Общие сведения

Грузоподъемные механизмы и машины предназначены для перемещения грузов по вертикали и по горизонтали. Простейшим грузоподъемным механизмам относятся домкраты, лебедки, тали.

Домкраты, предназначенные для подъема груза на небольшую высоту (~1 м), применяются при монтажных или ремонтных работах.

Механические домкраты делятся на: винтовые и зубчато-реечные. На рис.1 представлено устройство винтового домкрата.

Подъемный винт 3 домкрата ввернут в гайку 4, укрепленную в корпусе 7. На верхней части винта установлена рифленая головка 5. Вращение винта 3 производится рукояткой 6 с двухсторонней трещоткой 10. В зависимости от положения трещотки, фиксируемой кулачком 9, вращение винта 3 происходит в одну или в другую сторону. Корпус 7 домкрата в нижней части может иметь устройство горизонтального перемещения для точной установки домкрата под грузом. П еремещение осуществляется по направляющим при вращении винта 1.

Рис. 1 Устройство винтового домкрата

Н а рис. 2 приведены устройство и кинематическая схема ручной червячной тали.

Рис. 2 Таль ручная червячная

1 - грузовой крюк;

2 - цель привода механизма подъема;

3 - звездочка привода механизма подгема;

4 - червяк;

5 - червячное колесо;

6 - звездочка;

7 - корпус тали;

8 - цепь грузовая;

9 - звездочка полиспаста;

10 - тележка;

11 - звездочка привода механизма перемещения;

12 - цепь привода механизма перемещения.

Для определения выигрыша в усилии при использовании винтового домкрата рассмотрим пример подъема тела по наклонной плоскости.

Рис. 3 Расчетная схема.

Очевидно, что для продвижения груза по наклонной плоскости необходимо преодолеть скатывающую силу F_cк появляющуюся от разложения вектора силы тяжести поднимаемого груза на составляющие: вдоль наклонной плоскости - F_cк и перпендикулярно этой плоскости F_N (сила нормального давления). В расчетах сила трения, возникающая, вследствии действия нормальной силы, не учитывается, что допустимо для приближенных расчетов.

Из рис. 3 видно, что величина скатывающей силы

Если считать, что для подъема груза по наклонной плоскости достаточно преодолеть силу скатывания, то условие подъема тела получим из выражения что, дает возможность определить, во сколько раз сила подъема меньше силы тяжести поднимаемого груза.

Таким образом, основной выигрыш в усилии при использовании винтового домкрата обеспечивается углом подъема а винтовой линии подъемного винта 3 домкрата.

Выигрыш в усилии определится из выражения

Для определения угла подъема винтовой линии α необходимо замесить величину десяти шагов винта Н и развернуть винтовую линию по d_cp винта на 10 витков (10 витков взяты для увеличения точности замера шага резьбы)

где α - угол подъема винтовой линии;

d_cp - средний диаметр резьбы;

D_нар - наружный диаметр резьбы;

D_вн - внутренний диаметр резьбы (диаметр впадин).

Диаметры резьбы также замеряют штангенциркулем, как и шаг. Для малых углов справедливо равенство

Тогда выигрыш в усилии определится из выражения

Еще одна составляющая выигрыша в усилии при использовании домкрата обеспечивается применением рычага 6.

Если известна длина рычага l и радиус винта r_ср = 0,5d_ср то можно определить выигрыш в усилии за счет применения рычага.

Общий выигрыш в усилии определится

При использовании зубчато-реечного домкрата выигрыш в усилии определяется через передаточное число зубчатых колес, используемых в домкрате. Для определения выигрыша в усилии необходимо подсчитать передаточное число зубчатых колес.

Момент сопротивления при подъеме груза определяется

M_c = G r

где G - вес поднимаемого груза;

r - радиус зубчатого колеса, связанного кинематической парой с зубчатой рейкой (равен половине делительного диаметра зубчатого колеса, контактирующего с рейкой).

Момент сопротивления уменьшится в передаточное число U раз и тогда момент на валу рукоятки домкрата

а величина вращающей силы определится как

где R_p - радиус рукоятки домкрата (его надо измерить).

Соотношение величины поднимаемого груза и усилия на рукоятке говорит, какой выигрыш в усилии получается при использовании зубчато-реечного домкрата

Лебедки применяют как в качестве самостоятельных механизмов, так и в качестве силового оборудования для комплектации различных подъемных устройств — кранов, подъемников и т.п. При малой грузоподъемности и небольшой скорости подъема груза применяют лебедки с ручным приводом, однако, чаще всего, используют машинный (электрический, пневматический и др.) привод.

В качестве тяговых элементов используются цепи или канаты, а в качестве грузозахватных устройств - грузовые крюки.

Компактные подъемные лебедки, применяемые для внутрицехового транспортирования грузов, называют талями или тельферами. Тали устанавливаются стационарно или на тележках. Тали могут иметь ручной или машинный приводы.

Для перемещения груза в горизонтальной плоскости тали подвешивают к тележкам, перемещающимся по однорельсовым подвесным путям, выполненным из двутавра. Тележки также могут иметь ручной или машинный приводы. Таким образом, в общем случае, тали включают в себя два механизма: механизм подъема и механизм передвижения.

Механизмы подъема обычно изготавливают на основе зубчатого или червячного редукторов.

Червяк механизма подъема приводится во вращение с помощью приводного шкива и бесконечной тяговой цепи. Цепь изготавливается такой длины, чтобы нижняя часть ее петли находилась на высоте примерно 0.6 м от пола.

В электрических талях привод механизмов подъема и перемещения осуществляется от электродвигателей. Управление электродвигателями талей - кнопочное, с помощью магнитных пускателей.

Выигрыш в усилии при подъеме груза ручной червячной талью обеспечивается за счет использования червячной пары и полиспаста. Чтобы узнать этот выигрыш, надо определить передаточное число червячной пары, момент сопротивлений при подъеме груза и вращающий момент на валу шкива. Сопоставив вес груза с усилием тяги цепи, получим величину выигрыша в усилии при использовании ручной тали.