Александров М. П. Подъемно-транспортные машины: Учеб. для маши-ностроит. спец. вузов. — 6-е изд., перераб. — М.: Высш. шк, 1985.—520 с, ил.



В учебнике рассмотрены конструкции современных подъемно-транспортных машин, принципы их действия, области применения. Приведены основы выбора, расчета и конструирования механизмов. Уделено внимание вопросам комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, повышению надежности и производительности машин, а также вопросам экономики. В настоящее издание (5-е — в 1979 г.) включены материалы, связанные с новыми методами расчета и конструирования машин.
Для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов.
Настоящий учебник является результатом многолетней преподавательской деятельности автора в Московском высшем техническом училище им. Н. Э. Баумана, выпускающем инженеров широкого профиля. Без определенного минимума знаний в области подъемно-транспортного машиностроения специалист любой отрасли не сможет осуществить правильный выбор оптимальных подъемно-транспортных средств, рационально организовать проведение механизации погрузочно-разгрузочных работ и технологических процессов, направленной на повышение производительности труда. Инженер должен знать основные виды подъемно-транспортных машин, их особенности, области использования, должен уметь правильно и обоснованно выбрать тип и параметры машины, выполнить необходимые основные расчеты.
В учебнике в соответствии с направлением и требованиями программы курса рассмотрены основные конструкции современных подъемно-транспортных машин, принципы их действия; приведены основы расчета и конструирования механизмов и отдельных деталей грузоподъемных и транспортирующих машин; рассмотрены вопросы комплексной механизации производственных процессов и применения транспортирующих средств в поточном производстве и в автоматических линиях; вопросы развития и совершенствования , подъемно-транспортных машин и систем управления ими, пути повышения надежности, долговечности и производительности подъемно-транспортных машин.
Учитывая ведущую роль машин непрерывного транспорта в комплексной механизации и автоматизации производства, в учебнике особое внимание уделено прогрессивным типам конвейеров (конвейерам на воздушной подушке, эскалаторам» конвейерам с погруженными скребками, крутонаклонным и др.). Особое внимание обращено на соблюдение норм техники безопасности, регламентированных правилами устройства -и безопасной эксплуатации грузоподъемных машин.
Подъемно-транспортные машины и устройства настолько разнообразны по своему назначению, принципам действия и конструктивному исполнению, что не представляется возможным дать подробное описание и детальные расчеты даже для основных типов. Поэтому в учебнике изложены лишь общие принципы расчета и конструирования отдельных деталей, узлов, механизмов, а также приведены типовые расчеты, имеющие цель обеспечить надежность и долговечность проектируемых устройств. Во избежание повторения материала предыдущих курсов при расчете деталей подъемно-транспортных машин общего назначения здесь описаны только особенности их расчета применительно к специфическим условиям работы этих машин в повторно-кратковременном режиме.
В шестом, переработанном издании учебника отражены новые достижения отечественной и зарубежной техники в области подъемно-транспортного машиностроения, позволившие создать более производительные и долговечные машины. При описании работы механизмов значительное внимание уделено рассмотрению прогрессивных конструкций, в которых используются различные методы регулирования скоростей, что существенно облегчает монтажные и сборочные работы и способствует повышению их производительности.
В учебник введены разделы по устройствам, обеспечивающим безопасность работы грузоподъемных и транспортирующих машин, а также даны краткие сведения по использованию в металлоконструкциях легких сплавов и прогрессивных тонкостенных профилей. Рассмотрены общие требования к грузоподъемным машинам, основные функции инспекции Госгортехнадзора и правила и нормы освидетельствования кранов.
При подготовке шестого издания учебника учтены пожелания кафедр и преподавателей, читающих лекции и ведущих курсовое проектирование по данной дисциплине как внутри страны, так и в странах СЭВ, где этот учебник широко используется в учебном процессе. За эту помощь при создании учебника автор выражает глубокую признательность.
