CELŠANAS MAŠĪNU MEHANISMI

CELŠANAS MAŠĪNU MEHANISMI

Parastajam celšanas mašīnam ir celšanas, braukšanas, grozīšanas un strēles izlaides maiņas mehanismi, kuri var būt cieši saistīti ar celtņa metalkonstrukciju vai arī parvietojami attiecība pret to.

1. Celšanas mehanisms

Celšanas mehanisms var būt celšanas mašīnas sastavdaļa var arī atsevišķs agregats (celšanas skrūve, ķēžu vilcējs, tītava, telfers u.c.). Celšanas mehanismus darbina ar roku vai ar dzinēju. Celšanas mehanisms, ko izmanto celšanas mašīnas, sastav no dzinēja, bremzes, parvada, spoles, zvaigznītes un trices.

Trices. Par trici sauc ar lokanu elementu (trosi vai ķēdi) saistītu nekustīgo un kustīgo trīšu sistēmu, ko izmanto enerģijas komponentu (spēka un atruma) izmaiņai. Spēka palielinašanas trices, kuras izmanto visbiežak, pieder pie vienkaršakajiem un lētakajiem parvadu veidiem. Lieto nesimetriskas un simetriskas trices. No nesimetriskas trices (1. zīm.) iziet un uz spoles uztinas tikai viens troses zars, no simetriskas trices (2. zīm.) – divi troses zari.

1. zīm. Nesimetriskas trices izklajums 2. zīm. Simetriska trice

1 – piekare; 2 - virzienmaiņas trīši 1 – izlīdzinašanas trīsis

Ja krava tikai piekarta pie nesimetriskas trices piekares 1 (1. zīm.), kravas svars vienadi noslogo visus troses zarus. Ceļot kravu, zari tiek noslogoti nevienadi, jo ir japarvar berze trīšu gultņos un troses locīšanas pretestība. Vislielakais spēks S₁ darbojas no trices izejošaja troses zara. Lai atrastu šo spēku, jauzraksta piekares 1 līdzsvara vienadojums

Q = S₁ + S₂ + S₃ + S_n-1 + S_n ,

kur n – troses zaru skaits, pie kuriem piekarta krava.

Atrodam sakarību starp spēkiem troses zaros, ievērojot trīša lietderības koeficientu η:

S₂ = S₁ η; S₃ = S₂ η = S₁ η ²; S_n-1 = S₁ η ^{n- 2}; S_n = S₁ η ^{n -1}.

Ievietojot šīs spēku izteiksmes iepriekšēja vienadojuma, iegūstam

Q = ( 1 + η + η² + … + η ^{n - 2} + η ^{n - 1} ) S₁.

Lielumu rinda iekavas ir dilstošas ģeometriskas progresijas summa. Tatad sakarība starp spēku S₁ un kravas svaru Q ir šada:

. (1)

Troses zara, kas uztinas uz spoles, darbojas spēks

kur z – arpus troses esošo virzienmaiņas trīšu 2 skaits. Tricei, kas attēlota 1. zīmējuma, z = 2.

Trices lietderības koeficientu var izteikt ka attiecību starp lietderīga spēka darbu, kas būtu japatērē, velkot no trices izejošo troses zaru, ja nebūtu zudumu berzes un troses locīšanas pretestības dēļ, un spēka S₁ darbu, kura ietilpst arī šie zudumi. No trices izejoša troses zara parvietojumi abos gadījumos ir vienadi, tadēļ lietderības koeficientu var uzrakstīt ka lietderīga spēka Q/n un faktiska troses galam pielikta spēka S₁ attiecību:

(2)

Ja krava iekarta divos troses zaros, t.i., piekart pie viena kustīga trīša, tad, parveidojot formulas (1) un (2), iegūstam

un

Kravas celšanas laika, nesimetriskas trices troses zaram izejot no trices piekares, notiek piekares un kravas grozīšanas un šūpošanas. Lai to novērstu un panaktu kravas vertikalu parvietojumu, lieto simetriskas trices (2.zīm.), kuras iegūst, paralēli savienojot divas nesimetriskas trices. Lai izlīdzinatu troses zaru garumu simetriskas trices abas pusēs, izmanto trīsi 1. Troses zaru skaits simetriskajai tricei ir divreiz lielaks neka atbilstošai nesimetriskajai tricei, tadēļ troses diametru var samazinat. Līdz ar to samazinas ari spoles diametrs, celšanas mehanisma parnesuma skaitlis un gabarīti. Lietojot simetrisko trici, palielinas spoles garums, jo uz tas uztinas divi troses zari.

Kravu ceļot un nolaižot, izlīdzinašanas trīsis 1 negriežas, tadēļ trose uz šī trīša ir noslogota statiski un nolietojas mazak neka uz darba trīšiem vai spoles. Sakara ar to izlīdzinašanas trīsa diametru pēc normam var izvelēties mazaku: D₁ = 0,6 D, (D – darba trīša vai spoles diametrs).

Lai atrastu sakarību starp spēkiem un lietderības koeficientu simetriskajai tricei, to sadala divas nesimetriskajas tricēs. Katrai nesimetriskajai tricei pielikts spēks 0,5Q. Lietderības koeficients simetriskajai tricei ir tads pats ka vienam tas paralēlajam nozarojumam, t.i., vienai nesimetriskajai tricei.

Parvadu mehanismi. Rotacijas kustības parvadīšanai celšanas mehanisma izmanto tiešas

saskares sazobes tipa parvadu mehanismus ( zobratu parvadus un gliemežparvadus). Parvadu mehanismiem ar lokanu elementu (siksnu, trosi vai ķēdi) un berzes ratiem ir mazaka darba drošība, tadēļ tos parasti celšanas mehanismos nelieto.

Bremzes. Ar roku darbinama celšanas mehanisma, kura iebūvēts cilindrisku zobratu parvads, jalieto drošības kloķis vai automatiska skrūves bremze. Mehanisma, kura iebūvēts gliemežparvads, jalieto automatiska koniska bremze, kas ieslēdzas kravas svara ietekmē.

Ar dzinēju darbinamos celšanas mehanismos visbiežak lieto kustības apturēšanas bremzes (siekstu, lentas, disku bremzes), kuras ieslēdzas atsperes elastības spēka vai atsvara svara iedarbības rezultata.

