История развития грузоподъемных механизмов кратко
Обновлено: 07.07.2024
• Подъемные и транспортирующие устройства применялись еще в глубокой древности. Сохранившиеся до наших дней памятники материальной культуры свидетельствуют, что простейшие грузоподъемные устройства — рычаги и рычажные подъемники, подобные колодезным журавлям, подъемные вороты и ковшовые водоподъемники были известны человечеству в очень давние времена.
Применение подъемных и транспортирующих устройств в основном было связано с возведением строительных сооружений и поливным земледелием.
Для подъема тяжестей использовали простейшие грузоподъемные устройства прерывного действия, а для водоподъема уже в те времена характерно использование транспортирующих устройств непрерывного действия, приводимых в движение мускульной силой людей и животных.
За первые 14 веков нашей эры были изобретены транспортирующие устройства, являющиеся прообразом многих современных машин: скребковых, ковшовых и винтовых конвейеров, канатно - подвесных дорог. Об умении в древности оперировать с тяжелыми грузами при помощи рычагов н простейших приспособлений свидетельствуют сохранившиеся до наших дией исторические памятники. Так, например, пирамида Хеопса в Египте, построенная около 2200 лет дои. э. и имеющая высоту 147 м, облицована каменными плитами размером 9x2x2 м весом до 90 т каждая.
Однако производство таких работ достигалось ценой огромных трудовых затрат. На строительстве пирамиды Хеопса в течение 20 лет ежегодно было занято около ста тысяч человек.
Многовековой процесс создания транспортирующих машин получил широкое развитие лишь с ростом тяжелой промышленности во второй половине XIX века. С этого периода в создании подъемно-транспортирующих машин участвовали многие поколения талантливых механиков всех стран.
Много оригинальных транспортирующих устройств было создано русскими мастерами. Так, например, в 1764 г. талантливый механик Е. Г. Кузнецов соорудил на руднике близ Нижнего Тагила многоковшовый цепной водоподъемник, впоследствии использованный им же для подъема земли н руды [15J.
В 1788 г. на Змеиногорском руднике на Алтае замечательным русским гидротехником Козьмой Дмитриевичем Фроловым была сооружена крупнейшая в мнре установка для подъема руды и удаления воды из шахт. Она состояла из системы поршневых насосов, бадьевого рудоподъемника и рудоподъемника-элеватора, поднимавшего с глубины 68 м около 80 т руды в смену. Подъемники приводились в действие от вододействУющих колес.
Русский изобретатель М. Коузов в 70-х годах прошлого столетия ьд приисках Сибири ввел в эксплуатацию первые пластинчатые передвижные конвейеры. Через десять лет после Коузова пластинчатые конвейеры стали применять в странах Западной Европы.
Примерно в это же время начали применять пневматические транспортирующие установки. Одна из первых пневматических транспортирующих установок была сооружена в 1888 г. в Петербургском портовом элеваторе для перегрузки зерна.
В 1879 г. крестьянину Федору Блинову была выдана привилегия (патент) на изобретенный им гусеничный ход, который широко применяют в современных тракторах и передвижных кранах.
Во второй половине прошлого столетия проф. И. А. Вышне - градский написал первый отечественный курс грузоподъемных машин. 6
Благодаря работам М. О. Доливо-Добровольского, создавшего электродвигатели трехфазного переменного тока и разработавшего систему передач переменного тока па большие расстояния, было ускорено использование электроэнергии в приводах подъемных машин.
Однако в условиях царской России творческие силы народа не получали должного развития. Основанный в 40-х годах прошлого столетия машиностроительный завод в Костроме долгое время был единственным заводом, изготовляющим крановое оборудование по отдельным заказам. Лишь в 1898—1900 гг. изготовление кранов было организовано на Путиловском, Брянском и Краматорском заводах, но выпуск их был небольшим. Не получило должного развития и производство машин непрерывного транспорта.
