Канатно-подъемные механизмы

Канатно-подъемные механизмы (КПМ) состоят из подъемных лебедок и полиспастных систем. Применяют как самостоятельные подъемные устройства и как составные части кранов и подъемников.

КПМ состоят из барабана 1, стального каната 2, системы блоков 3, 4, 5 и грузового устройства 6 (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Канатно-блочная система подъемного механизма

Канат – это свивка их высокопрочной стальной проволоки диаметром 0,3-3мм одинарной (из отдельных проволок), двойной (из свитых прядей) и тройной (из нескольких канатов двойной свивки) свивки. В центре сердечник из органического волокна, пропитанный смазкой, являющейся базой для навивки вокруг него прядей.

Различают канаты с точечным касанием (ТК), с линейным касанием при одинаковом диаметре проволок по слоям в пряди (ЛК-О), с линейным касанием при разных диаметрах проволок в наружном слое пряди (ЛК-Р), комбинированные из ЛК-О и ЛК-Р, с проволоками заполнения между слоями основных проволок (ЛК-3) и с комбинированным точечно-линейным контактом (ТЛК). Буквы обозначают: О — канат с однородными проволоками; З — с проволоками заполнения; Р — с разными проволоками; РО — в пряди есть слои с проволоками разных диаметров и слои с одинаковыми. Маркировка каната: первая цифра — число прядей, вторая — число проволок в пряди, буквы ОС — наличие органического сердечника.

Применяют в основном шестипрядные канаты двойной крестовой свивки с одним органическим сердечником с числом проволок и Есть семипрядные канаты с центральной металлической прядью.

Канаты характеризируются диаметром, маркировочной группой проволоки и разрывным усилием . По выбирают типоразмер каната, связанный с наибольшим усилием натяжения

(6.4)

где - минимальный коэффициент запаса прочности (для неподвижных канатов — 2,5...5; для с подвижных — 3,15...9).

Таблица 6.1

Основные характеристики отечественных стальных канатов

Схема сечения	Характеристики	Диаметр, мм	Назначение
ГОСТ 3066-80	Двойной свивики, типа ЛК-0, 6х7 (1+6) с металлическим сердечником	3,1...26	Грузовые канатные оттяжки, грозозащитные сооружения
ГОСТ 2688-80	Двойной свивки, типа ЛК-Р, 6х19 (1+6+15) с органическим сердечником	2...39,5	Грузовой, подъемный, монтажный, тяговый
ГОСТ 3071-80	Двойной свивки, типа ТК, 6х37 (1+6+12+18) с органическим сердечником	8,5...15,5	Грузовой, стропы (не применяется на грузоподъемных кранах)
ГОСТ 3077-80	Двойной свивки, типа ТЛК-0, 6х19 (1+9+9) с органическим сердечником	6,4...43,5	Грузовой и грузолюдской, подъемный и тяговый (даже при скольжении по грузу и направляющим)
ГОСТ 3079-80	Двойной свивки, типа ТЛК-0, 6х37 (1+6+15+15) с органическим сердечником	11...43	Грузовой и грузолюдской, краны, подъемники, стропы
ГОСТ 7667-80	Двойной свивки, типа ЛК-3, 6х25 (1+6+6+12) с металлическим сердечником	11,5...37	Грузовой и грузолюдской, подъемный и тяговый
ГОСТ 7668-80	Двойной свивки, типа ЛК-РО, 6х36 (1+7+7/7+14) с органическим сердечником	11,5...53	Грузовой и грузолюдской, подъемный и тяговый, стропы
ГОСТ 7669-80	Двойной свивки, типа ЛК-РО, 6х36 (1+7+7/7+14) с металлическим сердечником	13...57	Грузовой и грузолюдской, подъемный и тяговый
ГОСТ 7676-73	С двумя слоями клиновидной и одним слоем Z-образной проволоки и сердечником типа ТК	50...70	Закрытый, несущий

Для крепления свободных концов каната к конструкциям применяют разнообразные коуши и зажимы (закладным клином, загибом концов проволок с заливкой легкоплавким металлом, заплеткой, канатным зажимом).

Канатный блок – это установленное на оси на подшипниках качения или скольжения чугунное или стальное колесо, с V-образным ручьем на его ободе для укладки в нем каната.

Блоки устанавливают единично или группами на единой оси, и называются блочными обоймами. Единичные блоки — это отклоняющие, а объединенные в обоймы вместе с канатом образуют полиспаст.

Кратность полиспаста (всегда есть целое число 2;3;4…):

(6.5)

где - скорость навивки каната на барабан (входной параметр);

- скорость подъема груза. Должно выполняться условие

Усилие в навиваемой на барабан ветви каната определяется:

(6.6)

где - усилие в навиваемой на барабан ветви каната;

- сила тяжести груза и грузозахватного приспособления;

- КПД полиспаста.

