Серия «Подъемнотранспортная техника» СПЕЦИАЛЬНЫЕ ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МАШИНЫ В девяти книгах Под общей редакцией доктора технических наук,
профессора А. В. Вершинского
Редакционная коллегия: <...> Е. С. Кузнецов, К. Д. Никитин, А. Н. Орлов Серия «Подъемнотранспортная техника» СПЕЦИАЛЬНЫЕ ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МАШИНЫ В девяти книгах Книга 2 ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МАНИПУЛЯТОРЫ. <...> СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЛЕБЕДКИ Допущено УМО вузов РФ по образованию в области транспортных
машин и транспортно-технологических комплексов в качестве учебного
пособия для студентов вузов, обучающихся по специальности «Подъемнотранспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» направления подготовки дипломированных специалистов «Транспортные
машины и транспортно-технологические комплексы», 15.06.2010
Под редакцией профессора К. Д. Никитина
Красноярск
СФУ
2011
УДК 621.87(07)
ББК 39.12я73
К89
Рецензенты: <...> Неотъемлемой частью специальных технологий и технологических комплексов (например, в металлургическом производстве, теплоэнергетике, атомной энергетике и др.), транспортно-перегрузочных
потоков (например, на контейнерных терминалах), как правило, являются специальные грузоподъемные краны, оказывая существенное
влияние на производительность, эффективность и безопасность
функционирования подъемно-транспортных средств и производственного оборудования в целом. <...> Вследствие специфики своей работы
они, как правило, оснащаются специальными грузозахватными устройствами, специальными полиспастными подвесами и траверсами, специальными лебедками и другими механизмами и приспособлениями, не применяемыми обычно в кранах общего назначения. <...> Однако ускорение рабочих движений, особенно
приводов передвижения, вызывает колебания (раскачивания) грузов
на гибких подвесах, что вызывает дополнительные нагрузки на несущие конструкции, снижает точность операций, а, кроме того, сопряжено с необходимостью дополнительного времени для успокоения
раскачивающихся <...>
Специальные_грузоподъемные_машины._Грузоподъемные_манипуляторы_учебное_пособие_(гриф_УМО).pdf
Серия «Подъемно‐транспортная техника»
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МАШИНЫ
В девяти книгах
Под общей редакцией доктора технических наук,
профессора А. В. Вершинского
Редакционная коллегия:
А. В. Вершинский (председатель), А. П. Кобзев, А. А. Короткий,
В. С. Котельников (зам. председателя), А. С. Липатов (зам. председателя),
И. И. Мачульский, К. Д. Никитин (зам. председателя), А. Н. Орлов,
В. И. Сероштан, С. А. Соколов, М. Н. Хальфин
Стр.2
Министерство образования и науки Российской Федерации
Сибирский федеральный университет
Е. С. Кузнецов, К. Д. Никитин, А. Н. Орлов
Серия «Подъемно‐транспортная техника»
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МАШИНЫ
В девяти книгах
Книга 2
ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МАНИПУЛЯТОРЫ.
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПОЛИСПАСТНЫЕ ПОДВЕСЫ И ТРАВЕРСЫ.
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЛЕБЕДКИ
Допущено УМО вузов РФ по образованию в области транспортных
машин и транспортно-технологических комплексов в качестве учебного
пособия для студентов вузов, обучающихся по специальности «Подъемнотранспортные,
строительные, дорожные машины и оборудование» направления
подготовки дипломированных специалистов «Транспортные
машины и транспортно-технологические комплексы», 15.06.2010
Под редакцией профессора К. Д. Никитина
Красноярск
СФУ
2011
Стр.4
УДК 621.87(07)
ББК 39.12я73
К89
Рецензенты:
В. И. Гостяев, главный конструктор ЗАО «Сибтяжмаш;
А. П. Кобзев, доктор технических наук, профессор заведующий
кафедрой «Подъемные и строительные машины» Балаковского института
техники, технологии и управления
Кузнецов, Е. С.
К89
Специальные грузоподъемные машины: учеб. пособие: в 9 кн.
Кн. 2: Грузоподъемные манипуляторы. Специальные полиспастные
подвесы и траверсы. Специальные лебедки / Е. С. Кузнецов,
К. Д. Никитин, А. Н. Орлов / под ред. проф. К. Д. Никитина;
Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2011. –280 с. – (Сер. Подъемнотранспортная
техника / под общ. ред. А. В. Вершинского)
ISBN 978-5-7638-1315-9 (серии)
ISBN 978-5-7638-2338-7 (кн. 2)
Приведены сведения о грузоподъемных манипуляторах, их назначении,
классификации, конструктивном построении и разновидностях, сферах применения
и основах расчета, также изложены необходимые сведения и понятия
из области механики манипуляционных систем роботов. Во второй части
книги рассмотрены специальные полиспастные подвесы и траверсы, специальные
грузоподъемные лебедки, их назначение, области применения, устройство
и разновидности; приведены основы их расчета.
