лекция. Конспект лекций для изучению дисциплины Электронный образовательный ресурс Для студентов всех формы обучения направления 23. 04. 03 Эксплуатация транспортнотехнологических машин и комплексов
 Скачать 1.63 Mb.
|
|
1 МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ИНСТИТУТ СФЕРЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ И ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА (ФИЛИАЛ) ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ИСО и П (ФИЛИАЛ)ДГТУ) УТВЕРЖДАЮ Заведующий кафедрой Т и ТАТ ___________Б.Ю.Калмыков «31 » августа 2019 г. На правах рукописи Подъёмно-транспортные устройства транспортно-технологических комплексов Конспект лекций для изучению дисциплины Электронный образовательный ресурс Для студентов всех формы обучения направления 23.04.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» (магистерская программа «Техническая эксплуатация автомобильного транспорта). Автор (составитель): д.т.н., профессор В.А. Рыжиков Рассмотрено и рекомендовано для исполь- зования в учебном процессе на 2019/2020 – уч.г. на заседании кафедры Т и ТАТ Протокол № 14 от 03.07.2019 г. Шахты 2019 2 СОДЕРЖАНИЕ стр 1. Грузоподъемные машины 4 §1. Простейшие грузоподъемные устройства 4 §2. Подъемники 11 §3. Грузоподъемные краны 16 Краны мостового типа 16 Краны стрелового типа 28 Специальные краны 34 Погрузчики 36 2. Общие положения расчета грузоподъемных машин 38 §1. Основные параметры грузоподъемных машин 38 §2. Расчет нагрузки 40 3. Грузозахватные устройства 41 §1. Крюки и петли 41 Крюки 41 Петли 44 §2. Специальные захваты 45 §3. Грузозахватные устройства для насыпных грузов 48 4. Грузовые и тяговые гибкие элементы, полиспасты, бара- баны, блоки 50 §1. Гибкие элементы 50 §2. Полиспасты 51 §3. Барабаны и блоки 52 5. Тормозные устройства 54 §1. Остановы 54 §2. Тормоза 55 6. Механизм подъема груза 58 §1. Схема механизма подъема 58 §2. Расчет механизма подъема 58 7. Механизм изменения вылета стрелы 63 8. Механизм передвижения 66 §1. Конструкции механизмов передвижения 66 §2. Сопротивление передвижению 68 3 §3. Процессы неустановившегося движения 69 §4. Расчет ходовых колес 70 9. Механизм поворота 70 §1. Определение моментов сопротивления в опорах крана 71 §2. Устройство безопасности ГПМ 73 §3. Устойчивость кранов против опрокидывания 90 10. Транспортирующие машины 93 §1. Ленточные конвейеры 94 Ленточные конвейеры общего назначения с резинотканевой лентой 96 §2. Расчет ленточный конвейеров 100 §3. Цепные конвейеры 103 §4. Транспортирующие машины без тягового элемента 110 §5. Гравитационные устройства 111 §6. Вибрационные конвейеры 111 §7. Винтовые конвейеры 113 §8. Вспомогательные устройства к конвейерам 114 11. Список используемой литературы 116 4 1. Грузоподъёмные машины Грузоподъёмные машины и механизмы предназначены для перемещения грузов и людей в вертикальной и горизонтальной плоскостях на небольшие расстояния. Они относятся к устройствам циклического действия, работающих в повторно-кратковременном режиме. Основными параметрами грузоподъём- ных машин являются грузоподъёмность, скорость движения отдельных меха- низмов, режимы работы, производительность, высота подъёма, пролёт, вылет и т.п. Грузоподъёмные машины можно разделить на три группы: простейшие устройства для подъёма грузов, подъёмники и краны. Грузоподъемные машины состоят из привода рабочих механизмов, металлоконструкции и грузозахватного устройства. §1. Простейшие грузоподъёмные устройства К простейшим устройствам для подъёма грузов являются домкраты, ле- бёдки, тали и однорельсовые тележки. Домкраты применяются для подъёма на небольшую высоту (0,8-1,0 м), которые могут быть с ручным или машинным приводом. Различают домкраты механические (винтовые, рычажно-реечные, зубчато-реечные) и гидравличе- ские. Винтовой домкрат с ручным приводом на