Лекция 15. Строительные лебедки

Строительные лебедки представляют собой грузоподъемные механизмы, предназначенные для подъема или перемещения грузов на строительно-монтажных, ремонтных и погрузочно-разгрузочных работах с помощью каната, навиваемого на барабан или протягиваемого через рычажный механизм.

Они делятся: по виду привода — на ручные (с ручным приводом) и приводные (с механическим приводом); по назначе­нию — на подъемные (для подъема груза), тяговые (только для перемещения груза по горизонтальной или наклонной поверхности); по числу барабанов — на одно-, двухбара­банные, безбарабанные (с канатоведущим шкивом) и рычажные. Главным параметром лебедок является тяговое усилие каната (кН).

Ручные лебедки приводятся в действие мускуль­ной силой рабочего и могут быть однобарабанными или рычажными (без барабана). Промышленность выпускает лебедки ручные ТЛ-2А с тяговым усилием 12,5 кН, ТЛ-ЗА (32,5 кН) и ТЛ-5А (50 кН). Лебедки в рабочем положении крепятся на горизонтальной площадке и могут работать на открытом воздухе при температуре окружающей среды от – 40 до +40 °С.

Все лебедки типа ТЛ имеют единую кон­структивную схему, выполнены двухскоростными, оборудованы автоматически действующими грузоупорными дисковыми тормозами и различаются между собой тяговым усилием, канатоемкостью барабана, числом валов, габаритами и т. п.

Рис. 70. Конструктивная схема ручных лебедок ТЛ-2А и ТЛ-ЗА

Каждая лебедка (рис. 70) состоит из двух боковин 8, соединенных стяжными болтами 15, ведущего (рабочего) вала 1 с двумя приводными рукоятками 12, одного (у лебедок ТЛ-2А и ТЛ-ЗА) или двух (ТЛ-5А) промежуточных ва­лов 4, блок-шестерни 13, зубчатых колес 5, 6, 9,11, грузоупорного тормоза, оси 7 с гладким барабаном 14 для навивки каната. Валы передач вращаются в подшипниках скольжения боковин. Ось барабана жестко закреплена в боковинах. Автоматический грузоупорный тормоз состоит из храпового останова (храпового колеса 2 с собач­кой 3), дискового тормоза 10 и обеспечивает торможение барабана при опускании груза и мгновенную остановку его, если рабочий отпустит приводную рукоятку. Подъем или пере­мещение груза осуществляется вращением при­водных рукояток; при этом собачка скользит по зубьям храпового колеса. Опускание груза осуществляется вращением приводных рукояток в обратном направлении, причем собачка находится в зацеплении с храповым колесом. Изменение скорости подъема, опускания или перемещения груза производятся передвижением шестерни 11 вдоль оси промежуточного вала и вводом ее в зацепление с блок-шестерней. Крутящий момент на валу рукоятки (Н·м):

где F_p – усилие на рукоятку, принимаемое для одного рабочего равным 100...120 Н в зависимости от продолжительности работы; l_р — длина руко­ятки (l_р=0,4м)

Скорость навивки каната на барабан лебедки (м/мин)

где υ_p ≤ 40 м/мин – средняя окружная скорость движения при вращении рукоятки рабочим; D_б – диаметр барабана, м; u – передаточное число зубчатых передач.

Приводные лебедки приводятся в действие, как правило, от электродвигателей, подключаемых к сети переменного тока напряжением 220/380 В. По числу барабанов лебедки могут быть одно- и двухбарабанными, а по виду кинематической связи между двигате­лем и барабаном — реверсивными, маневровыми и зубчато-фрикционными.

У реверсивных однобарабанных лебедок — же­сткая неразмыкаемая кинематическая связь между электродвигателем и барабаном; подъем и опускание груза осуществляются реверсируе­мым электродвигателем. Маневровые двухбарабанные лебедки имеют размыкаемую жесткую кинематическую связь между электродвигателем, главным и вспомогательным барабанами, что позволяет подключать к двигателю с помощью кулачковых муфт попеременно один из барабанов.

У зубчато-фрикционных лебедок между двига­телем и барабаном с помощью конусной или ленточной фрикционной муфты обеспечивается плавно размыкаемая в процессе работы кинемати­ческая связь. Подъем груза осуществляется двигателем при включенной муфте, опускание груза — за счет собственной силы тяжести при выключенной муфте.

Однобарабанные реверсивные лебедки выпол­нены по единой конструктивной схеме, имеют П— образную компоновку и рассчитаны на легкий режим работы. Они могут использоваться как самостоятельно действующие подъемно-транс­портные механизмы, а также входить в комп­лект строительных подъемников и других подъем­ных устройств, не предназначенных для подъема людей. Промышленность выпускает лебедки реверсивные ТЛ-14А с тяговым усилием 4,5 кН, ТЛ-9А.1 (12,5 кН) и ТЛ-7А.1 (50 кН).

