Глава 6. Подъемно-транспортное оборудование
По своему назначению и конструктивному исполнению подъемно-транспортные машины весьма разнообразны. Основные их виды: грузоподъемные машины, транспортирующие машины, и промышленные роботы — автоматические машины периодического действия.
6.1. Грузоподъемное оборудование
Грузоподъемные машины предназначены для подъема и перемещения грузов на небольшие расстояния. К числу грузоподъемных машин, широко применяемых на машиностроительных предприятиях, относятся домкраты, лебедки (тали), грузоподъемные краны и погрузчики.
Основные параметры грузоподъемных машин: грузоподъемность, скорость движения отдельных механизмов, режим работы, пролет, вылет, высота подъема грузозахватного устройства. Значения этих параметров должны соответствовать рекомендациям стандартов.
Грузоподъемность машины — вес номинального (максимального) рабочего груза, на подъем которого рассчитана машина. Грузоподъемность современных грузоподъемных машин изменяется в весьма широких пределах. Значение грузоподъемности определяется ГОСТ.
Пролет — расстояние по горизонтали между осями рельсов кранового пути. Пролеты мостовых кранов должны быть увязаны с пролетами заданий. Их принимают по ГОСТ.
Вылет стрелы — расстояние по горизонтали от оси вращения поворотной части стрелового крана до оси грузозахватного органа.
Домкраты представляют собой простейшие грузоподъемные механизмы, предназначенные для подъема грузов на небольшую высоту (0,15–0,7 м) и применяемые, главным образом, при ремонтных и монтажных работах. Домкраты выполняют в виде толкателей, т. е. груз поднимают без грузозахватных устройств. Некоторые домкраты могут горизонтально перемещать поднятый груз на небольшое расстояние. По конструкции домкраты делятся на реечные, винтовые и гидравлические.
Реечные домкраты с ручным приводом грузоподъемностью 0,5–10 т, не позволяют точно устанавливать груз по высоте.
Винтовые домкраты могут иметь ручной или электрический привод. Простой винтовой домкрат (рис. 6.1, а) состоит из корпуса, винта 2, головки 3, шарнирно соединенной с винтом, закрепленной в корпусе гайки 4, и приводной рукоятки 5 с собачкой 6 храпового механизма. При качательных движениях рукоятки храповое колесо вместе с винтом поворачивается и винт выдвигается из корпуса. Для предотвращения самопроизвольного опускания груза резьбу домкрата выполняют самотормозящейся (угол подъема винтовой линии должен быть меньше угла трения резьбы). Основные недостатки винтовых домкратов — низкий КПД (0,3–0,4) и малая скорость опускания груза.
Гидравлические домкраты выполняют с ручным или машинным приводом. Для этих домкратов, как и для винтовых, характерны плавность хода и точная установка по высоте поднимаемого груза. В отличие от винтовых домкратов гидравлические имеют высокий КПД (0,75–0,8), а их грузоподъемность может достигать 750 т. На рис. 6.1, б показана схема гидравлического домкрата с ручным приводом, состоящего из гидроцилиндра 2, плунжера, ручного поршневого насоса 4 с приводной рукояткой 5 и бачка для масла 6. При качании рукоятки масло из бачка поступает под плунжер, в результате чего плунжер поднимается вместе с грузом. Для опускания груза следует, повернув вентиль 3, соединить полость гидроцилиндра с бачком, и плунжер под действием веса груза начнет опускаться со скоростью, определяемой степенью открытия спускного вентиля. Скорость подъема груза ручным гидравлическим домкратом очень мала (0,001–0,002 м/с), что является основным их недостатком. Для ее увеличения гидродомкраты оснащают насосами, работающими от электродвигателя. Для плавного подъема крупногабаритных тяжелых грузов применяют несколько гидравлических домкратов, соединенных с одним насосом.
Рис. 6.1. Домкраты
Лебедки (рис. 6.2, а) представляют собой грузоподъемные устройства для подъема или перемещения грузов тяговым органом 1 — канатом или цепью — навиваемым на барабан 2. Лебедки могут иметь ручной или машинный привод. Лебедки используют также в грузоподъемных кранах и подъемниках в качестве механизмов подъема груза и передвижения крановых тележек. Для внутрицехового и межцехового транспортирования грузов, обслуживания поточных и автоматических линий, станков и т. п. применяют компактные подъемные лебедки — тали, имеющие ручной или электрический привод и подвешиваемые к балкам или специальным тележкам, перемещающимся по рельсовому пути.
На рис. 6.2, б приведена схема стационарной ручной тали, подвешенной к балке за крюк 6. Грузовой канат 4, закрепленный одним концом в обойме 5 и наматываемый другим на барабан 7, образует двукратный полиспаст, несущий блок 3 с подвижной осью и крюковую подвеску с грузовым крюком 2 и подвешенным к нему грузом 1. Приводной механизм состоит из звездочки 8 и огибающей ее бесконечной приводной цепи 9, вращающей барабан, на который наматывается канат.
Тележка передвижной тали (тельфера), перемещающаяся по монорельсовому пути, может быть приводной или неприводной (в последнем случае поднятый талью груз толкают вручную). На рис. 6.2, в показана электрическая таль 2, подвешенная к четырехколесной неприводной тележке 1, передвигающейся с помощью приводной тележки 4. Управление талью и приводной тележкой осуществляется с пола при помощи кнопочного поста управления 3. Приводом в электроталях служат асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Двигатель либо встраивается в барабан, либо располагается параллельно ему.