В создании материально-технической базы коммунизма в нашей стране значительную роль играет подъемно-транспортное машиностроение, 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 технологических операций. Эта важная проблема нашла отражение и в Конституции СССР, где в статье 21 сказано: «Государство заботится об улучшении условий и охране труда, его научной организации, о сокращении, а в дальнейшем и полном вытеснении тяжелого физического труда на основе комплексной механизации и автоматизации производственных процессов во всех отраслях народного хозяйства».
Решения XXVI! съезда КПСС указывают на необходимость увеличения производства прогрессивных средств механизации подъемно-транспортных, погрузочно-разгрузочных и складских работ, в том числе грузоподъемных машин с дистанционным и программным управлением, подвесных конвейеров с автоматическим адресованием грузов и автоматизированного оборудования для складов. Современные поточные технологические и автоматизированные линии, межцеховой и внутрицеховой транспорт требуют применения разнообразных типов подъемно-транспортных машин и механизмов, обеспечивающих непрерывность и ритмичность производственных процессов. Именно поэтому подъемно-транспортное оборудование в настоящее время играет уже не вспомогательную роль в производственном процессе, а превращается в один из основных решающих факторов, определяющих эффективность совре менного производства. Насыщенность производства средствами механизации трудоемких и тяжелых работ, уровень механизации технологического процесса определяют собой степень совершенства технологического процесса.
Правильный выбор подъемно-транспортного оборудования является решающим фактором нормальной работы и высокой продуктивности производства. Нельзя обеспечить его устойчивый ритм на современной ступени интенсификации без согласованной и безотказной работы современных средств механизации внутрицехового и межцехового транспортирования сырья, полуфабрикатов и готовой продукции на всех стадиях обработки и складирования.
Современные высокопроизводительные грузоподъемные и транспортирующие машины, работающие с большими скоростями и обладающие высокой грузоподъемностью, являются результатом постепенного развития этих машин в течение долгого времени./Еще в глубокой древности, за 4000 лет до нашей эры, древнекитайская культура знала применение простейших грузоподъемных устройств— рычагов и полиспастов, используемых для подъема воды из колодцев и при возведении сооружений. Аналогичные устройства для поднятия и перемещения больших тяжестей были известны и народам Ближнего Востока. Строительные работы, связанные с поднятием и перемещением больших тяжестей с использованием грузоподъемных механизмов, производились, например, при сооружении египетских пирамид. Так, пирамида Хеопса, сооруженная в XXVII в. до н.э. имела высоту 147 м и сложена из 2,5 млн. известняковых блоков массой от 2 до 30 т. Сложной технической задачей являлась установка плит Баальбекской террасы, находящейся на территории современного государства Ливан, имеющих длину до 20 м, сечение 4,8X4,2 м и массу более 1000 т.
В античный период при строительстве храма Зевса в Гелиополисе во II в. н. э. были установлены колонны из порфира массой до 360 т; в храме Артемиды в Эфесе были использованы мраморные балки длиной до 90 м.
Первыми средствами, облегчающими ручной труд, были рычаги, катки и наклонные плоскости. Проведение крупных строительных работ при таких средствах механизации требовало привлечения громадного количества людей. Так, на строительстве пирамиды Хеопса, продолжавшемся более 20 лет, было постоянно занято около 100 тыс. человек. Рычажные подъемники — прототипы современных стреловых кранов — использовались для подъема воды. Еще за 22 века до нашей эры начали применять и простейшие вороты с ручным приводом (рис. 1). В VII в. до н. э. появились блоки, а во II в. до н. э. вороты с червячной, цевочной и зубчатыми передачами с ручным приводом. В эпоху средневековья в XI—XII вв. в связи с развитием торговли, мореплавания и горно-металлургической промышленности началось быстрое развитие грузоподъемных машин и расширилась область их применения. Появились первые прототипы современных кранов, имевшие ручной привод и привод от топчаковых колес. Вначале эти краны изготовлялись из дерева и только для осей и крюков применялась сталь.
