Канаты и грузозахватные приспособления
Канаты в зависимости от материала подразделяются па стальные (тросы), пеньковые и хлопчатобумажные. Стальные канаты изготовляются одинарной свивки, когда канат свивается непосредственно из проволок, и двойной свивки, когда проволоки свиваются в пряди, а пряди в канат. По виду свивки проволок и прядей стальные канаты бывают крестовой свивки, при которой направления свивания проволок в пряди и прядей в канат противоположны друг другу, и односторонней, при которой эти направления совпадают. Тросы крестовой свивки менее подвержены раскручиванию, чем тросы односторонней свивки.
Стальные канаты обладают по сравнению с пеньковыми и хлопчатобумажными большей надежностью и долговечностью и поэтому находят преимущественное применение в грузоподъемных и грузозахватных устройствах. Пеньковые и хлопчатобумажные канаты используются только для оттяжек или для подъема небольших грузов (подача инструментов и приспособлений, подъем гирлянд при монтаже ошиновки ОРУ и др.).
К недостаткам стальных тросов относится их сравнительно малая эластичность (гибкость). Гибкость канатов зависит от диаметра проволок: чем меньше диаметр проволок в прядях каната, тем больше гибкость каната. Канат, изготовленный из более тонких проволок, изнашивается быстрее и стоит дороже. Поэтому выбор канатов должен производиться в зависимости от их назначения.
Стальные канаты хранятся в бухтах или на барабанах в закрытых сухих помещениях на деревянных подкладках. Каждый канат должен быть снабжен биркой, на которой указываются тип, диаметр, длина и масса каната. Канаты, находящиеся в эксплуатации, должны смазываться канатной мазью в следующие сроки: грузовые (полиспастные) — 1 раз в 2 мес, чалочные и стропы — 1 раз в 1,5 мес, расчалки — 1 раз в 3 мес. Канаты, хранящиеся на складе, смазываются 1 раз в 6 мес.
Выбор канатов для грузоподъемных механизмов и грузозахватных устройств производится по значению действительного разрывного усилия каната в Н (та нагрузка, при которой образец каната рвется при испытании на разрывной машине). Это усилие обычно приводится в паспорте (акте-сертификате) каната. Если в паспорте указано не действительное разрывное усилие, а суммарное разрывное усилие всех отдельных проволок (Рсум), то следует действительное разрывное усилие принять равным 0,83 Рсум.
При эксплуатации канатов необходимо следить за степенью износа и выбраковывать канаты, имеющие опасный износ. Опасный износ каната определяется по количеству оборванных проволок на шаге свивки (длина каната, на протяжении которой прядь делает полный оборот вокруг его оси). На участке каната, на котором обнаружено наибольшее число оборванных проволок, отмечают шаг свивки и подсчитывают на нем число обрывов.
При уменьшении диаметра проволок каната в результате поверхностного износа или коррозии более чем на 40% первоначальной величины канат бракуется.
Канаты стальные, пеньковые и хлопчатобумажные, стропы всех типов и грузозахватные приспособления должны подвергаться в процессе эксплуатации периодическим осмотрам лицом, на которое возложено их обслуживание, а также проходить испытания статической нагрузкой .
Стропы служат для крепления груза к крюку подъемного механизма. Стропы изготовляются из стальных канатов. В зависимости от назначения стропов и от подлежащих подъему и монтажу элементов электрооборудования применяются стропы различных конструкций. Соединение свободного конца троса с основной ветвью для образования петли стропа производится заплеткой. Заплетка тросов является сложной операцией, требующей высокой квалификации исполнителей, и должна выполняться специальными заплетчиками.
Выбор типоразмера стропа производится в зависимости от массы, конфигурации и мест строповки оборудования и грузов. Нагрузка, приходящаяся на одну ветвь стропа, определяется по формуле S = Q/(n х cos α) ,
где S — нагрузка, приходящаяся на одну ветвь стропа, кг, Q — масса поднимаемого груза, кг, n — число ветвей стропа, α — угол между вертикально опущенной осью и ветвью стропа (рис. 1).
