Общие сведения

Классификация грузоподъемных машин. Каждая машина представляет собой механизм или комплекс механизмов, сконструированный для выполнения полезной работы. Механизм — это кинематическая цепь элементов (деталей и узлов), предназначенная для совершения определенных целесообразных движений.

Различают машины-двигатели, которые преобразуют энергию в механическую работу, и рабочие машины, преобразующие механическую работу, полученную от двигателя, в работу по выполнению технологических операций. Грузоподъемные машины являются рабочими машинами.

Используемые на заводах строительных изделий и на строительных площадках грузоподъемные машины в зависимости от их конструкции и назначения можно разделить на две группы: простые машины и краны (рис. 2).

Простые   машины:

домкраты — для Подъема груза на небольшую высоту;

тали и тельферы — для подъема груза и его перемещения по линии рельса;

лебедки — для подъема или подтягивания груза; они также входят в состав более сложных машин;

строительные подъемники — для подъема груза на платформе, движущейся по направляющим.

Краны:

мачтово-стреловые стационарные краны — для погрузочно-разгрузочных и монтажных работ в пределах площади, охватываемой стрелой;

стационарные поворотные краны — для обслуживания отдельных рабочих мест в цехах;

башенные краны — для перемещения грузов и монтажа конструкций в зоне, обслуживаемой стрелой и рельсовыми путями, и на большой высоте;

портальные строительные краны — для погрузочно-разгрузочных работ и горизонтального перемещения груза в зоне рельсовых путей;

самоходные стреловые краны — для погрузочно-разгрузочных и монтажных работ в зоне любой конфигурации;

мостовые краны — для перемещения груза в пределах площади прямоугольника (цеха);

козловые краны — для перемещения груза также в пределах прямоугольника (используются на складах и для монтажных работ);

кабельные краны — для перемещения грузов и монтажа конструкции в зоне несущего каната, натянутого между двумя опорами.

Простые машины обеспечивают в основном вертикальное перемещение грузов и по этому состоят только из механизма подъема (кроме тельфера, имеющего также механизм для горизонтального передвижения). Краны перемещают грузы в вертикальном и горизонтальном направлениях, поэтому, кроме механизма подъема, они снабжены механизмами поворота стрелы (башни), горизонтального передвижения груза, изменения вылета стрелы и передвижения крана.

Основными характеристиками грузоподъемной машины служат ее номинальная (расчетная) грузоподъемность Q и высота подъема

II. Краны стреловые, портальные и башенные, кроме того, характеризуются вылетом стрелы R, т.е. расстоянием от оси вращения крана до оси груза, а краны мостового типа — пролетом L, т. е. расстоянием между опорами моста.

Производительность грузоподъемной машины зависит как от высоты подъема и вылета стрелы (пролета), так и от скоростей подъема груза, передвижения машины и поворота стрелы.

Краны иногда дополнительно характеризуют удельной металлоемкостью, т.е. отношением веса крана G к произведению грузоподъемности па вылет стрелы G/QR или на пролет крана  G/QL   а также удельной энергоемкостью N/П, где N— мощность двигателей, установленных на кране; П — производительность крана.

Из двух одинаковых по типу кранов при равных показателях (производительность, грузоподъемность, высота подъема, надежность, долговечность и т. п.) лучше тот, у которого меньше удельные металлоемкость и энергоемкость.

Условия работы грузоподъемных машин

При нарушении правил эксплуатации грузоподъемных машин создается опасность для людей. Коммунистическая партия и Советское правительство уделяют большое внимание оздоровлению труда и его безопасности. Еще в мае 1918 г. В. И. Ленин подписал декрет «Об инспекции тру да», а в конце 1918 г. был утвержден первый советский Кодекс законов о труде. В социалистической промышленности облегчение и оздоровление условий труда, устранение причин травматизма и заболеваемости рабочих рассматривается как государственная задача.

На всех предприятиях работа по технике безопасности возложена на главных инженеров, которые руководят специальными бюро или отдельными выделенными для этого работниками.

Изготовление и эксплуатация грузоподъемных машин регламентируется «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов». Контроль за выполнением этих правил возложен на органы Госгортехнадзора СССР — Государственного Комитета по надзору за безопасным ведением работ в промышленности и горному надзору при Совете Министров СССР.

Производительность

Работа грузоподъемных машин совершается по определенному циклу, который слагается из подвешивания или захвата груза, рабочего хода (подъем, перемещение в горизонтальной плоскости и опускание груза), освобождения груза и холостого хода к месту повторной загрузки.

При работе без перерывов производительность грузоподъемной машины

П = 3600Q/tц т/ч, (1)

где Q—масса одновременно поднимаемого груза, т; tц— продолжительность одного цикла, сек.

Режим работы

В зависимости от условий использования машины режим (интенсивность) работы ее механизмов может быть раз личным. Различие в режимах работы учитывают при расчете механизмов и металлических конструкций грузоподъемных машин и под боре привода и двигателей, выбирая соответствующие запасы прочности, коэффициенты динамичности и т. п.

