MAŞINI DE RIDICAT

Destinaţia şi clasificarea

Maşinile de ridicat se folosesc în construcţii la transportul pe verticală a materialelor de construcţii, montarea şi deservirea utilajului tehnologic în procesul exploatării lui.

După caracterul lucrului acestea sunt maşini cu funcţionare ciclică. Parametrul principal al maşinii de ridicat este capacitatea de ridicare prin care se înţelege masa maximă admisibilă a sarcinii, cuprinzînd şi masa dispozitivului demontabil de prindere a sarcinii, la ridicarea căreia ea este calculată. Capacitatea de ridicare se exprimă în unităţi de masă (kg, Mg). Spre deosebire de masă forţa de greutate a sarcinii (greutatea corpului) depinde de acceleraţia căderii libere şi se exprimă în unităţi de forţă (N, kN).

Maşinile de ridicat se mai caracterizează prin zona de operare, care este determinată de deschidere sau de raza de acţiune a sarcinii, înălţimea de ridicare a sarcinii, vitezele de deplasare de lucru, masa, indicii de consum de putere si sarcinile de sprijin. Capacitatea de ridicare a unor maşini de ridicat, de exemplu a macaralelor cu braţ, se schimbă in funcţie de raza de acţiune a sarcinii. Raza de acţiune a sarcinii se numeşte distanta de la axa de rotaţie a părţii turnante a macaralei piuă la axa organului de ridicat sarcina. De aceea macaralele se caracterizează prin momentul sarcinii (kNm), adică prin produsul forţei date de greutatea sarcinii cu raza de acţiune a sarcinii, care este aproximativ constant.

După destinaţie maşinile de ridicat se împart în următoarele grupe: auxiliare, ascensoare de şantier, macarale de construcţii, macarale speciale de lansat conducte.

Maşinile de ridicat auxiliare. La ele se referă vinciurile, troliile de construcţii, troliile suspendate (palane manuale şi electrice). Ele sînt compuse cu precădere dintr-un mecanism şi execută deplasarea verticală (vinciurile, troliile de construcţii, palanele) sau orizontală (troliile de tracţiune) pe căi de rulare sau ghidaje a sarcinii. Ele pot fi acţionate manual şi mecanic.

Ascensoarele de şantier. Cu aceste maşini se transportă pe verticală încărcături (mărfuri) sau persoane (mărfuri şi persoane) în cabine sau pe platforme, care se deplasează pe glisiere rigide.

Macaralele de construcţii. Acestea sînt cele mai complexe şi universale maşini de ridicat, utilizate la transportul încărcăturilor în bucăţi, a elementelor de construcţii şi utilajului tehnologic pe o traiectorie spaţială de diferite lungimi şi configuraţii. Ele sînt diferite după execuţia constructivă, se fabrică în formă de construcţii în consolă (cu braţ) sau cu deschidere, staţionare sau mobile şi sînt adaptate la diferite zone de operare. Din macaralele cu consolă fac parte macaralele staţionare Derrick, măcaralele-turn, macaralele autopropulsate cu braţ şi macaralele speciale de lansat conducte; din cele cu deschidere - podurile rulante, macaralele-capră şi macaralele-funicular. Macaralele staţionare transportă sarcina în limita cercului sau asectorului, care sînt cuprinse de braţ. Macaralele-turn turnante cu braţ se deplasează pe căi ferate şi transportă în limitele dreptunghiului, a cărui lungime este egală cu lungimea căii, iar lăţimea - cu deschiderea dublă a macaralei. Turnul permite ridicarea şi montarea elementelor mari şi spaţiale. Macarlele autopropulsate cu braţ (automacaralele, pe roţi cu pneuri, pe şenile, pe şasiuri speciale de camion, pe tractor) se deplasează pe sol şi deservesc terenuri de diferite configuraţii.

Macaralele cu deschidere capră şi podurile rulante se deplasează pe căi de rulare speciale şi deservesc o zonă în formă de dreptunghi. Macaralele cu cablu (funiculare) transportă încărcătura în lungul cablului întins între piloni. In funcţie de mobilitatea pilonilor zona lor de deservire este liniară, sector sau dreptunghiulară.

Pe structura metalică a macaralelor se instalează o serie de mecanisme. Mecanismele tipice ale macaralelor sînt: mecanismul de ridicat sarcina, care include troliul de sarcină, palanul simplu şi organul de prindere a sarcinii; mecanismul de deplasare a macaralei sau a unei părţi a acesteia; mecanismul de rotire a părţii turnante, mecanismul de variaţie a deschiderii.