салазках, облегчающих его точную установку под грузом (рис.1,а.). Винтовые домкраты имеют самотормо- зящую резьбу, что предотвращает самопроизвольное опускание груза, однако вследствие этого КПД винтовых домкратов весьма низкий 0,3…0,4. Подъёмный стальной винт 5 ввёрнут в гайку 3, укреплённую в корпусе 4 домкрата. На верхней части винта установлена рифлёная головка 1, которая может поворачи- ваться относительно винта. Вращение винта 5 производят рукояткой 2 с дву- сторонней храповой собачкой 9. В зависимости от установки собачки изменя- ется направление вращения винта. Корпус домкрата в нижней части имеет опорную плиту-гайку, перемещающуюся по направляющим салазкам при вра- щении винта 6 горизонтального перемещения. Вращение этого винта произво- дят рукояткой 7, снабжённой собачкой 8. Грузоподъёмность винтовых домкра- тов не более 20т. Гидравлические домкраты имеют высокий КПД 0,75…0,8, малые габа- риты и массу. Они обеспечивают плавный подъём и спуск груза при точной его остановке в необходимом положении. Грузоподъёмность гидравлических домкратов может превышать 200т. Недостатками их являются небольшая высо- та подъёма груза и малые скорости. Гидравлический домкрат с ручным приво- дом (рис. 1,б) имеет скалку 15, снабжённую в верхней части упорной головкой 10. Скалка входит в цилиндрическую часть корпуса 14, в нижнюю часть кото- рого под скалку плунжерным насосом 13 через систему отверстий и клапанов 5 подаётся рабочая жидкость. Плунжерный насос работает от рукоятки 11, при качании которой перемещается его плунжер 12. Для опускания скалки необхо- димо отклонить рукоятку 11 за пределы рабочего положения (вправо на рис. 1,б). При этом открывается обратный клапан, и жидкость под действием веса груза перемещается в резервуар. Уменьшая или увеличивая угол отклонения рукоятки, изменяют степень открытия отверстия обратного клапана и регули- руют скорость опускания груза. Скорость подъема груза при ручном приводе весьма невелика. При большой высоте подъема и большой грузоподъемности гидравлические домкраты выполняют с машинным приводом. Лебедки. Основное назначение лебедок – подъем, опускание и подтяги- вание грузов. Лебедки могут быть использованы как самостоятельные меха- низмы для выполнения подъемно – транспортных операций при погрузочно – разгрузочных, ремонтных и строительно – монтажных работах, а также как сборочные единицы различных подъемных устройств (кранов, подъемников и т. п.). Лебедки классифицируют по следующим основным признакам: по типу привода – с ручным и машинным приводом (от электрических двигателей и т. п.); по типу тягового элемента – канатные и цепные; по типу установки - ста- ционарные (устанавливаемые на полу, стене, потолочном перекрытии) и пере- движные (монтируемые на рельсовых или безрельсовых тележках, перемеща- ющихся по полу или подвесным путям); по числу барабанов – одно -, двух – и многобарабанные и безбарабанные (рычажные). Стационарная канатная лебёдка с приводом от фланцевого электро- двигателя переменного тока показана на рис.2. Электродвигатель 4 закреплён на корпусе редуктора 3. Быстроходный вал редуктора соединён с валом двига- теля зубчатой муфтой, расположенной внутри корпуса редуктора. На свобод- ном конце вала двигателя установлен тормозной шкив 5 колодочного тормоза с приводом от электрогидравлического толкателя. Выходной вал редуктора со- единён с валом барабана 1, на котором жёстко закреплён конец каната. При включении двигателя приводится во вращение барабан лебёдки; при этом в за- висимости от направления вращения ротора двигателя канат, к которому при- креплён груз, наматывается на барабан или разматывается, производя подъём или опускание груза. Изменение направления вращения барабана достигается реверсированием электродвигателя. На втором конце быстроходного вала редуктора установлен электроин- дукционный (вихревой) тормоз 2 типа ТМ-4, предназначенный для плавного регулирования скорости опускания груза. Лебёдки с ручным приводом применяют при ненапряжённых условиях работы (малая грузоподъёмность и скорость подъёма груза). В этих лебёдках вращение барабана осуществляется с помощью приводных рукояток с тормо- зом, автоматически стопорящим барабан при прекращении вращения. Ручные лебёдки бывают однобарабанные и без барабана (рычажные). 