Только после Великой Октябрьской социалистической революции, особенно с Первой пятилетки, подъемно-траиспортное машиностроение начинает быстро развиваться. Десятки конструкторских бюро заводов и проектных организаций (Союзпром- механизацня, Гипроцсмент, Гипростроммаш, Гипростроймате - риалы, Росстромпроект и др.), Всесоюзные научно-исследовательские институты подъемно-транспортного машиностроения (ВНИИПТМАШ) и строительного и дорожного машиностроения (ВНИИСТРОЙДОРМАШ) ведут сейчас разработку новых и совершенствование существующих подъемно-транспортных машин.
Советским ученым принадлежит приоритет в научной разработке важнейших вопросов теории подъемно-транспортных машин. Капитальные труды чл.-кор. Академии наук СССР А. О. Спи - ваковского, проф. П. С. Козьмина, проф. Л. Г. Кифера, проф. А. И. Дукельского и др. являются ценным вкладом в науку.
Механизмы для подъема и перемещения самых различных грузов использовались еще в глубокой древности, когда нужно было понять упавшее дерево на дорогу, каменную глыбу. Подъем же крупных и тяжелейших грузов уже осуществляли более чем за 2000 лет до н.э. В Египте это была постройка пирамид Хеопса, в Китае строили гидротехнические сооружения.
Самые первые из механизмов - различные рычаги, катки, наклонные плоскости, которые позволяли перемещать груз без промежуточных элементов. Благодаря этим устройствам устанавливались огромнейшие статуи, доставлялись каменные плиты для пирамид, а также строились дольмены.
Существенно позднее стали использовать механизмы, где как раз-таки использовались промежуточные элементы – веревки, ветви. К таким устройствам относятся ворот, блок. Древние греки назвали одно из своих приспособлений “журавль”, что по-немецки означает “краних”, откуда и произошло русское название “кран”. Его использовали при строительстве крепостных стен и в театре для установки декораций и подъема актеров при постановках. Рычажные подъемники, напоминающие стреловые краны, применялись при перемещении воды в древнем Китае, Индии и странах Востока.
Улучшение механизмов римлянами привело к созданию поворотных подъемных кранов, которые усиливались крепкими деревянными брусьями, поворачивающимися на катках в любую сторону. Груз при этом поднимался на высоту до 12 метров. Прообразы нынешних лифтов впервые появились в древнем Риме, назывались они – клетьевые подъемники.
Эпоха великих географических открытий
Последующий научно-технический прыжок подъемных механизмов, приблизительно, в период знаменитых географических открытий XIII-XV столетия. Предпосылкой данному стало формирование мореходства и резкая потребность передвижения крупных грузов. Тогда же возникают лебедки и полиспасты, разрешающие транспортировать тяжкие грузы с большой скоростью и, в то же время, с минимальными усилиями.
На пути к современности
В больших объемах краностроение начало совершенствоваться только лишь ближе к концу XVIII столетия уже после изобретения парового мотора, однако главным использованным материалом, с коего воздвигались подъемные аппаратура все еще оставалась древесина, а сплав прибыл ему на замену только в 1 четверти XIX века. Невзирая на непрерывное улучшение систем, подъемные механизмы приводились в действие только физической силой людей или животных, и только лишь чуть более столетия обратно ей в замену прибыл механический электропривод. С этого периода возможно уверенно заявлять о сегодняшнем стадии формирования погрузочно-разгрузочных трудов.
Грузоподъемное оборудование в России
Если же говорить конкретно о развитии подобных работ в России, то можно вспомнить XVII век и поднятие с помощью ручных лебедок и противовесов в Московском Кремле Царь-колокола вес которого более 130 тонн, а также доставку гранитного камня весом около 1000 пудов для памятника Петру I в 1769 году. В Петербурге часто для установки колонн и памятников так же использовались деревянные леса и лебедки.
Грузоподъемные операции осуществляют достаточно давно и в истории был пройден достаточно длинный путь, который не заканчивается и на сегодняшний день. Наше производство не отстает от развития и производит качественную и современную технику.
Подъёмная техника. История подъёмной техники. Грузоподъемные машины и механизмы. Грузоподъемные краны.
История подъёмной техники.
Долгое время главным источником тяги для подъемных механизмов служила мускульная сила человека и животных.
