноєнавантажувачі та причепи, крани козлові і т.ін.

В систему машин поточно-вузлового методу ремонту – крани мостові і стрілові поворотні, монорельси, талі, домкрати та інші механізми.

Комплексна механізація с.г. виробництва сприяє не тільки підвищенню продуктивності праці, а також загальному підйому культури с.г. виробництва. Вона може бути здійснена в с.г. тільки при наявності міцної промисловості і технічно грамотних механізаторів та інженерних кадрів.

Основні вимоги, що ставляться перед підйомно-транспортними машинами:

• відповідність технологічному процесу виробництва;

• достатня продуктивність;

• збереження переміщуваного вантажу;

• безпека і зручність в експлуатації;

• мінімальна кількість обслуговуючого персоналу;

• надійність і довговічність;

• мала металоємкість;

• достатня міцність і стійкість проти спрацювання деталей;

• можливість легкої і швидкої зміни деталей;

• низька вартість.

Ці вимоги можуть бути задоволені лише в тому випадку, якщо інженер сільськогосподарського виробництва буде поглиблювати свої знання з метою дальшого удосконалення конструкцій машин.

Класифікація ПТМ і основні характеристики

В сучасному виробництві виконуються різноманітні по виду, характеру та схемі переміщення різновидів вантажів. Тому використовується значна кількість сучасних ПТМ і обладнання – від простого домкрата-підйомника до робота-маніпулятора.

Підйомно-транспортні машини бувають загального і спеціального призначення: перші застосовують у багатьох галузях народного господарства, інші – в одній. У сільськогосподарському виробництві у зв’язку з різновидністю процесів виробництва і специфічністю видів та властивостей сільськогосподарських вантажів застосовується багато конвеєрів спеціального призначення.

Також можливий поділ ПТМ за способом монтажу, а саме: окремо розрізняють стаціонарні, пересувні (самохідні і несамохідні) та переносні машини і обладнання.

Виходячи з характеру виконанні робочих рухів при підйому та переміщенні вантажів ПТМ та обладнання можна розділити на три групи (рис. 1): машини і пристрої неперервного транспорту, машини і пристрої наземного і підвісного транспорту; вантажопідйомні машини і пристрої – окремі циклічно працюючі машини.

Машини і пристрої неперервного транспорту. Використовуються для безперервного переміщення вантажів суцільним шаром, порціями, штуками. Конструкції їх залежать від призначення, виду і властивостей переміщуваного вантажу, від принципу роботи і напряму переміщення вантажу. Бувають з тяговим органом або без нього. Найбільш чисельну групу ПТМ безперервної дії складають конвеєри, у яких переміщення вантажів відбувається за допомогою робочого органу, що рухається. До них відносяться: стрічкові, скребкові, пластинчаті, пруткові, планчаті та ковшові конвеєри. Машини без тягового органу включають самопливні (гравітаційні) установки, гвинтові та інерційні конвеєри, пневматичний і гідравлічний транспорт (рис. 2).

Рис. 1. Класифікація машин і пристроїв неперервного транспорту

О сновними параметрами машин неперервного транспорту є: продуктивність при безперервному переміщенні заданого вантажу, довжина і кут нахилу конвеєрів до горизонту, а також кут нахилу траси переміщення вантажу, швидкість руху робочого органу і вантажу, тип привода і його характеристика, габаритні розміри і маса.

Робочі органи машин неперервного транспорту часто входять до складних сільськогосподарських машин – комбайнів, навантажувачів, протруювачів і т. ін., у яких вони забезпечують безперервність технологічного процесу.

Вантажопідйомні машини і пристрої, включають всі типи механізмів, що здійснюють захват, підйом, переміщення в просторі, опускання (розвантаження) при наявності робочого і холостого ходу. Це машини циклічної дії, бо вони працюють за певним циклом періодично повторюваних операцій.

Залежно від призначення, конструкції та області застосування ці машини поділяються на підйомні:

• механізми – поліспасти, домкрати, ручні та електричні талі і лебідки;

• підйомники – скіпові, стоякові, ліфти;

• крани – консольні, стрілові, мостового типу, маніпулятори;

• навантажувачі – фронтальні, перекидні, з поворотною колоною.

