Грузоподъемные машины

Раздел: Наука и техника

В создании материально-технической базы значительная роль отводится подъемно-транспортному машиностроению, перед которым поставлена задача широкого внедрения во всех областях народного хозяйства комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, ликвидации ручных погрузочно-разгрузочных работ и исключения тяжелого ручного труда при выполнении основных и вспомогательных производственных операций.

Современные поточные технологические и автоматизированные линии, межцеховой и внутрицеховой транспорт, погрузочно-разгрузочные операции органически связаны с применением разнообразных грузоподъемных машин и механизмов, обеспечивающих непрерывность и ритмичность производственных процессов.

Правильный выбор грузоподъемного оборудования является основным фактором нормальной работы и высокой эффективности производства. Нельзя обеспечить устойчивый ритм производства на современной ступени его интенсификации без согласованной и безотказной работы современных средств механизации внутрицехового и межцехового транспортирования сырья, полуфабрикатов и готовой продукции на всех стадиях обработки и складирования.

Успешно осуществляется переход от применения отдельных видов подъемно-транспортной техники к внедрению высокопроизводительных комплексов. Создаются принципиально новые системы грузоподъемных машин для комплексной механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных, транспортных и складских работ.

Современные высокопроизводительные грузоподъемные машины, имеющие высокие скорости и большую грузоподъемность, появились в результате постепенного совершенствования машин в течение долгого времени. Еще в глубокой древности производились строительные работы, связанные с поднятием и перемещением больших тяжестей, например сооружение египетских пирамид (пирамида Хеопса высотой 146,6 м сооружена в XXVIII в. до н. э. и сложена из известняковых блоков массой до 30 т).

Сложной технической задачей являлись перемещение и установка колонн храма в Гелиополе (Ливан) массой до 360 т, мраморных балок храма Артемиды длиной до 90 м, купола диаметром 9 м на гробнице короля Остготов (VI в. н. э.) в Равенне, высеченного из одного куска камня и доставленного к месту постройки за 100 км.

Первыми средствами механизации были рычаги, катки и наклонные плоскости. Рычажные подъемники, которые можно считать прототипами современных стреловых кранов, использовали для подъема воды еще за 30 веков до н. э. В VII в. до н. э. появились блоки, а во II в. до н. э. —вороты с червячной и зубчатыми передачами с ручным приводом.

В эпоху средневековья развитие подъемно-транспортной техники приостановилось. В XI—XII вв. в связи с развитием торговли, мореплавания и горно-металлургической промышленности началось быстрое развитие грузоподъемных машин. Появились первые прототипы современных кранов с ручным приводом и приводом с помощью топчаковых колес. Сначала эти краны изготовляли из дерева и только оси и крюки из стали.

В 20-х годах XIX в. был создан паровой двигатель, а в I860 г. первый кран с паровым двигателем. В 80-х годах того же века начали применять краны с электрическим двигателем. Широкое промышленное применение электропривод получил благодаря работам русского ученого М. О. Доливо-Добровольского (1862—1919), который создал систему трехфазного тока и изобрел простой и надежный асинхронный двигатель, а также разработал ряд электротехнических аппаратов, нашедших широкое применение в промышленности.

Большая заслуга в развитии подъемно-транспортной техники принадлежит русским механикам. Еще в XI в. для подъема тяжестей при возведении Софийского собора в Новгороде строители использовали сложные системы полиспастов. В XIV—XV вв. широко применяли различные системы воротов и блоков. В 1677 г. на колокольню Московского Кремля подняли Большой Успенский колокол массой 130 т. Для подъема колокола были использованы деревянные рычаги, полиспасты и вороты. Для облегчения подъема колокол был соединен цепями с противовесом.

В XVIII в. на металлургических заводах Урала, Алтая и Забайкалья применялось разнообразное подъемно-транспортное оборудование для загрузки доменных печей, откатки вагонеток и др. В 1764 г. механик рудника близ Нижнего Тагила Е. Г. Кузнецов соорудил многоковшовый цепной водоподъемник, переоборудованный им в подъемник для руды.

В 1768 г. механик и гидротехник К. Д. Фролов создал комплексную установку для подъема руды и удаления воды из шахт Змеиногорского рудника на Алтае, приводимую в действие давлением воды.

В Петербурге промышленное применение подъемно-транспортных устройств известно с 1703 г. В 1769 г. был перемещен на большое расстояние каменный монолит размерами 15X9X7 м и массой более 1000 т для памятника Петру I. Каменный монолит был доставлен к берегу Невы и по ней — в Петербург. По суше его перемещали на медных шарах, уложенных в обшитые медными листами желоба (первый прототип шарикоподшипника), с помощью воротов и полиспастов.

В 1832 г. перед Зимним дворцом в Петербурге была установлена Александровская колонна массой около 600 т. При ее установке было использовано 60 воротов.

В 1834 г. при помощи канатов, полиспастов и воротов была осуществлена доставка и установка 48 колонн Исаакиевского собора в Петербурге, каждая массой примерно 100 т.

Долгое время в России не изучался и не обобщался опыт развития подъемно-транспортных машин, и только в 1872 г. был издан первый курс грузоподъемных машин проф. И. А. Вышнеградского (1831—1895), а в 1882 г. —работа проф. М. Н. Петрова, систематизирующая и обобщающая опыт механизированной перегрузки массовых грузов.

Начало отечественного краностроения относится к 1900 г., когда впервые были построены краны на Брянском, Старокраматорском и Путиловском заводах. В 1913 г. годовой выпуск кранов на Брянском и Старокраматорском заводах составлял 70 шт.

