Строительные и дорожные машины. Основы автоматизации

140

и – общее передаточное число зубчатой передачи; = 0,65...0,85 – КПД передачи.

При ручном приводе и кратковременной работе усилие на рукоятке допускается не более 200 Н, а при непрерывной – не более 80 Н. Грузоподъемность реечных домкратов − до 6 т, высота подъема – до 0,6 м.

Винтовой домкрат. Он состоит из корпуса 1 (рис. 3.2) с бронзовой гайкой 8, винта 2 с прямоугольной или трапецеидальной резьбой, грузовой головки 3 и рукоятки 6 с трещоткой. Рукоятка свободно надета на круглую часть винта. Трещотка представляет собой колесо с зубьями, надетое на квадратную часть винта, и собачку 7.

В зависимости от направления винта собачку поворачивают на оси 5 в одно из крайних положений, где собачка удерживается стопором 9 с пружиной 10. Винтовые домкраты не требуют дополнительных устройств для удержания груза, так как винтовая пара (винт–гайка) – самотормозящаяся. В самотормозящихся передачах угол подъема винтовой линии меньше угла трения (обычно 4...6°). Это одновременно является и недостатком таких передач, так как у них КПД всегда меньше 0,5.

Рис. 3.2. Винтовой домкрат: 1– корпус; 2– винт; 3– грузовая головка; 4– трещотка; 5–ось; 6– рукоятка; 7– собачка; 8– гайка; 9– стопор; 10– пружина

Грузоподъемность винтовых домкратов – до 50 т, высота подъема до 0,35 м. При грузоподъемности более 20 т усилие на рукоятке становится значительным и поэтому рукоятка с трещоткой заменяется червячной передачей, а ручной привод − машинным.

Усилие F (Н) на рукоятке при ручном вращении винта, нагруженного силой Q (Н) при среднем радиусе винта r, длине рукоятки R и КПД домкратаопределяется из выражения

являющегося одновременно его корпусом, поршня 5, насоса 1, всасывающего 3, нагнетательного 4 и спускного 7 клапанов. При ручном приводе насос и бак 2 с жидкостью объединены с корпусом домкрата. Рабочей жидкостью служит

141

минеральное масло или незамерзающая смесь (вода, смешанная со спиртом или глицерином).

Рукояткой 8 плунжеру насоса сообщается возвратно-поступательное движение.

Рис. 3.3. Гидравлический домкрат:

а) − с ручным приводом; 1− насос; 2 −жидкость; 3,4, 7 − всасывающий, нагнетательный

испусковой клапаны; 5 − поршень; 6− цилиндр; 8 − рукоятка; б) − тянущий для натяжения стержней: 9− гайка; 10 −шток; 11 − цилиндр; 12 − поршень; 13 − стойка; 14 − упорная плита

При движении плунжера вправо цилиндр насоса через всасывающий клапан заполняется жидкостью, а при движении влево жидкость под давлением через нагнетательный клапан поступает под поршень основного цилиндра.

Усилие на рукоятке (Р), необходимое для подъема груза (Н) (рис. 3.3, а),

P Qd2l1 /(D2l2 ). (3.3)

Из формулы следует, что выигрыш в силе пропорционален соотношению квадратов диаметров поршней и плеч рукоятки. Гидравлические домкраты с ручным приводом имеют грузоподъемность до 200 т и высоту подъема до 0,18...0,2 м. При машинном приводе жидкость в цилиндр домкрата подается от отдельного гидравлического насоса, а грузоподъемность одиночного домкрата может достигать 500 т.

При машинном приводе несколько домкратов могут быть приведены в действие от одной насосной станции и осуществлять подъем крупных сооружений. Для натяжения стержней или канатов при монтаже предварительно напряженных конструкций применяют тянущие домкраты (рис. 3.3, б). Такой домкрат состоит из цилиндра 11, штока 10 с поршнем 12, стойки 13 и упорной плиты 14. На конце штока имеется гайка 9 для соединения его со стержнем. Домкрат закрепляют в стойке, служащей упором. При подаче масла в домкрат шток вместе с поршнем перемещается, производя натяжение стержня. Тянущие домкраты развивают усилия 630 и 1000 кН при ходе штока 315 и 400 мм и работают от насосной станции с рабочим давлением 40 МПа.

