Захватные приспособления грузоподъемных машин
Крюки являются основными и наиболее универсальными грузозахватными приспособлениями. К ним при помощи стропов, захватов, клещей можно подвешивать различные грузы (рис. 9).
Натяжение S в каждой ветви стропового каната (рис. 9, в) составляет
S = Q/n cos ά кгс (дан), (11)
где Q — груз, действующий на крюк, кгс (дан); п — число ветвей каната;
ά — угол отклонения каната от вертикальной оси.
Крюк крепится к подвижной обойме полиспаста, вместе с которой он представляет крюковую подвеску. В зависимости от расположения крюка различают подвески длинные и короткие.
Крюковая подвеска (рис. 10) состоит из крюка 1, траверсы 2, опорного шарикового подшипника 3, специальной гайки 4 для креплении крюка на траверсе, щек обоймы 5, подвижных блоков полианита 6 и оси крепления блоков 7. Опорный шариковый подшипник 3, установленный между гайкой на хвостовике крюка и траверсой, обеспечивает свободное вращение крюка вокруг вертикальной оси. Самоотвинчивание гайки предотвращается штифтом или другим предохраняющим устройством.
Каждый крюк должен иметь клеймо завода-изготовителя и паспорт с указанием грузоподъемности и характеристикой материала, из которого крюк изготовлен. Применять крюки, не имеющие клейма и паспорта, не разрешается.
Как правило, крюки выбирают по паспорту, исходя из заданной грузоподъемности. Только при подъеме груза, не соответствующего стандартной грузоподъемности, приходится проверять крюк рас четом. Расчет заключается в определении размеров стержня крюка, напряжения в резьбе гайки, ее высоты и размеров сечений изогнутой части крюка.
По своей форме грузовые крюки относятся к криволинейным стержням большой кривизны, поэтому рассчитывать напряжения нужно с учетом кривизны: в горизонтальном сечении — на совместное действие растяжения и изгиба, в вертикальном сечении — на совместное действие растяжения, изгиба и среза.
Во время эксплуатации надо следить за надежностью крепления крюка в обойме и его со стоянием. Крюки, имеющие отгиб рога, поверхностные трещины или большой износ, следует заменять новыми.
Грейферы представляют собой приспособления, механически захватывающие и автоматически разгружающие материал. Грейферы (обычно двухканатные) изготовляют емкостью 0,5—5 м3, реже — до 10 м3.
Двухканатный грейфер (рис. 11) состоит из двух челюстей У, тяг 2, верхней 4 и нижней 3 головок, замыкающего каната 5 и подъемного каната 5, прикрепленного к корпусу верхней головки; канаты навиваются на отдельные барабаны 7 и 8.
При раскрытом грейфере подъемный канат S2 натянут, а замыкающий S1 ослаблен. Под влиянием собственного веса нижняя головка смещается книзу, разводя в сторону челюсти (рис. И, б). При одновременном сбегании с барабанов обоих канатов грейфер опускается на груз; при зачерпывании груза подъемный канат остается ослабленным, а замыкающий навивается на барабан, поднимает нижнюю головку и замыкает челюсти (рис. 11, в). Затем оба каната, навиваемые на барабаны с равными скоростями, поднимают закрытый грейфер (рис. 11, г). Для разгрузки грейфер можно раскрыть в любом положении. Для этого подъемный канат застопоривают, а замыкающий ослабляют (рис. 11, ()).
Расчет грейфера состоит в следующем: выбирают тип грейфера; по эмпирическим формулам определяют его массу, далее по заданной емкости и нормированным основным размерам определяют раз меры его челюстей; затем, имея кинематическую размерную схему механизмов грейфера и данные о массе его частей, на основе статического расчета определяют усилия в отдельных его частях.
Грейферы, как правило, используют для захвата сыпучих и кусковых материалов.
Клещевые захваты, действующие автоматически, при меняют да я штучных грузов.
Расчет клещевых захватов сводится к определению действующих в них сил, возникающих при подъеме груза Q (рис. 12):
усилие в стягивающем плече
Т1=Q/2cosά кгс (дан); (12)
горизонтальная составляющая это го усилия
N1 = Qtgά/2 кгс (дан); (13)
Барабаны служат для преобразования вращательного движения привода механизма в поступательное движение подъема, опускания или подтягивания груза.