Грузоподъемность ручных талей составляет 0,25–10 т, электроталей 0,1–16 т.
Грузоподъемные краны. Одно из наиболее распространенных средств механизации погрузочно-разгрузочных работ — грузоподъемные краны, обеспечивающие подъем груза с помощью грузозахватного устройства, перемещение его на небольшие расстояния и опускание в заданном месте.
Рис. 6.2. Лебедки (тали)
Для захвата грузов при выполнении погрузочно-разгрузочных работ существуют различные грузозахватные устройства.
Для работ с разнообразными штучными грузами в качестве универсальных грузозахватных устройств используют крюки и петли, к которым груз подвешивается непосредственно или с помощью гибких строп (канатных или цепных). В качестве специальных грузозахватных устройств применяют клещевые, эксцентриковые и другие захваты — для штучных грузов (ящиков, бочек, мешков, балок, листов и т. п.); грейферы — для сыпучих материалов (подача шихты, формировочных материалов); подъемные электромагниты — для транспортирования стальных и чугунных грузов (слитков, проката, скрапа, стружки и др.); вакуумные захваты — для транспортирования различного листового материала (стали, цветных металлов, стекла и др.), а также коробок, ящиков и т. п.
Конструкции грузоподъемных кранов весьма разнообразны. На машиностроительных предприятиях наиболее распространены стационарные рельсовые мостовые и поворотные стреловые краны, а также краны-штабелеры.
Мостовые краны применяют в цехах для внутрицеховых и внутрискладских погрузочно-разгрузочных работ. На рис. 6.3, а приведена схема двухбалочного мостового крана опорного типа. Две главные и две концевые балки 3 составляют мост крана. В концевых балках моста установлены ходовые колеса 2 крана, опирающиеся на крановые рельсы 6. Последние закреплены на подкрановых балках 5, установленных на колоннах цеха или эстакадах. На крановой тележке 7 смонтированы механизмы подъема груза и передвижения тележки. К мосту прикреплена кабина крановщика 4. Питание механизмов крана электроэнергией производится с помощью специальных токоведущих шин (троллеев).
Основная характеристика мостовых кранов — пролет — расстояние между осями крановых рельсов. У двухбалочных кранов опорного типа он составляет 10,5–34,5 м. Грузоподъемность таких кранов лежит в пределах 5–500 т. При малой грузоподъемности (1–5 т) применяют облегченные однобалочные краны (кран-балки) с электрическим приводом, у которых главная балка моста выполнена из двутавра.
Наряду с кранами опорного типа существуют мостовые краны подвесного типа, которые ходовыми колесами опираются на нижние полки двутавровых балок, подвешенных к потолочным конструкциям цеха. Главная балка этих кранов также выполнена из двутавра. С помощью подвесных кранов можно транспортировать груз из одного пролета в другой путем стыкования главных балок двух подвесных кранов, расположенных в соседних пролетах.
Рис. 6.3. Грузоподъемные краны
В стреловых (консольных) кранах груз подвешен к блокам на концевой части стрелы или (чаще) на грузовой тележке, перемещающейся по стреле. На рис. 6.3, б показана схема стрелового настенного поворотного крана с внешними опорами. При использовании в качестве верхней балки монорельса вместо тележки можно применить электрическую таль.
При значительных грузооборотах, особенно на заводах с крупносерийным и массовым производством, устраивают склады с многоярусными стеллажами, в ячейки которых устанавливают ящики или поддоны с грузами.
Для более полного использования площади склада проходы между стеллажами делают узкими, что затрудняет механизацию погрузочно-разгрузочных работ, в частности, использование погрузчиков. В этом случае наиболее удобными подъемно-транспортными машинами являются краны-штабелеры напольного или подвесного типа.
На рис. 6.3, в показан мостовой кран-штабелер, состоящий из моста, по которому передвигается тележка 2 с поворотной платформой, к которой жестко прикреплена вертикальная поворотная колонна 3. Колонна выполнена с направляющими, по которым с помощью канатного или цепного механизма подъема перемещается каретка с вилочным грузовым захватом 4.
Для внутрицехового и межцехового транспортирования различных грузов широко применяют погрузчики, выполняющие операции захвата, вертикального и горизонтального перемещения груза и укладки его в штабель или на транспортную машину. Наиболее распространены погрузчики на специальных шасси — автопогрузчики и электропогрузчики.
Рис. 6.4. Погрузчики
Автопогрузчики (рис. 6.4, а) имеют привод от двигателя внутреннего сгорания и пневматические шины. Их трансмиссия выполнена на базе узлов автомобилей. Автопогрузчики предназначены для работы на открытых площадках.
Электропогрузчики (рис. 6.4, б) имеют механизм передвижения от электродвигателя с питанием от аккумуляторной батареи. Они не отравляют воздух выхлопными газами и применяются при работе в закрытых помещениях и цехах.
Электро- и автопогрузчики снабжены однотипным рабочим оборудованием — грузоподъемником с набором сменных грузозахватных органов, в качестве которых используют вилы, челюстные захваты, ковши и др. Грузоподъемник имеет раму, по которой перемещается каретка с грузозахватным органом. Вилы или захваты могут иметь поворот вокруг горизонтальной оси на 90–360°, что позволяет при укладке груза в штабель повернуть его в требуемое положение. Привод грузовой каретки осуществляется обычно от гидроцилиндров.