Строительные лебедки. Строительные лебедки используют при монтаже строительных конструкций и оборудования, для перемещения тяжелых грузов на строительных площадках, а также в качестве механизмов кранов,

142

подъемников, копровых установок и других строительных машин. Лебедки классифицируют: по назначению – на подъемные (для подъема грузов) и тяговые (для горизонтального перемещения грузов); по виду привода — на приводные и ручные; по числу барабанов — на одно-, двухбарабанные и без барабана (с канатоведущим шкивом, рычажные).

Барабанные лебедки с ручным приводом. Их изготовляют с тяговым усилием на первой скорости 5...80 кН, канатоемкостью барабана 50...200 м. Кинематическая схема монтажной барабанной лебедки с ручным приводом дана на рис. 3.4, а. Лебедка состоит из барабана 1, открытых зубчатых передач 3, дискового грузоупорного тормоза 4, смонтированных на параллельных валах, опирающихся на подшипники, закрепленных в боковинах станины 2. Подъем и опускание груза осуществляются вращением рукояток 6. Для увеличения скорости подъема легких грузов служит зубчатый перебор 5, изменяющий передаточное число зубчатой передачи. Безопасность работы обеспечивается дисковым грузоупорным тормозом.

Ручные лебедки рассчитываются на работу одного, двух, четырех человек одновременно. При кратковременной (до 5 мин) работе усилие одного рабочего на рукоять длиной 400 мм принимается до 200 Н, а коэффициент одновременности действия двух человек – 0,8, четырех – 0,7.

Зависимость между моментом на барабане Т б и моментом, созданным на рукоятке Т р=F l при КПД механизма и передаточном числе и, определяется уравнением Т б= Т рu .

Приводные лебедки. По кинематической связи двигателя с барабаном приводные лебедки разделяются на электрореверсивные (3.4,б) и фрикционные, (3.4, в). В фрикционных лебедках (рис.3.4, в) возможна работа нескольких барабанов от одного двигателя, включаемых поочередно с помощью фрикционных муфт 14.

Рис. 3.4. Кинематические схемы строительных лебедок:

а) –монтажной с ручным приводом; 1- барабан; 2-станина; 3,5- зубчатая передача; 4- тормоз; 6-рукоятка; б)- электрореверсивной: 7– двигатель; 8– муфта; 9– тормоз; 10– редуктор;

11барабан; в) – фрикционной двух барабанной: 12– храповой механизм; 13– муфта; 14 – зубчатая передача

143

Такое чередование включения барабанов в фрикционных лебедках возможна работа нескольких барабанов необходимо, например, в канатноскреперных установках для придания скреперному ковшу возвратнопоступательного движения: при наборе ковша один из барабанов включен, а другой свободно вращается и стравливает намотанный на него канат; при возвратном движении ковша включается второй и свободно вращается первый.

При использовании лебедки в качестве грузоподъемного механизма нереверсируемый двигатель используется только для подъема (перемещения) груза. Опускание груза осуществляется под действием силы тяжести при отсоединении барабана от трансмиссии. Скорость опускания регулируется обычно ленточными спускными постоянно замкнутыми тормозами 13. Для предупреждения случайного опускания груза лебедки снабжаются храповыми устройствами 12, связанными с барабанами и управляемыми рукоятками.

В электрореверсивных лебедках связь между двигателем и барабаном неразмыкаемая жесткая, в фрикционных она осуществляется с помощью фрикционной муфты.

Электрореверсивная лебедка. Она состоит из электродвигателя 7, упругой муфты 8, тормоза 9, зубчатого редуктора 10, барабана 11 и пусковой аппаратуры, установленных на сварной раме. При работе лебедки закрепляются на фундаменте. Тяговые усилия наиболее часто применяемых однобарабанных электрореверсивных лебедок составляют 3,2...125 кН при скорости каната 0,5...0,1 м/с и канатоемкости 80...800 м. В комбинации с полиспастами их используют для подъема различных по массе грузов при выполнении строительно-монтажных работ.