Рис. 1. Схемы строповки грузов: а – одноветвевым стропом, б – двухветвевым стропом.
Стропы должны выбираться такой длины, чтобы угол между ветвями стропа и вертикалью не превысил 45°. При подъеме элементы электрооборудования должны подвешиваться за специально предназначенные для этой цели детали (рамы, скобы, монтажные петли). В случае, когда техническими условиями или заводскими инструкциями запрещается подвергать грузозахватные устройства (рымы) тяжению стропом под углом, подъем должен производиться с применением траверс (рис. 2).
Рис. 2. Траверса для подъема электротехнического оборудования грузоподъемностью до 10 т. 1 — труба, 2 — муфта, 3 — строп с двумя петлями, 4 — подвеска разъемная (паук), 5 — штырь, 6 — скоба прямая.
Каждый строп должен быть снабжен жетоном, на который наносятся марка стропа и дата его испытания. Жетоны крепятся вплеткой в прядь троса при изготовлении стропа.
К работам по строповке и подъему оборудования и других грузов могут допускаться только такелажники и электромонтеры, прошедшие специальное обучение и имеющие удостоверение на допуск к производству стропальных работ. Подъем ответственных тяжелых грузов должен производиться под непосредственным руководством мастера или производителя работ.
Блоки и полиспасты
Блоки применяются при выполнении такелажных работ для изменения направления тяговых канатов (отводные блоки) или в составе полиспастов. Отводные блоки изготовляются преимущественно с откидной щекой, так как в этом случае отпадает необходимость протаскивания каната через блок.
Выбор отводного блока производится по формуле Q = PK,
где Q — грузоподъемность ного блока, Н, Р — усилие, действующее на канат, Н, К — коэффициент, зависящий от угла между направлениями каната (рис. 3).
Рис. 3. Усилия, действующие на отводной блок
Величина коэффициента К принимается в зависимости от угла α: 0 о – 2, 30 о – 1,94, 45 о – 1,84, 60 о – 1,73, 90 о – 1,41
Полиспаст служит для подъема или горизонтального перемещения грузов, когда необходимое для подъема или перемещения тяговое усилие превышает грузоподъемность тягового механизма. Полиспаст состоит из двух блоков, подвижного и неподвижного, соединенных между собой канатом, который крепится к ушку одного из блоков, последовательно огибает ролики обоих блоков и другим — сбегающим концом крепится к тяговому механизму.
Величина усилия в сбегающем конце каната полиспаста определяется по формуле S = 9,8Q/ ( η n)
где S — величина усилия, Н, Q — масса поднимаемого груза, кг, η — к. п. д. полиспаста, n — число ниток полиспаста. Величина тягового усилия S не должна превышать грузоподъемность тягового механизма. Выбор схемы полиспаста в зависимости от массы поднимаемого груза и грузоподъемности тягового механизма (трактора, лебедки) может производиться по таблице 1.
Коэффициент полезного действия, схемы и величина тягового усилия полистпасов
При эксплуатации лебедок и талей должны быть обеспечены постоянный надзор за их состоянием и исправностью всех деталей, периодические профилактические осмотры с устранением замеченных неисправностей и отметкой ответственного за состояние лебедок или талей лица в специальном журнале, а также периодическое их испытание не реже 1 раза в год на специальном испытательном стенде или на монтажной площадке статической нагрузкой, превышающей номинальную на 25%. Данные испытаний должны быть зафиксированы протоколом, хранящимся в паспорте механизма.
К лебедке или тали должна быть прикреплена табличка с указанием даты проведенного испытания и срока последующего испытания. Лебедки и тали, не прошедшие своевременного очередного испытания, должны быть изъяты из эксплуатации впредь до проведения испытаний.