Каждая реверсивная лебедка состоит (рис. 71) из рамы, на которой смонтированы электродвигатель 4, пусковая аппаратура, ци­линдрический двухступенчатый зубчатый ре­дуктор 5 и гладкий барабан 1, установленный на тихоходном валу редуктора. Вал электродвигате­ля соединен с быстроходным валом редуктора упругой втулочно-пальцевой муфтой 3, внешняя цилиндрическая поверхность которой служит одновременно шкивом автоматического постоянно замкнутого двухколодочного тормоза 2 с электро­гидравлическим толкателем, предназначенным для размыкания колодок тормоза. Толкатель представляет собой механизм, преобразующий вращательное движение ротора двигателя в воз­вратно-поступательное движение штока, размы­кающего колодки. Барабан лебедки ТЛ-14А (рис. 71, а) крепится на валу редуктора консольно и не имеет выносной опоры. Валы барабанов лебедок ТЛ-9А.1 и ТЛ-7А.1 (рис. 71, б) опираются на выносную опору 7 через подшипник. Барабан этих лебедок соединяется с выходным валом редуктора с помощью зубчатой муфты 6.

Рис. 71. Кинематические схемы реверсивных лебедок:

а — ТЛ-14А; б — ТЛ-7А.1 и ТЛ9А.1

Пусковая аппаратура лебедок ТЛ-14А и ТЛ-9А.1 включает реверсивный магнитный пуска­тель и кнопочный пост управления, с помощью которого осуществляется отключение работающе­го двигателя, его полный останов и включение на обратное направление вращения.

Управление лебедкой ТЛ-7А.1 осуществляется с помощью электромагнитных пускателей кулачкового контроллера и кнопок управления. Дистанционное управление лебедкой осуществля­ется путем отсоединения шкафа с электроаппара­турой от лебедки, его переноса и крепления в необходимом для работы месте.

Усилие в канате, навиваемом на барабан реверсивной лебедки (кН),

где G – вес груза; кН; q=(0,03...0,05)∙G – вес крюковой подвески с грузозахватными устрой­ствами; u_п — кратность полиспаста; η_п — КПД полиспаста;

где η_б – КПД блока (для блоков на подшипниках скольжения η_б = 0,94...0,96, на подшипниках качения η_б = 0,97...0,98).

Диаметр стального каната d_к (мм) выбирают по таблицам ГОСТа в зависимости от величины разрывного усилия F_p (кН):

где n – наименьший допустимый коэффициент запаса прочности каната на разрыв, принимаемый по нормам Госгортехнадзора в зависимости от режима работы лебедки; соответственно для легкого, среднего и тяжелого режимов работы n = 5; 5,5 и 6.

Минимально допустимый диаметр (мм) барабана (или блока), огибаемого стальным канатом

где е — коэффициент, зависящий от режима работы лебедки и принимаемый по нормам Госгортехнадзора; соответственно для легкого, среднего и тяжелого режимов работы е=16, 18 и 20.

Длина каната (м), наматываемого на барабан,

где Η – высота подъема груза (крюка), м; z_з – число запасных витков, предусматриваемых правилами Госгортехнадзора, для уменьшения нагрузки на заделку конца каната на барабане (z_з=1,5...2); z_к – число витков, занятых креп­лением конца каната на барабане (z_к=2...2,5).

Рабочая длина l_б барабанов (м):

– при однослойной навивке каната на нарезной барабан

где t = d_к+(2...3) мм — шаг навивки;

– при многослойной навивке

где m – число слоев навивки; D_б+md_к — средний диаметр навивки, м.

Скорость навивки каната на барабан (м/с):

– при однослойной навивке

где v_г – скорость подъема груза, м/с;

– при многослойной навивке

где n_б — необходимая частота вращения барабана по первому слою навивки, с^-1;

Необходимая мощность на барабане лебедки (кВт)

где η_л=η_ρ; η_л – КПД лебедки; η_ρ=0,94...0,96 – КПД редуктора; η_б=0,97…0,98 – КПД барабана на подшипниках качения.

По расчетному значению Р_б подбирают электродвигатель с продолжительностью включения (ПВ%), соответствующей режиму работы лебедки. Для лебедок, работающих по легкому и среднему режимам, упрощенно ПВ = 25%, по тяжелому ПВ = 40%. Необходимо, чтобы

где Р_дв – мощность электродвигателя, кВт.

Передаточное число редуктора:

где n_дв – частота вращения электродвигателя, с^-1.

Редуктор подбирают по передаточному числу, режиму работы, синхронной частоте вращения и мощности электродвигателя.

Колодочный тормоз выбирают по тормозному моменту М_т (кН·м) на приводном валу:

где К_т – коэффициент запаса торможения, зависящий от режима работы лебедки; соответ­ственно для легкого, среднего и тяжелого режимов работы К_т=1,5; 1,75 и 2.

Диаметр тормозного шкива D_ш (мм) принима­ют равным наружному диаметру соединительной упругой муфты.

Выбранный тормоз проверяют на допустимое удельное давление тормозных колодок [p], которое не должно превышать 0,55...0,65 МПа:

где F_т=М_т/(f∙D_ш) — усилие прижатия тормозных колодок к шкиву, Н; f=0,35...0,45 – коэффициент трения между колодкой и шкивом; В_ш — ширина тормозной колодки, м, l – длина колодки по дуге обхвата, м.