Pentru acţionarea mecanismelor macaralelor se folosesc motoare cu ardere internă, motoare hidraulice, electrice de curent alternativ şi continuu. Pentru toate mecanismele macaralei este caracteristic regimul de lucru intermitent (alternarea funcţionării cu pauze), care se caracterizează prin durata relativă de cuplare (DC). Sub DC se înţelege raportul duratei totale de funcţionare a mecanismului pentru o perioadă dată faţă de durata acestei perioade (%), care se ia egală cu 1 oră. Conform regulilor inspecţiei de supraveghere minieră tehnică de stat pentru macaralele de ridicat este stabilit regimul de lucru uşor, mijlociu şi greu, pentru care DC este corespunzător 15, 25 şi 40%. La aprecierea regimului de funcţionare a mecanismelor macaralelor se iau în consideraţie de asemenea intensitatea folosirii în timpul exploatării (după numărul de cicluri pe tot termenul de funcţionare), utilizarea capacităţii de ridicare şi alţi factori. Astfel, la regimul uşor

de funcţionare se referă funcţionarea macaralei pe toată durata cu încărcături mai mici decît cele nominale, la regimul foarte greu - funcţionarea pe toată durata cu încărcături de valori apropiate de cele nominale.

Macarale speciale de lansat conducte. Astfel de macarale sînt echipate cu un braţ lateral, montat pe tractoare pentru lansarea conductelor, datorită căruia ele pot îndeplini operaţii de încărcare a ţevilor şi tronsoanelor, ridicarea şi coborîrea lor în tranşee, deplasarea cu încărcătura de-a lungul tranşeului şi alte operaţii la montarea conductelor de gaz şi petrol.

Vinciuri

Vinciurile sînt utilizate în construcţii la lucrări de montaj .şi reparaţii pentru ridicarea încărcăturilor la înălţimi mici, acţionînd asupra lor din jos. Cele mai răspîndite sînt vinciurile cu cremalieră, cu şurub şi hidraulice.

Vinciul cu cremalieră. Este compus din corpul 1 (fig. 1), în care pe ghidaje se mişcă cremaliera 2, care are un cap rotativ 3 şi talpa 4. Cremaliera cu sarcina se ridică sau se coboară ca rezultat al rotirii manivelei 5 şi al transmiterii mişcării cu ajutorul roţilor dinţate 6.

Fig.1. Vinci cu cremalieraPentru funcţionarea fără accidente vinciul este echipat cu o frână acţionată prin gravitaţie, care

funcţionează în felul următor: arborele 7 şi roata dinţată 8 au filet. Între suprafeţele laterale ale bucşei şi manivelei este asamblată roată 9 cu clichet. La ridicarea sarcinii manivela se deplasează pe filet spre stânga, înţepeneşte roata de clichet şi prin angrenajul cu dinţi mişcă cremaliera în sus şi sarcina se ridică. La terminarea ridicării sarcinii arborele manivelei se fixează cu clichetul rotii de clichet, care împiedică rotirea arborelui în direcţie opusă. La coborârea sarcinii manivela se roieşte în sens opus şi în acelaşi timp se deplasează pe filet in dreapta, eliberând roata de clichet. Sub acţiunea momentului forţei de greutate a încărcăturii prin transmisia cu roti dinţate, bucşa roţii dinţate se înşurubează în manivelă, strânge roata de clichet şi împiedică căderea liberă a sarcinii. Procesul de coborâre a sarcinii e compus din căderi şi opriri alternate.

La acţionarea manuală şi funcţionarea de scurtă durată forţa la manivelă nu se admite mai mare de 200 N, iar la funcţionarea continuă - de cel mult 80 N. Capacitate de ridicare a vinciurilor cu cremalieră - până la 6 Mg, înălţimea de ridicare - până la 0,6 m.

Vinciul cu şurub. Este compus din corpul 1 (fig. 2.) cu piuliţa 8 de bronz, şurubul 2 cu filet dreptunghiular sau trapezoidal, capul rotativ 3 şi pîrghia de manevrare 6 cu mecanismul cu clichet.

Fig.2. Vinciul cu şurubPîrghia e asamblată liber pe partea rotundă a şurubului. Mecanismul cu clichet reprezintă o roată 4

dinţată, asamblată pe partea pătrată a şurubului, şi clichetul 7. În funcţie de direcţia de rotaţie a şurubului,

clichetul se întoarce în jurul axei 5 în una din poziţiile extreme, unde clichetul este reţinut de opritorul 9 cu arcul 10.

Vinciurile cu şurub nu au nevoie de dispozitive suplimentare pentru reţinerea sarcinii, fiindcă cuplul elicoidal (şurubul - piuliţa) este cu autofrânare. În transmisiile cu autofrânare unghiul de ridicare a liniei elicoidale e mai mic decât unghiul de frecare (de obicei 4...6°). În acelaşi timp acesta este şi neajunsul acestor transmisii, fiindcă randamentul lor este totdeauna mai mic de 0,5. Capacitatea de ridicare a vinciurilor cu şurub - până la 50 Mg, înălţimea de ridicare - până la 0,35 m. La o capacitate de ridicare mai mare de 20 Mg forţa la pârghie începe să devină foarte mare şi de aceea pârghia cu mecanismul cu clichet se înlocuieşte cu o transmisie prin melc, iar acţionarea manuală - cu una mecanică.

Vinciul hidraulic. Vinciul (fig.3) este compus din cilindrul 6, care reprezintă concomitent corpul acestuia, pistonul 5. pompa 1, supapele de absorbţie 3, de refulare 4 şi de scurgere 7.

