Грузозахватные устройства. Назначение. Виды грузозахватных устройств. Крюки. Проверочный расчет крюка. Специальные захваты

Грузозахватные устройства - комплексные устройства, состоящие из стропов, траверс, такелажных скоб, соединений канатов, балочных конструкций, замков автоматики, чалочных крюков и других элементов. По назначению они разделяются на универсальные и специальные. Универсальные грузозахватные устройства предназначены для работы с различными грузами, имеющими идентичные параметры и свойства. Специальные - для работы с конкретными грузами -проектируются с учетом их параметров и конструктивных особенностей. Грузозахватные устройства должны обеспечивать простую и удобную строповку и расстроповку и полную безопасность монтажных работ. Конструкция грузозахватных устройств должна исключать появление в монтируемых элементах монтажных напряжений, не предусмотренных проектом.

На монтажных работах широкое распространение получили универсальные и облегченные стропы, двухветвевые и четырехветвевые стропы и различные разновидности балансирных стропов. Концы стропов, предназначенные для навески на крюк крана или для крепления к крюкам, скобам, кольцам и захватным устройствам, снабжаются коушем - специальным металлическим кольцом овальной формы, предохраняющим трос от перетирания. Концы стропов, предназначенные для захвата конструкции, обычно оснащаются крюками, которые имеют устройство против самопроизвольного отцепления, карабинами или специальными захватными устройствами.

В соответствии с ГОСТ 1575 грузоподъемность стропов составляет 0,25; 0,4; 0,63; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10; 16; 25; 40 т, а стандартная длина стропов 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10,0 м.

Траверса представляет собой жесткий строп в виде металлической конструкциибалкиили фермы, шарнирно подвешенной к крюку крана Она применяется в случаях, когда поднимаемые элементы конструкций не могут воспринимать монтажные усилия, возникающие от гибкого стропа.

Траверсы-балки, работающие на изгиб, более тяжелы, но имеют небольшую высоту. Траверсы-фермы, работающие на сжатие, имеют более легкую конструкцию, но требуют значительной добавочной величины подъема крюка грузоподъемной машины.

Захваты - устройства, с помощью которых концы стропа крепятся к поднимаемой детали или конструкции. Их подразделяют на петлевые, для которых в поднимаемой детали должны быть предусмотрены монтажные петли (крюки и карабины); беспетлевые, не требующие устройство петель. В свою очередь, беспетлевые захваты бывают: опорными - присоединение осуществляется с помощью опорных деталей в виде штырей, пальцев и планок, вставляемых в предусмотренные в деталях отверстия; фрикционными, удерживающими поднимаемый элемент за счет сил трения, и вакуумными, удерживающими элемент с помощью вакуумных присосок.

Существуют захватные приспособления с местной и дистанционной расстроповкой, при которой монтажнику не приходится совершать подъемы и переходы для расстроповки. Захваты могут быть с ручным и механическим приводом, который бывает электромеханическим, электромагнитным и пневматическим. Захваты делятся на специальные (для строго определенных монтажных элементов) и универсальные (для захвата различных элементов).

Монтажные приспособления предназначены для упрощения работ по выверке и для временного закрепления как элементов конструкций, так и конструкций в процессе монтажа. По назначению монтажные приспособления можно подразделить на приспособления для выверки, для временного закрепления конструкций и для выполнения монтажа определенным способом. К таким приспособлениям относятся: клинья, клиновые вкладыши, ловители, фиксаторы и кондукторы, расчалки, подкосы, распорки.

Наиболее распространенным видом грузозахватных устройств кранов является крюк.

Формы и размеры крюков стандартизированы, поэтому для определенной максимальной грузоподъемности крана крюки должны выбираться по ГОСТ 6627 — 74 (крюки однорогие, -рис. 26, а) или ГОСТ 6628 — 73 (крюки двурогие — рис. 26,6). Изготовляют крюки грузоподъемностью до 75 т штамповкой или ковкой из стали марки Ст20 (ГОСТ 1050 — 74) или из спокойной мартеновской стали марки СтЗ по ГОСТ 380 — 71*. Технические требования на изготовление крюков изложены в ГОСТ 2105 — 75

Крюки грузоподъемностью от 40 т и выше изготовляют из отдельных пластин листовой стали, набираемых в пачку. Размеры пластинчатых грузовых крюков принимают по ГОСТ 6619 — 75. Для подъема особо тяжелых грузов применяют вместо крюков грузовые кованые петли или скобы.

Крюк разрешается нагружать только в пределах допускаемой для него грузоподъемности. На каждом крюке должно быть клеймо с указанием грузоподъемности, года выпуска и завода-изготовителя.

