В создании материально-технической базы
значительная роль отводится подъемно-транспортному машиностроению, перед
которым поставлена задача широкого внедрения во всех областях народного
хозяйства комплексной механизации и автоматизации производственных
процессов, ликвидации ручных погрузочно-раз-грузочных работ и исключения
тяжелого ручного труда при выполнении основных и вспомогательных
производственных операций.
Современные поточные технологические и автоматизированные линии,
межцеховой и внутрицеховой транспорт, погрузочно-разгру-зочяые операции
органически связаны с применением разнообразных грузоподъемных машин и
механизмов, обеспечивающих непрерывность и ритмичность производственных
процессов.
Правильный выбор грузоподъемного оборудования является основным фактором
нормальной работы и высокой эффективности производства. Нельзя
обеспечить устойчивый ритм производства на современной ступени его
интенсификации без согласованной и безотказной работы современных
средств механизации внутрицехового и межцехового транспортирования
сырья, полуфабрикатов и готовой продукции на всех стадиях обработки и
складирования.
Успешно осуществляется переход от применения отдельных видов
подъемно-транспортной техники к внедрению высокопроизводительных
комплексов. Создаются принципиально новые системы грузоподъемных машин
для комплексной механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных,
транспортных и складских работ.
Современные высокопроизводительные грузоподъемные машины, имеющие
высокие скорости и большую грузоподъемность, появились в результате
постепенного совершенствования машин в течение долгого времени. Еще в
глубокой древности производились строительные работы, связанные с
поднятием и перемещением больших тяжестей, например сооружение
египетских пирамид (пирамида Хеопса высотой 146,6 м сооружена в XXVIII
в. до н. э. и сложена из известняковых блоков массой до 30 т).
Сложной технической задачей являлись перемещение и установка колонн
храма в Гелиополе (Ливан) массой до 360 т, мраморных балок храма
Артемиды длиной до 90 м, купола диаметром 9 м на гробнице короля
Остготов (VI в. н. э.) в Равенне, высеченного из одного куска камня и
доставленного к месту постройки за 100 км.
Первыми средствами механизации были рычаги, катки и
наклонные плоскости. Рычажные подъемники, которые можно считать
прототипами современных стреловых кранов, использовали для подъема воды
еще за 30 веков до н. э. В VII в. до н. э. появились блоки, а во II в.
до н. э. —вороты с червячной и зубчатыми передачами с ручным приводом.
В эпоху средневековья развитие подъемно-транспортной техники
приостановилось. В XI—XII вв. в связи с развитием торговли, мореплавания
и горно-металлургической промышленности началось быстрое развитие
грузоподъемных машин. Появились первые прототипы современных кранов с
ручным приводом и приводом с помощью топчаковых колес. Сначала эти краны
изготовляли из дерева и только оси и крюки из стали.
В 20-х годах XIX в. был создан паровой двигатель, а в I860 г. первый
кран с паровым двигателем. В 80-х годах того же века начали применять
краны с электрическим двигателем. Широкое промышленное применение
электропривод получил благодаря работам русского ученого М. О. Дол и
во-Добровольского (1862—1919), который создал систему трехфазного тока и
изобрел простой и надежный асинхронный двигатель, а также разработал ряд
электротехнических аппаратов, нашедших широкое применение в
промышленности.
Большая заслуга в развитии подъемно-транспортной техники принадлежит
русским механикам. Еще в XI в. для подъема тяжестей при возведении
Софийского собора в Новгороде строители использовали сложные системы
полиспастов. В XIV—-XV вв. широко применяли различные системы воротов и
блоков. В 1677 г. на колокольню Московского Кремля подняли Большой
Успенский колокол массой 130 т. Для подъема колокола были использованы
деревянные рычаги, полиспасты и вороты. Для облегчения подъема колокол
был соединен цепями с противовесом.
