Основные узлы и детали

 Пластинчатые цепи выбирают по таблицам ГОСТ 191—63, а поверочный расчет ведут по формуле (8) при n = 5...8.

Канаты изготовляют из пенькового и капронового волокна и стальной проволоки. Первые из них применяют преимущественно для обвязывания и подвешивания тарных, штучных и связных рыхлых грузов. К их недостаткам относятся малая прочность, быст­рый износ, возможность механических повреждений. Расчет на растяжение проводят по полному сечению при [у]_p = 9...10 МПа для пенькового (рис. 11, а) и хлопчатобумажного [у]_p = 30...40 МПа для капронового канатов. Нагрузку на одну ветвь каната определяют по формуле   S = Q₀/Zз, (9)   где Q₀ = gG₀ —суммарная сила тяжести поднимаемой массы; Z — число ветвей полиспаста; з - к. п. д. полиспаста, равный 0,78...0,97. При подвешивании груза на Z стропах длиной l_c и угле накло­на их от вертикали б = 30...45є рекомендуется высота подвеса h (0,7...0,86) l_c, тогда натяжение стропа S_c = (1,15...1,42) Q₀:Z. Уве­личение h ведет к снижению S_c, но сокращает полезную высоту подъема. Выбор каната (стропы) ведется по разрушающей нагрузке Р_раз, определяемой по формуле (8) при запасе прочности n =12. Стальные канаты (рис. 11,б, в и г) — наиболее распространенный орган грузоподъемных машин. Их применяют в качестве тяглового органа в транспортерах, сетках при уборке соломы с поля и волочении грузов. Преимущества — высокая прочность, меньшая масса, демпфирование толчков, бесшумность в работе и большая надежность. Начало разрушения сигнализируется разрывом от­дельных проволок. Количество оборванных прово­лок на один шаг свивки каната служит браковоч­ным признаком.      

Рис.11. Канаты:а — пеньковый; б — стальной спиральный типа ТК;
в — стальной типа ТК с пеньковым сердечником;
г  — стальной типа ЛК-ПТ

Стальные канаты (ГОСТ2668—69, 3062...3098—69 и 3241—69) изготовляют из высокоуглеродистой холоднотянутой проволоки с пределом прочности у_пч = 1,7...2,2 кН/мм². В грузоподъемных ма­шинах применяют канаты двойной свивки с органическим сердеч­ником, пропитанным составом из 50% каменноугольной смолы и 50% мазута, который при перегибах смазывает проволоки, умень­шая потери на трение и износ. По направлению свивки прядей различают канаты правой и левой свивки. В канатах одно­сторонней свивки проволоки и пряди свиваются в одну сто­рону и имеют линейный контакт (ЛК), канаты крестовой свив­ки — в разные стороны. Канаты односторонней свивки стремятся раскручиваться, но они более гибки и рекомендуются при подве­шивании груза на нескольких ветвях. Канаты крестовой свивки всегда имеют точечный контакт (ТК) между проволоками, они более жестки и работа их сопровождается при перегибах повы­шенным износом. Наиболее типовые канаты приведены в табли­це 6.

Рис. 12. Выносливость стально­го каната в зависимости от интенсивности изгиба ш.

где в = 0,7...0,3 — коэффициент изме­нения выносливости, завися­щий от режима работы и рода привода; а — среднее число рабочих цик­лов в месяц; z_ц — количество повторных пере­гибов за один цикл; Т — срок службы каната в ме­сяцах.

Решая совместно уравнения (12) и (13) и вводя коэффициент использования (запас) работоспособно­сти ц = 0,45...0,55, получим

Дальнейшую работоспособность каната определяют после спе­циального испытания.