Соединение грузозахватных крюков с грузоподъемным канатом кранов выполняют с помощью крюковых обойм или подвесок (рис. 27). Конструкция крюковой обоймы (подвески) зависит от типа полиспаста. При двух- и трехниточном полиспасте крюковая обойма может быть с одним блоком, при четырех- пятиниточном — с двумя блоками

Крюковые обоймы  а — одноблочная; б — двухблочная; в — крюковая траверса; г — проушина щеки для траверсы

Одноблочная крюковая обойма изображена на рис. 27, а: крюк 1 свободно входит точеной шейкой в отверстие траверсы 2 и закрепляется в заданном положении гайкой 8, снабженной устройством, предохраняющим от самоотвинчивания. Между гайкой и траверсой установлен шариковый упорный подшипник 3, благодаря чему нагруженный крюк получает возможность легко поворачиваться вокруг вертикальной оси.

Траверса 2 своими цапфами входит в отверстия щек Обоймы 4 и может в них поворачиваться вокруг своей продольной оси. Канатный блок 5 свободно посажен на ось 7, закрепленную в гнездах щек обоймы пластинами 6. Для уменьшения потерь от трения блок следует устанавливать на подшипниках качения (что предпочтительнее) или скольжения.

Наиболее распространенными грузозахватными органами, используемыми в ГПМ, являются однорогие крюки [5, 6, 9].

Исходные данные для расчета:

· Масса поднимаемого груза (грузоподъемность) – ;

· Режим работы крана – выбирается из паспортных данных (например М5÷М6);

· Материал крюка – стальная поковка;

· Тип привода грузоподъемной машины – машинный или ручной.

Расчет проводится в следующей последовательности:

· По заданной грузоподъемности крана Q, его режима работы и типа привода по таблицам 3.1 и П.1 выбирается номер заготовки крюка и его тип (с коротким хвостовиком Тип А, с удлиненным хвостовиком Тип Б, соответствующего исполнения 1 или 2);

· Для выбранного номера и типа крюка по таблице П.1 и рис. П.1 определяются его геометрические характеристики, необходимые для выполнения расчета:

- диаметр зева крюка – D;

- фактическая ширина наружной части сечения – b;

- фактическая высота профиля крюка – h;

- наружный диаметр резьбы хвостовика – d₂.

· Крюк на прочность проверяется в сечениях I-I; А-А; А^’-А^’, расчетная схема представлена на рис. П.1:

- В сечении I-I крюк рассчитывается на растяжение, расчетное напряжение определяется

(6.8)

где Q – приложенное усилие;

d_в – диаметр впадин резьбы хвостовика с учетом параметров резьбообразующего инструмента:

d_в @d – 1,227×t.

Затем проверяется условие прочности

- Для упрощения выполнения проверочных расчетов, площади поперечных сечений зева крюка A-A и A’-A’ принимаются равными (рис. П.1).

В данных сечениях крюк рассчитывается как кривой брус, нагруженный эксцентрично приложенным усилием Q. Наибольшее напряжение растяжения внутренних волоков в указанных сечениях определяется:

(6.9)

где F – площадь сечения (для упрощения расчетов криволинейный профиль крюка заменен равновеликой трапецией):

(6.10)

где h_р – расчетная высота трапеции, h_р@0,94×h;

b₁ – ширина нижнего основания трапеции, b₁@0,32×b; b₂ – ширина верхнего основания трапеции, b₂@1,15×b;

е₂ – расстояние от центра тяжести сечения до внутренних волокон:

(6.11)

– коэффициент, зависящий от кривизны и формы сечения крюка, для проверочных расчетов можно принимать в пределах @ 0,1 ¸ 0,12.

После подстановки исходных величин е₂ и F в формулу 6.9 и преобразований получим

(6.12)

· Усилие, изгибающее крюк, в сечении А-А определяется из условия, что стропы, удерживающие груз на крюке, расположены под углом 45⁰ к вертикали, тогда

(6.13)

С учетом геометрических параметров площади поперечного сечения крюка F, касательное напряжение (на срез) в сечении А-А определяется

(6.14)

Суммарное напряжение в сечении вычисляется

(6.15)

- Затем проверяется условие прочности для сечений А-А и А’-А’

12 Грузозахватные устройства: Специальные захваты. Назначение. Виды. Общее устройство. Расчет клещевого захвата.

Специальные захваты для штучных грузов используются для захвата и транспортировки штучных грузов различными методами. Одной из разновидностей грузозахватных устройств с вертикально-поворотными лапами, обеспечивающими захват и транспортирование пакетов штучных грузов различной высоты, является устройство для пакетов плит с ручным приводом поворота лап. Оно состоит из прямоугольной рамы со скобой для навешивания на подъемный механизм и полых стоек с поворотными захватными органами. Последние выполнены в виде смонтированных в стойках с возможностью поворота относительно вертикальных осей телескопических штанг, снабженных в нижних частях подхватными лапами. Верхние части штанг связаны между собой общим цепным приводом. На стойках закреплены под углом 90° относительно друг друга ограничители и поворота валов.
Привод состоит из установленных на каждой штанге звездочек 4, охваченных перекрестно цепью 7. Последняя перемещается рукояткой 8, закрепленной на одной из штанг.
Коромысловые грузозахватные устройства применяют для транспортирования грузов, имеющих сквозные отверстия, под которые можно разместить поворотный вокруг вертикальной или горизонтальной оси несущий элемент — коромысло, воспринимающий вес груза:

Зажимные грузозахватные устройства в зависимости от конструктивного исполнения захватных органов могут удерживать при транспортировании грузы различной геометрической формы, В зависимости от способа захвата и удержания груза они классифицируются следующим образом:

Автоматизация работы не приводных зажимных грузозахватных устройств обычно осуществляется путем фиксирования их захватных органов в положениях захвата груза, его перемещения, освобождения груза и перемещения грузозахватного устройства без груза. Для этого применяют различные приспособления, элементы которых связаны с подвижными и неподвижными частями грузозахватных устройств и взаимодействуют между собой при его работе. Обычно автоматический захват и освобождение груза осуществляются последовательным движением крюка крана вверх и вниз.
Самозажимные грузозахватные устройства, в которых привод захватных органов является гравитационным, т. е. обжатие груза вызывается силой его тяжести, не всегда могут создать большое обжимное усилие, устранить предварительное скольжение и обеспечить необходимую маневренность и производительность. Эти качества не присущи приводным грузозахватных устройств, которые к тому же легко снабжать устройствами дистанционного управления с возможностью в ряде случаев осуществлять полную автоматизацию цикла захвата освобождения груза.
Эксцентриковые грузозахватные устройства в основном выполняются как универсальные устройства. Предназначены они для захвата и перемещения плоских грузов, как в вертикальном положении, так и в горизонтальном. Так как при использовании эксцентриковых грузозахватных устройств контактная нагрузка на груз велика, их применение ограничивается транспортированием грузов с твердой поверхностью. Наиболее широкое распространение они получили для перемещения листового металла разной толщины. Клиновые (цанговые) грузозахватные устройства в основном предназначены для подъема и транспортирования грузов, имеющих полость, выполненную обычно в виде круглого отверстия необходимого диаметра для взаимодействия с распорными элементами ГУ. Основными частями наиболее распространенного клинового ГУ являются размещенные в отверстиях груза подвижные в горизонтальном направлении распорные элементы и конусообразный клин, подвижный в вертикальном направлении. Траверсы применяют для подъема краном крупногабаритных грузов с присоединением последних к траверсе одновременно в нескольких местах при помощи ГУ, смонтированных на траверсе, или подвешенных к ней стропов: Электромагнитные грузозахватные устройства применяют для перегрузки ферромагнитных грузов — стальных частично чугунных изделий и материалов. Они представляют собой электромагниты с плоским якорем, характеризуются большой силой притяжения при малом ходе (малым зазором между якорем и замыкающим магнитный поток грузом) и имеют круглую или прямоугольную форму
Электромагнитные ГУ приспособлены для перегрузки грузов любой формы — стальных болванок и листов, чугунных чушек, скрапа, металлолома и др., в том числе и горячих грузов с предельной температурой до 500 0С. Вместе с тем от формы груза, его температуры зависит и грузоподъемность электромагнитного ГУ. Если при перегрузке стальных болванок и листов грузоподъемность ГУ принять за 1, то при перегрузке чугунных чушек и стального скрапа она составит 0,33. .0,06, а при перегрузке стальной стружки 0,013…0,02.
При температуре груза свыше 200°С магнитная проницаемость, а следовательно, и грузоподъемность ГУ значительно снижаются и при температуре 7200С последняя равна нулю. Принцип действия вакуумных захватов заключается в том, что в установленной на поверхности груза камере создается разрежение воздуха (вакуум), в связи с чем возникает сила взаимодействия (притяжения) между грузом и захватом. Особенности вакуумных грузозахватных устройств следующие:удобство и быстрота захвата и освобождения перегружаемых изделий, особенно крупногабаритных, у которых нет выступающих частей, необходимых для соприкосновения с обычными типами грузозахватов; жесткая связь с транспортируемым элементом, что позволяет легко изменить его положение в пространстве;сохранность поверхности изделий и конструкций, особенно шлифованных и полированных.

В среднем на 1 кг массы поднимаемого груза требуется 1,2…1,3 см2 рабочей площади захвата.

Расчет клещевого захвата

При расчете фрикционных клещевых захватов (рис. 2) исходят из предположения, что при подъеме груза сила трения между упорами клещей и грузом затягивает клещи, в результате чего возникает сжимающая сила:

где k = 1,25..1,5 – коэффициент запаса, учитывающий возможное изменение коэффициента трения и потери на трение в шарнирах рычажной системы; G – вес груза; f – коэффициент трения между грузом и упором в зависимости от материала груза, имеющий при стальных упорах следующие значения: