Пристрої для підйому або переміщення вантажів

Давня історія.

Пристрої для підйому або переміщення вантажів були відомі в далекій давнині. Вже на ранніх щаблях розвитку людського суспільства виникла необхідність у пристроях для підйому важких вантажів (дерев, що впали, важких кам'яних брил). Підйом і переміщення дуже великих за вагою вантажів при будівлях в стародавньому світі, наприклад, спорудження пірамід Хеопса більше ніж за 2000 років до н. е.., гідротехнічні споруди у стародавньому Китаї, в долині річки Жовтої, споруди в стародавньому Римі, були неможливі без найпростіших вантажопідіймальних пристосувань.

Найбільш ранніми вантажопідйомними засобами, мабуть, були важелі, котки і похила площина, що дозволяли піднімати і переміщати вантажі без застосування проміжних деталей (ланцюгів, канатів), що пов'язують підйомний пристрій з вантажем. Катки, важелі, похилі площини (рампи) застосовувалися, мабуть, ще при спорудженні найдавніших кам'яних споруд - дольменів. З їх допомогою здійснювалися доставка та встановлення колосальних скульптур для ассірійських палаців і храмів і величезних кам'яних плит при зведенні пірамід у стародавньому Єгипті.

Значно пізніше з'явилися пристрої, якими вантаж піднімали і переміщали з допомогою проміжного елемента (мотузки, гнучкої гілки дерева); до цих пристроїв відносяться воріт, блок.

Стародавні греки застосовували для підйому вантажів пристосування "журавель" (грецькою - "геранос"). "Журавель" позначає по-німецьки "кран", звідки і відбулася російська назва "кран" для різних вантажопідйомних пристроїв. Підйомник "геранос" з ручним приводом використовувався у V ст. до н. е.. для зведення фортечних стін, а також при театральних видовищах для підйому по ходу п'єси дійових осіб і театральної бутафорії.

Важільні підйомники (прообрази стрілових кранів) використовувалися для підйому води в стародавньому Китаї, Індії та "країнах Сходу. Задовго до початку нашого літочислення в Китаї застосовувалися горизонтальні і вертикальні вороти з ручним приводом.

Пізніше стародавніми греками були введені в практику рудо-підйому, транспорту і будівництва кінні вороти, поліспасти і складні підйомні установки, що складалися з розкріплених канатами похилих стовпів з постійними або змінними кутами нахилу до горизонту і з підвішених до стовпів поліспастів з найпростішими захватними пристроями для штучних вантажів .

Подальше вдосконалення цих установок римлянами призвело до створення поворотних підйомних кранів. За описом Вітрувія, що належить до I століття до нашої ери, крани ці зміцнювалися на міцних дерев'яних брусах, які могли повертатися на ковзанках у будь-яку сторону. Підйом вантажу такими кранами міг здійснюватися на висоту до 12 м; наводилися вони в дію за допомогою ручних коміром або за допомогою топчаками. У стародавньому Римі вперше з'явилися також клітьові підйомники - прототипи сучасних ліфтів.

У Західній Європі в XI-XII ст. відбувається подальший розвиток техніки. У XIV-XV ст. у зв'язку з розвитком торгівлі і мореплавання і зростанням гірничо-металургійної промисловості відзначається деяке вдосконалення вантажопідйомних пристроїв.

У міру розвитку механіки конструкція вантажопідйомних засобів удосконалювалася. З'явилися лебідки й поліспасти, що дозволило шляхом поєднання їх переміщати і піднімати важкі вантажі з великою швидкістю або з меншими зусиллями. З'єднання ворота з блоком чи поліспастом створило основна ланка вантажопідіймального пристрою - механізм підйому і дало поштовх до появи різних по конструкції типів кранів (поворотних, переносних). Цікаві приклади застосування в минулому для вантажопідйомних робіт поліспастів, лебідок і блоків можна знайти в історії розвитку техніки нашої країни.

Поява яскраво виражених конструкцій кранів відноситься до періоду XIV-XV ст., Коли в Європі (Італії, Німеччини, Чехії) стали створюватися поворотні, стрілові і ланцюгові крани з остовом з дерева і з кінним приводом через топчаками. У зв'язку із промисловим розвитком Європи кранобудування стало розвиватися в кінці XVIII і початку XIX ст. після винаходу парового двигуна (Уатт, 1763 р.).

Особливістю вантажопідіймальних механізмів, установок і пристроїв, що вводилися в експлуатацію до XIX ст., Було застосування дерева як будівельного матеріалу для відповідальних вузлів (кістяків, стійок, коміром і т. д.). Так, наприклад, ободи і зуби зубчатих коліс в цих механізмах та установках виконувалися дерев'яними. Сталь застосовувалася тільки дли таких деталей, як осі, храповики, гаки.

Заміна дерева металом порівняно широко починає здійснюватися лише в першій чверті XIX століття.

У двадцятих роках XIX століття в Парижі був побудований повністю з дерева перша мостовий кран. Дерев'яні і дерев'яно-металеві несучі конструкції мостових і козлових підйомних кранів, стріл портальних кранів порівняно часто застосовувалися ще в останній чверті XIX ст.

Приведення в дію розглянутих механізмів і установок здійснювалося мускульною силою людини або тварин. Водяні двигуни, відомі ще стародавнім народам, і вітряні двигуни середньовіччя не отримали в них широкого розповсюдження. Лише на початку минулого століття, коли з розвитком промисловості і транспорту все частіше виникала необхідність у підйомі важких вантажів, при збільшенні швидкостей підйому і горизонтального переміщення, починає застосовуватися машинний привід для кранів великої вантажопідйомності і для підйомників загального призначення.

