10.3. Простейшие приспособления для грузоподъемных работ

10.3. Простейшие приспособления для грузоподъемных работ

Домкрат – простейший подъемный механизм малого размера и веса, дающий большой выигрыш в силе. Применяется для подъема грузов большого веса на небольшую высоту. По принципу работы домкраты подразделяются на винтовые, реечные и гидравлические.

В и н т о в ы е д о м к р а т ы (рис. 10.22, а) имеют данные: грузоподъемность 1 -10 тс при высоте подъема 250-400 мм; собственный вес 15-100 кг. Удобны для применения в стесненных условиях. Подвижная каретка домкрата позволяет точно установить его под поднимаемый груз.

Р е е ч н ы е д о м к р а т ы (рис. 10.22, б), имея низко расположенную подъемную лапу, обеспечивают подъем груза весом 1-10 тс на высоту 300-400 мм. Собственный вес домкрата 40-80 кг. Тормозное устройство выполнено в виде храповика с собачками.

Г и д р а в л и ч е с к и е д о м к р а т ы (рис. 10,22,0) широко применяются при выполнении работ, связанных с подъемом очень тяжелых грузов (10-30 г) на небольшую высоту (до 1 м). Возможность применения нескольких домкратов обусловливается тем, что под их поршни под давлением подается вода или масло от одного насоса, что обеспечивает одновременный и одинаковый по высоте ход всех поршней. Стопорятся гидравлические домкраты перекрытием подачи рабочей жидкости.

Рис. 10.22. Домкраты:

а – винтовой; б – реечный; в – гидравлический;1 – головка; 2 – трещотка; 3- ручка; 4 – рейка; 5 – сальник; 6 – поршень; 7 – насос. 8 – кран; 9 – цилиндр; 10 – лапа; 11 – каретка; 12-станина; 13 – гайка; 14 – винт

При использовании домкратов следует всегда помнить, что при их значительной грузоподъемности опорные площади (под головку и фундамент) требуют достаточной прочности и жесткости используемых конструкций.

Рычаг – жесткий, несгибаемый, прямой или ломаный стержень (рис. 10.23), имеющий точку опоры (вращения) О, а также точки A и B, к которым приложены две силы: прилагаемое усилие Р и вес груза W.

Рис. 10.23. Виды прямого и ломаных рычагов

Плечами сил W и Р называется отстояние точек приложения этих сил от точки вращения рычага О, равное во всех случаях длине перпендикуляров, опущенных из точки вращения О на направление сил и Р.

Из курса физики известно, что равновесие рычага будет в том случае, если произведения приложенных к нему сил на свои плечи равны между собой:

М е т а л л и ч е с к и й лом является простейшим рычагом и широко применяется для подъема тяжелых грузов при подкладывании под них тележек или катков, а также для заводки стропов. Если металлический лом на своем носке снабжен роликом, то он позволяет легко передвинуть груз на небольшое расстояние или развернуть его в нужном направлении. Лом дает возможность получить значительный (до 20 раз и более) выигрыш в прилагаемой силе при подъеме и передвижении груза.

Пример. Определить усилие на рукоятку роликового лома длиной 1,5 м (длина носка лома 8 см), чтобы приподнять ящик весом 1,5 т и завести под него стропы. Р е ш е н и е. Чтобы приподнять одну сторону ящика, необходимо приложить силу, вдвое меньшую его веса:

Рычаг дает выигрыш в силе, равный отношению длины лома к длине носка:

Усилие Р, которое необходимо приложить к рукоятке лома:

В а г а – металлический лом значительной длины или деревянное крепкое бревно. Вага имеет высокие точки опоры и позволяет поднимать тяжелые грузы на значительную высоту.

На рис. 10.24 показано применение ваг для создания крена на мелких судах, например, для ремонта подводной части. При подсыпке песка в надстроенный на конце ваги ящик будет создаваться все больший крен судна, т. е. будет иметь место равенство Pl=Wa.

Рис. 10.24. Применение ваги для создания крена на небольших судах:

ВЛ – ватерлиния до накренивания судна; В₁ Л₁ – ватерлиния после накренивания судна; W – вес судна; С – центр погруженного объема; Р – вес насыпного груза

В ы м б о в к и – длинные горизонтальные рычаги (металлические или дубовые), применяемые для ручного вращения шпиля или ворота при вытаскивании небольших судов на берег. Система рычаг – ворот может использоваться и во многих других подобных работах.