Fig.3. Vinciul hidraulicLa acţionarea manuală pompa şi rezervorul 2 cu lichid sunt reunite cu corpul vinciului. Ca lichid de

lucru serveşte uleiul mineral sau amestecul antigel (apă amestecată cu spirt sau glicerina). Cu pârghia 8 pistonului pompei i se transmite mişcarea alternativă. La deplasarea plonjorului în dreapta, cilindrul pompei se umple cu lichid prin supapa de absorbţie, iar la deplasarea în stânga - lichidul comprimat trece prin supapa de refulare sub pistonul cilindrului principal.

Vinciurile hidraulice cu acţionare manuală au capacitatea de ridicare până la 200 Mg şi înălţimea de ridicare până la 0,18... 0,2 m. La acţionarea mecanică lichidul în cilindrul vinciului se alimentează de la o pompă hidraulică aparte, iar capacitatea de ridicare a unui singur vinci poate ajunge la 500 Mg. La acţionarea mecanică câteva vinciuri pot fi acţionate de la o staţie de pompe şi poate realiza ridicarea unor elemente mari.

Pentru întinderea barelor sau a cablurilor la montarea construcţiilor pretensionate se folosesc vinciurile de tracţiune

Trolii de şantierTroliile de şantier sunt utilizate la montarea elementelor de construcţie şi a utilajului, la deplasarea

încărcăturilor mari pe şantier, precum şi în calitate de mecanisme ale macaralelor, ascensoarelor şi altor maşini de construcţii. Troliile se clasifică după destinaţie - în trolii de ridicare (pentru ridicarea încărcăturilor) şi de tracţiune (pentru deplasarea orizontală a încărcăturilor); după modul de acţionare - în trolii cu acţionare mecanică şi manuale; după numărul tamburilor - cu unu, două tambure şi fără tambure (cu roată de cablu conducătoare, cu pârghie).

Trolii manuale cu tambur. Se produc cu forţa de tracţiune la prima viteză 5...80 kN, capacitatea de înfăşurare a tamburului 50...200 m. Schema cinematică a troliului de montaj cu tambur cu acţionare manuală

este reprezentată în fig.4.

Fig. 4. Schema cinematică a triliului manual

Troliul e compus din tamburul 1, transmisiile cu roti dinţate neacoperite 3, frînă cu disc 5, acţionată prin gravitaţie, montate pe arbori paraleli, care se reazemă pe lagăre, fixate în părţile laterale ale batiului 2. Ridicarea şi coborârea sarcinii se execută la rotirea manivelei 4. Pentru creşterea vitezei de ridicare a încărcăturilor uşoare serveşte blocul de pinioane

6, care schimbă raportul de transmisie al angrenajului. Securitatea funcţionării este asigurată de frîna-disc acţionată gravitaţional.

Troliile manuale sunt calculate în aşa fel încât să poată lucra cu ele una, două sau patru persoane în acelaşi timp. La funcţionarea de scurtă durată (până la 5 min.) forţa unui muncilor la manivela cu lungimea de 400 mm se ia de 200 N, iar coeficientul de simultaneitate 0,8 (pentru două persoane) şi 0,7 (pentru patru persoane).

Trolii cu acţionare mecanică. După felul legăturii cinematice a motorului cu tamburul, troliile cu acţionare mecanică se împart în electrice reversibile şi cu fricţiune. În trolii le electrice reversibile legătura între motor şi tambur este rigidă nedecuplabilă, în cele cu fricţiune ea se realizează cu ajutorul ambreiaju lui cu fricţiune.

Troliul electric reversibil (fig.5). Este compus din electromotorul 4, cuplajul elastic 3, frâna 2, reductorul cu angrenare 1, tamburul 5 şi aparatura de pornire instalate pe un cadru sudat. Pe timpul funcţionarii troliile se fixează de fundaţie.

Fig.5. Troliul electric reversibilForţa de tracţiune a celor mai răspîndite trolii electrice reversibile cu un tambur este de 3,2...125 kN la

viteza cablului 0,5-0,1 m/s şi capacitatea de înfăşurare 80...800 m. În combinare cu palanele ele se folosesc la ridicarea sarcinilor de masă diferită la efectuarea lucrărilor de construcţii şi montaj. Cu trolii electrice reversibile sînt prevăzute ascensoarele. macaralele şi alte maşini.

În calitate de motoare pentru trolii se folosesc motoare asincron de macara cu rotor fazic, dirijate cu ajutorul controlorilor de comandă, sau motoare cu alunecare mărită de tipul AOS cu pornire magnetică. Troliile se echipează cu frîne de blocare cu doi saboţi, închise permanent. În calitate de tambur de frînă serveşte jumătatea de cuplaj fixată pe arborele reductorului. Slăbirea frînei se face cu electromagneţi cu cursa mică sau cu împingătoare electro-hidraulice, care se conectează în acelaşi timp cu conectarea electromotorului. Coborârea sarcinii se efectuează la reversarea forţată a motorului. Totodată viteza fie coborâre e puţin mai mare decât viteza de ridicare a sarcinii.