6 Рис. 1. Домкраты: а – винтовой; б - гидравлический 7 Рис. 2. Лебедка с электроприводом Лебёдки с канатоведущим шкивом (рис.3) находят применение в пасса- жирских лифтах. Канатоведущий шкив 1 имеет кольцевые канавки-ручьи, в кото- рые входят ветви каната, и передача тягового усилия осуществляется силой тре- ния, возникающей между канатом и поверхностью ручья. По типу передачи от электродвигателя к канатоведущему шкиву лебёдки лифтов могут быть редук- торные и безредукторные. В редукторных лебедках вал шкива вращается с меньшей частотой, чем вал электродвигателя, благодаря применению зубчатых или червячных передач. В безредукторнх лебёдках канатоведущий шкив и шкив тормозного устройства размещены непосредственно на валу ротора электродвига- теля постоянного тока, имеющего малую частоту вращения. Благодаря отсут- 8 ствию механических передач конструкция безредукторной лебёдки более ком- пактна, несмотря на то, что электродвигатель с малой частотой вращения имеет большие размеры, чем обычный электродвигатель той же мощности. Безредук- торные лебёдки получили широкое распространение в лифтах, скорость движения кабины которых более 2 м/с; при скоростях менее 2 м/с более экономичны редук- торные лебёдки. Рис 3. Электрическая лебедка с канатоведущим шкивом При маневровых работах на железнодорожных путях, в портах и доках, для подъёма якорей на судах, подтягивание различных грузов применяют шпили (рис. 4), т.е. лебёдки с фрикционным барабаном, имеющим горизонтальную или вертикальную ось вращения. Грузовой канат шпиля не закреплён на барабане, а навивается на него несколькими витками, и тяговое усилие передаётся благодаря силам трения, возникающим между поверхностью барабана и витками каната. Это позволяет использовать канат большой длины при малой длине барабана. Рис. 4. Электрошпиль Тали. Основное назначение талей - внутрицеховое и межцеховое транс- портирование грузов, обслуживание поточных и автоматических линий, станков и т.п. Таль представляет собой особо компактную лебёдку с ручным, электрическим 9 или пневматическим приводом. Они могут быть выполнены стационарными или с возможностью передвижения. В последнем случае их устанавливают на тележках. Таль с ручным приводом, показанная на рис. 5, подвешена к опоре при по- мощи крюка 3 и приводится в действие с помощью бесконечной сварной цепи 7, соединённой с приводным цепным колесом 4. В таких талях в качестве гибкого грузового элемента для уменьшения размеров массы используют сварную калиб- рованную цепь или пластинчатую грузовую шарнирную цепь 1. Поднятый груз удерживается в неподвижном состоянии дисковым тормозом 5, который замыка- ется под действием силы тяжести транспортируемого груза. В этом случае ступи- цу цепного колеса 4 выполняют в виде гайки, зажимающей храповое колесо 6 тормоза. Собачку 2 тормоза укрепляют на корпусе тали. Рис 5. Таль с ручным приводом и соосной зубчатой передачей При необходимости перемещения груза в горизонтальной плоскости тали подвешивают к тележкам, перемещаемым по подвесным однорельсовым путям, которые выполнены из стального проката двутаврового сечения. Тележки могут быть выполнены неприводными, с ручным или электрическим приводом. Тали с электрическим приводом (электротали) имеют грузоподъёмность 0,25…16 т и скорость подъёма 0,063…0,25 м/с. Обычно электротали подвешива- ют к тележкам 