Ari lieto kustības apturēšanas un automatisko skrūves bremzi. Kustības apturēšanas bremze, kura parasti novietota starp dzinēju un skrūves bremzi, paredzēta dzinēja rotora un citu pirmas varpstas rotējošo masu kinētiskas enerģijas uzņemšanai, pirmas varpstas kustības apturēšanai un skrūves bremzes ieslēgšanas paatrinašanai. Kustības apturēšanas bremze un dzinēja sajūgs parasti apvienoti viena kompakta mezgla (8 zīm. poz.2). Par bremzes skriemeli izmanto sajūga uzmavu parvada (reduktora) pusē. Šai gadījuma darba drošība ir lielaka, jo, sabojajoties sajūgam, nevar sakties kravas krišana. Lai samazinatu bremzes izmērus, to novieto uz dzinēja varpstas. Lielaka darba drošība gan ir bremzēm, kas savienoties ar spoli.

zīm. 4. zīm.

Ar roku darbinams celšanas mehanisms Ar dzinēju darbinams celšanas mehanisms

1 – rokas kloķis; 2 un 3 – zobratu bloki; 1 – dzinējs; 2 – tapu sajūga-bremzes

4 – zobrati; 5 – spole; 6 – piekare; 7 – trose; mezgls; 3 – reduktors; 4 – zobu

8 – sprūdrats; 9 – sprūds; 1’-ķēdesrats. sajūgs; 5 – spole; 6 – piekare;

7 – izlīdzinašanas trīsis.

Ar roku darbinams celšanas mehanisms ( zīm.). Šo mehanismu darbina ir rokas kloķi 1 vai ķēdes ratu 1’. Izmantojot parbīdamu zobratu bloku 2, kas paredzēts spoles griešanas atruma maiņai, ciešo bloku 3 un zobratu 4, tiek griezta spole 5, uz kuras, celdama piekari 6, uztinas trose 7. Rokas kloķim 1 jabūt izveidotam ka drošības kloķim, t.i., kravu ceļot, jagriežas kopa ar varpstu un sprūdratu 8, kravu nolaižot, - kopa tikai ar varpstu (sprūdrata 8 kustību aptur sprūds 9 ). Ja celšanas mehanisms atrodas augstu virs telpas grīdas, rokas kloķi aizvieto ar ķēdesratu.

Parvada lietderības koeficients

(3)

kur M₁ un M - griezes momenti uz pirmas varpstas un spoles varpstas;

ω₁ un ω - kloķa varpstas un spoles leņķiskie atrumi;

η_z un η_sp - zobratu para un spoles lietderības koeficienti (0,93…0,98).

Izmantojot vienadojumu (3), var atrast parvada parnesuma skaitli

,

kur i₁ un i₂ – atsevišķo zobratu paru parnesuma skaitļi. Vēlams, lai viena zobrata para

parnesuma skaitlis nebūtu lielaks par 8…10.

Stradnieka attīstītais griezes moments uz kloķa varpstas ir M₁ = P l,

kur P – spēks, ko stradnieks pieliek kloķa rokturim; l - kloķa garums.

Sakarība starp spēku S₁ troses zara, kas uztinas uz spoles, un ceļamas kravas svaru Q atrodama pēc formulas (2):

bet griezes moments uz spoles varpstas ir

kur D – spoles diametrs; i_tr – trices parnesuma skaitlis; η_tr –trices lietderības koeficients.

Kravas celšanas atrums 

kur ω₁ – kloķa varpstas leņķiskais atrums; v_k1 – kloķa roktura aploces atrums.

Ar dzinēju darbinams celšanas mehanisms (4. zīm.). Dzinējs 1, izmantojot tapu sajūga-bremzes mezglu 2, reduktoru 3 un zobu sajūgu 4, parvada kustību uz spoli 5. Uz tas, celdama piekari 6, uztinas trose, kas novietota arī uz izlīdzinašanas trīša 7. Kravas piekaršanai izmantota simetriska trice, tadēļ uz spoles uztinas divi troses zari. Izlīdzinašanas trīša uzdevums ir, nedaudz pagriežoties, likvidēt troses zaru garuma starpību trices abas pusēs.

Zīmējuma paradītajam celšanas mehanismam spoles varpstas gals atbalstīts no reduktora izejoša varpstas gala izvirpojuma. Šada konstrukcija ir ļoti kompakta, varpstas – statiski noteiktas. Celšanas mehanisma dzinēja statiskas jaudas aprēķinašanai var izmantot formulu

,

kur Q - kravas svars (N); v – celšanas atrums (m/min); η = η_r η_sp η_tr - mehanisma kopējais lietderības koeficients; η_r η_sp η_tr – reduktora, spoles un trices lietderības koeficienti.

Dzinēju izvēlas, izmantojot tabulas. Pēc tam atrod celšanas mehanisma parvada parnesuma skaitli i = ω₁/ ω = n₁/ n, kur n₁ un n – dzinēja varpstas un spoles griešanas atrumi.

2. Braukšanas mehanisms

Braukšanas mehanisms parasti novietots uz celtņa vai ratiņiem un paredzēts to parvietošanai. Tilta celtņa un ta ratiņu braukšanas mehanismu biežak lietotas shēmas paradītas 5. zīmējuma. Ka celtņa, ta arī ratiņu braukšanas mehanisms sastav no elektrodzinēja 1, parvada, reduktora 2 un transmisijas 3, kas darbina dzenošos riteņus 4.

5. zīm. Braukšanas mehanismi

a – celtņa braukšanas mehanisms; b – ratiņu braukšanas mehanisms.

1 – elektrodzinējs; 2 – reduktori; 3 – transmisija; 4 – dzenošie riteņi.