Первыми подъемными устройствами были рычаг, ворот, пандус и каток.
Так в Древнем Египте задачи подъема тяжелых блоков при строительстве сооружений решались путем их перемещения по наклонной плоскости с использованием ворота и катков.
Изобретение блока привело к появлению и первых подъёмных механизмов. Использование блока давало выигрыш в силе и скорости подъёма грузов, обеспечивало возможность изменения направление тяги.
В Древней Греции исследованиями и теорией рычагов, блоков, полиспастов и винтов для поднятия больших тяжестей, занимался Архимед. Его работы способствовали развитию строительной техники в тот период.
В Древнем Риме при строительстве уже использовался римский подъёмный кран со ступальным колесом. В частности, он использовался при возведении Пантеона.
Воду в странах Востока, древней Индии и древнем Китае поднимали при помощи рычажных подъёмников. Задолго до нашей эры в Китае активно использовались вертикальные и горизонтальные вороты с ручным приводом.
В XI- XII веках совершенствование подъемной техники велось в основном на территории Западной Европы, где происходило интенсивное развитие мореплавания, торговли и горно-металлургической промышленности, что способствовало разработке и строительству новых грузоподъёмных механизмов.
В XIV- XV веках стала активно развиваться механика, что подстегнуло к совершенствованию конструкций грузоподъёмников. С появлением лебёдок и полиспастов появилась возможность поднимать грузы большего веса, с большей скоростью затрачивая на работу меньше усилий. Благодаря соединению ворота с полиспастом или блоком появилось множество разнообразных конструкций похожих на поворотные и переносные краны.
В XIV-XV веках европейцы начали создавать стреловые, поворотные и цепные краны на деревянной основе с конным приводом через топчаки. Такие краны были более похожи на современные, чем все ранее созданные устройства.
Все грузоподъёмные устройства и машины, которые создавались до 19-го века были выполнены на деревянной основе. Стальными были лишь некоторые детали механизмов, такие как крюки, оси, храповики.
Первый мостовой кран был построен в Париже в первой четверти 19-го столетия, выполнен он был всецело из дерева. Использовались деревянные и деревянно-металлические мостовые и козловые кран вплоть до конца XIX века.
Все подъёмные механизмы, созданные до появления парового двигателя, приводились в действие мускульной силой животных или человека.
19 век стал веком важных событий в деле усовершенствования подъемных кранов, подарив человечеству три важнейших нововведения.
Первым, и одним из самых главных стало использования железа как материала для создания сложных строительных и подъемных механизмов. Заменив деревянные конструкции, железные краны стали сильнее, надежнее и эффективнее. Первый чугунный кран был построен в 1834 году и на то время он являлся вершиной инженерной мысли.
Вторым изобретением стало создание в том же году более крепкого, железного троса, который пришел на смену легко рвущимся веревкам из натурального волокна.
И, наконец, в 1851 году, появился паровой двигатель, - это изобретение дало возможность к усовершенствованию производства подъемных кранов.
В Англии в 1846-1847 годах был введен в эксплуатацию первый кран с гидравлическим приводом. Работа такого механизма заключалась в подаче воды под давлением в рабочие цилиндры. Широкое распространение гидравлического привода на подъёмниках началось только во второй половине XIX век.
В 1872 году в Англии был построен первый стационарный подъёмный кран с паровым двигателем, но из-за несовершенства конструкции они не приобрели всеобщего распространения. В конце XIX века начали совершенствоваться паросиловые установки и постепенно они полностью вытеснили гидравлические краны.
В 1880 году немецкие изобретатели построили первый подъёмник, где движущей силой было электричество. Двигатель такого подъёмника состоял из зубчатых колёс и червячной передачи, которые зацеплялись с зубьями неподвижной направляющей рейки. В то же время в Германии осуществлялось строительство электрического мостового крана. Особенностью такого крана являлся привод всех механизмов от одного электродвигателя. Чуть позже и американцы начали использовать первый электрический мостовой кран, который имел отдельные электроприводы для подъёмного механизма, перемещения грузовой тележки и передвижения крана.