Класифікація вантажопідіймальних машин і пристроїв

За напрямом переміщення вантажу розрізняють вертикальні, горизонтальні та комбіновані вантажопідйомні машини.

Вантажопідйомні машини і механізми можна класифікувати за сферою застосування, за типом привода основних механізмів, вантажозахватним органом, конструктивними особливостями, характером і режимом експлуатації та ін.

Основними параметрами вантажопідйомних машин є: вантажопідйомність (підіймальна сила); швидкість підіймання вантажу, переміщення і повороту; висота підіймання; проліт; виліт, база; габаритні розміри в робочому і транспортному стані; м аса всієї машини і окремих агрегатів; тип приводу і його потужність.

Телескопічний фронтальний навантажувач	Підйомник – панорамний ліфт
Телескопічний кран-манипулятор на базі трактора	Електрична лебідка з двократним поліспастом

Машини наземного та підвісного транспорту періодичної дії об’єднують рейковий та безрейковий наземний транспорт, канатні, підвісні та монорейкові дороги.

Рис. Класифікація машин наземного та підвісного транспорту

Рис. Рейка

Рейки (англ. rails – від лат. regula – пряма палка) – стальні балки спеціального перерізу (зазвичай двотаврового), що встановлюються на шпалах чи інших опорах, для створення, як правило, двоконтурного шляху, по якому переміщується спеціальний рухомий склад.

Безрельсовий транспорт – загальна назва всіх сухопутних видів транспорту, які не використовують рейкову дорогу. Для їх руху необхідно мати лише рівну, тверду поверхню. Важливою властивістю безрейкового транспорту є його прохідність – здатність переміщуватись по нерівному чи м’якому ґрунті.

Залежно від характеру й кількості переміщуваних вантажів, а також відстані використовують ручні, самохідні візки або спеціальний безрейковий транспорт. Пересування візків звичайно здійснюється по асфальтованих дворах і підлоги цехів. Ручні візки застосовують для переміщення вантажів на невеликі відстані ( до 100 м). Вантажопідйомність ручних візків 250 ... 1000 кг.

До самохідних візків відносять електрокари вантажопідйомністю до 2 т. Вони призначені для міжцехових перевезень вантажів на відстань 100 ... 500м. Електрокари являють собою візки, що приводяться в рух електродвигуном, який одержує енергію від установленої на візку акумуляторної батареї.

Електрокари працюють безшумно й не виділяють газів, але потребують спеціального догляду, ремонту та постійного заряду акумуляторних батарей.

Канатні дороги – це вид транспорту, принцип роботи якого базується на переміщенні вантажів чи пасажирів у підвішеному стані, за допомогою вантажозахватів, що приєднуються до несучого канату. Кут підйому канатної дороги у деяких випадках може сягати 50⁰. Основними перевагами канатних доріг є: переміщення різноманітних вантажів на великі відстані і висоту, особливо в місцях складної ландшафтної місцевості; здатність роботи в умовах обмеженого простору; висока мобільність; відсутність необхідності побудови під’їзних доріг, поворотних і робочих площадок, мостів, підпірних стінок тощо; екологічна безпека, що пояснюється мінімальним втручанням у навколишнє середовище навколо робочих майданчиків.

Рис. Промислове використання канатних доріг

Рис. Використання підвісних доріг

Підвісні дороги (конвеєри) – безперервно працюючі механізми, які легко монтуються і не вимагають складної структурної підготовки виробничих приміщень. Підвісні конвеєри досить ефективні при частих змінах маршрутів транспортування, переміщенні обладнання, тощо. За конструкцією підвісні дороги бувають – ланцюгові, бугельні та штовхаючі

Монорейкові дороги – різновид рейкового транспорту, у якій використовується одна несуча рейка, або ж будь-яка форма естакадного транспорту у якого підвіска виконана нетрадиційним способом – без двох несучих рейок. Монорейкові дороги за способом підвісу поділяються на підвісні, опорні і з боковим підвісом.