Клин – разновидность наклонной плоскости, на которой удерживается груз (рис. 10.25).

Рис. 10.25. Разложение сил на наклонной плоскости

Из подобия треугольников NOK и ABC следует, что

т. е. при равновесии сила, действующая параллельно основанию наклонной плоскости, во столько раз меньше силы, действующей перпендикулярно к ней, во сколько раз высота наклонной плоскости меньше ее длины. Клин (рис. 10.26) дает значительный выигрыш при действии на него ударной силы (удар тяжелого молота или кувалды). Из параллелограмма сил A B C D следует, что выигрыш в силе, даваемый клином, равен отношению

где N – распирающая сила;

Р – ударная сила молота.

Рис. 10.26. Применение клина:

а – расклинивание груза; б – расклинивание киль-блока

Клин часто применяется для подклинивания тяжелых грузов при заводке под них стропов, для расклинивания (жесткого закрепления) грузов на корабле, киль-блоков при стоянке корабля в доке или при его установке на слипы и эллинги.

Каток нашел широкое применение при выполнении работ, связанных с передвижением различных грузов. Обычно для этого используется три-четыре катка одинакового диаметра. Целесообразнее применять металлические катки, состоящие из труб достаточной жесткости. Каток по возможности следует брать толще, так как сила, требующаяся на перемещение груза, уменьшается пропорционально увеличению диаметра катка.

Если каток (рис. 10.27) за один оборот проходит расстояние, равное длине его окружности, то центр катка передвинется на то же самое расстояние; на это же расстояние ЛВ переместится по катку и груз, а относительно палубы он пройдет расстояние, в два раза большее, чем каток.

Рис. 10.27. Действие катка:

А – конец оборота катка; В – начало оборота катка

Если катки идут параллельно один другому, движение перемещаемого груза происходит прямолинейно и перпендикулярно к каткам. Если в процессе передвижения груз необходимо развернуть, катки ставят под углом, и тогда центр вращения груза будет находиться примерно в точке пересечения линий осей катков.

Ворот является простейшей грузоподъемной машиной. Состоит из вала, на который навивается трос или цепь с помощью одной или нескольких рукояток (вымбовок), и станины. В зависимости от расположения вала ворот может быть горизонтальным (рис. 10.28) и вертикальным (рис. 10.29).

Рис. 10.28. Ручная лебедка (ворот горизонтальный):

1 – подшипник; 2 – рукоятка тормоза; 3 – штанги-болты; 4 – рукоятка; 5 – рама; 6 – вал; 7 – чугунное колесо ленточного тормоза; 8 – ленточный тормоз; 9 – зубчатая передача

Рис. 10.29. Кабестан (ворот вертикальный):

1 – вымбовка; 2 – барабан; 3 – рабочий конец троса; 4 – крепление ворота; 5 – свободный конец троса

По принципу действия ворот – ломаный рычаг, у которого одно плечо равно радиусу окружности, описываемой рукояткой, другое – радиусу вала. Теоретически выигрыш в силе у ворота равен отношению этих радиусов.

Для получения значительного выигрыша в силе при подъеме или подтаскивании груза применяются дифференциальные вороты, у которых одна половина барабана имеет больший диаметр, чем вторая. При подъеме груза трос навивается на часть барабана большего диаметра и сходит с барабана меньшего диаметра. При вращении рукоятки в обратную сторону груз будет опускаться.

Усилие Р в кгс, которое необходимо приложить к рукоятке вопота:

где W – вес поднимаемого груза, кгс;

d₁ и d₂ – диаметры соответствующих частей барабана (d₂>d₁), мм;

l-радиус, описываемый рукояткой ворота, мм.

Для самоторможения груза при остановке вращения рукоятки необходимо, чтобы разница в диаметрах барабана была не более 10%, т. е. d₁~0.9 d₂. Тогда вследствие трения в блоках, подшипниках барабана и навивающихся на барабан тросах ворот остается в любом положении заторможенным.

Пример. Определить тянущую силу вертикального ворота, на пяти вымбовках которого работают 10 человек. Диаметр вала ворота d=400 мм, длина вымбовки (от оси вала до средней точки приложения усилия двух человек) – 3,2 м. Усилие одного человека при длительной работе на вымбовке примерно составляет 10 кгс.

Р е ш е н и е. Выигрыш в силе, даваемый воротом, будет равен отношению длины вымбовки l к радиусу вала ворота

Усилие на вымбовках, создаваемое 10 человеками:

Отсюда усилие на валу ворота составит