РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ

29. Стальные канаты
30. Блоки, полипласты, крюковые подвески

В состав рабочего оборудования входят стреловое или башенно-стреловое оборудование, грузозахватные органы (крановые подвески) и грузозахватные приспособлщ ния (стропы, подвески, траверсы, подхваты, зажимы).
Стреловое или башенно-стреловое оборудование обеспечивает действие грузозахватного органа. Оно состоит из металлоконструкций (стрелы, башни, гуська) и ка-натно-блочных (грузового и стрелового полиспастов, состоящих из системы блоков и канатов) и предохранительных (телескопических упоров и тяг стрелы, предохраняющих стрелу крана от запрокидывания) устройств.
По конструкции различают стреловое оборудование со стрелой постоянной длины, с выдвижной и телескопической стрелами. Стреловое оборудование со стрелой постоянной длины выполняют с гибкой подвеской, с выдвижной стрелой — с гибкой или жесткой подвеской, а с телескопической стрелой — с жесткой подвеской. Стреловое оборудование со стрелой постоянной длины и с выдвижной стрелой может иметь несколько модификаций, отличающихся друг от друга длиной стрел. В этом случае под основной стрелой понимают такую, которая обеспечивает подъем номинального груза при заданных вылете и высоте подъема. Остальные модификации стрел называют удлиненными стрелами. Удлиняют основную стрелу с помощью дополнительных секций (вставок).
Рабочее оборудование автомобильных кранов является сменным т. е. один его вид может быть заменен другим в условиях эксплуатации.

29.  СТАЛЬНЫЕ КАНАТЫ
Стальные канаты применяют в качестве тягового органа, передающего движение от грузовой или стреловой лебедки грузу или стреле, и в конструкции рабочего оборудования кранов в качестве различных растяжек и т. п.
Стальной канат (рис. 116) свит из прядей 1, каждая из которых состоит из стальных проволок 2. Пряди навивают вокруг пенькового сердечника 3 или проволоки из более мягкой, чем сами пряди, стали. Канаты бывают односторонней (рис. 116, а) и крестовой (рис. 116, б) свивки. При одпосторонней свивке каждая прядь и весь канат свиты в одном направлении. Канаты такой свивки меньше изнашиваются и более гибки, но легко раскручиваются, особенно под нагрузкой. В канате крестовой свивки направление проволоки в пряди противоположно направлению прядей в канате; такие канаты раскручиваются значительно меньше. Пряди канатов могут быть свиты из проволок одного диаметра (нормальная структура сечения) или разного диаметра (комбинированная структура сечения), причем на поверхности расположены проволоки большего диаметра (рис. 116, в, г). Последние сложнее в изготовлении, но более гибкие и долговечнее при работе, связанной с истиранием наружных слоев каната. При свивке каната проволоки в прядях соприкасаются друг с другом. По роду касания различают три типа канатов: с точечным касанием — ТК, с линейным касанием — ЛК, с точечным и линейным касанием проволочек в прядях — ТЛК. При изготовлении каната проволоки подбирают одинакового диаметра в отдельных слоях пряди (обозначаются буквой О, например, ЛК-О, ТЛК-О), двух разных диаметров в верхнем слое пряди (обозначаются буквой Р, например ЛК-Р), разного и одинакового диаметра по отдельным слоям пряди (обозначаются буквами РО, например ЛК-РО, ТЛК-РО).
Рис. 116. Стальные канаты шестипряд-ные односторонней (а) и крестовой (б) свивки и сечения канатов нормальной (в) и комбинированной (г) структуры: 1 — пряди каната, 2 — проволоки, 3 — сердечник.
На автомобильных кранах применяют стальные канаты двойной свивки с линейным касанием проволок в прядях типа ЛК-Р из шести прядей с числом проволочек в каждой пряди 19 и с одним органическим сердечником (конструкции 6*19 + 1 о. с.) по ГОСТ 2688—80. Реже используют канаты типа ТЛК-О конструкции 6*37 + 1 о. с. по ГОСТ 3079 — 80, так как такие канаты менее износоустойчивы и обладают пониженной прочностью по сравнению с канатами типа ЛК-Р. Канаты типа ТК устанавливают только в системах управления краном.