В XVIII в. на металлургических заводах Урала, Алтая и Забайкалья
применялось разнообразное подъемно-транспортное оборудование для
загрузки доменных печей, откатки вагонеток и др. В 1764 г. механик
рудника близ Нижнего Тагила Е. Г. Кузнецов соорудил многоковшовый цепной
водоподъемник, переоборудованный им в подъемник для руды.
В 1768 г. механик и гидротехник К. Д. Фролов создал комплексную
установку для подъема руды и удаления воды из шахт Змеиногорского
рудника на Алтае, приводимую в действие давлением воды.
В Петербурге промышленное применение подъемно-транспортных устройств
известно с 1703 г. В 1769 г. был перемещен на большое расстояние
каменный монолит размерами 15x9x7 м и массой более 1000 т для памятника
Петру I. Каменный монолит был доставлен к берегу Невы и по ней — в
Петербург. По суше его перемещали на медных шарах, уложенных в обшитые
медными листами желоба (первый прототип шарикоподшипника), с помощью
воротов и полиспастов.
В 1832 г. перед Зимним дворцом в Петербурге была
установлена Александровская колонна массой около 600 т. При ее установке
было использовано 60 воротов.
В 1834 г. при помощи канатов, полиспастов и воротов была осуществлена
доставка и установка 48 колонн Исаакиевского собора в Петербурге, каждая
массой примерно 100 т.
Долгое время в России не изучался и не обобщался опыт развития
подъемно-транспортных машин, и только в 1872 г. был издан первый курс
грузоподъемных машин проф. И. А. Вышнеградского (1831—1895), а в 1882 г.
—работа проф. М. Н. Петрова, систематизирующая и обобщающая опыт
механизированной перегрузки массовых грузов.
Начало отечественного краностроения относится к 1900 г., когда впервые
были построены краны на Брянском, Старокраматорском и Путиловском
заводах. В 1913 г. годовой выпуск кранов на Брянском и Старокраматорском
заводах составлял 70 шт.
После Великой Октябрьской социалистической революции были созданы
условия для быстрого развития подъемно-транспортного машиностроения,
развития механизации тяжелых и трудоемких работ, механизации и
автоматизации производства. Подъемнотранспортное машиностроение
выделилось в самостоятельную отрасль, были созданы специализированные
заводы по выпуску подъемно-транспортного оборудования; Ленинградский
завод подъемнотранспортного оборудования им. С. М. Кирова, Уральский
завод тяжелого машиностроения им. С. Орджоникидзе, Новокраматорский
машиностроительный завод им. В. И. Ленина и др.
Создан Всесоюзный научно-исследовательский институт
подъ-емно-транспортного машиностроения ВНИИПТмаш, занимающийся
конструированием и изучением новой подъемно-транспортной техники.
Большой вклад в развитие грузоподъемных машин внесли проф. д-р техн.
наук Л. Г. Кифер и проф., д-р техн. наук И. И. Абрамович.
За последние годы для механизации подъемно-транспортных и
погрузочно-разгрузочных работ специализированные проектные организации
совместно с машиностроительными заводами создали ряд новых
высокопроизводительных, экономичных и удобных в эксплуатации машин.
Созданы электро- и автопогрузчики, различные разгрузочные машины для
штучных и сыпучих грузов, а также различные штабелирующие и другие
подъемные средства и лифты, которые позволили осуществить комплексную
механизацию на многих предприятиях черной и цветной металлургии,
машиностроительной, угольной, химической промышленности и в других
отраслях народного хозяйства. Разработаны уникальные конструкции
плавучих кранов большой грузоподъемности; созданы новые конструкции
мостовых электрических кранов грузоподъемностью 5—50 т, значительно
улучшившие технико-экономические показатели благодаря изменению форм
металлоконструкций кранов и применению
прогрессивных профилей проката металлов и
качественной термической обработке деталей механизмов.