Грузозахватные устройства
Производительность грузоподъемных машин тем выше, чем со­вершеннее конструкция грузозахватных устройств и более автома­тизирована их работа. Наибольшая производительность достигает­ся при захвате максимально допустимого груза и затрате мини­мального времени. Практика показывает, что время на захваты­вание груза составляет иногда до 60% всего времени цикла. При выборе грузозахватного устройства следует стремиться к макси­мальной автоматизации его работы. Часто из них автоматизируют только одну операцию — освобождение груза. К грузозахватным устройствам предъявляют следующие тре­бования: соответствие грузу и условиям работы; прочность и на­дежность в соответствии с правилами техники безопасности; мак­симальная автоматизация; сохранность груза; минимальная масса и небольшие размер и высота; удобство эксплуатации. В зависимости от категории груза они разделяются на две группы: 1)   для штучных грузов: крюки, петли, скобы, стропы, захваты, электромагниты и др.; 2)   для сыпучих и связных (рыхлых) грузов: ковши, когти гарпуны, контейнеры, грабли, вилы, грейферы и др. Крюки, предназначенные для непосредственного или при помощи чалочных стропов подвешивания грузов, делят по конструкции на однорогие (ГОСТ 6627-63) (рис. 13, в и г) грузоподъемностью 0,25...20 т и двурогие. При подвеске крюка на нескольких ветвях каната его крепят в крюковой подвеске (рис. 13,а и б). Крюки куют или штампуют из стали 20. Литые крюки получили некоторое распространение за рубежом. В сельскохозяйственном производстве, кроме стандартных, при­меняют крюки местного изготовления с круглым и прямоугольным сечениями. Выбор и расчет крюка на требуемую грузоподъемность выполняют двумя методами: 1) по заданной грузоподъемности, указанной в таблицах ГОСТ, выбирают крюк, который поверочным расчетам не подвергают; 2) крюки, конструируемые и изготовляе­мые на месте, обязательно рассчитывают на прочность. Схема нагружения крюка силой Q показана на рисунке 13, а. Напряжение на растяжение в резьбе определяют по формуле

Рис. 13. Крюки: а — с длинным крюком (крюковая подвеска);
б — с коротким крюком (крюковая под­веска); в и г — однорогие; д — петля.

Высоту гайки находят из условий расчета на смятие резьбы па уравнениям H=zs и Q = 0,7852 (d²—d₁²) [р], (16) где z — число витков; s — шаг резьбы; d и d₁ — наружный и внутренний диаметры резьбы; [р] = 30...35 МПа — удельное давление. Напряжение в опасном сечении ушка (рис. 13, б) рассчитыва­ют по формуле

где b — толщина ушка; d₀ — диаметр отверстия ушка; D — наружный диаметр ушка; [у]_p = 100 МПа — допускаемое напряжение для стали 20. В изогнутой части крюка наибольшие напряжения возникают в точке А сечения АВ (рис. 13, а). Напряжения тем меньше, чем меньше зев крюка, однако он не должен быть менее двух сечений стропов (d_к  ≥ 2d). Наиболее рациональна трапециевидная форма поперечного сечения крюка с соотношением размеров b : b₁ = 2...2,5 и h = 1,5...1,6. На крюк в сечении АВ приложены нагрузки: сила Q и момент M = - Qr, где r = 0,5 d_к + l₁. Знак минус указывает на то, что момент уменьшает кривизну. Тогда согласно теории кривого бруса напря­жение в наиболее нагруженной точке А определяется по урав­нению

при прямоугольном  сечении b = b₁ и квадратном b = b₁= h. Для круглого сечения — по формуле

[у] = 125...100 МПа — допускаемое напряжение, или определяемое по соотношению [у] = у_т : п при n = 2...2,5. Все крюки необходимо испытывать на прочность под нагрузкой, на 25% большей номинальной грузоподъемности; длительность ис­пытания 10 мин. После испытаний крюк не должен иметь трещин  и остаточных деформаций.

Грузовые петли (скобы, серьги) в сельскохозяйственном произ­водстве применяют цельноковаными (рис. 13,д). Рассчитывают их на прочность приближенным методом. Суммарный изгибающий момент: для поперечины М₁ = 0,17Ql + Px, для боковой части М₂ = 0,08Ql.   Суммарное напряжение в поперечине при [у]_и = 80 Мпа  