Электрореверсивными лебедками комплектуются строительные подъемники, краны и другие машины. Общий вид грузовой лебедки козлового крана представлен на рис. 3.5. В качестве двигателей в лебедках применяют асинхронные крановые двигатели с фазным ротором, управляемые с помощью командоконтроллеров или двигатели повышенного скольжения типа АОС с магнитными пускателями. Лебедки оборудуются двухколодочными постоянно замкнутыми стопорными тормозами. Тормозным шкивом служит половина упругой муфты, закрепленной на валу редуктора.

Растормаживание тормозов осуществляется короткоходовыми электромагнитами или электрогидротолкателями, включаемыми одновременно с включением электродвигателя. Спуск груза осуществляется принудительным реверсированием двигателя. При этом скорость опускания несколько выше скорости подъема груза. Для ускорения монтажных операций, особенно с легкими грузами, на лебедках применяют двухколодочные тормозы с дополнительной растормаживающей педалью (рис. 3. 6). При нажатии на педаль 1 происходит поднятие тормозного груза 2 или сжатие тормозной пружины, и груз опускается под действием собственной массы. Основными параметрами электрореверсивной лебедки, определяющими грузоподъемность, высоту и скорость подъема груза, мощность двигателя, надежность тормозного

145

тяжелого режимов работы. Минимально допустимый диаметр барабана для легкого, среднего и тяжелого режимов работы выбирают по диаметру каната dк из соотношения Dб = (е − 1)dк, где å коэффициент, учитывающий тип грузоподъемной машины и режим работы (å 16...25).

Длина каната, наматываемая на барабан, зависит от высоты подъема груза Н и кратности полиспаста uпол. Кроме того, для ослабления натяжения каната в месте его крепления на барабане оставляют свободными полтора—два витка каната. Тогда длина каната (м)

Канат может навиваться на барабан в один или несколько слоев. Рабочая длина барабанов (м): при однослойной навивке (нарезном барабане)

где т – число слоев навивки; Dб mdк – средний диаметр навивки.

Скорость наматывания каната, навиваемого на барабан (м/с), при скорости подъема груза r определится как к ruпол .

где леб = б ред – КПД лебедки, определяемый произведением КПД барабана и

редуктора.

По полученному значению мощности подбирают крановый электродвигатель с продолжительностью включения (ПВ), соответствующей режиму работы механизма. Редуктор подбирают по передаточному числу, режиму работы, синхронной скорости вращения и мощности двигателя. Передаточное число редуктора uред nдв /nб , где nдв – частота вращения

двигателя, мин-1, nб 60 к /( Dср) – частота вращения барабана. Межосевое

расстояние между входным и выходным валами редуктора должно быть достаточным для размещения двигателя и барабана. Тормоз выбирают по тормозному моменту (Н∙м) на приводном валу с учетом коэффициента запаса торможения kT , равного 1,5; 1,75; 2,0 соответственно для легкого, среднего и тяжелого режимов работы подъемного механизма

где Р МТ /( fDш ) – нормальное давление между колодкой и шкивом, Н;

146

f = 0,35...0,45 – коэффициент трения для вальцованных асбестовых лент по стальному шкиву; А DшBш /360 – площадь (м2) фрикционной обкладки; Dш , Вш – диаметр и ширина тормозного шкива, м; =70° – угол обхвата шкива колодкой тормоза.

Допустимое удельное давление для стопорных колодочных тормозов не должно превышать 0,6...0,7 МПа.

Подвесные лебедки (тали и электротали). Подвесные лебедки, или тали,

предназначены для подъема (опускания) и перемещения груза в горизонтальном направлении. В зависимости от привода разделяются на

ручные и с электрическим приводом.