Кроме того, стальные канаты разделяют на раскручивающиеся и нераскручивающиеся, последние применяют в грузовых полиспастах кранов с большой высотой подъема крюка.
Крепление каната должно выдерживать большее усилие, чем сам канат. Недостаточно надежное крепление каната может стать причиной серьезной аварии и даже человеческих жертв. Наиболее распространено крепление каната в конусной втулке клином (рис. 117, а). В плоское сужающееся отверстие стального кованого, штампованного или литого корпуса 1 пропускают канат 3 таким образом, чтобы оба конца его выходили из узкой стороны отверстия (рис. 117, I). Затем в петлю, образуемую частью каната, выходящего из широкой стороны отверстия, закладывают стальной или чугунный клин 2 и затягивают его канатом. При этом канат зажимается между внутренними поверхностями отверстия в корпусе и клином, имеющим на боковых поверхностях канавки для плотного прилегания каната.
Рис.   117.   Крепление   концов   канатов в   конусной   втулке   клином   (а)   и   заливкой (6): 1 — корпус втулки, 2 — клин, 3 — канат, 4 — обмотка.
Канат следует крепить так, чтобы продолжение оси рабочей (нагруженной) ветви каната проходило через центр отверстия в проушинах корпуса конусной втулки, иначе канат будет перегибаться, что приведет к его обрыву. Второй конец каната должен быть выпущен за край корпуса на длину, равную 10— 12 диаметрам каната (рис. 117, II), или заделан так, как показано на рис. 117, 1/1. Такое крепление каната легко демонтировать: достаточно бородком, вставленным с узкой стороны отверстия, выбить клин. Недостаток этой конструкции в том, что трудно крепить канаты больших диаметров, так как они плохо сгибаются.
Канаты больших диаметров крепят в конусной втулке заливкой (рис. 117, б). Конец каната 3, продетый с узкой стороны в отверстие втулки 1, расплетают на отдельные проволоки, предварительно перевязав канат в месте выхода его из втулки. Затем у каната вырезают пеньковый сердечник и образовавшуюся кисть затягивают внутрь втулки. Внутреннюю поверхность втулки и проволоки протравливают соляной кислотой и заливают втулку припоем или баббитом, а в особо ответственных случаях — свинцом или цинком. Так крепят канаты-стяжки большого диаметра, поддерживающие удлиненные стрелы. Этот способ надежен, но имеет и недостатки: неразъемность соединения и сложную конструкцию.
На рис. 118, а показано крепление каната 2 на коуше 1 с обмоткой 3 заплетки и с использованием болтовых зажимов 4. Коуш 1 крепления имеет на наружной стороне канавку (рис. 118, б), в которую укладывают петлю каната. В первом случае (рис. 118, I) расплетают на пряди конец каната, вырезают пеньковый сердечник и, плотно обтянув коуш петлей каната, вплетают пряди расплетенного коуша в канат, прокалывая его специальным инструментом. Последний прокол каждой прядью выполняют только половиной проволок пряди. Число проколов каната каждой прядью зависит от диаметра каната (мм): до 15—4; 15—28 — 5; 28—60 — 6 проколов. Последний прокол можно выполнять не всеми прядями, а только половиной. Заплетка должна доходить до самой обоймы и иметь на всей длине плотную обмотку 3 из мягкой проволоки. Длина заплетаемой части т должна быть не менее 20 — 25 диаметров каната. Надежность крепления этого типа зависит от качества выполнения заплетки и обмотки. Во втором случае (рис. 118, II) конец каната после закладки его в канавку коуша стягивают с канатом зажимами 4. Применяют обыкновенные (рис. 118, в) или рожковые (рис. 118, г) зажимы. Минимальное число зажимов зависит от диаметра каната (мм): до 16 — 3; 16,5—27 — 4; 27,5—37 — 5; свыше 37 — 6 зажимов. Расстояние между зажимами п и длина нерабочего конца каната «, после зажима должны быть не менее шести диаметров каната.
Рис.  118. Крепление концов каната на коуше: в — общий   вид   крепления,   б— коуш,   а,   г — обыкновенный   и   рожковый   болтовые   зажимы;   1 — коуш,   2 — канат, 3 — обмотка, 4 — зажимы.
