Лебедки, тали

Лебедки применяют при монтажных работах для подъема и пере­мещения оборудования в качестве как самостоятельных грузоподъ­емных средств, так и тяговых устройств кранов, мачт, порталов и шевров.

По роду привода лебедки разделяются на ручные и приводные. Ручные лебедки могут быть барабанные и рычажные. Приводные лебедки в свою очередь делят по типу привода на электрические, с приводом от двигателя внутреннего сгорания, пневматические и па­ровые. Для монтажных работ наибольшее применение находят ле­бедки ручные, барабанные с электрическим приводом и с приводом от двигателей внутреннего сгорания, установленные на тракторе (тракторные лебедки).

Строительные барабанные лебедки разделяются на однобарабанные и многобарабанные, по виду установки — на настенные, под­весные и наземные. По назначению лебедки делят на подъемные — общего назначения и монтажные; тяговые — для перемещения гру­зов по горизонтам; скреперные (обычно двухбарабанные) — для транспортирования ковшей — волокуш с заполнителями.

Главным параметром лебедок является тяговое усилие S_б. Кроме того, лебедки характеризуются канатоемкостью барабана L и ско­ростью намотки каната V_K.

Лебедки общего назначения имеют тяговое усилие 5—75 кН, ско­рость каната до 30 м/мин и канатоемкость 80 — 100 м. Лебедки монтажные имеют тяговое усилие 3, 2 — 125 кН, скорость каната со­ответственно 45, 6—7, 66 м/мин, канатоемкость 80 — 800 м. У руч­ных лебедок тяговое усилие составляет 7, 5—30 кН, канатоемкость 10–20 м.

Все барабанные лебедки оборудуют остановочными и тормозны­ми приспособлениями для удержания груза от падения.

Лебедка позволяет преобразовать небольшой крутящий момент на приводном валу в значительный крутящий момент на барабане лебедки за счет снижения частоты вращения барабана по сравне­нию с частотой вращения приводного вала и таким образом получить большую величину тягового усилия на барабане,

В общем случае мощность связана с крутящим моментом и часто­той вращения (угловой скоростью) соотношением

(2.34)

Мощность, развиваемая на барабане N_б, равна

(2.35)

Где N_ДВ — мощность двигателя,

— к.п.д. передачи от приводного вала к барабану лебедки. К.п.д. принимают для лебедки с одиночной передачей =0, 8–0, 9; с двойной передачей =0, 75–0, 8 и с тройной передачей =0, 65–0, 75.

Тяговое усилие на барабане лебедки при ее работе определяется

(2.36)

(2.37)

Тогда

(2.38)

где — крутящий момент на барабане;

— угловая скорость барабана лебедки;

— радиус барабана лебедки;

— толщина навитых на барабан слоев каната.

Из выражения (2.38) следует, что тяговое усилие на барабане лебедки имеет максимальное значение только в начальный момент работы и уменьшается по мере заполнения барабана канатом. Это обстоятельство необходимо учитывать как при выборе типа лебед­ки, так и при выборе схемы оснастки всей такелажной системы.

Ручные барабанные лебедки, применяемые для монтажных работ, имеют грузоподъемность 0, 5—10 т.

Для ручной барабанной лебедки выражение (2.38) запишется в виде

(2.39)

где q — среднее усилие одного рабочего на рукоятке;

m — число рабочих на приводной рукоятке;

r — плечо рукоятки (обычно r = 0, 4–0, 5м);

— передаточное число механизма лебедки;

— угловая скорость приводного вала лебедки.

В зависимости от и i можно рассчитать необходимое число ра­бочих. Максимальное усилие на рукоятке ручной лебедки, разви­ваемое одним человеком, не должно быть больше 120 Н при дли­тельной работе и 250 Н при кратковременной (не более 5 мин.).

Рычажные ручные лебедки имеют грузоподъемность 1, 5 и 3 т. Лебедка состоит из тягового устройства и троса с крюком на конце. С помощью второго крюка тяговый механизм закрепляют за надежные конструкции. При работе рукояткой специальный меха­низм протягивает трос двумя парами поочередно действующих сжи­мов. Рычажные лебедки имеют небольшую массу и малые габарит­ные размеры. Так, масса ручной рычажной лебедки на единицу тягового усилия составляет 1, 7—1, 85 кг/кН, а ручной барабанной лебедки равной грузоподъемности 11, 3 кг/к Н.

Барабанные лебедки (рис. 2.9) обычно состоят из сварной рамы, барабана для навивки каната, редуктора и двигателя. Между двигате­лем и редуктором устанавливают тормоз для удерживания груза. Электролебедки обычно снабжены двухколодочными электромагнит­ными тормозами, которые автоматически включаются при отключении электродвигателя и затормаживают барабан. В барабанных лебедках с ручным приводом в качестве остановочного устройства для удержания груза обычно используется храповое колесо.

Электролебедки подразделяют на реверсивные и фрикционные. Реверсивные электролебедки имеют постоянную кинематическую связь барабана лебедки с двигателем, и груз опускается при обрат­ном ходе двигателя. У фрикционных электролебедок барабан можно отключить от двигателя и регулировать скорость опускания груза ленточным тормозом (фрикционные электролебедки при та­келажных работах обычно не применяют).

На монтажных работах чаще всего приходится поднимать грузы на большую высоту, при этом кратность полиспаста достигает 10 и более. Поэтому требуется, чтобы у лебедок была большая канатоемкость. Это можно достигнуть большим диаметром и длиной бараба­на, что приводит к увеличению габаритов и массы лебедки. Поэто­му в большинстве случаев на барабан навивают канат в несколько слоев.

