2.4.3. Грузозахватные устройства и приспособления

Безопасность и надёжность работы грузоподъёмных машин в значительной степени зависят от состояния и работоспособности их подъёмных и тяговых элементов − стальных канатов, полиспастов и грузозахватных устройств − крюков, стропов, траверс, захватов.

При монтаже строительных конструкций и технологического оборудования используют гибкие стропы. Они подразделяются на одноветвевые, двухветвевые, трёхветвевые, четырёхветвевые, двухпетлевые, кольцевые.

Основным несущим гибким элементом инвентарного канатного стропа является стальной проволочный канат. Этот канат состоит из определённого числа проволок, получаемых волочением из специальной высокоуглеродистой канатной стали, перевитых между собой и образующих элемент каната − прядь. Несколько прядей, также перевитых между собой и расположенных на центральном сердечнике, образуют собственно канат. Наиболее характерными дефектами стропов являются: обрыв проволок или прядей стального каната; некачественная заплётка концов каната; расплющивание и расплётка прядей; износ проволок и коррозионное повреждение прядей каната; трещины, расслоения, надрывы и коррозийные раковины на поверхностях подвески, крюка, коуша; сращивание концов каната с помощью узлов.

Канатные стропы следует изготавливать из цельного каната, сращивание каналов не допускается. При изготовлении ветвей стропов концы канатов должны заделываться способом заплётки, гильзоклиновым соединением или с помощью алюминиевой втулки.

Грузоподъёмность стропа должна соответствовать максимальному усилию, которое будет на него передаваться от веса поднимаемого груза с учётом угла наклона стропа и коэффициента запаса прочности.

Распределение усилий в ветвях стропа в зависимости от угла их наклона представлено на рис.103.

Рис. 103. Распределение усилий в ветвях стропа

Конструкции имеют разную длину, поэтому, чтобы не превысить нагрузку на строп, то есть обеспечить расчётный угол между стропом и вертикалью, используют стропы различной длины (рис. 104).

Рис. 104. Схема натяжения ветвей стропа

Длину строп можно определить по формуле

(15)

где α − угол между стропом и вертикалью;

а − расстояние между монтажными петлями конструкции, м;

l_с − длина ветви стропа, м.

Чтобы определить технические данные гибких стропов, необходимо провести расчёты.

Определяют усилие (натяжение) в одной ветви стропа:

, (16)

где S − расчётное усилие, приложенное к стропу, кН;

Q − вес поднимаемого груза, Н;

n − количество ветвей стропа;

m − коэффициент, зависящий от угла наклона ветви стропа к вертикали, определяется по формуле (числовые значение приведены в табл.10)

. (17)

Таблица 10

Числовые значения коэффициента m

град.	0	15	30	45	60
m	1	1,03	1,15	1,42	2

Разрывное усилие в ветви стропа определяют по формуле

R = SК_з, (18)

где R − разрывное усилие в ветви стропа, кН;

К_з − коэффициент запаса прочности для стропа, определяемый в зависимости от типа стропа.

По найденному разрывному усилию, по сортаменту стальных канатов подбирают канат и определяют его технические данные: тип каната, диаметр каната, временное сопротивление разрыву, фактическое разрывное усилие, ближайшее большее к расчётному.

Затем определяют допускаемое усилие в ветви стропа с учётом фактического значения разрывного усилия:

. (19)

Фактическая грузоподъёмность стропа определится по формуле

. (20)

Испытательная нагрузка для данного грузового устройства определяется по формуле

Q_исп. = 1,25Q_ф. (21)

Траверсы применяют для подъёма и перемещения длинномерных и крупногабаритных грузов, когда применение гибких стальных канатов (стропов) нерационально и неэффективно из-за их большой длины и увеличения диаметра при возрастании угла наклона ветви стропа к вертикали. Траверсы позволяют равномерно распределять нагрузку, предохраняют поднимаемые грузы от воздействия сжимающих усилий, перекоса и раскачивания, повышают надёжность строповки груза, способствуют более безопасному его перемещению и установке в проектное положение.

По конструктивным признакам траверсы бывают с гибкой и с жёсткой подвесками, равноплечие, разноплечие, балансирные. По исполнению траверсы могут быть балочными или решётчатыми. Балочные траверсы изготавливают из труб или двух соединённых между собой швеллеров или уголков, на концах которых крепят стропы. Для крепления стропов в балке делают отверстия или вваривают листы с проушинами. Длина балочной траверсы обычно не превышает 4 м. Решётчатые траверсы длиной более 4 м изготовляют обычно в виде простейших ферм треугольной формы с вершиной угла, обращенной вверх или вниз. В последнем случае сокращается потеря высоты подъёма крюка крана, но при этом необходимо проверять устойчивость траверсы на кручение. Траверсы навешивают на крюк крана с помощью захватываемого крюком пальца, закреплённого в середине траверсы, косынки с проушиной (кольцом) или тяг гибких или жёстких, присоединяемых шарнирно, что полностью защищает их от действия изгибающих моментов.

В практических расчётах изгибающим моментом и прогибом от собственной массы траверсы можно пренебречь, так как масса траверсы составляет незначительную долю массы поднимаемой конструкции.

Упрощённый расчёт траверсы, работающей на изгиб, выполняют следующим образом.

Вначале определяют нагрузку, действующую на траверсу:

Р = Q_грК_nК_q, (22)

где Q_гр − вес поднимаемого груза, Н;

К_n − коэффициент перегрузки, равный 1,1;

К_q − коэффициент динамичности нагрузки, равный 1,2.

Затем вычисляют максимальный изгибающий момент в траверсе:

М_max = 0,5Рl, (23)

где  l − плечо траверсы, см;

М_max − максимальный изгибающий момент, см.

Необходимый момент сопротивления поперечного сечения траверсы определяют по формуле

(24)

где  W_ТР − момент сопротивления поперечного сечения, см³;

n − коэффициент условий работы, равный 0,85;

φ − коэффициент устойчивости при изгибе;

R_изг. − расчётное сопротивление при изгибе в траверсе, Па.

Получив W_ТР, по справочникам металлоконструкций подбирают соответствующий профиль поперечного сечения. При сплошной балке − номер швеллера, двутавра или стальной трубы, при сквозной балке − номера элементов составного сечения. При этом момент сопротивления принятого сечения по любой из осей должен быть больше полученного.