График загрузки двигателя и механизма грузоподъемной машины показан на рис. 3.

В грузоподъемных машинах, используемых на заводах строи тельных материалов, различают три режима работы: легкий, средний и тяжелый, отличающиеся один от другого относительной

продолжительностью включения механизма, числом его включений в час и средним использованием.

Относительной продолжительностью включения механизма ГШ называется отношение суммы  продолжительности  фактической

работы механизма ∑ti в течение цикла к общей продолжительности цикла tц, включающего время работы и длительность пауз:

"V t-

ПВ = (∑ti / tц )100.       (2)

В табл. 1 приведены основные характеристики режимов работы электрооборудования грузоподъемных машин.

При расчете деталей и узлов машин на прочность пользуются коэффициентом динамичности нагрузок кд, значения которого в зависимости от режима работы следующие:

Тяжелый.......1,з

Средний........1,2

Легкий .  . . .   ...  .1,1

Таблица 1. Примеры характеристик режимов работы

Режим

Продолжи- тельность включения ПВ, %

Число включений механизма

в час

Коэффициенты использования механизмов

по грузу *гр

по времени

года КТ

суток Кс

Легкий

15

25

60

0,5 0.1

0,25 0,1

0,33

1

Средний

15 25 40

120

1

0,5 0,25

1

0,5 1

0,67 0,67 1

Тяжелый

25 4Э

240

1

0,75

1

0,75

0,67

Примечание. Коэффициент использования по грузу Кгр определяют делением средней величины груза на номинальный (расчетный) груз, коэффициент годового использования машины Кг — делением числа дней работы в году на 365 дней, коэффициент суточного использования машины Кс — числа часов работы в сутки на 24 ч,

Отдельные механизмы грузоподъемной машины могут работать на различных режимах. Общий режим ее работы определяют по ре жиму основного механизма — для подъема груза. Обычно в строительстве для монтажных работ характерен легкий режим, для перегрузочных — средний, при грейферах (§ 2) — тяжелый.

Расчетные нагрузки. На грузоподъемные машины и на их элементы действуют главным образом четыре вида нагрузок: 1) вес груза и грузозахватных устройств; 2) собственный вес конструкции; 3) инерционные нагрузки, возникающие в процессе пуска и торможения; 4) ветровая нагрузка.

Расчет инерционных нагрузок, определяемых динамическим моментом, основывается на положениях, известных из теоретической механики.

Динамический момент при поступательном движении масс

Мдин = j г0 кгс • м (дан . м)*, (3)

при вращательном

МдИН = Ifi кгс • м (дан • м), (4)

где q — Вес поступательно движущихся элементов крана, кгс; g — ускорение силы тяжести, м/сек2; j — ускорение движущегося тела, м/сек2; г0— плечо силы;

[. — момент инерции вращающихся элементов крана, кгс • мх

X сек2 (дан • м • сек2); е — угловое ускорение, 1/сек2.

Момент инерции tt отдельных элементов крана, например мачты, стрелы, груза, определяют в зависимости от размещения их веса G и расстояния г0 от центра тяжести этого веса до оси вращения (рис. 4).

Для роторов электродвигателей в каталогах приводятся значения не момента инерции, а так называемого махового момента CD2 (см. табл. 2 и 3). Так как при массе тела m и радиусе инерции Rt

It - mR2p

зависимость между маховым моментом и моментом инерции определяется по формуле

Маховые моменты используются также для учета динамики соединительной муфты и тормозного шкива (рис. 5).

Ветровая нагрузка определяется сопротивлением встречного ветра Wвет. Это сопротивление считают действующим горизонтально и пропорциональным наветренным площадям крана F, перемещаемого груза и распределенной ветровой нагрузке w:

Wвет = f(w,F)кгс(дан). (6)

Подробнее расчет ветровой нагрузки изложен в ГОСТ 1451—65.

Силовое оборудование

В грузоподъемных машинах применяется следующее силовое оборудование: электродвигатели, двигатели внутренне го сгорания, гидравлический и пневматический приводы.

Наиболее широко применяют электрические двигатели. К их достоинствам относится: возможность установки индивидуальных двигателей для каждого механизма (многодвигательный привод), что исключает сложные трансмиссии; удобство управления отдельными механизмами; возможность дистанционного управления и автоматизации; высокая экономичность; независимость от температурных и атмосферных условий; постои иная готовность к работе и чистота рабочих мест. К тому же для электродвигателей не нужно топлива.

Автоматизация управления электрическим двигателем дает возможность регулировать скорость механизма в широких пределах (в 10 -12 раз меньше номинальной) и точно останавливать груз в заданной точке пути.

При работе кранов кратковременные рабочие периоды чередуются с кратковременными паузами (так называемый повторно-кратковременный режим). Для этих условий применяют специальные крановые электродвигатели, чаще всего асинхронные трехфазного тока напряжением 220 и 380 В с фазовым или короткозамкнутым ротором. Крановые электродвигатели обладают значительной перегрузочной способностью, удовлетворительно работают при частых пусках и торможениях, допускают регулировку угловой скорости.