После Великой Октябрьской социалистической революции были созданы условия для быстрого развития подъемно-транспортного машиностроения, развития механизации тяжелых и трудоемких работ, механизации и автоматизации производства. Подъемно- транспортное машиностроение выделилось в самостоятельную отрасль, были созданы специализированные заводы по выпуску подъемно-транспортного оборудования; Ленинградский завод подъемно- транспортного оборудования им. С. М. Кирова, Уральский завод тяжелого машиностроения им. С. Орджоникидзе, Новокраматорский машиностроительный завод им. В. И. Ленина и др.

Создан Всесоюзный научно-исследовательский институт подъ- емно-транспортного машиностроения ВНИИПТмаш, занимающийся конструированием и изучением новой подъемно-транспортной техники.

Большой вклад в развитие грузоподъемных машин внесли проф. д-р техн. наук Л. Г. Кифер и проф., д-р техн. наук И. И. Абрамович.

За последние годы для механизации подъемно-транспортных и погрузочно-разгрузочных работ специализированные проектные организации совместно с машиностроительными заводами создали ряд новых высокопроизводительных, экономичных и удобных в эксплуатации машин. Созданы электро- и автопогрузчики, различные разгрузочные машины для штучных и сыпучих грузов, а также различные штабелирующие и другие подъемные средства и лифты, которые позволили осуществить комплексную механизацию на многих предприятиях черной и цветной металлургии, машиностроительной, угольной, химической промышленности и в других отраслях народного хозяйства. Разработаны уникальные конструкции плавучих кранов большой грузоподъемности; созданы новые конструкции мостовых электрических кранов грузоподъемностью 5—50 т, значительно улучшившие технико-экономические показатели благодаря изменению форм металлоконструкций кранов и применению прогрессивных профилей проката металлов и качественной термической обработке деталей механизмов.

Из основных конструктивных тенденций в подъемно-транспортном машиностроении следует отметить следующие:

создание качественно новых грузоподъемных машин и механизмов, а также широкую модернизацию существующих машин и установок для обеспечения механизации и автоматизации погрузочно- разгрузочных, транспортных и складских работ во всех областях народного хозяйства;

повышение грузоподъемности грузоподъемных машин при одновременном значительном снижении их массы благодаря применению новых кинематических схем, более совершенных методов расчета, новых рациональных профилей металла, новых материалов —легированных сталей, легких сплавов и пластмасс, а также новой прогрессивной технологии машиностроения;

увеличение производительности по различным видам оборудования благодаря применению широкого регулирования скоростей механизмов, автоматического, полуавтоматического и дистанционного управления, специальных захватных и других подъемных агрегатов, а также создание улучшенных условий труда крановщиков благодаря применению установок для охлаждения и очистки воздуха в кабинах и других мероприятий;

повышение надежности работы машин и долговечности их элементов путем разработки новых конструктивных решений, применения новых уточненных методов расчета и материалов с улучшенными физико-механическими свойствами.

Современное производство грузоподъемных машин основывается на создании блочных и унифицированных конструкций (редукторов, муфт, тормозов и др.), позволяющих получить наиболее высокий технико-экономический эффект при изготовлении и эксплуатации этих машин. Блочной называют конструкцию, состоящую из самостоятельных узлов-блоков, соединенных между собой посредством легкоразъемных соединений. К таким блокам в кранах можно отнести крюковые подвески, муфты, тормоза, редукторы, ходовые колеса с буксами и т. д. В настоящее время принцип блочности используют не только для механизмов, но и в металлических конструкциях, что позволяет организовать поточные линии для серийного изготовления унифицированных узлов металлоконструкций с соблюдением взаимозаменяемости узлов.

Применение блочных конструкций позволяет выпускать узлы механизмов в законченном виде, что приводит к специализации отдельных цехов и заводов. Специализация производства, в свою очередь, обеспечивает повышение качества изготовляемых узлов.

Применение блочных конструкций позволяет легко отделить от машины узел, требующий ремонта, без разборки смежных узлов. При наличии запасных узлов замену узлов-блоков можно производить в короткое время, что уменьшает простои оборудования и позволяет осуществить высококачественный ремонт в специализированных ремонтных цехах. Кроме того, применение блочных конструкций дает возможность максимально унифицировать отдельные узлы и детали, что увеличивает количество выпускаемых изделий.

Унификация узлов уменьшает количество необходимого оборудования, инструмента, литейных моделей, позволяет применять специальные приспособления, повышающие производительность труда и качество изделия, и уменьшить парк запасных частей. Принцип унификации и блочности создает основу для серийного производства подъемно-транспортных машин и, следовательно, для увеличения выпуска продукции на тех же производственных площадях и том же оборудовании, а также для расширения кооперации между различными специализированными заводами.

Принцип унификации узлов и механизмов весьма широко используют в отечественном краностроении. Однако следует иметь в виду, что в ряде случаев унификация приводит к увеличению массы машины, поэтому до введения унификации необходимо произвести технико-экономическое обоснование принятых решений.

Грузоподъемные машины по назначению и конструктивному исполнению весьма разнообразны. В данном учебнике рассмотрены только грузоподъемные машины общего назначения, относящиеся к подъемно-транспортным машинам периодического действия.

Введение, гл. 2, 7 и § 14.1 написаны М. П. Александровым; § 1.1, 1.2, 1.3, 1.7, 1.8, гл. 3, 8, 12 и 14 — Н. А. Лобовым; § 1.4, 1.6, гл.4 и 5—Т. А. Никольской; § 1.5, гл.6, 10, 11 и 13 — В. С. Полковниковым; гл. 9 —Л. Н. Колобовым.