С глубокой древности известны и машины непрерывного транспортирования, сначала в виде водоподъемных колес и скребковых лотков, а затем в виде ковшовых подъемников (рис. 2) —прототипов современных элеваторов, приводившихся в движение силой течения воды или вручную.
В 1860 г. был создан первый кран с паровым двигателем. В 80-х годах XIX в. начали применяться краны с электрическими двигателями.
Большая заслуга в деле развития подъемно-транспортной техники принадлежит России. Еще в XI в. для подъема тяжестей при возведении Софийского собора в Новгороде строители пользовались сложными системами полиспастов, дающими существенный выигрыш в силе и превосходившими по своим техническим возможностям устройства, применявшиеся в Западной Европе.
В 1677 г. на колокольню Московского Кремля подняли Большой Успенский колокол массой 130 т. Подъем колокола производился с помощью рычагов, полиспаста и ворота. Для облегчения
подъема колокол был соединен цепями с противовесом, что было оригинальным решением, облегчавшим ручной труд.
В XVIII в. для обслуживания металлургических заводов на Урале, Алтае и в Забайкалье применялось большое количество разнообразного подъемно-транспортного оборудования для загрузки доменных печей, откатки вагонеток и др. В 1764 г. русский механик Е. Г. Кузнецов соорудил многоковшовый цепной водоподъемник, впоследствии им же пере- оборудованный для подъема руды и породы. Большой вклад в развитие механизации горнорудных работ внес замечательный русский гидротехник и механизатор К-Д. Фролов (1726— 1800), работавший на Змеино-горском руднике на Алтае.
В 1768 г. он пустил в ход грандиозную для того времени комплексную установку для подъема руды и удаления воды из шахт, приводимую в действие давлением воды. В 1779 г. он построил полуавтоматическую установку для промывки и обогащения руды. Ее основой были рудоподъемники непрерывного действия — ковшовые элеваторы, поднимающие руду на высоту 45—68 м с производительностью до 10 т/ч.
В 1769 г. с помощью оригинального устройства было произведено перемещение на большое расстояние камня размером 15Х9Х Х7 м и массой более 1000 т, использованного скульптором Фальконе в качестве основания памятника Петру I. Его перемещали по медным шарам, уложенным в обшитых медными листами желобах (первый прототип шарикоподшипника). Перемещение осуществлялось с помощью воротов и полиспастов.
В 1834 г. с помощью канатов, полиспастов и воротов была осуществлена доставка и установка 48 колонн Исаакиевского собора в Петербурге — масса каждой колонны примерно 100 т. Процесс установки колонн был разработан настолько четко, что длительность установки одной колонны составляла в среднем всего 105 мин.
Долгое время в России систематически не занимались изучением и обобщением опыта развития подъемно-транспортных машин. И только в 80-х годах прошлого столетия проф. И. А. Вышнеградский (1831—1895) впервые создал курс подъемно-транспортных машин. В 1882 г. вышла работа проф. М. Н. Петрова, систематизирующая и обобщающая опыт механизированной перегрузки грузов. Большой вклад в развитие подъемно-транспортного машиностроения внесли проф. Н. И. Самусь, издавший в 1886 г. «Курс подъемных машин» с большим атласом, и Л. 3. Ратковский, преподаватель Петербургского политехнического института и заведующий отделом подъемных машин и металлических конструкций Пу-тиловского завода, издавший в 1907—1910 гг. ряд книг под общим названием «Подъемные краны».
Начало отечественного краностроения относится к 1900 г., когда впервые были построены краны на Брянском, Краматорском и Путиловском заводах. В 1913 г. годовой выпуск кранов на Брянском и Краматорских заводах составлял 70 шт. Такое производство не могло удовлетворить запросы развивающейся промышленности.