Как видно из табл. 2 и 3, в зависимости от величины ПВ один и тот же двигатель обеспечивает разную мощность и соответствен но разное число оборотов в минуту.

Таблица 2. Примеры характеристик электродвигателей серии МТ (В) с фазовым ротором

Тип электродвига теля

ПВ = 15%

ПВ = 25%

ПВ = 40%

Кратность

макси мального момента ПВ = 25% λмах

Махо вой момент ротора

(GD2i),

кг • м2

Масса элект родви гателя, кг

Мощ ность, квт

Ско рость

вра щения, об/мин

Мощ ность

NHOM,

квт

Ско рость вра щения nном, об/ мин

Мощ ность, квт

Ско рость вра щения, об/мин

МТ(В)31-8

9,3

688

7,5

702

6,3

912

2,6

1,05

218

МТ(В)41-8

13,2

708

11

715

8,8

722

2,9

1,86

300

МТ(В)42-8

18

713

16

718

13

724

3

2,7

365

МТ(В)51-8

26,5

716

22

723

17,5

728

3

4,4

435

МТ(В)52-8

36

720

30

725

23,5

730

3

5,7

510

МТ(В)61-10

36

569

30

574

24

579

3,3

13

785

МТ(В)62-10

55

572

45

577

36

582

3,2

17,5

945

МТ(В)63-10

72

572

60

577

48

581

2,9

22

1100

 

Таблица 3. Примеры характеристик электродвигателей серии МТК(В) с короткозамкнутым ротором

Тип электродвига теля

ПВ = 15%

ПВ = 25%

ПВ = 40%

Кратность момента при ПВ = 25%

Махо вой момент ротора

(GD2i),

кг • м2

Масса элект родви гателя, кг

мощность,

квт

скорость

вращения,

об/мин

Мощность

NHOM , квт

Ско рость вра щения nном, об/ мин

Мощ ность, квт

скорость

вращения,

об/мин

максимального

λмах

начального

λнач

МТК(В)11-6

2,7

837

2,2

883

1,8

910

2,6

2,6

0,16

79

МТК(В)12-6

4

852

3,5

875

2,8

907

0,25

98

МТК(В)21-7

6,2

880

5

910

4,2

925

3,1

2,9

0,39

130

МТК(В)22-6

9

7,5

905

6,3

922

3

0,55

153

 

Номинальный крутящий момент при ПВ == 25% принимают

Мтм = 975 Nном / nном кгс • м (дан . м). (7)

Двигатели внутреннего сгорания используют на самоходных кранах (рис. 2, б). Так как эти двигатели не связаны с внешним источником энергии, они обеспечивают работу кранов в любых условиях. Основные их недостатки: невозможность реверсирования и отсутствие перегрузочной способности, необходимость в коробке передач для изменения крутящего момента и для реверсирования, зависимость от температурных условий и сравнительно малый срок службы.

На передвижных кранах применяют дизельные и карбюраторные двигатели. Дизельные двигатели, расходующие дешевое дизельное топливо, более экономичны и используются значительно чаще, чем карбюраторные. Удельный расход топлива в дизельных двигателях на 30—35% меньше, чем в карбюраторных. Они надежнее в работе, так как не имеют карбюратора и системы зажигания, и менее опасны в пожарном соотношении. Недостатками дизельных двигателей являются их несколько большая масса, чем карбюраторных, и трудность пуска в холодное время года.

Когда нужен многодвигательный привод для крана, не зависящего от внешнего источника питания, применяют дизель-электрический привод. В этом случае находящийся на кране дизель приводит в действие электрический генератор, который питает соответствующие электродвигатели крана.

Г и д р а в л и ч е с к и й привод, успешно применяемый в грузоподъемных машинах, состоит из насоса, системы распределения, гидродвигателей, цилиндров с поршнями и трубопровода. Насос приводится в действие электродвигателем или двигателем внутренне го сгорания.

К основным достоинствам гидравлического привода относятся: возможность изменения скоростей без применения передач, что позволяет получить простую систему малых габаритов и массы, особенно при нескольких механизмах; большая надежность; широкий диапазон регулирования; плавность работы; возможность работы при больших усилиях.

Недостатки гидравлического привода: необходимость в установке (помимо двигателя) насоса и рабочих цилиндров, требующих высокой точности изготовления, а также применения специальных жидкостей при низких температурах; снижение к. п. д. при длинных трубопроводах.

Пневматический привод применяют лишь в отдельных типах вспомогательных устройств (например, в тормозных устройствах, в системах управления и т. д.). Как и гидравлический привод, он состоит из рабочих цилиндров с поршнями, системы распре деления и трубопровода, но в нем вместо жидкости, нагнетаемой насосом, применяется сжатый воздух, подаваемый компрессором. Существенный недостаток пневматического привода — небольшой к. п. д., что обусловлено падением давления сжатого воздуха и его утечками.

Яндекс.Метрика