Нужно запомнить правило: Кратность полиспаста численно равна числу ветвей каната, на которых подвешен груз (частный случай).

Правило для общего случая: Кратность полиспаста равна отношению числа ветвей каната, на которых подвешен груз, к числу ветвей, навиваемых на приводной барабан.

КПД полиспаста:

(6.7)

(с кратностью не выше 4),

где - КПД одного блока;

- кратность полиспаста;

— число блоков в полиспасте.

Барабаны цилиндрической формы с бортами (реборды) от соскальзывания каната (высота реборды над последним витком ) изготавливают из чугуна, стального литья, сварными из листовой стали.

Канат в один слой на барабане – однослойная навивка, в несколько – многослойная.

Конец каната закрепляют на барабане клином, винтом, прижимными планками с болтами на рабочей поверхности барабана или на его реборде.

Основные параметры барабана: диаметр D_б, длина рабочей поверхности lo, канатоемкость (общая длина навиваемого на барабан каната) L, число слоев навивки каната m, диаметр барабана по ребордам D_р, частота вращения n_б, шаг нарезки канавок (при однословной навивки) b.

Геометрические размеры барабана определяют в зависимости от диаметра каната d_k, диапазона вертикального перемещения груза H и кратности полиспаста i.

Условие долговечности каната

(6.8)

где - диаметр барабана по первому слою навивки каната.

Канатоемкость принимается с учетом длины 1,5-2 запасных витков каната на барабане.

(6.9)

Крюки – простейшие грузозахватные устройства (однорогие и двурогие) для подвешивания к ним грузов непосредственно или с помощью чалочных устройств или захватов. Однорогие – для грузов до 75т, двурогие – от 5т и выше (рис. 6.3). Изготавливают из стали ковкой (штамповкой), пластинчатами из листового металла. Снабжают предохранительным замком А.

Рис. 6.3. Крюки: а-однорогий; б-двурогий

Стропы – канатные или цепные (табл. 6.2). Они могут быть одно (1СК), двух (2СК), трех (3СК), четырехветвевыми (4СК), двухпетлевыми (СКП), кольцевыми (СКК). Оба конца каждой ветви стропа имеют коуши. Концы каната закрепляют алюминиевыми или стальными втулками опрессовкой, заплеткой, обмоткой концов прядей проволокой. Захваты нижних концов стропов снабжают палочными крюками с замками или карабинами.

Усилие натяжения ветви стропа:

(6.10)

где – масса груза, кг;

– число ветвей стропа;

- угол наклона ветви стропа к вертикали. С увеличением усилие возрастает.

ГОСТ ограничивает угол между любыми двумя ветвями стропа

Основные параметры стропов: грузоподъемность от 0,32 до 32т; длина от 0,9 до 25м. Маркировка стропа 4СК-6,3-4400 (ГОСТ25573-82) – четырехветвевой строп, канатный, грузоподъемностью 6,3т, длиной 4,4м.

Захваты. Для захватывания однотипных грузов и подвешивания их к крюку применяют клещевые и эксцентриковые зажимные фрикционные захваты. Для подъема стальных листов и проката в цехах металлоконструкций применяют подъемные элекромагниты. Для подъема немагнитных листовых грузов (плиты перегородок, фанеры, листового стекла, бетонных изделий) применяют вакуумные грузозахватные устройства (вакуумные присосы диаметром 400мм с резиновым ободом). Для сыпучих и жидких грузов используют опрокидные и раскрывающиеся бадьи.

Для массовой перегрузки сыпучих материалов применяют челюстные ковши – грейферы. Чаще двухчелюстные двухканатные грейферы. Глубина погружения челюстей грейфера в материал зависит от его плотности, массы грейфера, кинетической энергии при падении. Каждому материалу определенной плотности соответствует своя оптимальная масса грейфера, которую изменяют специальными грузами.

Таблица 6.2

Типы строп

Канатные

Характе-ристика	Строп
одно-ветвевой	двух- ветвевой	четырех- ветвевой	петлевой	кольцевой
Эскиз
Обозна-чение	1СК	2СК	4СК	СКП	СКК
Диапазон длин L, м	1...12	1...12	1...12	1...30	1...15
Диапазон грузоподъем-ности, т	1,2...6,3	1,8...10	1,8...20	0,5...6,3	1...10

Цепные

Характеристика	Строп
одноветвевой	двухветвевой	четырехветвевой
Эскиз
Обозначение	1СЦ	2СЦ	4СЦ
Диапазон длин L, м	1...6	1...6	1...6
Диапазон грузоподъем-ности, т	0,8...2,5	0,6...50	1...3,2