Тема 1.2 Грузозахватные устройства и приспособления
Грузовые крюки, материал, проектирование и понятие о приближенном расчете.
Грузовые петли, материал и понятие о расчете.
Крюковые подвески, их конструкции, разновидности и понятие о расчете.
Захваты для штучных грузов: клещевые симметричные, клещевые несимметричные, эксцентриковые, грейферы, их конструкция и принцип действия.
Методические указания
Разбирая данную тему, больше внимания следует уделить универсальным грузозахватным приспособлениям. Наибольшее распространение для захватов штучных грузов получили грузовые крюки с блочными подвесками. Грузозахватные устройства изготавливают только специализированные заводы, имеющие разрешение Госгортехнадзора.
Крюки изготавливают ковкой и штамповкой из низкоуглеродистой стали 20 или 20Г. После ковки обязательно отжигают для снятия внутренних напряжений в металле. Применение высокоуглеродистых сталей и чугуна недопустимо, так гак они имеют хрупкую структуру, что ведет к образованию трещин и изломов в теле крюка, особенно в опасных сечениях (показаны наложенными сечениями) (рис.1). По тем же причинам ограничивают применение литых крюков из-за склонности к образованию внутренних дефектов при отливке.
Рис.1. Грузовой крюк
Крюки большой грузоподъемности в основном выполняют пластинчатыми из отдельных элементов, вырезанных из листовой стали. Для более равномерной загрузки пластин в зеве крюка закрепляют вкладыши из мягкой стали, внешняя форма которых обеспечивает укладку строповых канатов с плавными перегибами (рис.2) и (рис.3).
 |  |
| Рис.2. Грузовой однорогий пластинчатый крюк: 1 – пластина 2 – вкладыш | Рис.3. Грузовой двурогий пластинчатый крюк: 1 - коуш |
После изготовления каждый крюк испытывают в течение 10 мин. статической нагрузкой, превышающей на 25% его номинальную грузоподъемность. После испытания на теле крюка не должно быть следов остаточных деформаций, трещин, надрывов, изломов и других дефектов. Затем крюк маркируют.
Следует уяснить, что при выборе крюков по номинальной грузоподъемности в соответствии с рекомендациями ГОСТ 6627-74, ГОСТ 6628-73, ГОСТ 6619-75 расчет на прочность не требуется, но в случае применения крюка нестандартных размеров расчет его сечений на прочность необходим.
Точный расчет крюка как бруса большой кривизны на изгиб и растяжение довольно сложен и в программу предмета для техникумов не включается. Ниже приводятся рекомендации по расчету однорогих кованых крюков, так как в учебной литературе тема изложена труднодоступно.
Исходным размером при конструировании однорогого крюка является диаметр зева D(рис.4), который принимают с учетом условий размещения в нем двух ветвей канатов или сварной цепи, с помощью которых подвешивается груз. Форму крюка выбирают с таким расчетом, чтобы обеспечить минимальные размеры и массу при достаточной прочности, одинаковой во всех сечениях. После этого проверяют:
- напряжение растяжения в сечении по нарезанной части хвостовика (по внутреннему диаметру резьбы). Учитывая изгиб хвостовика при раскачивании груза, значение предела прочности при растяжении [σр] принимают пониженным, а именно 50÷70 МПа;
- напряжения в сечениях изогнутой части крюка. Изогнутая часть крюка имеет большую кривизну и ее следует рассматривать как кривой брус. На брус действуют растягивающая сила, приложенная в центре тяжести рассчитываемого сечения, и изгибающий момент. Нормальные напряжения определяют по формуле кривого бруса.
В сечении A-А действует сила G и момент М= -Gb. В уточненных поверочных расчетах вместо номинальной нагрузки в формулы подставляют эквивалентную нагрузку 
.
Наиболее опасным для сечения Б·Б является случай подвески груза на двух наклонных стропах (рис.4). Натяжение строп
Составляющие этого напряжения
; 
Здесь α - 45°. После переноса силы 
в центр тяжести (ц.т.) сечения получаем, что в сечении действует растягивающая сила , момент 
и срезающая сила 
. Тогда нормальные напряжения определяют по формуле для кривого бруса. Далее определяют касательные напряжения, а затем приведенное нормальное напряжение (по четвертой теории прочности).
Рис.4. Однорогий крюк
Грузовые петли (скобы)
Благодаря замкнутой конструкции они имеют меньший собственный вес, чем крюки (при равной грузоподъемности). В эксплуатации петли менее удобны, чем крюки. Грузовые петли выполняют составными и коваными. Для изготовления последних необходимо мощное ковочное оборудование, поэтому их обычно применяют при грузоподъемности до 200 Т. При больших грузоподъемностях (до 500 Т) применяют составные петли. Выполняют грузовые петли из стали марки Ст3.
При расчете составных петель (рис.5) проверяют:
- напряжение растяжения в сечении по нарезанной части;
- напряжение растяжения в боковых стержнях и проушинах под действием силы
;
- напряжение в среднем сечении поперечины, где действуют сжимающая сила
;
и изгибающий момент
;
(вторая составляющая момента получена из рассмотрения поперечины как балки на двух шарнирных опорах).
Напряжения в сечении поперечины определяют по формуле для кривого бруса.
Кроме того, оси петель проверяют на изгиб и удельное давление.
Кованую петлю следует рассчитывать как статически неопределимую систему. С достаточной для практики точностью боковину цельнокованой петли рассчитывают на растяжение силой
;
и изгибающим моментом
;
Поперечину приближенно рассчитывают как прямой брус, сжимаемый силой
;
и изгибаемый моментом
.
 |  |
Рис.5. Грузовые петли:
а) неразъемная; б) разъемная
1.- траверса; 2 - петля; 3 - серьга; 4 - ось; 5 - тяга
Принцип расчета элементов крюковой подвески доступно изложен в литературе [2, с.37-38].
Вопросы для самоконтроля:
1. На какие грузозахватные органы устанавливают предохранительные скобы, и с какой целью? Как они работают?
2. В чем основной принцип работы зажимных грузозахватных устройств? Каковы конструктивные отличия клещевого и эксцентрикового зажимов?
3. Кто, с какой целью, периодичностью и в какой последовательности проводит техническое освидетельствование грузозахватных устройств?
4. Каковы разновидности и назначение постоянных и съемных грузозахватных устройств. Из какого материала изготавливают крюки и почему?
5. Двурогие крюки, конструкция и область применения.
6. Какова конструкция крюковых подвесок для кованых и пластинчатых крюков?
7. Какова конструкция грузозахватных устройств для сыпучих грузов?
8. Как устроен грузовой электромагнит?
9. Как крепятся концы канатов к грузозахватным устройствам.
10. Как действует вакуумный захват?
Литература: [1, с. 141-164 ; 2, с.33-39 ; 3, с.70-89 ; 14, с.83-101 ; 15, с.67-77 ; 16, с.35-57 ; 17, с.28-41].