Лебедки находят широкое применение при погрузо-разгрузочных работах, такелаже трансформаторов, выключателей и другого оборудования ЗРУ, панелей щитов и ошиновки ОРУ. В зависимости от рода привода применяемые на электромонтаже лебедки подразделяются на ручные, электрические и унифицированные. Ручные лебедки применяются при производстве электромонтажных работ в основном двух видов — барабанные и рычажные.
Преимущественное применение находят лебедки барабанные облегченные и лебедки с рычажным приводом в связи с их малыми габаритами и сравнительно небольшой их массой. Лебедки с ручным приводом рекомендуются к применению грузоподъемностью не выше 3 т в связи с громоздкостью, большой массой и значительными усилиями на рукоятке ручных лебедок грузоподъемностью более 3 т.
Лебедки ручные рычажные работают на принципе протягивания рабочего тягового каната чего каната имеется обойма. Рукоятка переднего хода насажена на конец вала поводка, представляющего собой двуплечий рычаг с осью вращения посередине. Для заправки каната в тяговый механизм отодвигают оттяжку в сторону рукоятки. При этом обе пары сжимов разойдутся и дадут возможность протолкнуть конец тягового каната через отверстие штуцера до выхода его через отверстие крепежа.
Рис. 5. Рычажная ручная лебедка
Ручные лебедки рекомендуются к применению при выполнении небольших объемов работ, при отсутствии источника электроэнергии и при отсутствии на площадке механизированных подъемных устройств (автопогрузчики, краны, электролебедки).
Лебедка электрическая состоит из следующих основных узлов: рамы, барабана, редуктора, тормозного устройства и электродвигателя. Напряжение двигателя 380/220 В. Рама служит для размещения на ней всех узлов лебедки. Тормозное устройство с электромагнитным приводом сблокировано с электродвигателем лебедки и действует автоматически при отключении последнего. Крутящий момент передается от двигателя к барабану лебедки через редуктор. Сцепление барабана с валом редуктора осуществляется зубчатой или кулачковой муфтой.
Кинематическая схема электрической лебедки приведена на рис. 6.
Рис. 6. Кинематическая схема электрической лебедки: 1 — барабан, 2 – 7 — шестерни редуктора, 8 – 10 — валы редуктора, 11 — тормозное устройство, 12 — электродвигатель.
Талью называется подъемник подвесного типа с ручным или электрическим приводом. Тали ручные изготовляются с червячной и шестеренчатой передачей, используются при монтаже реакторов в ячейках ЗРУ, при ревизии и разборке электродвигателей и др. Таль ручная червячная состоит из верхнего и нижнего узлов, соединенных между собой грузовой цепью. Верхний узел содержит корпус, червячную пару, включающую колесо с грузовой звездочкой и червяк с тормозным устройством, тяговое колесо с бесконечной цепью и верхний подвесной крюк. Нижний узел состоит из обоймы, грузового ролика и нижнего крюка.
Таль подвешивается к неподвижной опоре за верхний крюк. При вращении тягового колеса при помощи цепи вращается червяк, вал которого жестко связан с тяговым колесом. Червяк приводит в движение червячное колесо с грузовой звездочкой, выбирая при этом грузовую цепь и вызывая подъем или опускание нижнего крюка и подвешенного к нему груза. Тали ручные с шестеренчатой передачей изготовляются грузоподъемностью до 5 т.
Таль электрическая предназначена для вертикального подъема и опускания, а также для горизонтального перемещения грузов вдоль однорельсового пути, по которому передвигается таль. Электроталь типа ТЭ состоит из двух основных узлов: грузоподъемного механизма и ходовой тележки, к которой подвешивается грузоподъемный механизм.
Грузоподъмный механизм состоит из корпуса с барабаном и встроенным в него электродвигателем, редуктора, электромагнитного тормоза и подвесного устройства (блока с крюком). Тормоз включается автоматически при отключении электродвигателя и отключается при включении двигателя.
Рис. 7. Электрическая таль типа ТЭ
Ходовая тележка состоит из двух щек, к одной из которых крепятся две оси со свободно вращающимися колесами, а к другой — два ведущих колеса, на ребордах которых нарезаны зубчатые венцы. Пуск двигателей талей осуществляется реверсивными магнитными пускателями. Управление подъемом, спуском и горизонтальным передвижением вправо или влево прои Наибольшее применение электрические тали находят в помещениях укрупнительной сборки деталей оборудования в блоки и узлы, а также для ревизии частей выключателей (камер отделителей, гасительных камер) и другого оборудования в передвижных инвентарных помещениях и устройствах. Электрические тали типа ТЭ изготовляются для высоты подъема груза 6, 12 и 18 м.
Домкраты применяются в основном при такелаже и монтаже силовых трансформаторов, синхронных компенсаторов и другого тяжеловесного оборудования, когда эти работы не могут быть выполнены кранами.
Домкраты по конструкции разделяются на реечные, винтовые и гидравлические. Реечный домкрат состоит из неподвижного основания 1 с приваренной вертикальной зубчатой рейкой 4, подъемного корпуса 3 с редуктором и рукоятки 2. Подъем груза производится на верхней центральной головке или на нижней лапе.
Рис. 8. Реечный домкрат
Наличие нижней лапы выгодно отличает реечный домкрат от других конструкций, так как позволяет производить подъем грузов с низким расположением опорных поверхностей. Для подъема груза вращают рукоятку домкрата по часовой стрелке. При этом вращение передается шестерне, которая, накатываясь по рейке 4, поднимает вместе с собой редуктор и корпус домкрата с грузом.
При ослаблении вращающего усилия на рукоятке специальная собачка удерживает через храповой диск рукоятку от обратного вращения под давлением груза и, таким образом, предотвращает падение груза. Однако в целях безопасности запрещается снимать руку с рукоятки во время подъема или опускания груза, а также пока груз остается в поднятом положении.
Винтовой домкрат (рис. 9) состоит из корпуса 1, грузового винта 2 и рукоятки 3 с храповиком, собачкой и фиксирующим стержнем с пружиной. Подъем груза осуществляется вращением рукоятки в направлении против часовой стрелки. При этом происходит вращение грузового винта 2 в неподвижном внутреннем винте и подъем подвижного винта с головкой домкрата и опирающимся на головку грузом. При опускании груза следует переключить фиксатор собачки и вращать рукоятку в обратную сторону.
Рис. 9. Винтовой домкрат
Гидравлический домкрат (рис. 10) состоит из корпуса 1, резервуара 2 и насоса 3. В герметически закрытом резервуаре 2 смонтированы насос 3 и кулачковый вал 6. Кулачок 10 приводит в движение плунжер 9. При этом происходит всасывание жидкости через клапан 7 или нагнетание через клапан 8 в корпус под поршень 4. Поршень, поднимаясь, производит подъем груза. Для опускания груза перепускают жидкость обратно в резервуар. Заполнение жидкости производится через пробку 11, а слив — через пробку 5. Для заполнения резервуара 2 используется масло индустриальное.
Рис. 10. Гидравлический домкрат
Телескопические вышки и гидравлические подъемники
Телескопические вышки используются в основном при выполнении работ по ошиновке ОРУ. Телескопические вышки обеспечивают безопасные условия работ при подъеме рабочих с инструментами, приспособлениями и грузами для производства работ на высоте, а также обеспечивают благоприятные условия для высокопроизводительной работы при монтаже гирлянд, проводов и арматуры.
Гидравлические подъемники с шарнирной стрелой обладают по сравнению с телескопическими вышками тем большим преимуществом, что их конструкция позволяет благодаря наличию шарнирной стрелы перемещать люльку с грузом в поднятом состоянии в любую сторону без перемещения подъемника.