Ручные тали. Ручные тали подвешивают к потолочным балкам, треногам или другим устройствам с помощью крюка 5. Грузоподъемность ручных талей 0,5...5 т, высота подъема до 3 м. Тяговым органом в ручных талях (рис. 3.7) является грузовая пластинчатая или овально-звеньевая цепь 1, охватывающая звездочку 3, жестко связанную с червячным колесом 4 червячного редуктора.

Для увеличения КПД червячного зацепления применяют червячную двухзаходную передачу, не являющуюся самотормозящей, поэтому на валу червяка 7 устанавливают дисковый или

Рис.3.7.Ручная червячная таль: конический грузоупорный тормоз 2.

1, 8– цепь;2– тормоз;3–звездочка; Вращение червяка осуществляется цепным 4– червячный редуктор; 5– крюк колесом 6 с помощью цепи 8. Грузоподъемность; 6– цепное колесо; 7– червяк тали Q (т) при усилии, прилагаемом к цепи F (Н), передаточном числе передачи и, КПД передачи , радиусах цепной

звездочки r и цепного колеса R, определяется по формуле

Q 2FuR /(103 gr).

Таль с электрическим приводом. Такая таль (рис. 3.8, а) представляет собой компактную подвесную электрическую лебедку, которая кроме механизма подъема груза 2 с крюковой подвеской имеет самостоятельный механизм передвижения 1 от отдельного электродвигателя. Электротали перемещаются по монорельсовым путям прямолинейного или замкнутого контура. Управление электроталями осуществляется с пола с помощью кнопочного пульта, подвешенного на гибком кабеле. Механизм подъема электротали (рис.3.8, б) состоит из корпуса 9, в котором размещены асинхронный короткозамкнутый крановый электродвигатель, встроенный в барабан 10, редуктор 7, дисковый электромагнитный тормоз 4 и крюковой подвески 8 с

147

ограничителями высоты подъема груза. Корпус подвешен к ходовым тележкам. Опускание груза осуществляется реверсированием электродвигателя.

Рис.3.8. Электроталь:

а) общий вид: 1– механизм передвижения; 2– механизм подъема груза; б) кинематическая схема: 3– вал; 4– электромагнитный тормоз; 5– пружина;

6– электромагнит; 7– редуктор; 8– крюкавая подвеска; 9– корпус редуктора; 10– барабан; 11– двигатель

Дисковый электромагнитный тормоз действует автоматически. При включении электродвигателя электромагниты 6, включенные в его цепь, разъединяют диски, и вал 3 вращается свободно. При отключении электродвигателя катушки электромагнитов и диски тормоза сжимаются пружинами 5, фиксируя груз. Механизм передвижения (на схеме не показан) состоит из приводной и неприводной тележек, объединенных общей траверсой. Цилиндрические катки направляют движение ходовой тележки вдоль ездовой балки, а скобы – подхваты предотвращают падение тележки в случае поломки осей у катков. Приводная тележка состоит из двух конических катков, редуктора и электродвигателя. Электротали имеют грузоподъемность 0,25...5 т, скорость подъема груза 8 м/мин, скорость передвижения 20 м/мин и высоту подъема до 6 м. Изготовляются также электротали грузоподъемностью 10 т с высотой подъема груза до 20 м. Электротали используют для обслуживания складских, производственных помещений и монтажных площадок.

Их применяют для комплектации комбинированных однобалочных козловых

иполукозловых кранов. Иногда для получения большей грузоподъемности кран укомплектовывают двумя спаренными электроталями.

Строительные подъемники. Строительные подъемники предназначены для подъема груза и людей на этажи зданий при отделочных и ремонтных работах. Грузы размещаются в ковшах, кабинах и на площадках, движущихся в жестких направляющих в вертикальном или близком к вертикальному направлениях. Строительные подъемники по назначению делятся на грузовые и грузопассажирские, а по конструкции направляющих — на мачтовые, шахтные

иструнные.

Грузовые мачтовые подъемники (рис. 3.9). Их устанавливают снаружи возводимого здания.