Как правило, барабаны имеют цилиндрическую форму. Только в тех случаях, когда натяжение набегающей на них ветви каната закономерно изменяется или когда нужна переменная скорость навивки, барабану придают конусную форму.
Поверхность барабана может быть гладкой (рис. 13) или желобчатой с винтовыми канавками (рис. 14). Барабаны с гладкой поверхностью применяются для многослойной навивки каната (когда надо уменьшить размеры барабана), а с желобчатой поверхностью — для однослойной навивки.
Однослойная навивка и канавки, увеличивающие площадь соприкосновения барабана с канатом, способствуют продлению службы канатов.
Крепление конца каната на барабане должно быть надежным и позволять легко производить осмотр, подтягивание и смену каната. Место крепления надо ежедневно проверять. Наиболее распространено крепление каната к наружной поверхности барабана прижимными планками (рис. 15, а). Изгибать свободный конец каната под прижимной планкой или возле нее не разрешается. Клином, закладываемым в канал (рис. 15, б) крепят относительно тонкие канаты (диаметром до 10—12 мм). В этих случаях для самоторможения уклон клина tg φ = 1 : 4 - 1 : 5.
Приведенные конструкции креплений основаны на использовании сил трении. Чтобы уменьшить усилие, действующее на крепление, согласно существующим правилам, на барабане должно быть не менее 1,5 витков каната, никогда не сматываемых с его поверхности. Наличие этих витков уменьшает усилие в месте крепления в 2,5— 4 раза.
При однослойной навивке на барабан с канавками его канатоемкость
l= π (D6ap + dK)z. (17)
Здесь z - число рабочих витков каната по длине барабана, вычисляемое по формуле
z = l0 / t
где t = dK + (0,002 + 0,003) — шаг винтовой навивки, м.
По нормам Госгортехнадзора глубина канавки винтовой нарезки должна быть не менее 0,5 dK.
При многослойной навивке (рис. 13)
l = πDcpnz1. (18)
Здесь Dcp — средний диаметр навивки, м;
п — число слоев каната на барабане; z1 — число рабочих витков на гладком барабане. Средний диаметр навивки и число рабочих витков вычисляют по формулам:
Dcp = Dбар + 2ndк / 2 = Dбар + 2ndк ; (19)
z1 = l0 / dк (20)
Число слоев п ограничивается условием: между последним слоем каната и краем борта барабана должен оставаться запас, равный 2dк (рис 13) для предотвращения схода каната с барабана. Таким образом, число слоев, которые можно поместить на барабане, определяют из уравнения
Dборт — Dбар — 4dк = 2ndк, (21)
откуда
n = (Dборт — Dбар / 2dк) - 2 , (22)
где Dборт—диаметр борта барабана, м.
Цепи и звездочки
Для уменьшения размеров и массы передаточных механизмов грузоподъемных машин (например, ручных талей) вместо стальных канатов и барабанов применяют цепи и звездочки, т.е. фасонные блоки с ячейками для звеньев цепи.
Цепи бывают сварные и пластинчатые (рис. 16). Они изготовляются по государственным стандартам и должны иметь свидетельство завода-изготовителя.
С в а р н ы е цепи применяют короткозвенные и с распорками — якорные.
Пластинчатые цепи собирают из параллельных стальных валиков, расставленных на равных расстояниях (шагах) и по парно соединенных стальными пластинками.
Сварные цепи используют в основном для стропов. Подбирают их, как и стальные канаты, исходя из разрывного усилия с учетом требуемого запаса прочности по формуле (10). Минимальный коэффициент запаса прочности установлен Госгортехнадзором: для пластинчатых грузовых и сварных строповых цепей k = 5.
При работе цепи должны находиться одновременно в полном сцеплении не менее чем с двумя зубьями звездочки.
Звездочки для пластинчатых цепей насаживают на вал, изготовляют заодно с валом или же делают свободно вращающимися на неподвижной оси (рис. 17).
Диаметр звездочки D определяют так. Из треугольника АОС (рис. 17, а)
R=t/2sin(2/ά). (23)
Так как
ά = 360˚ / z , (24)
диаметр звездочки
D = t / sin(180˚/z). (25)
В формулах (23) — (25): t — шаг цепи;
z — число зубьев; обычно z > 8.
Цепи значительно тяжелее стальных канатов, надежность их меньше, допустимые скорости малы (у сварных цепей — до 0,1 м/сек, у пластинчатых — до 0,25 м/сек), поэтому цепи применяют только для обеспечения компактности механизмов.