1, имеющим ручной или электрический (рис. 6, а, б) привод меха- низма передвижения, при помощи бесконечной сварной цепи. Скорость передви- жения талей по однорельсовым путям принимают в зависимости от длины пути и назначения тали. При скорости передвижения до 0,53 м/с управление механизма- ми электротали производят с подвесного пульта управления, а при скорости более 32 м/мин. из кабины управления, перемещающейся вместе с талью по подвесному пути (см. рис. 6, б). Правилами Госгортехнадзора установлено, что вновь изготовляемые гру- зоподъёмные машины, предназначенные для выполнения монтажных и других работ, требующих точности и осторожности при посадке грузов, должны иметь 10 возможность работать с малыми скоростями механизмов. Для этого электротали изготовляют с микроприводом, обеспечивающим при наличии нормальной скоро- сти подъёма и опускания груза также возможность работы с весьма малыми ско- ростями (рис. 7). Скорость подъёма и опускания груза можно изменять благодаря применению многополюсного двигателя или вспомогательного двигателя малой мощности, приводящего в движение барабан с малой скоростью через дополни- тельные передачи, а также при помощи механического устройства – включением дополнительной передачи через фрикционную муфту. Всё большее применение, особенно при работе во взрывоопасной среде, находят тали с пневматическим приводом. Рис.6. Электротали: а – с ручным механизмом передвижения, б – с машинным приводом механизма передвижения и управлением из кабины Рис. 7. Электроталь ТЭ-ВНИИПТМАШ с микроприводом и управлением снизу: 1 – пульт управления; 2 - микропривод 11 Рис. 8. Стрелки подвесных путей: а – поворотная; б – положение поворотного круга; в - рамная Однорельсовые пути, по которым перемещаются тали, иногда имеют большую протяжённость и разветвлённость и могут охватывать всю заводскую или складскую территорию. В этом случае подвесные пути снабжают специаль- ными поворотами устройствами и стрелками, дающими возможность перехода однорельсовой тележки с электроталью с одного пути на другой. На рис 8, а пока- зано устройство поворотной стрелки, позволяющей обеспечить любое направле- ние движения тележки в месте стыка четырёх путей, расположенных под прямым углом один относительно другого (рис. 8, б). На рис. 8, в изображена тройная рамная стрелка, обеспечивающая движение тележки с одного пути в любом из трёх направлений. Размыкаемые участки пути, а также рельсы стрелок и поворот- ных кругов должны быть оборудованы автоматическими фиксирующими устрой- ствами, исключающими сход тележки с рельсов. §2. Подъёмники Подъёмником называют грузоподъёмную машину прерывного (цикличе- ского) и непрерывного действия для подъёма грузов и людей в специальных гру- зонесущих устройствах (кабинах, клетях, платформах, бадьях), движущихся по жёстким вертикальным или наклонным направляющим, а также по рельсовому пути. Траектория движения грузонесущего устройства определяется очертанием направляющих. К подъёмникам относятся лифты, скиповые и строительные подъёмники, фуникулёр и эскалаторы. 12 Лифты. Подъёмники, перемещающие грузы только по вертикали в ограж- дённой со всех сторон шахте, называют лифтами. По назначению различают лиф- ты пассажирские (обычные и скоростные), предназначенные для транспортиро- вания людей; больничные – для транспортирования больных на больничных транспортных средствах с сопровождающим персоналом; грузовые с проводником – для транспортирования груза и лиц, сопровождающих груз, и грузовые без про- водника – для транспортирования только груза. Грузоподъёмность грузовых лифтов определяют по максимальной массе груза, размещаемого в кабине, включая массу и тары и дополнительных устройств, перемещаемых вместе с грузом, а также массу проводника, если предусмотрена работа с проводником. Грузоподъёмность пассажирских