Если принять шаг навивки каната на барабан 1, 1d, учесть запас по высоте реборд (борта барабана) не менее 3d и наличие двух пер­вых витков каната на барабане, разматывать которые не разрешает­ся, то канатоемкость лебедки можно определить из следующего приближенного выражения

(2.40)

где L — канатоемкость лебедки;

— диаметр (конструктивный) барабана;

Н_р — высота реборд барабана;

d — диаметр каната;

а – барабанная лебедка с ручным приводом;

б – барабанная лебедка с электрическим приводом;

в – схема сил, действующих на лебедку: 1 – сварная рама, 2 – ручной привод, 3 – 6 шестерни, 7 – барабан, 8 – храповое колесо, 9 – защелка, 10 –электродвигатель, 11 – барабан, 12 –редуктор, 13 –тормоз

Рис. 2.9. Лебедки

Скорость подъема груза лебедками, у которых канат наматывает­ся в несколько слоев, зависит от так называемого эффективного диаметра барабана и числа оборотов барабана.

Эффективный диаметр барабана

(2.41)

где z — число слоев каната.

При скорости подъема груза V_г скорость движения каната

V_к = V_га

где а — кратность полиспаста.

Для обеспечения этой скорости движения каната V_к число оборо­тов барабана должно быть равно

(2.42)

При многослойной навивке каната на барабан с постоянным чис­лом оборотов барабана скорость V_к определяется для среднего слоя навивки из (2.42)

Для удобства перемещения лебедки в пределах монтажной площадки ее устанавливают на деревянные или металлические сани. В процессе работы на лебедку действуют большие нагруз­ки. Чтобы избежать сдвига лебедки, ее крепят к фундаментам, надежным конструкциям зданий, к специальным якорям или за­гружают балластом.

Усилие на тяговом канате лебедки стремится приподнять, сдви­нуть или опрокинуть лебедку вокруг ребра опрокидывания (рис. 2.9, в).

Необходимый контргруз может быть рассчитан из уравнения равновесия

(2.43)

где К_у — коэффициент запаса устойчивости (обычно К_у = 2);

С_л — сила веса лебедки.

Для уменьшения момента, опрокидывающего лебедку, тяговый трос должен набегать на барабан снизу. Во избежание вырывания лебедки набегающий конец каната должен быть параллельным ее основанию. Для этого устанавливают отводной блок, который обес­печивает правильную намотку каната на барабан лебедки. Направ­ление горизонтальной проекции навиваемого на барабан каната должно быть примерно перпендикулярно к оси барабана. Отсюда расстояние между осями барабана лебедки и отводного блока при условии перекоса каната при его навивке на барабан в крайних точ­ках барабана не более 1, 5^о определяется из соотношения

(2.44)

Несоблюдение этого условия вызывает ускоренный износ каната, перекос валов и щек лебедки и т, д.

Сила Р, стремящаяся сместить лебедку в горизонтальном направ­лении, зависит от силы и силы трения Т_ТР между рамой лебедки и поверхностью основания, на которое она установлена

(2.45)

а

( 2.46)

где — коэффициент трения между рамой лебедки и основанием.

При монтажных работах наиболее часто применяют электроле­бедки с тяговым усилием 5—100 кН при мощности электродвигате­ля 2, 8-22 кВт.

Для работы во взрывоопасных местах применяют лебедки с пневматическим приводом грузоподъемностью до 1 т.

Перед вводом в эксплуатацию лебедку испытывают на полуторакратную рабочую нагрузку.

Таль — грузоподъемный механизм, применяемый для подъема грузов на небольшую высоту и оснащенный цепным или тросовым полиспастом и ручным приводом или электродвигателем.

Тали с электроприводом (называются тельферы) применяют редко и главным образом там, где их установка предусмотрена проектом.

Тали имеют грузоподъемность до 10 т и применяются при монта­же конструкций, ремонте и монтаже различного оборудования, а также узлов трубопроводов, расположенных в помещениях или в труднодоступных местах.

Тали могут иметь различные передачи между приводом и блоком полиспаста: червячную, цилиндрическую зубчатую, рычажную.

Тали часто крепят к тележкам, имеющим два или четыре ролика, которые перемещаются по нижней полке двутавровой балки-моно­рельса.

При монтажных работах главным образом распространены легкие тали грузоподъемностью 0, 5; 1 и 2 т, которые могут обслуживать один-два рабочих. Масса большинства талей на 1 т грузоподъемности составляет 40 – 47 кг. Поэтому тали большой грузоподъемности при­меняют редко, т. к. их масса быстро возрастает, что затрудняет их перемещение и установку вручную.

Рычажные тали (например, рычажная таль ТР-1 грузоподъем­ностью 1 т массой 17, 3 кг) имеют массу значительно меньшую, чем масса талей других конструкций такой же грузоподъемности.

Наиболее широко используются тали с червячным приводом (рис. 2.10). В этой тали крюк 1 для подъема груза подвешен на пластинчатой цепи 2. Один конец цепи прикреплен к корпусу 4, второй конец переброшен через звездочку 3. Звездочка 5 закрепле­на на одном валу с червячной шестерней 6, приводимой в движе­ние червяком 7, на валу которого закреплено приводное колесо 8. На валу червяка установлено тормозное устройство, благодаря ко­торому груз может удерживаться на весу. Торможение создается силой, действующей вдоль оси червяка. Крюк 9 служит для подве­шивания тали.

Усилие Q, необходимое для подъема груза, может быть опреде­лено из зависимости

(2.47)

где Q — усилие, прикладываемое рабочим к цепи привода тали;

G_Г — сила веса груза;

i — передаточное (отношение) число червячного редуктора;

а — кратность полиспастной подвески, обычно равной двум;

R — радиус приводного колеса;

— к.п.д. тали.

Рис. 2.10. Ручная таль с червячным приводом