а	б	в

Рис. Монорейкові дороги: а – з боковим підвісом; б - підвісні; в - опорні

Засоби механізації основних операцій сільськогосподарського виробництва включають вантажопідйомні, навантажувально-розвантажувальні та транспортуючі машини, а допоміжні засоби – пристрої та обладнання у вигляді додаткового (навісного) оснащення для перерахованих вище машин.

Одним з основних напрямків механізації та автоматизації навантажувально-розвантажувальних робіт є пакетно-контейнерна доставка вантажів. Зниження часу простою під час розвантажувально-навантажувальних операцій – найважливіший резерв підвищення продуктивності. Засоби пакетування включають пакетувальне устаткування, контейнери, піддони та різну тару. Для механізації завантаження контейнерів та їхнього розвантаження все ширше застосовують спеціальні маніпулятори. В особливу групу доцільно віднести обладнання для укладання в транспортний пакет, який формується з попутних елементів, що складають одну частину з транспортованим матеріалом.

Контейнером називається пристосування (не менше 1м³), призначене для багаторазового використання при безтарному перевезенні вантажів і пристосоване для механізованого навантаження і вивантаження (без перевантаження вантажу, що знаходиться в ньому) а також для короткочасного збереження вантажу в ньому.

Класифікація контейнерів

Контейнери поділяються на наступні типи:

Рефрижераторні контейнери (рефконтейнери). Рефрижераторні контейнери або рефконтейнери — це контейнери с термоізоляційним корпусом з пінополіуритану, що оснащенні холодильною установкою, яка підтримує всередині рефрежиратора температуру в діапазоні від -25°С до +25°С.

Рефрижераторний контейнер має два основних конструкційних блоки: корпус та рефрижераторний агрегат. Його корпус складається з несучого каркасу та пінополіуританових сендвіч-панелей з зовнішнім покриттям з дюралюмінієвого листка ( товщина — 2,0 мм) та внутрішнім покриттям з профілірованої листової харчової нержавіючої сталі ( товщина — 0.6 мм). Підлога рефконтейнеру виготовлена з Т-подібного алюмінієвого профілю з якістю розрахованою на використання при обробці товару звичайного складського навантажувача.

Двері виготовляються з тих самих, що й корпус пінополіуритановий сендвіч-панелей та оснащені спеціальними засовами, що дозволяють герметично закривати грузовий відсік контейнеру.

Потік повітря з відповідною температурою подається з рефрижераторного агрегату всередину контейнеру на рівні підлоги, потім проходить вздовж Т-подібних профілів підлоги, в кінці контейнеру піднімається вздовж дверей до стелі і вже тоді вздовж стелі повертається в рефрижераторний агрегат. Під час циркуляції повітря, в залежності від визначених параметрів, нагріває чи охолоджує внутрішній об'єм рефрижератора, забезпечує таким чином температуру та вологість, що необхідні для підтримання визначеного режиму збереження товару.

Суховантажні контейнери. Суховантажний контейнер — контейнер, що служить для транспортування та зберігання штучних та наволочних вантажів. В залежності від розмірів розрізняють 20 та 40 футові контейнери (стандартні, високі — "High Cube").

Танк-контейнери. Танк-контейнери (цистерни) — використовуються для перевезення рідини та зріджених газів.

Танк-контейнер являє собою контейнер, що складається з каркасу ( різних елементів), цистерни, укомплектованих арматурою та іншими приладами з вивантаженням як під дією сили тяжіння, так і під тиском.

Танк-контейнери значно полегшують перевезення — вони дуже зручні при завантаженні та транспортуванню. Базовим транспортним модулем є 20 футовий контейнер (20'x 8'x8'6"), тому танк-контейнер можна перевозити автомобільним, залізнодорожним та водяним транспортом. Використання танк-контейнерів забезпечує збереження та безпечність транспортування вантажів.

Контейнери для сипучих вантажів. Контейнер для сипучих вантажів являє собою універсальний контейнер з верхніми завантажувальними та розвантажувальними люками та служить для перевезення сипучих вантажів.