Atstatums starp celtņa dzenošajiem riteņiem (5.zīm.a) ir ievērojami lielaks neka starp ratiņu dzenošajiem riteņiem (5.zīm.b), tadēļ celtņa braukšanas mehanisma elektrodzinējs japievieno pie transmisijas vidusdaļas. Elektrodzinēju nedrīkst pievienot pie celtņa transmisijas viena gala, jo šada gadījuma, transmisijai savērpjoties, no dzinēja talakais ritenis sava kustība atpaliek no tuvaka riteņa un celtņa tilts uz sliedēm sagriežas šķībi, ta radot priekšnoteikumus

celtņa avarijai. Telpas stradajošu celtņu un ratiņu parvietošanas parasti notiek pa horizontalu sliežu ceļu. Ir arī konstrukcijas, kuras celtņa dzenošos riteņus darbina divi sinhroni stradajoši elektrodzinēji, kuri novietoti katrs sava tilta gala. Šai gadījuma transmisija nav nepieciešama.

Braukšanas pretestība. Ka ratiņu, ta celtņa parvietošanos kavē berze riteņu gultņos, rites pretestība riteņu un sliežu saskarvirsmas, riteņu apmaļu berze gar sliedēm, berze riteņu rumbu galos un berze, ko rada riteņu šķērsslīde pa sliedēm.

6.zim. Spēki, kas iedarbojas uz dzenošu riteņu varpstu

Kopējo braukšanas pretestības momentu, kurš attīstas uz ratiņu dzenošo riteņu varpstas (6.zim.) un kurš ir japarvar , lai ratiņu parvietotos, var aprēķinat pēc formulas

(5)

kur Q un G_r - attiecīgi kravas un ratiņu svars (N);

f - berzes koeficients riteņa gultni. Slīdgultņiem f = 0,1; ritgultņiem f = 0,01…0,02;

f₀ - rites pretestības momenta plecs. Tērauda ritenim uz sliedes f₀ =0,0005…0,001(m).

d un D - varpstas kakliņa un riteņa diametrs (m);

W - ratiņu braukšanas pretestība (N).

Formula ietilpstošais pirmais saskaitamais izsaka berzes pretestības momentu riteņu gultņos, otrais saskaitamais – rites pretestības momentu. Parējos braukšanas pretestības faktorus precīzi aprēķinat neizdodas un to ietekmi parasti ievēro ar empīrisku koeficientu ξ. Slīdgultniem ξ = 1,3 … 1,5; ritgultņiem ξ = 2,0 … 2,5. Mazakas vērtības attiecas uz ratiņiem, lielakas – uz celtni. Dalot vienadojuma (5) abas puses ar D/2, atrod ratiņu braukšanas pretestību

(6)

Celtņa braukšanas pretestību aprēķina pēc analogas formulas

kur G_t - tilta svars (N);

ω - braukšanas pretestības koeficients. Ja celtņa balstišanai izmanto arī horizontalus rullīšus, braukšanas pretestību aprēķinot, jaņem vēra arī šo rullīšu kustības pretestība.

Ar roku darbinams braukšanas mehanisms. Šadam mehanismam galvenais aprēķinamais lielums ir parvada parnesuma skaitlis, ko atrod analogi celšanas mehanisma parvada parnesuma skaitlim, izmantojot formulu

kur M - braukšanas pretestības moments (5);

M₁ - stradnieka attīstītais griezes moments uz kloķa (ķēdesrata) varpstas;

η _p - parvada lietderības koeficients.

Ar dzinēju darbinams braukšanas mehanisms. Šadam mehanismam galvenie aprēķinamie lielumi ir elektrodzinēja jauda un parvada parnesuma skaitlis. Elektrodzinēja statiskas jaudas aprēķinašanai izmantot formulu

kur W – ratiņu vai celtņa braukšanas pretestība (N); v – braukšanas atrums (m/min.).

Tabulas atrod ne tikai dzinēja nominalo jaudu, bet arī šai jaudai atbilstošo dzinēja varpstas griešanas atrumu, ko nepieciešams zinat mehanisma parvada parnesuma skaitļa aprēķinašanai.

Braukšanas mehanisma bremzes aprēķins. Bremze nepieciešama ar dzinēju darbinamam ratiņu vai celtņa braukšanas mehanismam, kura braukšanas atrums parsniedz 30 m/min. Bremzei jaattīsta vienads bremzēšanas moments abos braukšanas virzienos un janodrošina atra un precīza ratiņu vai celtņa kustības apturēšana.

Bremzi var izvēlēties tikai tad, ja ir zinams bremzēšanas moments, kura lielums savukart atkarīgs no bremzēšanas ilguma. Lai atrastu minimalo bremzēšanas ilgumu, vispirms jaaprēķina maksimalais kustības palēninajums, kurš vēl neizraisa dzenošo riteņu izslīdēšanu. Maksimala kustības palēninajuma aprēķinašanai var izmantot formulu T + W _n = P ₁ ,

kur T - berzes spēks dzenošo riteņu un sliežu saskarvirsmas;

W _n - nedzenošo riteņu kustības pretestība, kuras aprēķinašanai izmanto formulu (6),

pieņemot, ka koeficients ξ = 1,0;

P ₁ - ratiņu (celtņa) un kravas masas inerces spēks.

Ievietojot šaja formula attiecīgo lielumu izteiksmes, iegūstam vienadojumu

no kurienes ratiņu maksimalais kustības palēninajums

(7)

Šo formulu var izmantot arī celtņa braukšanas mehanisma kustības palēninajuma aprēķinašanai. Kopējais kustības apturēšanas moments, kurš sastav no bremzes attīstīta

bremzēšanas momenta un uz bremzes varpstu reducēta braukšanas pretestības momenta, līdzsvaro uz bremzes varpstu iedarbojošos inerces spēku momentus. Sakarība starp minētajiem momentiem uzrakstama šadi M _b + M / (i η_p) = M _d1 + M _d2 ,

kur M - braukšanas pretestības moments uz dzenošo riteņu varpstas. Momentu M aprēķina pēc formulas (5), pieņemot, ka koeficients ξ = 1,0;

M _d1 - uz bremzes varpstu reducētais ratiņu un kravas masas inerces spēku moments.

Bremzējot ratiņus,

M _d2 - uz bremzes varpstu reducētais braukšanas mehanisma rotējošo masas inerces

spēku moments, kas atrodams tapat ka attiecīgais moments celšanas mehanismam.