Предназначено для студентов направления подготовки дипломированных
специалистов 653200 «Транспортные машины и транспортно-технологические
комплексы» (спец. 170900), также может быть использовано инженерно-техническими
работниками соответствующего профиля.
УДК 621.87(07)
ББК 39.12я73
ISBN 978-5-7638-1315-9 (серии)
ISBN 978-5-7638-2338-7 (кн. 2)
© Сибирский федеральный университет, 2011
Стр.5
ПРЕДИСЛОВИЕ
Данное учебное пособие является составной частью серии
«Подъемно-транспортная техника». В нем рассматривается одно из
важнейших направлений этой дисциплины – «Специальные грузоподъемные
машины», приводятся конструкции и особенности расчета
таких представителей специальных кранов, как грузоподъемные манипуляторы,
а также составных частей и компонентов специальных
грузоподъемных кранов, таких как специальные канатные подвесы
груза и специальные лебедки.
Издание «Специальные грузоподъемные машины» представлено
в девяти книгах, в которых отражены основные аспекты данной области
знаний, и предназначено для студентов направления подготовки
дипломированных специалистов 653200 – «Транспортные машины
и транспортно-технологические комплексы» специальности 170900 –
«Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование».
Каждая
книга имеет свое название и соответствующее содержание.
Книга 1. Специальные грузозахватные устройства. Специальные
мостовые краны.
Книга 2. Грузоподъемные манипуляторы. Специальные полиспастные
подвесы и траверсы. Специальные лебедки.
Книга 3. Мостовые металлургические краны.
Книга 4. Козловые краны и мостовые перегружатели. Краны кабельного
типа.
Книга 5. Специальные краны транспортно-складских систем.
Специальные краны контейнерно-транспортных систем.
Книга 6. Стреловые самоходные краны. Башенные краны.
Книга 7. Портальные краны. Плавучие и судовые краны.
Книга 8. Металлические конструкции специальных кранов. Автоматизированное
проектирование специальных грузоподъемных
машин. Сейсмостойкость специальных кранов.
Книга 9. Грейферные механизмы.
В связи с интенсивным развитием подъемно-транспортной техники,
ее элементной базы, а также созданием новых видов специальных
машин, погрузочно-разгрузочных и транспортных технологий
возможно дальнейшее совершенствование издания, дополнение новыми
книгами.
5
Стр.6
Оглавление
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ................................................................................................. 3
Введение ........................................................................................................ 5
1. Грузоподъемные манипуляторы .......................................................... 7
1.1. Общая характеристика и классификация .................................. 7
1.2. Некоторые сведения из механики роботов ............................... 11
1.2.1. Манипуляционная система (МС) ..................................... 11
1.2.2. Виды кинематических пар звеньев .................................. 15
1.2.3. Степени подвижности манипулятора .............................. 17
1.2.4. Базовая система координат ............................................... 19
1.2.5. Маневренность манипулятора .......................................... 27
1.2.6. Технические характеристики манипуляторов................. 31
1.3. Сбалансированные манипуляторы ............................................. 40
1.3.1. Общая характеристика и назначение ............................... 41
1.3.2. Классификация ................................................................... 44
1.3.3. Особенности конструктивного исполнения .................... 45
1.3.4. Уравновешивание манипуляторов ................................... 48
1.3.5. Расчет механизмов ............................................................. 52
1.4. Ковочные манипуляторы ............................................................ 54
1.4.1. Общая характеристика и назначение ............................... 54
1.4.2. Классификация и разновидности ..................................... 56
1.4.3. Общее устройство .............................................................. 56
1.4.4. Расчет механизмов ............................................................. 60
1.5. Грузоподъемные краны-манипуляторы ..................................... 62
1.5.1. Назначение и общая характеристика ............................... 63
1.5.2. Классификация ................................................................... 64
1.5.3. Общее устройство .............................................................. 64
1.5.4. Требования к устройству и безопасной эксплуатации
кранов-манипуляторов ...................................................... 73
1.6. Специальные краны-манипуляторы ........................................... 77
1.6.1. Специальные краны-манипуляторы металлургического
производства ...................................................................... 79
1.6.2. Перегрузочные манипуляторы ......................................... 89
Библиографический список к главе 1 ..................................................... 94
2. Специальные полиспастные подвесы и траверсы ........................... 96
2.1. Специальные полиспастные подвесы груза .............................. 96
277
Стр.278
Оглавление
2.2. Динамические нагрузки в канатах подъемного механизма ..... 109
2.3. Основные схемы и классификация полиспастных подвесов .. 113
2. 4. Подвесы с переменной кратностью полиспаста ...................... 120
2.5. Подвесы с механизмом вращения грузозахвата ....................... 122
2.6. Поперечное раскачивание груза на гибком подвесе ................ 123
2.6.1. Механические системы для уменьшения раскачивания
грузов .................................................................................. 124
2.6.2. Активные устройства для гашения поперечных колебаний
груза ......................................................................... 128
2.7. Вертикальные колебания груза на гибком подвесе .................. 130
2.7.1. Устройства для виброизоляции и демпфирования вертикальных