Все гайки зажимов располагают со стороны, противоположной концу каната (рис. 118, II). Крепление считается нормальным, когда после затяжки гаек зажимов общий размер сжатых канатов составляет 0,6 от
удвоенного номинального диаметра. Петлю и ее крепление проверяют натяжением каната под нагрузкой, после чего дополнительно затягивают гайки зажимов до указанного предела. Свободный конец каната обязательно приматывают мягкой проволокой к рабочей ветви на длине не менее двух диаметров каната.
Концы канатов в барабанах лебедок крепят одним или двумя (канаты диаметром 16 мм и более) клиньями. Крепление каната 1 одним клином 2 (рис. 119, а) в плоском сужающемся отверстии, выполненном в теле барабана 3, аналогично креплению каната в конусной втулке клином (см. рис. 117, а). Для крепления каната двумя клиньями 2 (рис. 119, б) и 4 в барабане 3 сделаны два клиновых отверстия. Конец каната 1 пропускают последовательно через оба отверстия, а затем вначале забивают клин 2, расположенный ближе к концу каната, а после натяжения каната — клин 4. Если установить сначала клин 4, то при забивании клина 2 участок каната между клиньями ослабеет и канат будет удерживаться только одним клином 4, т. е. надежность крепления уменьшается вдвое.
Рис. 119. Крепление концов канатов в барабанах лебедок   одним   (а)   и   двумя   (6)   клиньями: Т — канат, 2, 4 — клинья, 3 — барабан.
Конец каната можно присоединить к барабану болтами, что отличается от крепления болтами зажимами лишь тем, что одной из половинок зажима является тело барабана, к которому болтами притягивают планку, зажимающую канат.

30.  БЛОКИ, ПОЛИСПАСТЫ, КРЮКОВЫЕ ПОДВЕСКИ
Блоки на автомобильных кранах применяют для изменения направления движения каната (направляющие и отклоняющие) и для выравнивания усилий (уравнительные). Блоки изготовляют литыми из серого чугуна, а для больших нагрузок — из стального литья. По характеру установки различают неподвижные и подвижные блоки. Неподвижным называется такой блок, ось которого при работе остается неподвижной (рис. 120, а). При подъеме с помощью такого блока груза массой Q в канате возникает усилие Р, численно равное произведению массы груза и ускорения свободного падения. Для преодоления этого усилия к свободному концу каната необходимо также приложить усилие Р. Под воздействием усилия Р, направленного вниз, груз поднимается вверх. Поэтому говорят, что неподвижный блок дает возможность изменять направления усилия для подъема груза по сравнению с направлением движения груза, но не дает выигрыша в силе.
Подвижным блоком называют такой, ось которого опускается или поднимается вместе с грузом (рис. 120, б). При подъеме груза массой Q к свободному концу каната необходимо приложить усилие Р/2. Таким образом, подвижный блок дает возможность поднять груз Q, прикладывая к подвижному концу каната усилие, в два раза меньше, чем при подъеме груза Q без подвижного блока. Поэтому говорят, что подвижный блок дает выигрыш в силе в два раза.
При подъеме груза блок вращается вокруг оси и преодолевает при этом сопротивление от сил трения в оси блока. Кроме того, возникает также сопротивление от перегиба каната при его движении по блоку. Поэтому величина Р1 численно будет больше Р (при неподвижном блоке) или 0,5 Р (при подвижном блоке) на величину, учитываемую КПД блока. При стальном канате и установке блока на подшипниках качения КПД блока 0,97—0,98. Следует помнить, что, получая выигрыш в силе почти в два раза (учитывая КПД), мы проигрываем в скорости подъема груза в два раза, так как, чтобы поднять груз на некоторую высоту, конец каната должен пройти в два раза больший путь, чем требуемая высота подъема.
Полиспасты. Система, состоящая из подвижных и неподвижных блоков, огибаемых канатом, представляет собой простейшее грузоподъемное устройство — полиспаст (рис. 120, в), с помощью которого можно уменьшить усилие, развиваемое лебедкой, изменить направление прилагаемого к грузу усилия (т. е. тянуть за свободный конец полиспаста вниз или в сторону) и уменьшить скорость подъема груза по сравнению со скоростью каната, наматываемого на барабан лебедки.
Рис.  120. Блоки и полиспасты: а — неподвижный блок, б — подвижный блок, в — простейший двукратный полиспаст, г —- схема к определению кратности  полиспаста;   1—5—полиспаст с  кратностью соответственно 1—5.