Изготовление самодельного подъёмного механизма — это вынужденная мера, необходимая для решения какой-то острой сиюминутной задачи. С другой стороны, удачно построенный механизм продолжает дальнейшее существование, и выполняет свои рабочие функции. Поэтому, взвесив плюсы и минусы, возьмемся за работу.
Для чего необходимо подъёмное устройство
Рассмотрим, когда возникает необходимость в таком устройстве:
- Во-первых, для поднятия и перемещения тяжестей, неподручных одному или двум человекам.
- Во-вторых, при ремонтных или строительных работах в гараже, дачном участке, частном доме.
- В-третьих, как передвижное мобильное устройство, установленное на автомобиле или тракторе.
Как сделать самодельную ручную лебёдку своими руками
До начала проектирования устройства необходимо осознать, для чего оно будет нужно, и как пригодится в последующем времени.
- Затем необходимо разработать компоновочный чертёж, пускай не с подробными размерами, но все основные узлы и детали должны быть указаны на схеме.
- Следующим этапом будет подбор необходимых деталей, узлов, материалов. Довольно часто самодеятельные изобретатели отталкиваются от того, что у них есть — лебёдка, трос, швеллер, труба, и начинают стройку именно с них. А дальнейшее строительство продолжается вокруг получившейся конструкции.
- Если с конструкцией опоры редко возникают проблемы, то с выбором подъёмной лебёдки они встречаются часто.
- Так, многих не устраивает качество покупных механизмов, или они просто отсутствуют в продаже, поэтому практикуется их самостоятельное изготовление.
Опять же, нужно сразу предупредить Эдисонов — изобретать велосипед стоит тогда, когда планируется строительство чего-то основательного, типа подъёмного крана или мачты. В остальных случаях проще купить готовое изделие, это будет выгоднее по деньгам и трудозатратам.
Инструкция по изготовлению
Разберемся, как сделать самодельную лебедку. Как известно, основным элементом ручной лебёдки является барабан и храповой механизм с ручным тормозом. В качестве барабана многие используют якорь электродвигателя. К нему достаточно прикрепить боковые щёки и шестерню. Кроме того, на роторе уже установлены два подшипника, которые пригодятся в дальнейшем. Вариантов крепления барабана к станине может быть множество, и самый рациональный будет у каждого свой.
Приводить барабан в действие можно ручным воротком или электродвигателем, вот только для понижения оборотов вала понадобится редуктор, а для торможения — электрический тормоз. Поэтому довольно часто изобретатели подъёмного крана предпочитают обойтись человеческой силой и прирождённой смекалкой, используя полиспасты.
Изготовленную лебёдку уже можно использовать в хозяйстве по назначению — поднимать груз на высоту, фиксировать и перемещать на нужное место. Но всё равно, это будет ещё не совсем удобно, так как не решён вопрос с её постоянным базированием — подъёмником на балке или кране.
Чертежи подъёмного крана своими руками
Наиболее распространённую схему крана можно найти в интернете. Она разработана в специальном КБ и прошла испытание временем. Основная идея такого крана — низкая поворотная платформа с мотолебёдкой и противовесом. К этой платформе прикреплена подъёмная стрела с блочком, через который пропускается трос с крюком. Подъём и опускание стрелы может производиться отдельной лебёдкой, но довольно часто она зафиксирована в неподвижном положении, потому что так надёжней от опрокидывания и переворота.
В таких конструкциях чем меньше подвижных узлов, тем лучше. Сама рама крана может стоять на треноге или иметь четыре точки опоры, если, конечно, не делалась мобильная версия.
К сожалению, большинство самодельных изобретателей мало знакомы с теорией сопротивления материалов и деталей машин. В силу объективных причин они работают интуитивно, что-то увидели по телевизору или интернету, а где-то подглядели у соседей. Поэтому создать шедевр у них вряд ли получится, но механического помощника — самодельный кран из лебёдки — да. Вот только не нужно забывать о собственной безопасности и своих помощников. Если уж взялись разрабатывать подъёмный механизм на 100 кг, то подъёмную таль нужно брать намного мощнее.