Подъемник состоит из следующих основных сборочных единиц: опорной рамы 7, мачты 4 с направляющими блоками, каретки 6, грузовой

148

платформы 7, электрореверсивной лебедки 3 и электрооборудования 2. По направляющим мачты перемещается каретка с грузовой платформой.

Канат барабана электрореверсивной лебедки огибает направляющие блоки 8

здания опорами 5. Опорную раму оборудуют пневматическими колесами; для перемещения подъемника вручную или в прицепе к тягачу.

Подъемники устанавливают на основании так, чтобы грузовая платформа приходилась против оконных проемов, а длинная сторона ее располагалась вдоль стены здания или перпендикулярно ей.

В первом случае на платформе можно поднимать Рис.3.9. Грузовой подъемник: а−схма длинномерные материалы. Современные подъемника; б− схема механизма подъе- подъемники с высотой подъема груза 17 м и

и предотвращения травматизма. Подъемники оборудуются выключателями, отключающими двигатель лебедки по достижении платформой нужного уровня, а также автоматическими аварийными ловителями различных типов для остановки платформы при обрыве грузового каната. Путь свободного падения кабины до начала действия ловителей не должен превышать 250 мм. Путь замедления до полной остановки зависит от скорости и типа ловителей. У отдельных конструкций подъемников он не превышает 100 мм. Управление подъемниками производится только с одной площадки, пульты управления, расположенные на других уровнях, в это время отключаются.

Грузовые мачтовые подъемники общего назначения могут поднимать и подавать в оконные и дверные проемы зданий высотой до 16 этажей грузы массой 0,3...0,5т. В практике строительства высотных зданий грузоподъемность специальных подъемников достигает до 1,6 т с высотой подъема до 200 м. Разновидностью мачтовых строительных подъемников являются бесканатные подъемники. Они выполняются в виде одноили двухстоечной мачты, к направляющим которой прикреплены зубчатые рейки. С рейками находятся в постоянном зацеплении приводные шестерни механизма подъема, располагаемого на платформе. Реечный привод значительно облегчает наращивание мачты и направляющих подъемника.

Грузопассажирские строительные подъемники. При строительстве высотных зданий для подъема грузов и людей применяют строительные грузопассажирские подъемники. Они могут обслуживать здания высотой до 30 этажей (110 м) при грузоподъемности 0,5...1,0 т. По конструкции грузопассажирские подъемники подобны лифтам, с той лишь разницей, что

149

кабина у них располагается сбоку мачты, а не внутри Грузопассажирский подъемник (рис. 3.10)

состоит из мачты 1 с направляющими, блоков 4 на головке мачты, кабины 5, закрепленой на подвижной каретке, противовеса 2, основа-

ния с установленной на нем лебедкой Кабины выдвижной площадкой и ограничителями, обеспечивающими высадке людей и разгрузке материалов.

Пульт управления кабиной и выдвижения площадки располагают внутри кабины. Все строительные подъ-

оборудуются ловителями, приводимыми в действие ограничителями скорости, концевыми выключателями и сигнализацией. Допуска в работу все подъемники подлежат к регистрации в органах технадзора и подвергаются техническому освидетельствованию, согласно установленному сроку проведения осмотра.

3.2. Мачтовые и мачтово-стреловые краны

Мачтовые и мачтово-стреловые краны являются стационарными кранами, что ограничивает область их применения. Их используют главным образом для монтажа сборных конструкций и технологического оборудования крупных строительных объектов.

Мачтовые краны. У мачтового крана поворотная мачта опирается на рамуфундамент и дополнительно прикрепляется к зданию или расчаливается вантами. На мачте устанавливается поворотная стрела — укосина.

Для подъема груза используют имеющуюся в распоряжении лебедку, к которой в зависимости от требуемой грузоподъемности подбирают полиспаст. Мачтово-стреловые краны по виду крепления мачты делятся на вантовые и подкосные.

Вантовые мачтово-стреловые краны. Такой кран (рис. 3.11) состоит из мачты 9, стрелы 8, грузового 6 и стрелового 3 полиспастов, опорной рамы 11, лебедок 14 и вант 2.