После Великой Октябрьской социалистической революции в России 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 область машиностроения. Созданы специализированные заводы по выпуску подъемно-транспортного оборудования. Вместе с расширением материальной базы подъемно-транспортного машиностроения росли и крепли кадры конструкторов. В 1930 г. был создан первый отраслевой научно-исследовательский институт «Гинстальмост» впоследствии Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт подъемно-транспортного машиностроения (ВНИИПТМАШ), занимающийся вопросами конструирования и изучения новой подъемно-транспортной техники и являющийся головным учреждением отрасли; несколько позднее созданы проектно-монтажные организации: Государственный проектный и конструкторский институт механизированного конвейерного транспорта и подвесных канатных дорог (ГПКИ «Союз-проммеханизация»), специальное конструкторское бюро складского оборудования, механизации и автоматизации складов (СКБС) и многие другие специализированные организации.
Темпы развития подъемно-транспортного машиностроения, технический уровень и качество выпускаемого оборудования позволяют обеспечить выполнение все возрастающего объема погрузоч-но-разгрузочных, транспортных и складских работ в самых различных областях народного хозяйства. Внедрение прогрессивных машин и оборудования, средств механизации позволило существенно увеличить производительность труда. Для выполнения задач, поставленных партией и правительством, проводится значительная работа по повышению технического уровня выпускаемого оборудования. За последние годы для механизации погрузочно-разгрузоч ных работ специализированные проектные организации совместно с машиностроительными заводами создали ряд высокопроизводительных, экономичных и удобных в эксплуатации машин и устройств. Созданы электро- и автопогрузчики, различные погрузочные машины для штучных и сыпучих грузов, штабелирующие и другие подъемные средства, позволяющие осуществить комплексную механизацию на многих участках предприятий черной и цветной металлургии, машиностроительной, угольной, химической промышленности и др. Разработаны уникальные конструкции плавучих кранов большой грузоподъемности, созданы новые конструкции мостовых электрических кранов общего назначения грузоподъемностью 5—50 т с высокими техническими показателями.
Из основных тенденций в развитии подъемно-транспортного машиностроения необходимо отметить:
создание качественно новых видов подъемно-транспортных 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 и надежности машин при одновременном значительном снижении их металлоемкости благодаря применению новых кинематических схем, более совершенных методов расчета, использования рациональных облегченных профилей проката, новых материалов (легированные стали, легкие сплавы и пластмассы), а также прогрессивной технологии машиностроения (новые методы термообработки, ланесение упрочняющих покрытий и др.);
увеличение производительности оборудования благодаря применению широкого регулирования скоростей механизмов, автоматического, полуавтоматического и дистанционного управления, специальных захватных и других подъемных агрегатов, а также улучшения условий труда крановщиков благодаря применению установок для охлаждения и очистки воздуха в кабинах и других мероприятий;
увеличение области применения машин непрерывного транспортирования путем расширения нормальных рядов машин как в направлении создания мощных и сверхмощных машин (в том числе конвейеров для транспортирования сыпучих грузов на расстояние, превышающее 100 км), так и в направлении создания машин легкого и особо легкого типов (подвесные конвейеры), а также путем приспособления транспортирующих хмашин и их элементов к специфическим свойствам грузов (создание морозостойких и жаростойких высокопрочных лент и т. п.).
Современное производство подъемно-транспортных машин в условиях социалистического хозяйства, при котором интересы заводов-изготовителей не расходятся с интересами предприятий, использующих эти машины, основывается на создании блочных конструкций, позволяющих получить высокий технико-экономический эффект при изготовлении и эксплуатации этих машин. Блочной называется конструкция, состоящая из самостоятельных сборочных единиц (блоков), соединенных между собой легкоразъемными элементами. К таким блокам можно отнести крановые крюковые подвески, муфты, тормоза, редукторы, ходовые колеса с буксами и т. д. (рис. 3). В настоящее время принцип блочности используется не
только в механизмах, но и в металлоконструкциях, что позволяет организовать поточные линии для серийного изготовления унифицированных сборочных единиц металлоконструкций с соблюдением возможности их взаимозаменяемости.
Применение блочных конструкций позволяет выпускать сборочные единицы механизмов «на склад», т. е. в законченном виде, что приводит к специализации отдельных цехов и заводов. Специализация производства в свою очередь обеспечивает повышение качества изготовляемых сборочных единиц.