Ievietojot formula inerces spēku momentu izteiksmes un parveidojot formulu, iegūstam

(8)

Braukšanas mehanismiem, kurus darbina ar roku, n₁ ir mazs, tapēc bremzēšanas moments var būt vienads ar nulli vai mazaks par to. Bremze šai gadījuma nav nepieciešama.

Ratiņu vilkšanas mehanisms. Grozamajos celtņos šis mehanisms novietots uz konsoles. Mehanismu un ratiņus savieno trose vai ķēde, kura paredzēta ratiņu vilkšanai pa sliedēm, kas piestiprinatas pie konsoles. Šada ratiņu vilkšanas mehanisma principiala shēma paradīta 7. zīm.

7. zīm. Ratiņu vilkšanas mehanisma shēma

1 – dzenoša berzes spole; 2 – vilcējtrose; 3 – virzienmaiņas trīsis;

4 un 5 – celšanas trices trīši; 6 – piekare; 7 – celšanas spole.

Elektrodzinējs caur parvadu darbina berzes spoli 1, uz kuras uztīti vairaki vilcējtroses 2 vijumi. Vilcējtroses augšējais zars punkta O piestiprinats pie ratiņu viena gala, bet apakšējais zars, kas maina virzienu uz trīša 3, - pie ratiņu otra gala. Uz ratiņiem novietota celšanas mehanisma trice ar nekustīgajiem trīšiem 4 un 5 un piekari 6. Ratiņu parvietošanos kavē spēks

S₁, kas darbojas no spoles 1 noskrejošaja vilcējtroses zara, ratiņu braukšanas pretestība W, ka arī no celšanas trices izejošaja troses zara un tricē ieejošaja troses zara darbojošos spēku starpība S^’₄ - S^’_1. Spēks S₁ atkarīgs no vilcējtroses pašsvara un troses nokares f. Lai atrastu S₁, vilcējtroses augšējais zars iedomati japaršķeļ punkta A. Atšķeltajam vilcējtroses galam šaja šķēluma japieliek līdzsvarojošais spēks S₁ un jauzraksta līdzsvara momentu vienadojums attiecība pret punktu O: S₁ f – ql²/ 8 = 0, kur q – vilcējtroses 1 metra svars.

Tatad vilcējtroses augšēja zara maksimalais sastiepuma spēks S₁= ql²/ 8f.

Lai atrastu spēku starpību S^’₄ - S^’₁, jauzraksta celšanas trices piekare 6 līdzsvara vienadojums S^’₂ + S^’₃ = Q.

Spēkus S^’₂ un S^’₃ var izteikt ar S^’₁, t.i., S^’₂ = S^’₁/η; S^’₃ = S^’₂/η = S^’₁/η²,

kur η – trīša lietderības koeficients (η= 0,95 … 0,98).

Ievietojot atrastas spēku izteiksmes līdzsvara vienadojuma, iegūstam

(9)

Ka jau minēts, kopējais ratiņu parvietošanai nepieciešamais spēks ir

S₂ = S₁ + W + S^’₄ - S^’_1.

Spēks, kas japieliek uz spoles 1 uzskrejošajam vilcējtroses zaram, savukart ir

S₄ = S₃ = S₂/η = ( S₁ + W + S^’₄ - S^’₁) / η. (10)

Griezes momentu, kas dzinējam jaattīsta uz spoles varpstas un dzinēja nepieciešama jauda, aprēķina pēc formulas

kur ω un n - spoles leņķiskais atrums un griešanas atrums;

η - lietderības koeficients parvadam no dzinēja uz spoli 1.

Lai trose un spoles neslīdētu, jabūt izpildītam nosacījumam S₄ ≤ S_{4 max} = S_{1 min} e ^{f α} ,

kur S_{1 min} – vilcējtroses augšēja zara minimalais sastiepuma spēks (ratiņi atrodas kreisa stavokli);

f - berzes koeficients spoles un troses saskarvirsma (f=0,13);

α - troses vijumu kopējais aptveres leņķis (rad);

S_{4 max} - maksimalais troses vilkšanas spēks, kadu iespējams nodrošinat ar berzes spoli, ja

troses minimalais sastiepuma spēks ir S_{1 min}.

Kravas celšanas laika spoli cenšas pagriezt moments

M ^’= [( S₁ + W + S^’₄ - S^’₁) η - S₁]D/2.

Lai līdzsvarotu momentu M ^’, parvada jaiebūvē bremze. Ja bremzi novieto uz parvada pirmas varpstas, nepieciešamais bremzēšanas moments M_b =β M ^’η_p η_sp / i ,

kur β – bremzes drošības koeficients ( β ≥ 1,2).

Riteņi. Riteņos parasti izgatavo no tērauda, tiem var būt cilindriska, koniska vai mucveida forma. Ja riteņi paredzēti ne tikai parvietojuma objekta atbalstīšanai uz sliedēm, bet arī kustības vadīšanai, tos izgatavo ar vienu vai divam apmalēm. Riteņus ar vienu apmali var izmantot tikai celtņiem, kuri parvietojas pa virszemes sliežu ceļu, pie tam atstatums starp sliedēm nav lielaka par 4 m un abas sliedes atrodas viena līmenī.

Riteņu aploka saskare ar sliedi var notikt pa līniju (8. zīm., 9. zīm. a) vai arī viena punkta (9. zīm. b). Ja saskare notiek punkta, maksimalie kontaktspriegumi

Ja saskare notiek pa līniju

Šajas formulas: α un k₁ - koeficienti, kuri atkarīgi no attiecības r_min / r_max ; r_min un r_max - minimalais un maksimalais radiuss r₁ vai r₂ (88. zīm); k₂ – koeficients, kurš atkarīgs no darbības režīma; P - aprēķina spēks; - reducētais elastības modulis; E =E₁ =E₂ = 2,1∙10⁵ (N/mm²); r un b – riteņa radiuss un kontaktlīnijas garums (mm).