лифтов определяют в зависимости от вместимости кабины, при этом массу одного пасса- жира принимают равной 80 кг. При выборе скорости движения кабины учитыва- ют назначение лифта, высоту подъёма и ускорения, которые не должны вызывать неприятных воздействий на организм человека. В современных скоростных лиф- тах значения ускорения и замедления не превышают 2 м/с 2 , а в больничных лиф- тах 1 м/с 2 . Пассажирские лифты, предназначенные для 6…10-этажных зданий, имеют, как правило, скорость 0,65 м/с и односкоростной привод; лифты для 10…14-этажных зданий имеют скорость 1 м/с и двухскоростной привод; в высот- ных зданиях скорость перемещения кабины принимается 1,4…5,6 м/с в зависимо- сти от высоты здания. Большое значение для нормальной работ лифтов имеет обеспечение точ- ной остановки кабины, зависящей при прочих равных условиях от скорости пере- мещения и массы перемещаемого груза. Так как грузоподъёмность современных лифтов достигает 20 т, разность уровней при остановке пустой и гружёной каби- ны может быть весьма ощутимой. Вследствие этого большегрузные машины имеют обычно небольшую скорость. Для обеспечения высокой точности останов- ки применяют лифты с микроприводом. В этих лифтах после нажатия кнопки приказа включается основной двигатель, и кабина движется с большой скоро- стью, а при подходе к требуемому этажу основной двигатель автоматически от- ключается, и включается двигатель микропривода, мощность которого в несколь- ко раз меньше мощности основного двигателя. Поэтому скорость кабины снижа- ется в 10…20 раз, после чего происходит её автоматическая остановка на задан- ном уровне. В приводах лифтов находят применение барабанные лебёдки, в которых канаты жёстко закреплены на барабане (см. рис. 2), и лебёдки с канатоведущими шкивами (см. рис. 3). Недостатком привода с барабанными лебёдками является большая длина барабана, увеличивающаяся с возрастанием высоты подъёма и числа грузовых канатов. Применение лебёдок с канатоведущими шкивами позво- ляет использовать одну и ту же лебёдку независимо от высоты подъёма кабины. Малые размеры привода лифтов с канатоведущими лебёдками, простота кон- струкции, повышенная безопасность работы, возможность унификации выгодно отличают их от приводов с барабанными лебёдками. Пассажирский лифт (рис. 9) имеет кабину 11, перемещающуюся в жёст- ких направляющих 10, которые предохраняют её от раскачивания и удерживают 13 при обрыве несущего каната 4 с помощью специальных ловителей 5.Привод 2 лифта размещают в верхней или нижней части шахты (в пассажирских лифтах чаще применяют верхнее расположение привода). Противовесы 6 движутся меж- ду направляющими 7. Срабатывание ловителей происходит при скорости кабины, превышающей расчётную (предельную) скорость, для чего лифт снабжают огра- ничителем скорости 3. В нижней части шахты располагают буферные устройства 9 и 8 соответственно для кабины и противовеса. Аппаратура управления (магнит- ная станция) 1 расположена в шкафу около привода. Рис. 9. Пассажирский лифт Грузовые лифты, работающие без проводника, имеют более простую кон- струкцию и небольшое число предохранительных устройств. Скорость движения их обычно 0,2…0,5 м/с. Грузовые лифты с проводниками имеют более высокую скорость до 1 м/с. По способу уравновешивания масс кабины и груза лифты бывают без про- тивовеса и с противовесом. Лифты без противовеса (рис. 10, а, б) применяют только при использовании барабанных лебёдок. Для подъёма груза в лифтах без противовеса требуется увеличенная мощность двигателя, зависящая от массы гру- за и кабины. Такие системы применяют редко. Для уменьшения потребной мощ- ности используют иногда противовесы, уравновешивающие часть массы кабины (рис. 10, в). Мощность двигателя в этом случае зависит от массы груза и неурав- новешенной части кабины. Более рациональными