колебаний груза и конструкции крана ......... 130
2.7.2. Учет диссипативных сил в многомассовых системах .... 132
2.7.3. Оптимальная величина коэффициента сопротивления
демпфера ............................................................................. 139
2.7.4. Эффективность виброзащитных устройств (ВУ) ........... 144
2.7.5. Виброзащитные устройства с управляемыми параметрами
..................................................................................... 146
2.8. Методика построения математических моделей свободных
колебаний ..................................................................................... 147
2.9. Траверсы ....................................................................................... 159
2.9.1. Траверсы со стропами........................................................ 159
2.9.2. Магнитные и вакуумные траверсы .................................. 160
2.9.3. Расчет траверс ..................................................................... 162
2.10. Взвешивающие устройства ....................................................... 164
2.10.1. Способы контролирования веса грузов ......................... 165
2.10.2. Конструктивная реализация устройств .......................... 166
Библиографический список к главе 2 ..................................................... 167
3. Специальные лебедки ............................................................................ 170
3.1. Общая характеристика................................................................. 170
3.2. Требования безопасности к лебедкам ........................................ 175
3.3. Классификация специальных лебедок ....................................... 177
3.4. Многоскоростные лебедки .......................................................... 179
3.4.1. Способы изменения рабочих скоростей .......................... 179
3.4.2. Многоскоростная лебедка с планетарным редуктором 180
3.4.3. Лебедка с микроприводом ................................................. 183
3.4.4. Лебедка со встроенной в барабан планетарной передачей
....................................................................................... 187
3.4.5. Лебедка с управляемыми электромагнитными муфтами
..................................................................................... 189
278
Стр.279
Оглавление
3.4.6. Лебедка с дифференциальным полиспастом .................. 189
3.4.7. Лебедка с повышенной скоростью опускания груза ...... 190
3.5. Грейферные лебедки .................................................................... 194
3.5.1. Требования к грейферным лебедкам ............................... 194
3.5.2. Грейферная одномоторная лебедка с фрикционной
муфтой ................................................................................ 199
3.5.3. Грейферная одномоторная лебедка с цилиндрической
планетарной муфтой и связью поддерживающего барабана
с водилом ............................................................... 208
3.5.4. Грейферная одномоторная лебедка с цилиндрической
планетарной муфтой и связью поддерживающего барабана
с обоймой ............................................................... 216
3.5.5. Грейферная одномоторная лебедка с конической планетарной
муфтой и связью поддерживающего барабана
с водилом ....................................................................... 217
3.5.6. Грейферная одномоторная лебедка с конической планетарной
муфтой и связью поддерживающего барабана
с центральным колесом ................................................ 220
3.5.7. Грейферная двухмоторная лебедка с цилиндрической
планетарной передачей и связью замыкающего двигателя
с центральным колесом ............................................ 221
3.5.8. Грейферная двухмоторная лебедка с цилиндрической
планетарной передачей и связью замыкающего двигателя
с обоймой ................................................................... 226
3.5.9. Грейферная двухмоторная лебедка с конической планетарной
передачей и связью замыкающего двигателя
с центральным колесом ..................................................... 228
3.5.10. Грейферная двухмоторная лебедка с конической планетарной
передачей и связью замыкающего двигателя
с водилом ............................................................................ 230
3.5.11. Грейферная двухмоторная лебедка с независимыми
барабанами ......................................................................... 230
3.5.12. Грейферная двухмоторная лебедка с передвижным
блоком ................................................................................. 233
3.5.13. Сравнительная оценка конструкций грейферных лебедок
.................................................................................... 235
3.6. Лебедки большой канатоемкости ............................................... 237
3.6.1. Обусловленность применения .......................................... 237
3.6.2. Перематывающая лебедка с канатосборным барабаном 238
3.6.3. Перематывающая лебедка с канатосборным полиспастом
..................................................................................... 253
3.7. Кабельные лебедки ...................................................................... 255
279
Стр.280
Оглавление
3.8. Лебедки для жесткого подвеса груза ......................................... 257
3.9. Подвесные лебедки (тали) ........................................................... 259
3.9.1. Ручные тали ........................................................................ 259
3.9.2. Грузоупорные тормоза талей ............................................ 262
3.9.3. Электрические тали (электротали) ................................... 263
3.10 Шпилевые лебедки ...................................................................... 269
3.11. Лебедки следящего действия .................................................... 270
Библиографический список к главе 3 ..................................................... 273
280
Стр.281