Полиспаст характеризуется кратностью, показывающей, во сколько раз требуемое для подъема груза усилие меньше заданной массы груза. Так как число ветвей полиспаста, на которое распределяется масса поднимаемого груза, численно равно кратности полиспаста, можно рекомендовать следующий простой способ ее определения. Если полиспаст мысленно рассечь плоскостью (рис. 120, г), пересекающей все ветви каната, который огибает блоки, то кратность полиспаста численно будет равна числу пересеченных плоскостью канатов. Чем больше кратность полиспаста К, тем меньше усилие Р, которое необходимо развить лебедкой для подъема заданного груза (2, и тем больше скорость наматываемого на барабан каната ук, которая обеспечивает заданную скорость подъема груза Q. Другими словами, vk = Кvr и Р1 = Р/Кη = Qg/ Кη, гдег η— КПД полиспаста, а g — ускорение свободного падения.
Блоки полиспаста закрепляют на двух или нескольких (по вертикали) параллельных осях, образуя неподвижные и подвижные блочные обоймы. Крюк грузового полиспаста подвешивают в подвижной обойме полиспаста, а неподвижную обойму крепят к оголовку стрелы. Свободный конец каната полиспаста закрепляют на подвижной или неподвижной обойме (стреле, двуногой стойке).
Для подъема груза на автомобильных кранах применяют дву-, трех- и четырехкратные полиспасты (полиспасты с кратностью 2, 3 и 4).
Двукратный полиспаст (рис. 121, а) состоит из неподвижного блока 1, установленного на головке 6 стрелы, и подвижного 2, установленного в крюковой подвеске 3. Неподвижный блок головок стрелы и гуськов, с которого канат полиспаста уходит на барабан лебедки, называют отклоняющим. Грузовой канат, закрепленный на головке стрелы конусной втулкой 5, огибает неподвижный блок 1 и уходит на барабан 4 грузовой лебедки. На некоторых моделях кранов (К-67) грузовой канат крепят не на головке стрелы, а огибают им дополнительный неподвижный блок 7 (рис. 121, б) и крепят его на нижнем или верхнем поясе головной секции стрелы. При установке полиспаста на основных и удлиненных стрелах с гуськами и башенно-стреловом оборудовании грузовой канат, обогнув отклоняющий блок, уходит на барабан, огибая один или несколько направляющих блоков 8, установленных в необходимых местах стрелового оборудования.
Рис. 121. Двукратные (а, б) и трехкратный (в) полиспасты подъема груза: 1,7 — неподвижные отклоняющие блоки, 2 — подвижный блок, 3 — крюковая подвеска, 4 — барабан, 5 — конусная втулка, 6 — головка стрелы, 8 — направляющий блок.
Трехкратный полиспаст (рис. 121, в) состоит из неподвижных блоков 1 и 7, установленных на головке стрелы, и неподвижного блока 2, установленного в крюковой подвеске. Грузовой канат, закрепленный в верхней части щек крюковой подвески с помощью конусной втулки, огибает блоки 7 и 2 и переходит на блок 1, огибает его и уходит на барабан грузовой лебедки. Четырехкратный полиспаст аналогичен по устройству двукратному и отличается только тем, что в крюковой подвеске располагаются два подвижных блока, а на головке стрелы — неподвижный и отклоняющий блоки.
Для подъема стрелы используют дву-, четырех- и пятикратные полиспасты (полиспасты с кратностью 2, 4 и 5).
Двукратный полиспаст (рис. 122, а) состоит из неподвижного отклоняющего блока 1, установленного на оси 3 головки двуногой стойки поворотной рамы, и подвижного 4, установленного на подвижной траверсе 7. Стреловой канат, закрепленный на оси 3 головки двуногой стойки , огибает блок 4 и через блок 1 уходит на барабан 2 стреловой лебедки. Траверса 7 связана оттяжками с головкой стрелы через ось 6, на которой установлен направляющий блок 5 для грузового каната.
Рис. 122. Схемы полиспастов подъема стрелы: а — двукратный, б — четырехкратный, в — пятикратный;   1, 9,   12— неподвижные блоки, 2— барабан, 3 — ось головки двуногой стойки, 4, 13 — подвижные блоки, 5 — направляющий блок, 6 — ось, 7, 10 — траверсы, 8 — ось головки стрелы,  11 — датчик усилий ограничителя грузоподъемности.