8. Cilindrisks ritenis ar divam 9. Piekarto ratiņu riteņi

apmalēm un horizontalu vadrullīti a – konisks, b – mucveida riteni

Pieļaujama kontaktsprieguma [σ_k] aprēķinam var izmantot formulu

[σ_k] ≈ (2,3 … 3,0) HB ( N / mm²),

kur HB - riteņa aploka virskartas cietības pēc Brinela;

N = N₁ + N₂ ( P₂ /P₁ )³ + … + N_n ( P_n /P₁)³ - reducētais riteņa apgriezienu skaits

(spriegumu ciklu skaits) riteņa darbmūža; N₁, N₂,…, N_n – spiediena spēkiem P₁, P₂,…,P_n atbilstošie riteņa apgriezienu skaiti.

Laika, kad uz riteni iedarbojas maksimalais spiediena spēks P₁, izdarīto apgriezienu skaits

N₁ = (z s h₁) / π D, kur z - braukšanas mehanisma darbības ciklu skaits stunda; s - riteņa parvietojums viena cikla laika; D - riteņa diametrs; h₁ - spiediena spēkam P₁ atbilstošais braukšanas mehanisma darbības ilgums (stundas).

Grozīšanas mehanisms

Nelielas celtspējas grozamos celtņus var grozīt ar roku, šim nolūkam izmantojot pie strēles gala piestiprinatu metinato ķēdi vai trosi. Lielakas celtspējas celtņos izmanto grozīšanas mehanismus, kurus darbina ar roku vai ar dzinēju. Grozīšanas mehanismus ierīko dažadu

konstrukciju grozamajiem konsoles un strēles celtņiem. Šie celtņi var būt ar grozamu kolonnu vai grozamu platformu.

Grozīšanas mehanisms parasti sastav no gliemežparvada un zobratu parvada, ko darbina dzinējs. Lai varētu veikt grozīšanas mehanisma aprēķinu, jazina celtņa grozīšanas pretestības moments, kurs vislielako vērtību iegūst tad, ja celtnim ir piekarta krava.

10. zīm. Spēki, kas iedarbojas uz celtni ar grozamu kolonnu

Gultņu reakcijas un celtņa grozīšanas pretestības moments. Celtnim ar grozamu kolonnu

(10. zīm.) kolonna ir celtņa metalkonstrukcija sastavdaļa. Kolonnas galos ir tapas, ar kuram ta

atbalstas gultņos. Augšējais gultnis ir radialais gultnis, bet apakšējais (11.zīm.) – radiali aksialais gultnis.

11. zīm. Grozama kolonnas apakšējas tapas iegultņojums

Augšēja un apakšēja gultņa horizontala reakcija

(N),

kur Q un G_c - kravas un celtņa svars;

a un c - attiecīgi kravas un celtņa smaguma centra atstatums no griešanas ass;

h - atstatums starp gultņiem.

Apakšēja gultņa vertikala reakcija V = Q + G_c.

Celtņa grozīšanas pretestības momentu attiecība pret griešanas asi aprēķina, ievērojot berzi augšēja un apakšēja gultnī:

M = f H d₁/2 + f H d₂/2 + f V d_v/2,

kur f - slīdes (rites) berzes koeficients;

d₁ un d₂ - kolonna augšējas un apakšējas tapas diametri;

d_v - kolonna pēdas vidējais diametrs.

Celtnis ar nekustīgu kolonnu (12. zīm.) ir piekarts kolonnai augšēja gultnī un atbalstas pret kolonnu apakšēja gultnī. Augšējais gultnis piemērots vertikalu un horizontalu spēku uzņemšanai. Apakšējais gultnis, kas pret kolonnu atbalstas ar diviem rullīšiem, spēj uzņemt vienīgi horizontalus spēkus.

Apakšēja un augšēja gultņa horizontala reakcija H = ( Qa + G_cc₁ – G_pr c₂)/ h,

kur c₁ - celtņa smaguma centra atstatums no griešanas ass;

G_pr un c₂ - pretsvara svars un pretsvara smaguma centra atstatums no griešanas ass.

Augšēja gultņa vertikala reakcija V = Q + G_c + G_pr.

Berzes pretestības moments augšēja gultnī (1 zīm.) ir M₁ = f H d₁ /2 + f V d_v /2,

kur d_v - aksiala gultņa gredzena vidējais diametrs.

Apakšējais gultnis var būt karba ar četriem rullīšiem (14. zīm.). Ja celtnim piekarta krava, pie kolonnas piespiežas divi kravas pusē esošie rullīši. Ja kravas nav, pretsvars cenšas gazt celtni pretēja virziena un pie kolonnas piespiežas divi pretsvara pusē esošie rullīši.

Celtnim ar piekartu kravu rullīšu kustības pretestība

kur N - spēks, ar kadu rullītis piespiežas pie kolonnas;

d un D - rullīša ass un rullīša diametri; f - berzes koeficients rullīša gultni;

f₀ - rites pretestības momenta plecs.

12. Spēki, kas iedarbojas uz celtni ar nekustīgu kolonnu

1 Augšēja gultņa izveidojums celtnim ar nekustīgu kolonnu

14. zīm. Apakšēja gultņa izveidojums celtnim ar nekustīgu kolonnu

Apakšēja gultņa kustības pretestības moments

kur d₂ - kolonnas diametrs; H – gultņa horizontala reakcija;

α – leņķis starp gultņa karbas asi un spēka N darbības līniju.

Kopējais celtņa grozīšanas pretestības moments attiecība pret kolonnas asi ir

Gultņos, kuru celtspēja ir liela, izmanto apakšējos gultņus ar rullīšu gredzenu. Gultnim ar rullīšu gredzenu ir lielaki gabarīti (nepieciešams arējais gredzens), toties mazaka kustības pretestība, jo nav berzes starp rullīšiem un to asīm.

Celtnim ar grozamu platformu uz rullīšiem (15. zīm.) gredzenveida sliedes iekšpusē vai arpusē ir zobu vainags, pa kuru, celtni griežot, noveļas grozīšanas mehanisma mazais zobrats.

Celtņa grozīšanas pretestības moments, ja rullīši atbalstas uz asīm, ir

kur W - rullīšu kustības pretestība; ξ – koeficients, kurš raksturo pretestību, ko rada rullīšu apmaļu berze gar sliedi, berze rullīšu galos un rullīšu šķērsslīde pa sliedi. Parasti ξ = 1,5…3,0. G – celtņa un pretsvara kopējais svars; D_v – gredzenveida sliedes vidējais diametrs.

