Пристрої для підйому або переміщення вантажів

Давня історія.

Пристрої для підйому або переміщення вантажів були відомі з глибокої давнини. Вже на ранніх ступенях 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 більш ніж за 2000 років до н. е.., гідротехнічні споруди в стародавньому Китаї, в долині річки Жовтої, споруди в древньому Римі, були неможливі без найпростіших вантажопідйомних пристосувань.

Найбільш ранніми вантажопідіймальними засобами, мабуть, були важелі, котки і похила площину, що дозволяли піднімати і переміщати вантажі без застосування проміжних деталей (ланцюгів, канатів), що зв'язують підйомний пристрій з вантажем. Катки, важелі, похилі площини (рампи) застосовувалися, мабуть, ще при спорудженні найдавніших кам'яних споруд - дольменів. З їхньою 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 й переміщували за допомогою проміжного елемента (мотузки, гнучкої гілки дерева); до цих пристроїв відносяться воріт, блок.

Стародавні греки застосовували для підйому вантажів пристосування "журавель" (по грецьки - "геранос"). "Журавель" означає по-німецьки "крана", звідки й походить російська назва "кран" для різних вантажопідйомних пристроїв. Витяг "геранос" з ручним приводом використовувався в V ст. до н. е.. для зведення фортечних стін, а також при театральних видовищ для підйому по ходу п'єси дійових осіб та театральної бутафорії.                      

важелів підйомники (прообрази стрілових кранів) використовувалися для підйому води у 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 та будівництва кінні вороти, поліспасти і складні підйомні установки, складалися з розкріплення канатами похилих стовпів з постійними або змінними кутами нахилу до горизонту і з підвішених до стовпів поліспасти з найпростішими захватні пристрої 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 в будь-яку сторону. Підйом вантажу такими кранами міг здійснюватися на висоту до 12 м; наводилися вони в дію за допомогою ручних воріт або за допомогою топчак. У древньому Римі вперше з'явилися також ти клітковий підйомники - прототипи сучасних ліфтів. Західна Європа.

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.

З розвитком механіки конструкція вантажопідйомних засобів вдосконалювалася. З'явилися лебідки і поліспасти, що дозволило шляхом поєднання їх переміщати і піднімати важкі вантажі з великою швидкістю або з меншими зусиллями. З'єднання ворота з блоком чи поліспасти створило основна ланка вантажопідйомного пристрої - механізм підйому і дало поштовх до появи різних за конструкції типів кранів (поворотних, переносних). Цікаві приклади застосування в минулому для вантажопідйомних робіт поліспасти, 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 кістяком з дерева і з кінним приводом через топчак. У зв'язку з 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 (кістяком, стійок, ворота і т. д.). Так, наприклад, обід і зуби зубчастих коліс в цих механізмах та установках виконувалися дерев'яними. Сталь застосовувалася тільки котрі три таких деталей, як осі, храповик, 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 першим 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 м'язової силою людини або тварини. 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 та 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 подавалася до робочі циліндри під тиском, що досягав декількох десятків атмосфер. Початок застосування цього приводу відноситься до кінця XVIII ст. Однак перший підйомний кран з гідравлічним приводом був введений в експлуатацію в Англії в 1846-1847гг., І тільки в другій половині XIX ст. гідравлічний привід набув широкого поширення в стаціонарних і пересувних кранах, у пасажирських і вантажних підйомниках (ліфтах), домкратах і пр.

1811 р. Бетанкур в Росії була побудована многочерпаковая землечерпательная 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 удосконалювання 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'ячною передачі і зубчастих коліс, які входили в зачеплення з зубами нерухомої направляючої 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 привода 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 належить створення електричних підйомників (1880 р.) і мостових кранів.

З розвитком житлового та промислового будівництва з'явилася потреба у створенні будівельних кранів для заміни важкої людської праці. У 1902 р. були створені крани-укосіни, що складаються з металевої укосіни (плоскої трикутної ферми) з блоками, укріпленої на дерев'яній трубчастою 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 за допомогою вантажного візка, яка пересувається по стрілі. У 1914 р. було створено баштовий кран з підйомної стрілою, що має всі основні ознаки сучасних конструкцій. Росія.

Наприкінці XVII ст. в Московському Кремлі був піднятий за допомогою ручних лебідок (ворота) 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, перекинутий через чотиригранні блоки. Застосування противаг значно зменшило зусилля для підйому вантажу.                      

На малюнку показано 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 гальмівний колесо, насаджене на вал ворота. Подібні маятникові скатні пристрою знайшли застосування в гірничозаводському справі.

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

Прикладом застосування лебідок, поліспасти 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 на спеціальне настилу з двох дерев'яних рам-обойм, мали поздовжні жолоби, армовані мідними листами. У жолобах, між верхньою та нижньою обіймами, містилися бронзові кулі. Обойми з кулями утворювали подоба кулькового наполегливої підшипника. У міру просування під камінь, що розмістилося на верхній дерев'яній рамі-обоймі, укладалися нові нижні обойми з кулями.

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

У дореволюційній Росії ще близько ста п'ятдесяти років тому індивідуальне позамовному виробництво підйомних кранів велося на Костромському механічному заводі. Наприкінці XIX ст. випуск різних типів підйомного обладнання був освоєний низкою найбільших машинобудівних заводів (Сормовська, Коломенський, Брянський, Краматорський, Путиловський та ін.)