являются лифты с противове- 14 сами, подвешиваемыми на отдельных навиваемых на барабан лебёдки канатах или прикрепляемых к свободным концам грузовых канатов, огибающих канато- ведущий шкив (рис. 10, г, д). В этом случае достигается полное уравновешивание кабины и 50…70% массы груза. При большой высоте подъёма, более 35…40 м, когда масса неуравновешенной части грузового каната достигает существенного значения и требуется увеличение мощности двигателя при подъёме кабины из нижнего положения, применяют систему с уравнительным канатом (рис. 10, г), соединяющим через нижний обводной блок кабину с противовесом. Для увеличе- ния сцепления каната с ручьём канатоведущего шкива в высокоскоростных лиф- тах применяют систему с контршкивом 1 (рис. 10, д), при которой существенно увеличивается угол обхвата канатом приводного шкива. Однако при этом увели- чивается число перегибов каната, что снижает его долговечность. Рис. 10. Системы подвески кабины лифтов: а-в – с барабанными лебедками; г – с барабанными лебедками и канатоведущим шкивом; д, е – с канатоведущими шки- вами; К – кабина; Пр – противовес; Б – приводной барабан или шкив Рис. 11. Бесканатный лифт 15 В последнее время получили широкое распространение так называемые бесканатные лифты, предназначенные для подъёма обслуживающего персонала и грузов на мачты и башни большой высоты (буровые вышки, высотные здания, ра- дио – и телевизионные башни). Кабины этих лифтов перемещаются вдоль направ- ляющих благодаря силам трения, возникающим между направляющими и враща- ющимися приводными роликами, прижимаемыми к этим направляющим, либо посредством зубчатого зацепления приводных колёс с вертикальными рейками. Бесканатный лифт (рис. 11) имеет кабину 5, рабочую площадку с люком 4 для входа в кабину и защитную крышку 1. Привод лифта осуществляется от двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя 8, размещённого в нижней части ка- бины. Рис. 12. Скиповый подъемник: 1 – скип; 2 – направляющие Двигатель через самотормозящую червячную передачу приводит во вра- щение три зубчатые шестерни 6, сцепленные с зубчатой или цевочной рейкой 9. Шестерни смонтированы на раме, которая перемещается на роликах вдоль направляющего рельса из таврового проката и охватывает рейку. Это обеспечива- ет надёжное сцепление шестерен с рейкой. Четвёртая шестерня, установленная в верхней части кабины и сцепленная с рейкой 9, вращает центробежный регулятор 2, который при превышении номинального значения скорости перемещения каби- ны приводит в действие ловитель 3, останавливающий кабину. Питание к элек- тродвигателю подводится с помощью гибкого кабеля 7 или троллеев, располо- женных вдоль направляющего рельса. Скиповые подъёмники (рис. 12). Эти подъёмники представляют собой стационарную или передвижную установку для перемещения сыпучих грузов в скипах (специальных ковшах). Большое применение скиповые подъёмники нахо- дят для загрузки доменных печей, вагранок и т. п. В верхнем разгрузочном пункте скип автоматически разгружается через откидное дно или опрокидыванием ков- ша. 16 Строительный подъёмник. Подъёмник, устанавливаемый на время стро- ительства какого-либо сооружения для подъема и опускания строительных мате- риалов в кабине или на платформе, перемещающейся по вертикальным направ- ляющим, называют строительным. Фуникулёры. Рельсовую дорогу с канатной тягой, предназначенной для перевозки пассажиров или грузов в вагонах по крутым подъемам (до 35 о ), назы- вают фуникулёром. Фуникулёры имеют два уравновешивающих друг друга вагона, из которых один движется вниз, а другой – вверх. Эскалаторы. Подъемник, предназначенный для перемещения людей на станциях метрополитена и в служебных помещениях с одного уровня на другой на специальных платформах ступенях по наклонному рельсовому пути, называют эскалатором. |