15. Spēki, kas darbojas uz celtni ar grozamu platformu

Aprēķinot grozīšanas pretestības momentu arpus telpam stradajošiem celtņiem, jaņem vēra arī tas, ka vēja spiediena spēks var kavēt kravas un strēles pagriešanos.

Ar dzinēju darbinams grozīšanas mehanisms. Celtņiem, kuru grozīšanas mehanismu darbina ar dzinēju, rokas kloķa vieta ir elektrodzinējs (16.zīm.). Griešanas atrums 2-3 apgr./min.

Dzinēja statiska jauda, kas nepieciešama celtņa grozīšanas pretestības parvarēšanai, ir

(kW),

kur M - grozīšanas pretestības moments attiecība pret celtņa griešanas asi;

ω un n - celtņa strēles leņķiskais atrums un griešanas atrums (apgr./min.).

Izvēloties grozīšanas mehanismu dzinēju, jaņem vēra arī iekustinamo masu inerce, kas var būt ļoti liela. Lai aprēķinatu inerces spēkus, jazina iekustinašanas ilgums, ko nosaka strēles pagrieziena leņķis iekustinašanas laika.

16. zīm. Celtņa grozīšanas mehanisma darbinašanas veids

a – ar rokas kloķi; b – ar elektrodzinēju

Grozīšanas mehanisma bremzes aprēķins. Kustības apturēšanas laika bremzes attīstītais bremzēšanas moments un uz bremzes varpstu reducētais celtņa grozīšanas pretestības moments līdzsvaro uz šo pašu varpstu reducētos inerces spēku momentus, t.i.,

M_b + M₁ = M _d1 + M _d2.

Nepieciešamais bremzēšanas moments

kur t_b – bremzēšanas ilgums, ko var aprēķinat pēc formulas.

4. Strēles izlaides maiņas mehanisms

Strēles izlaides maiņu var realizēt, parvietojot ratiņus pa celtņa konsoli vai arī paceļot un nolaižot strēli. Aplūkosim strēles izlaides maiņas mehanismu (17. zīm.), kura strēles pacelšanai un nolaišanai izmanto troses trici (šim nolūkam var izmantot arī skrūves vai stieņu mehanismus).

Strēles celšanas trosei ar nemainīgu atrumu uztinoties uz spoles, strēles izlaides maiņas atrums ir mainīgs. Lai aprēķinatu strēles izlaides maiņas mehanisma dzinēju jaudu, vispirms janosaka spēks S₀ troses zara, kas uztinas uz spoles S₀ = T / i_tr η_tr , kur T_i - spēks, kas darbojas tricē; η_tr – trices lietderības koeficients.

Spēku T savukart aprēķina, ievērojot visus uz strēli iedarbojošos spēkus un sastadot spēku momentu vienadojumu attiecība pret asi, kas iet caur punktu O. Šo vienadojumu sastada gadījumam, kad strēles izlaide ir maksimala, tad spēks T ir vislielakais. No iegūta vienadojuma

Q a + G_str c + W_GH / 2 + W_Q H – S d - T b = 0

var izteikt spēku T:

Šajas formulas Q un G_str – kravas un strēles svars; W_G un W_Q – vēja spiediena spēki uz strēli un kravu; S – spēks kravas celšanas trose.

Zinot spēku S_o strēles celšanas trosē, var aprēķinat un izvēlēties trosi, noteikt spoles diametru D un aprēķinat griezes momentu uz spoles varpstas: M = S_o D/ 2 (N∙m).

Dzinēja statiska jauda, kas atbilst maksimalajai strēles izlaidei, ir

(kW),

kur η_sp un η_p - spoles un parvada lietderības koeficienti;

n - spoles griešanas atrums, n = v / πD;

v - atrums, ar kadu trose uztinas uz spoles.

Aprēķinot strēles izlaides maiņas mehanismu mobiliem celtņiem, jaņem vēra arī apvidus slīpums, jo, celtnim sasveroties, strēles izlaide un spēks tricē var palielinaties. Aprēķinot iekustinašanas un bremzēšanas momentus, jaievēro ne tikai kravas un strēles vertikalie inerces spēki, bet arī horizontalie centrbēdzes spēki, kas uz kravu un strēli iedarbojas platformas grozīšanas laika.

17. zīm. Spēki, kas iedarbojas uz strēles izlaides maiņas mehanismu

5. Stacionaro grozamo celtņu stabilitates parbaude

Stabilitates parbaude jaizdara visos gadījumos, kad uz celtni arpus ta atbalsta kontūras iedarbojas spēki, kas cenšas celtni apgazt. Šo spēku radīto gazējmomentu līdzsvaro noturmoments. Stacionariem celtņiem noturmoments ir atbalsta kontūras robežas vai arpus tam atrodošas konstrukciju elementu svara radītais pretdarbības moments vai arī celtņa balstelementu (atsaišu) reakcijas spēku moments. Ja balstelementu mehaniska stiprība ir pietiekama, celtņa stabilitate ir nodrošinata. Gazējmomentu apvidū parvietojamiem celtņiem var līdzsvarot ar celtņa vai pretsvara svara radīto noturmomentu. Nereti izmanto arī arpus celtņa gabarītiem izvietojamus balstus.

Stabilitate japarbauda brīvi stavošiem celtņiem ar grozamu platformu, ka arī celtņiem ar nekustīgu kolonnu, kura, izmantojot atbalstplatni, piestiprinata pie celtņa pamata. Celtņa stabilitate atkarīga tikai no pamata izmēriem un masas. Pamatu, kuram parasti ir taisnstūra paralēlskaldņa forma, izgatavo no betona, retak no ķieģeļiem vai laukakmeņiem.

