Глава 6. Грузоподъемные машины

6.1. Общие сведения

В строительстве грузоподъемные машины используют для перемещения строи­тельных материалов, монтажа строительных конструкций, погрузочно-разгрузочных работ на складах строительных материалов, монтажа и обслуживания технологическо­го оборудования в процессе его эксплуатации. По характеру рабочего процесса все грузоподъемные машины являются машинами цикличного действия. По конструктивному исполнению и виду выполняемых работ их делят на домкраты, лебедки, подъемники, монтажные вышки и краны.

6.2. Домкраты (срс)

Домкраты являются простейшими грузоподъемными механизмами. Наиболее распространены реечные, винтовые и поршневые гидравлические домкраты.

Реечный домкрат (рис. 6.1) состоит из корпуса 1, в котором по направляющим перемещается стойка 2. При вращении рукоятки 5 движение стойке передается через зубчатую пару 8 - б и реечную передачу. Груз может распола­гаться либо на поворотной го­ловке 3 (рис. 6.1, а), либо на пяте 4. Для его удержания на любой высоте домкрат обору­дован грузоупорным тормо­зом, состоящим из храпового колеса 9 (рис. 6.1, б) с подпру­жиненной собачкой, двух полумуфт, одна из которых 10 жестко соединена с валиком 7 рукоятки, а вторая выполнена заодно с зубчатым колесом 8 и имеет винтовое соедине­ние с валиком 7.

Рис. 6.1. Реечный домкрат: а - общий вид; б - грузоупорный тормоз с храповым механизмом

При вращении рукоятки "на подъем" за счет этого соединения полу­муфты зажимают храповое колесо, благодаря чему возвратное движение груза, напри­мер, при отпускании рукоятки, оказывается невозможным. При вращении рукоятки "на опускание груза" полумуфта зубчатого колеса 8 отходит от храпового колеса, и груз, опускаясь и приводя во вращение зубчатое колесо 8, снова зажимает храповое колесо. Таким образом, процесс опускания груза состоит из чередующихся падений и остано­вок. В отрегулированном тормозе неравномерность опускания груза практически не ощущается.

Усилие Q (Н) на рукоятке при подъеме груза массой т (кг) определяют из урав­нения моментов относительно оси зубчатого колеса, связанного с рейкой:

где g = 9,81 м/с² - ускорение свободного падения; d₀ - диаметр начальной окружности зубчатого колеса реечной передачи, м; R - длина рукоятки, м; и - передаточное число зубчатой передачи; η -КПД домкрата (η = 0,65 ... 0,85).

При кратковременной ра­боте допускаемое усилие на руко­ятке не более 200 Н, при непре­рывной работе - не более 80 Н. Грузоподъемность реечных дом­кратов - до 3 т, высота подъема -до 0,6 м.

Винтовой домкрат (рис. 6.2) состоит из винта 2 с прямо­угольной или трапецеидальной резьбой, вращаемого рукояткой 6 в гайке 8, закрепленной в корпусе /. Груз размещается на поворот­ной головке 3. Рукоятка оборудо­вана трещоткой, состоящей из зубчатого колеса 4, одетого на квадратную часть винта 2, и собачки 7, поджимаемой сто­пором 9 и пружиной 10. Поднимают и опускают груз качательными движениями руко­ятки. Для положения собачки, показанного на рис. 6.2, при вращении рукоятки против часовой стрелки зуб собачки, упираясь в зуб колеса 4, поворачивает последнее, а вмес­те с ним и винт, вывинчивая его из гайки. При возвратном движении рукоятки (холос­той ход) собачка поворачивается относительно неподвижного колеса 4, отжимая стопор. Несколькими последовательными качками груз поднимают на нужную высоту. Так же, повернув собачку относительно оси 5 до упора ее второго зуба в зуб колеса, качательными движениями рукоятки (рабочий ход - по часовой стрелке, холостой - против нее) опускают груз. Груз фиксируется на любой высоте силами трения между винтом и гай­кой, препятствующими их взаимному перемещению. Для этого необходимо, чтобы угол подъема винтовой линии X не превышал угла трения р в указанной винтовой паре (4 ... 6°). Удовлетворяющие этому условию винтовые пары называют самотормозящимися.

Усилие Q (Н) на рукоятке длиной R (м) при подъеме груза массой т (кг) опреде­ляют по формуле:

где t - шаг винта, м. КПД домкрата зависит от соотношения углов λ и ρ и определяется как .

Грузоподъемность винтовых домкратов достигает 50 т при высоте подъема до 0,35 м. Известны также домкраты с машинным приводом, в винтовой паре которых во вращение приводится гайка, а винт перемещается только в осевом направлении.

Гидравлический домкрат (рис. 6.3) состоит из цилиндра б с поршнем 5, насоса 7, всасывающего 3, нагнетательного 4 и спускного 7 клапанов, а также масляного бака 2. В качестве рабочей жидкости исполь­зуется минеральное масло или незамер­зающая смесь из воды со спиртом или глицерином. При возвратно-поступа­тельном движении поршня насоса, при­водимого рукояткой 8, рабочая жид­кость засасывается из бака через клапан 3 и нагнетается под поршень 5 через клапан 4, выталкивая его из цилиндра и поднимая груз на торцовой поверхности поршня. Опускают груз гравитационно после открытия спускного клапана.

Усилие Q (Н) на рукоятке для подъема груза массой m (кг) определяют по формуле:

где d и D - диаметры поршней насоса и гидроцилиндра (м); l₁ и l₂ - плечи рукоятки, показанные на рис. 6.3 (м); η ≈ 0,9 - КПД домкрата, учитывающий потери на трение в шарнире рукоятки, на­сосе и гидроцилиндре.

Рис. 6.3. Гидравлический домкрат

Грузоподъемность гидравлических домкратов с ручным приводом может дости­гать 200 т при высоте подъема до 0,18 ... 0,2 м. Известны также гидравлические домкраты грузоподъемностью до 500 т с приводом от отдельного насоса. Для подъема весьма больших грузов на малую высоту при монтажных и других строительных работах при­меняют системы из нескольких параллельно установленных домкратов, питаемых от общего приводного насоса.