Четырехкратные полиспасты (рис. 122, б) наиболее широко применяют на автомобильных кранах. Их конструкция зависит от места расположения ограничителя грузоподъемности и места установки подвижных блоков полиспаста. Если ограничитель грузоподъемности устанавливают на поворотной раме (КС-2561Д), стреловой канат крепят к рычагу ограничителя, огибают им два подвижных, неподвижный и отклоняющий блоки и направляют на стреловую лебедку. Неподвижные блоки устанавливают на головке двуногой стойки, а подвижные — на головке стрелы или подвижной траверсе, связанной оттяжками со стрелой. На кранах с ограничителем грузоподъемности ОГП-1 датчик усилий 11 устанавливают на оттяжках между осью 3 головки двуногой стойки и неподвижной траверсой 10 (или между головкой стрелы и подвижной траверсой, как на кране К-67). Неподвижный блок 9 установлен на траверсе 10. Стреловой канат крепят на головке двуногой стойки. Огибая последовательно подвижный блок 4, установленный на оси 8 головки стрелы (а у крана К-67 — на подвижной траверсе), неподвижный 9 и подвижный 4 блоки, канат через отклоняющийся блок 1 уходит на барабан 2 стреловой лебедки.
Пятикратный полиспаст (рис. 1 22, в) состоит из неподвижных блоков 1, 12 и 9, установленных на оси 3 головки двуногой стойки и оси неподвижной траверсы 10, и подвижных блоков 4 и 13, установленных на подвижной траверсе 7. Траверса 7 оттяжками соединена с осью 8 головки стрелы. Датчик усилий 11 ограничителя грузоподъемности установлен на оттяжках между головкой стойки и траверсой 10. Стреловой канат крепят на подвижной траверсе 7. Огибая последовательно блоки 12, 4, 9, канат через блок 1 уходит на барабан 2 стреловой лебедки.
Крюковая подвеска (рис. 123) состоит из щек 2, траверсы 12, крюка 10 и блока 4, установленного на шарикоподшипниках 5 на оси 6. В траверсе размещен хвостовик крюка, на который напрессован упорный подшипник и навернута гайка 8, застопоренная в торец винтом 7. Траверса установлена в отверстия щек и закреплена с обеих сторон оседержателями 15. Щеки между собой скреплены двумя шпильками 16. Для предохранения канатов от соскакивания с блока и попадания грязи между щеками установлен кожух 13, огибающий блок снизу. Ось блока проходит через отверстие в щеках обоймы и закреплена оседержателем 14, который препятствует ее выпаданию и проворачиванию. На пальце 3 в верхних отверстиях щек находятся конусная втулка 1 крепления грузового каната и две дистанционные втулки.
Рис.  123. Крюковая подвеске крана К-162: 1 — втулка,   2 — щека,   3 — палец,   4 — блок,   5,9 — шарикоподшипники,  6 — ось,   7 — винт,  8 — гайка,   10 — крюк,   11 — предохранительная   рамка,    12— траверса,    13 — кожух,    14, 15 — оседержатели,   16— шпильки.
Крюковые подвески автомобильных кранов выполнены конструктивно однотипно и отличаются друг от друга числом блоков в подвеске и способом стопорения гайки 8: стопорной планкой (КС-2561Е) или шплинтом (КС-2561Д). Крюки крюковых подвесок однорогие сложной конфигурации. Их изготовляют из стали 20 или из стали 20Г коваными или штампованными. Контейнеры, бадьи, ящики, а также пакетированные грузы подвешивают на крюке с помощью колец, скоб, карабинов, причем соответствии с правилами Ростехнадзора РФ сами крюки снабжают замыкающим устройством (например, рамкой 11), которое предохраняет грузозахватные приспособления от выскакивания из зева крюка.
Машинист должен следить за тем, чтобы износ крюка в зеве не превышал 10% проектной высоты сечения. На крюке не должно быть каких-либо трещин, надрывов или скривлений, поломка крюка может вызвать аварию. На крюке обязательно должны быть указаны его номер по ГОСТу (определяющий грузоподъемность крюка), наименование завода-изготовителя и клеймо ОТК.