18. zīm. Spēki, kas iedarbojas uz celtņa pamatu

Visparīga gadījuma no celtņa uz pamatu (18. zīm.) iedarbojas punkta O parnestie spēki – vertikalais rezultējošais spēks V un horizontalais rezultējošais spēks H, ka arī šo spēku kopējais moments M₁ attiecība pret punktu O ( moments M₁ = V c + H h). Vertikalo spēku V rada kravas un celtņa svars, ka arī vertikalais inerces spēks, horizontalo spēku H - vēja spiediena spēks un horizontalie inerces spēki. Stabilitates parbaudē jaņem vēra arī celtņa pamata svars, bet atsevišķos gadījumos – nevienadais grunts spiediens uz pamata sanu skaldnēm. Pamata svars G_p = γ h_p F , kur γ - pamata materiala īpatnējais svars; h_p – pamata augstums, kuram jabūt ne mazakam par salstošas grunts virskartas biezumu (parasti h_p = 1,2 … 2 m); F - pamata apakšējas skaldnes laukums.

Pamata svaram jabūt tadam, lai horizontalais spēks H nevarētu pamatu parbīdīt pa grunti. Parbaudot celtņa stabilitati, aprēķina maksimalos virsmas spiedes spriegums celtņa pamata apakšējas skaldnes un grunts saskarvirsma. Šiem spriegumiem jabūt mazakiem par pieļaujamo vērtību. Bez tam janosaka, vai saskarvirsma nerodas negatīvi virsmas spiedes spriegumi, kuru rezultata samazinas darbīgais virsmas laukums. Samazinoties saskarvismas laukumam un palielinoties virsmas spiedes spriegumiem, grunts zem celtņa pamata var neizturēt un celtnis var apgazties. Parasti pieņem, ka uz pamata sanu skaldnēm grunts spiediena spēki neiedarbojas un ka pamata apakšējas skaldnes un grunts saskarvirsma virsmas spiedes spriegumi mainas lineari.

Maksimalos virsmas spiedes spriegumus, kas attīstas pie pamata sanu šķautnes, aprēķina pēc formulas 

kur M - gazējmoments, kas iedarbojas uz pamatu, M = M₁ + H h_p ;

W - pamata apakšējas skaldnes laukuma aksialais pretestības moments. Kvadratam W=a³/6.

F - apakšējas skaldnes laukums. Kvadratam F= a².

Minimalajiem virsmas spiedes spriegumiem jabūt lielakiem par nulli, t. i.,

Parveidojot nevienadību, atrodam, ka šis nosacījums tiek izpildīts, ja

Var pieņemt šadas gruntij pieļaujama virsmas spiedes sprieguma vērtības: granītam – 3 … 4 N/mm², kaļķakmenim – 1,5 … 2,5 N/mm², sausam smiltīm un malam – 0,3 N/mm².

Lai spēka H ietekmē celtņa pamats neslīdētu pa grunti, jabūt izpildītam nosacījumam

k H ≤ f ( V + G_p),

kur k - drošības koeficients: 1,5 … 1,7; f - slīdes berzes koeficients: 0,5 … 0,7.

Izmantojot šo nosacījumu, var aprēķinat minimalo celtņa pamata svaru

Celtņiem ar grozamu platformu jabūt izpildītai arī prasībai, lai vertikalais rezultējošais spēks V darbotos gredzenveida sliedes iekšpusē. Horizontala spēka H radīta gazējmomenta līdzsvarošanai paredzēta centrala tapa.

6. Vienkaršie celšanas mehanismi

Sviru-zobstieņa domkrati. Izmanto remonta darbiem, ja celtspēja neparsniedz 100 kN.

Lai paceltu kravu (19. zīm. a), stradniekam japarvieto svira 1 uz leju. Tad domkrata karba esošais sviras gals ar tam šarnirveida piestiprinato sprūdu 2 parvietojas uz augšu un ceļ zobstieni 3 un kravu. Sviru 1 parvietojot uz augšu, sprūds 2 noslīd uz leju un nonak sazobē ar kadu zemaku zobstieņa zobu. Zobstienu pacelta stavoklī notur pie domkrata karbas piestiprinatais sprūds 4. Abus sprūdus pie zobstieņa piespiež atsperes, kas iedarbojas uz sprūdu tapiņam 5 un 6. Svarstot sviru 1, var panakt periodisku zobstieņa un kravas celšanu.

19. zīm. Sviru-zobstieņa domkrats: a - celšana; b – nolaišana

1, 7, 8 un 9 – sviras; 2 un 4 – sprūdi; 3 – zobstienis; 5 un 6 – tapiņas

Lai zobstieni nolaistu (19. zīm. b), no ta jaatvirza sprūds 2. To panak, nospiežot uz leju sviru 7. Ta rezultata pagriežas sviras 8 un 9. Svira 9 spiež uz sprūda tapiņu 6 un, parvarot atsperes pretestību, atvirza sprūdu 2 no zobstieņa. Ja pēc tam stradnieks spiež sviru uz leju, sprūds 2 parvietojas uz augšu, pagriež sviru 9 un, noslīdot no tas, nonak sazobē ar zobstieni augstaka punkta neka iepriekš. Taja paša laika svira 9, griežoties ap sviru 8, atvirza no zobstieņa sprūdu 4. Ja stradnieks ceļ sviru 1 uz augšu, sprūds 2 kopa ar zobstieni 3 nolaižas. Ka redzams, svarstot svīru 1, iespējams realizēt periodisku zobstieņa nolaišanu.

Sviru-zobstieņa domkratam ir augsts lietderības koeficients ( η = 0,95 …0,97), turpretī darba drošība nav liela, jo kravas nolaišanas laika, sprūdiem izejot no sazobes, notiek īslaicīga un periodiska kravas krišana.

Hidrauliskie domkrati. Hidrauliskajiem domkratiem raksturīgi mazi gabarīti, liela celtspēja un samēra augsts lietderības koeficients ( η = 0,75…0,8). Šos domkratus var sarežģītos un precīzos montažas darbos. Hidrauliskie domkrati ir pašbremzējoši un droši darbība, tos

darbina ar roku vai ar dzinēju.