То же самое с подъёмной стрелой — не нужно использовать деревянный брус в качестве основы, ведь всё случается внезапно, и несчастные случаи в том числе. Если металл можно с большой уверенностью рассчитать на изгиб и усилить трубу уголком, то брус при перегрузе просто лопнет на щепки, а там уж последствия непредсказуемы.
Также с использованием тросов или канатов для поднятия груза. И здесь лишний запас не повредит, и если принято использовать металлический трос, не нужно менять его на синтетическую верёвку или стропу от парашюта, какими бы надёжными они ни казались. Поэтому самодельный кран для поднятия грузов нужно делать с огромным запасом на тонну грузоподъёмности.
Виды лебедок
Тем, кто хоть раз поднимал ведро воды из колодца, уже знаком принцип действия лебедки. Это приспособление предназначено для таких задач как подъем или перемещение грузов. В ее конструкцию входит барабан или шкив для грузового каната, механизм привода с промежуточными передачами, тормозное устройство и опорная станина. По назначению различают лебедки тягового типа (для перемещения груза в горизонтальной плоскости) и подъемного.
Лебедки применяются для многих целей – это может быть швартовка судов, подъем якорей, состоящие в большом числе машин лебедки. Ручная лебедка, собранная своими руками, станет удобным решением в строительстве дачного дома.
Чертежи ручной лебедки
Чертежи конструкции данной ручной лебедки отличаются обзорным характером, поскольку размер червячной передачи зависит от того, с какой геометрией используется применяемый вал, а также шестерня глиста.
Конструкция состоит из таких элементов:
• шестерен глиста;
• вала намотки троса;
• латунной втулки;
• корпуса;
• ручки.
Шестерни глиста
Эту часть нужно подбирать, учитывая расчетную грузоподъемность лебедки. Ориентируясь на размеры и предложенную схему, мы можем сделать простой механизм для подъема груза.
Вал намотки троса
Это может быть цельная конструкция, или сваренная из нескольких элементов.
Латунная втулка
За счет латунной втулки вал при вращении скользит. Такой вариант конструкции подходит, чтобы выполнять временные работы. Для постоянного использования механизма вместо втулок применим подшипники качения. За счет этого конструкция станет более сложной и вместе с тем более дорогой. Если потребуется, по мере того, как втулки будут вырабатываться, они могут быть заменены. Это станет более дешевым решением.
Корпус
Для изготовления берем гнутый стальной неравнополочный швеллер ГОСТ 8281-80 и листовой металл ГОСТ 19903-74. В нашем случае корпус создан из швеллера 200х50х30х4 мм и листового металла толщиной 4 мм. В корпусе используется длинный и короткий швеллер, для скрепления которых использована левая и правая пластина, и болтовое соединение М8.
Ручка
Чтобы сделать ручку, использован металлический фрагмент и деревянная вставка. Для крепления ручки к валу применен штифт 10х36 ГОСТ 3128-70.
Пошаговое описание сборки
2. На втулки одеваются пластины из металла.
3. Пластины из п. 2 крепятся на длинный швеллер при помощи:
• болтов DIN933;
• пружинных шайб ГОСТ 6402-70;
• гаек ГОСТ 5915-70.
Размер крепежа для резьбы М8.
4. На вал намотки вставляется шпонка и насаживается шестерня, после чего одевается металлическая втулка.
5. С двух сторон вала намотки надеваются втулки из латуни.
6. Со стороны шестерни вал вставляется в длинный швеллер.
7. С другой стороны шестерни на втулку из латуни надевается короткий швеллер и крепится на пластины с помощью болтов, пружинных шайб и гаек М8.
Для уменьшения нагрузки на барабан лебедки нужно использовать систему блоков (полиспастных механизмов).
На изображениях можно увидеть, что с использованием полиспастных механизмов нагрузка на барабан снижается в 4 раза.