Найбільш раннім за часом використання в машинах даної групи з'явився гідравлічний привід, де робочою рідиною служила вода, що подається у робочі циліндри під тиском, що досягав декількох десятків атмосфер. Початок застосування цього приводу належить до кінця XVIII ст. Проте перший підйомний кран з гідравлічним приводом був введений в експлуатацію в Англії в 1846-1847гг., І лише в другій половині XIX ст. гідравлічний привід отримав широке поширення в стаціонарних і пересувних кранах, у пасажирських і вантажних підйомниках (ліфтах), домкратах і пр.

У 1811 р. Бетанкур в Росії була побудована багаточерпакових землечерпальних машина з паровим приводом, в 80-х роках минулого століття був побудований перший паровий залізничний кран і в 1877 р. - кабельний кран. Приблизно до цього часу відноситься і створення конструкції мостових і портальних кранів.

У тридцятих роках XIX ст. в Англії (1827г.) вперше здійснюється спорудження стаціонарного парового підйомного крана. Але в наступний період крани з паровим приводом не отримали помітного поширення внаслідок недосконалості конструкції. У 90 рр.. XIX ст., Внаслідок вдосконалення паросилових установок, зменшення їх габаритних розмірів і ваги, парові крани поступово витісняють гідравлічні крани.

У 1880 р. в Німеччині був побудований перший електричний підйомник (ліфт) з механізмом підйому, що складався з двигуна, черв'ячної передачі і зубчастих коліс, які входили в зачеплення з зубами нерухомої напрямної рейки. У той же час у Німеччині був побудований електричний мостовий кран з приводом всіх механізмів від одного електродвигуна, а в 1889 р-в США був введений в експлуатацію перший електричний мостовий кран з індивідуальним електроприводом механізмів підйому вантажу, пересування вантажного візка і пересування моста крана. У 1885 і 1891 рр.. застосування електричного приводу поширюється на козлові, напівпортальні і стаціонарні поворотні крани. У 1895 р. для пересувних кранів вперше був застосований привід від двигунів внутрішнього згоряння.

Промислове кранобудування особливо стало розвиватися після винаходу електроприводу. З появою електропривода в Німеччині були створені електричні лебідки-фрикційна (1880 р.) і електрореверсівная (1908 р.). До цього періоду відноситься створення електричних підйомників (1880 р.) і мостових кранів.

З розвитком житлового і промислового будівництва з'явилася потреба у створенні будівельних кранів для заміни важкого людської праці. У 1902 р. були створені крани-укосини, складаються з металевої укосини (плоскою трикутної ферми) з блоками, укріпленої на дерев'яній трубчастої щоглі, і з лебідкою, встановленої на землі. У 1905 р. в Німеччині був вперше створений вільно стоїть поворотний стаціонарний, а в 1908 р. - пересувний баштові крани зі зміною вильоту з допомогою вантажного візка, що пересувається по стрілі. У 1914 р. був створений баштовий кран з підйомною стрілою, що має всі основні ознаки сучасних конструкцій.

В кінці XVII ст. в Московському Кремлі було піднято за допомогою ручних лебідок (коміром) з використанням противаг і важелів Цар-дзвін вагою понад 130 т. Лебідки при цьому були розміщені на вежі. Підняті заздалегідь невеликі вантажі-противаги були укладені на майданчиках, підвішених до канатів, перекинутим через чотиригранні блоки. Застосування противаг значно зменшило зусилля для підйому вантажу.

На малюнку показаний пристрій для підйому руди, запропоноване в 1752 р. Дві вантажні платформи були пов'язані з коміром таким чином, що навантажена рудою платформа під дією складової власної ваги платформи і вантажу переміщалася вниз і піднімала при цьому паралельно розташовану порожню платформу. Для регулювання швидкості спуску застосовувався одноколодочний гальмо, колодка якого системою важелів діяла на велику гальмівне колесо, насаджене на вал ворота. Подібні маятникові скатні пристрою знайшли застосування в гірничозаводському справі.

До XVIII ст. основними джерелами енергії вантажопідіймальних машин були м'язова сила людини або тварини і сила падаючої води. Машина К. Д. Фролова, забезпечена двома поперемінно піднімаються цебрами, приводився в рух силою падаючої води. Змінити напрямок руху підйомних канатів можна було шляхом переміщення спеціальним затвором потоку падаючої води на праву чи ліву половину приводного колеса. Машина була забезпечена одноколодочним гальмом, керованим вручну через систему важеля

Прикладом застосування лебідок, поліспастів і ковзанок для переміщення вантажу на значні відстані може служити доставка гранітного каменю вагою близько 1000 пудів для цоколя пам'ятника Петру I в 1769 р. Камінь переміщався по спеціальному настилу з двох дерев'яних рам-обойм, що мали поздовжні жолоби, армовані мідними листами . У жолобах, між верхньою і нижньою обоймами, містилися бронзові кулі. Обойми з кулями утворювали подібність кулькового упорного підшипника. У міру просування під камінь, що містився на верхній дерев'яній рамі-обоймі, укладалися нові нижні обойми з кулями.

За допомогою дерев'яних лісів і дерев'яних коміром в 1828-1830 рр.. в Петербурзі були виконані роботи з встановлення колон двох'ярусної колонади Ісаакіївського собору, а в 1832 р. - роботи з встановлення Олександрівської колони, вага якої перевищував 600 тонн.

У дореволюційній Росії ще близько ста п'ятдесяти років тому індивідуальне виробництво за підйомних кранів велося на подільському механічному заводі. В кінці XIX ст. випуск різних типів підйомного обладнання був освоєний рядом найбільших машинобудівних заводів (Сормовський, Коломенський, Брянський, Краматорський, Путиловський та ін.)