20. zīm. Hidrauliskais domkrats: a – domkrats; b – kinematiska shēma

1 – cilindrs, 2 – sūknis, 3 – šķidruma rezervuars, 4 – virzulis,

5 – svira, 6 – izplūdes varsts, 7 - atspere

Kravas celšanai (20. zīm.) izmanto cilindru 1, kas kopa ar sūkņi 2 un šķidruma rezervuaru 3 parvietojas attiecība pret virzuli 4. Sūkņa darbinašanai lieto rokas sviru 5. Lai kravu nolaistu, jaatver izplūdes varsts 6. Tad kravas un cilindra svara, ka arī četru saspiesto atspēru 7 elastības spēku iedarbības rezultata, šķidrums no cilindra 1 tiek izspiests rezervuara

Ar šo domkratu iespējama arī kravas pakapeniska celšana arvien lielaka augstuma. Lai to

izdarītu, pēc tam kad cilindrs pacelts, zem ta paliek koka klučus un atver varstu 6. Atsperu 7 iedarbības rezultata šķidrums tiek izspiests rezervuara – virzulis 4 parvietojas uz augšu. Ar to noslēdzas pirmais darbības cikls. Lai varētu turpinat celšanu, zem virzuļa japaliek koka kluči un cikls jaatkarto, kamēr tiek sasniegts vēlamais celšanas augstums.

Spēks, ar kadu stradniekam jaiedarbojas uz domkrata sviras galu, ir , kur l₁ un l₂ - domkrata sviras garakais un īsakais plecs;

d un D – sūkņa un domkrata virzuļu diametri;

η - domkrata lietderības koeficients;

Q - ceļamas kravas svars.

Hidraulisko domkratu celtspēja parasti ir 30…2000 kN. Lai paceltu ļoti smagu kravu, jalieto vairaki domkrati, kuru darbinašanai var izmantot vienu centralu sūkni.

Tītavas. Tītavas izmanto kravas celšanai vai vilkšanai. Tam ir viena vai vairakas spoles, uz kuriem uztin lokanu elementi - trosi vai ķēdi. Tītavas var būt pastavīgi celšanas mehanismi vai arī komplicētu celšanas mašīnu sastavdaļa. Tas var darbinat ar roku vai ar dzinēju.

20. zīm. Pie sienas piestiprinama tītava

1 - gliemežparvads; 2 – bremze; 3 - spole

Ar roku darbinama nelielas celtspējas tītava, ko piestiprina pie sienas un izmanto montažas un remonta darbos, paradīta 20. zīmējuma.

Lai novērstu nelaimes gadījumus, tītavas lieto drošības kloķus vai automatiskas skrūves bremzes. Tītavas, ko izmanto kravas celšanai, lai panaktu lielaku darba drošību, izmanto tiešas saskares sazobes tipa parvadus.

7. Vilcēji

Vilcējus iedala ar roku darbinamos vilcējos un ar dzinēju darbinamos vilcējos – telferos.

Ar roku darbinami ķēžu vai trošu vilcēji. Šie vilcēji ir stacionari vai parvietojami kompakti celšanas mehanismi ar gliemežparvadu vai zobratu parvadu. Vilcējiem ar zobratu parvadu celtspēja ir 0,25 … 100kN, bet vilcējiem ar gliemežparvadu zobratu – 1 … 100 kN.

Ar roku darbinamus vilcējus izmanto mehaniskajos cehos, remonta un montažas cehos smagu detaļu celšanai, ka arī transportēšanai horizontala virziena. Otraja gadījuma virs darba vietam, kur paredzama smagu detaļu celšana un transportēšana, telpas konstrukcijai piestiprina dubult – T profila siju, kuras apakšējo plauktu izmanto vilcēja ratiņu atbalstīšanai. Ratiņus parbīda stradnieks.

21. zīm. Ķēžu vilcējs ar gliemežparvadu

1- gliemežparvads; 2 – bremze; 3 – karba; 5 – ķēdesrats; 6 – kasis.

Ķēžu vilcējs ar gliemežparvadu (21. zīm.) sastav no divgajienu gliemežparvada 1, kurš nav pašbremzējošs, automatiskas disku bremzes 2, kas ieslēdzas kravas svara iedarbības rezultata, karbas 3 un piekares 4. Vilcēja darbinašanai izmanto ķēdesratu 5 un metinato ķēdi, bet kravas piekaršanai – plaksnīšu ķēdi vai arī kalibrētu metinato ķēdi. Kasis 6 paredzēts vilcēja piekaršanai virs darba vietas vai pie ratiņiem.

Ķēžu vilcējs ar planetaro zobratu parvadu paradīts 22. zīmējuma. Šim vilcējam ir kompaktaka konstrukcija neka vilcējiem ar parasto zobratu parvadu un ievērojami augstaks lietderības koeficients neka vilcējiem ar gliemežparvadu.

22. zīm. Ķēžu vilcējs ar gliemežparvadu

1- ķēdesrats; 2 – čaula; 3 – sprūdrats; 4 – varpsta-zobrats; 5 – satelīts;

6 – vadīkla; 7 – kravas zvaigznīte; 8 – karbas zobrats; 9 – sprūds.

Sakot kravas celšanu, ķēdesrats 1 parvietojas pa čaulas 2 vītni un piespiež sprūdratu 3 pie čaulas atloka. Tada veida visi minētie elementi tiek saistīti ar centralo varpstu – zobratu 4. Pēc tam kustība no ķēdesrata 1 tiek parvadīta uz varpstu – zobratu 4, satelītiem 5, vadīklu 6 un kravas zvaigznīti 7, kas griežas kravas celšanai atbilstoša virziena. Ja celšanu partrauc, kustību pretēja virziena kavē sprūds 9, kas atrodas sazobē ar sprūdratu.

Lai kravu nolaistu, ķēdesrats 1 jagriež kravas nolaišanai atbilstoša virziena. Tad ķēdesrats, skrūvēdamies pa čaulas 2 vītni, atvirzas no sprūdrata, t.i., izzūd berze starp sprūdratu un ķēdesrata rumbu, ka arī starp sprūdratu un čaulas atloku. Atbrīvota varpsta kravas svara ietekmē griežas ar tadu atrumu, ar kadu tiek griezts ķēdesrats.

Telferi. Telferi ir vilcēji, kurus darbina dzinējs. Telferi lieto gan ka patstavīgus celšanas mehanismus, gan arī ka konsoles, tilta un citu celtņu sastavdaļu. Telferiem celtspēja līdz 50 kH. Šiem telferiem ir ievērojami mazaki gabarīti un svars. Elektrodzinēja stators iepresēts spoles korpusa, līdz ar to uzlabojas arī dzesēšanas apstakļi.