Из основных конструктивных тенденций в подъемно-транспортном
машиностроении следует отметить следующие:
создание качественно новых грузоподъемных машин и механизмов, а также
широкую модернизацию существующих машин и установок для обеспечения
механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных, транспортных и
складских работ во всех областях народного хозяйства;
повышение грузоподъемности грузоподъемных машин при одновременном
значительном снижении их массы благодаря применению новых кинематических
схем, более совершенных методов расчета, новых рациональных профилей
металла, новых материалов —легированных сталей, легких сплавов и
пластмасс, а также новой прогрессивной технологии машиностроения;
увеличение производительности по различным видам оборудования благодаря
применению широкого регулирования скоростей механизмов, автоматического,
полуавтоматического и дистанционного управления, специальных захватных и
других подъемных агрегатов, а также создание улучшенных условий труда
крановщиков благодаря применению установок для охлаждения и очистки
воздуха в кабинах и других мероприятий;
повышение надежности работы машин и долговечности их элементов путем
разработки новых конструктивных решений, применения новых уточненных
методов расчета и материалов с улучшенными физико-механическими
свойствами.
Современное производство грузоподъемных машин основывается на создании
блочных и унифицированных конструкций (редукторов, муфт, тормозов и
др.), позволяющих получить наиболее высокий технико-экономический эффект
при изготовлении и эксплуатации этих машин. Блочной называют
конструкцию, состоящую из самостоятельных узлов-блоков, соединенных
между собой посредством легкоразъемных соединений. К таким блокам в
кранах можно отнести крюковые подвески, муфты, тормоза, редукторы,
ходовые колеса с буксами и т. д. В настоящее время принцип блочности
используют не только для механизмов, но и в металлических конструкциях,
что позволяет организовать поточные линии для серийного изготовления
унифицированных узлов металлоконструкций с соблюдением
взаимозаменяемости узлов.
Применение блочных конструкций позволяет выпускать узлы механизмов в
законченном виде, что приводит к специализации отдельных цехов и
заводов. Специализация производства, в свою очередь, обеспечивает
повышение качества изготовляемых узлов.
Применение блочных конструкций позволяет легко отделить от машины узел,
требующий ремонта, без разборки смежных узлов. При наличии запасных
узлов замену узлов-блоков можно производить в короткое время, что
уменьшает простои оборудования и позволяет осуществить
высококачественный ремонт в специализированных ремонтных цехах. Кроме
того, применение блочных кон-струкций дает возможность максимально
унифицировать отдельные узлы и детали, что увеличивает количество
выпускаемых изделий.
Унификация узлов уменьшает количество необходимого оборудования,
инструмента, литейных моделей, позволяет применять специальные
приспособления, повышающие производительность труда и качество изделия,
и уменьшить парк запасных частей. Принцип унификации и блочности создает
основу для серийного производства подъемно-транспортных машин и,
следовательно, для увеличения выпуска продукции на тех же
производственных площадях и том же оборудовании, а также для расширения
кооперации между различными специализированными заводами.
Принцип унификации узлов и механизмов весьма широко используют в
отечественном краностроении. Однако следует иметь в виду, что в ряде
случаев унификация приводит к увеличению массы машины, поэтому до
введения унификации необходимо произвести технико-экономическое
обоснование принятых решений.
Грузоподъемные машины по назначению и конструктивному исполнению весьма
разнообразны. В данном учебнике рассмотрены только грузоподъемные машины
общего назначения, относящиеся к подъемно-транспортным машинам
периодического действия.
Введение, гл. 2, 7 и § 14.1 написаны М. П. Александровым; § 1.1, 1.2,
1.3, 1.7, 1.8, гл. 3, 8, 12 и 14 —Н. А. Лобовым; § 1.4, 1.6, гл. 4 и 5
—Т. А. Никольской; § 1.5, гл. 6, 10, 11 и 13 — В. С. Полковниковым; гл.
9 —Л. Н. Колобовым.