где W и  F — соответственно момент сопротивления и площадь се­чения поперечины. Для предотвращения выпадения чалочных канатов из зева крю­ка его снабжают замыкающим приспособлением (рис. 13,б). Для автоматической разгрузки применяют крюки-самоотцепы, которые в ненагруженном состоянии выталкивают стропы из зева. Их удоб­но применять, когда обслуживание чалочного устройства затруд­нено или ведется на расстоянии, например при погрузке бревен, связных грузов в сетках и т. п. Один конец грузозахватного органа в этом случае закреплен на крюке, который возвращается под погрузку. Для смягчения ударов при начале подъема груза в некоторых крюковых устройствах устанавливают пружинные амортизаторы. Для поворота груза на весу применяют крюковые подвески (рис. 13, а и б) с упорными шарикоподшипниками. Основные детали крюковых подвесок: поперечина (траверса), блоки, грузовые планки. Для самоустанавливаемости подвешенно­го груза используют уравнительные блоки в полиспасте и сфериче­ские шайбы под упорными подшипниками. Для предотвращения ударов крюковой подвески о раму или барабан грузоподъемника ставят концевые выключатели. Зачаливают и подвешивают грузы при помощи стропов. Наибо­лее распространены стропы из стальных канатов (рис. 14,в). Ре­комендуется принимать b = (20...25)d и а = (25...30)d, здесь d —диа­метр каната. Через каждые шесть месяцев работы стропы испы­тывают двойной рабочей нагрузкой при наиболее неблагоприятных условиях захвата груза. В зависимости от условий производства, технологических про­цессов и рода груза применяют специальные грузозахватные устройства, В различной степени механизирующие процесс захвата и разгрузки груза, это клещевые и когтевые захваты, контейнеры и сетки и др. На рисунке 15, а и б показаны клещевые захваты, которые частично автоматизируют захват груза и полностью — разгрузку бочек, бревен, тюков, связок и ящиков. Возможность выпадения груза (рис. 15, б) исключена, так как сила трения от защемления всегда больше силы тяжести массы груза. Для грузов, затаренных в мешки, применяют ленточные стропы (рис. 15,д), а для корнеклубнеплодов — контейнеры (рис. 15,е) и связных грузов — сетки (рис. 15,ж). Эти устройства автомати­зируют только разгрузку; стропа и сетка выталкиваются из-под груза автоматически, а контейнер самоопрокидывается.

Рис. 14. Конструкция крепления: а — цепей; б — концов каната;
в — строп с крюками; г и д — грузового стального каната на барабане;
е — концевого звена пластинчатой цепи.

Контейнерный способ перевозки сельскохозяйственных грузов снижает трудоемкость работ и сокращает потери от повреждения грузов.

Грейферы (рис. 16) — наиболее распространенные в сельском  хозяйстве автоматизированные грузозахватные устройства для сы­пучих, связных и кусковых грузов: навоза, силоса, сена, свеклы,- соломы, удобрений. Их применяют также на строительстве и зем­ляных работах. Грейферные устройства можно классифицировать по схеме подвеса: на гибкой связи и жестко связанные со  стрелой; по кинематике механизма: на одно- и двухканатные, винтовые, вибрационные и гидравлические и по принци­пу захвата груза: на самовнедряющиеся под действием силы тяжести, вибрационные и напорные под действием усилия от стрелы. Двухканатный грейфер (рис. 16, а), приводимый в действие двухбарабанной лебедкой (один канат — для подъема, другой — закрывающий грейфер) работает в четыре такта: 1 — спуск грейфера — до врезания в грунт он раскрыт, оба каната разматываются с одинаковой скоростью; 2 — захват груза — при наматывании на барабан a₁ каната 2 грейфер закрывается; 3 — подъем грейфера с грузом — оба каната наматываются соответственно на барабаны a₁ и а₂;  4 — разгрузка грейфера при разматывании замыкающего каната; под действием сил тяжести груза и массы грейфера челюсти раскрываются и груз высыпается. В сельском хозяйстве грейферы применяют легкого типа для грузов с объемной плотностью до 1 т/м³ и реже среднего типа — с объемной плотностью от 1,1 до 2 т/м³. Характеристикой грейферов служит коэффициент отношения массы грейфера к массе захватываемого груза е_г=  G_г : G. Для грейферов общего назначения е_г= 1...1,2. Это значит, что только половина грузоподъемности используется для полезной работы. Для грейферов, погрузчиков сельскохозяйственных грузов е_г = 0,4...0,5. Для нормальной работы канатного грейфера необходимо, чтобы отношение между натяжением S_к замыкающего каната и усилием на рабочей кромке челюсти Р_р было больше i — расчетного силово­го передаточного числа: S_к : Р_р ≥ i. Удовлетворительная работа грейфера в зависимости от вида груза и вида работы будет при i, равном 0,4...0,6 — мелкокусковой материал; 0,7... 1,2 — крупнокусковой; 1,0...1,3 — легкие экскавационные и 1,2... 1,5 — тяжелые экскавационные работы. Заглубление канатного грейфера в груз происходит под дейст­вием силы тяжести его массы, тогда   gG_г ≥ 2Р_р.

Рис. 15. Грузозахватные устройства: А - клещевой захват для бревен н бочек; б — клещевой захват для тюков; в — цанговый захват; г — цепной строп; д — ленточный строп; е — контейнер для корнеплодов; ж — сетка для рыхлых грузов.


Рис. 16. Грейферы: а — двухканатный; б — винтовой; в — вибрационный рееч­ный; г — роюще-подрывающий с дополнительным гидро­цилиндром; 1 — канат для подъема; 2 — канат, замы­кающий (закрывающий) грейфер; д — схема к расчету.