В 1885 и 1891 годах электрический привод начали использовать на стационарных, полупортальных и козловых кранах.
С 1895 года начали использовать двигатель внутреннего сгорания для передвижных кранов.
В начале 20-го века начало активно развиваться жилищно-промышленное строительство, поэтому потребность в кранах различного назначения сильно возросла.
Башенные краны впервые начали изготавливать в Европе, в первой половине 20-го века. Многие улицы европейских городов были настолько узкими, что зачастую привезти на них и установить стандартный, существующий на тот момент, громоздкий кран, было совершенно невозможно. Именно это и поспособствовало возникновению идеи о создании крана достаточно высокого, мощного, но способного не занимать много уличного пространства.
Промышленность оценив все преимущества новых кранов, взяла их в серийное производство. Целый ряд строительных кранов на основе концепции ТZ-10 вскоре вышли на строительный рынок.
После Второй мировой войны Европа испытывала невероятный спрос на современную строительную технику. Фашизм разрушил многие страны, города лежали в руинах, и общество требовало от инженеров и строителей скорости отстройки всего того, что Вторая Мировая уничтожила.
1950-е годы становятся временами, когда в проектировании и разработке башенных кранов появляется ряд монументальных технических нововведений.
Во-первых, несколько производителей начали выпускать башенные краны, имеющие выдвижные, телескопические стрелы.
Во-вторых, строители все больше стали предпочитать консольным стреловым конструкциям краны с маховой стрелой, что значительно увеличивало высоту подъема грузов.
А одной из решающих новаторских идей стало изобретение подъемного механизма, высоту которого в зависимости от необходимости можно было наращивать вставными структурными элементами. Это решение позволило проводить строительство, устанавливая подъемные краны в шахтах лифтов возводимого здания.
Начиная с 1960-х годов, конструкции подъемных кранов уже претерпевали незначительные, но тоже конечно, важные улучшения. Такие как увеличение грузового момента, системы управления и безопасности, повышение скорости сборки и разборки крана.
В конечном итоге, к сегодняшнему дню мы имеем знакомую нам технику, мощностью и возможностями которой мы можем восхищаться. Создание и развитие подъемной техники прошло длинный путь, начиная с древнейших времен. Наши прадеды усердно трудились, изобретая и выдумывая, чтобы подарить нам такую необыкновенную и незаменимую в нашей жизни технику. Глядя на образцы современной инженерной мысли, становится понятно, насколько наши предки были далеки от нас в развитии научного прогресса, но насколько близки по силе духа!
Грузоподъемные краны!
Грузоподъемные краны!
Кран грузоподъёмный - это общее название для подкласса грузоподъёмных машин, предназначенных для пространственного перемещения грузов, временное зацепление которых осуществляется с применением различных грузозахватных приспособлений.
Подъёмная техника. История подъёмной техники. Грузоподъемные машины и механизмы. Грузоподъемные краны.
Устройства для подъема или перемещения грузов были известны в глубокой древности. Уже на ранних ступенях развития человеческого общества возникла необходимость в устройствах для подъема тяжелых грузов (упавших деревьев, тяжелых каменных глыб). Подъем и перемещение очень больших по весу грузов при постройках в древнем мире, например, сооружение пирамид Хеопса более чем за 2000 лет до н. э., гидротехнические сооружения в древнем Китае, в долине Желтой реки, постройки в древнем Риме, были невозможны без простейших грузоподъемных приспособлений.
Наиболее ранними грузоподъемными средствами, по-видимому, были рычаги, катки и наклонная плоскость, позволявшие поднимать и перемещать грузы без применения промежуточных деталей (цепей, канатов), связывающих подъемное устройство с грузом. Катки, рычаги, наклонные плоскости (рампы) применялись, по-видимому, еще при сооружении древнейших каменных построек - дольменов. С их помощью осуществлялись доставка и установка колоссальных скульптур для ассирийских дворцов и храмов и громадных каменных плит при возведении пирамид в древнем Египте.
Значительно позже появились устройства, которыми груз поднимали и перемещали при помощи промежуточного элемента (веревки, гибкой ветви дерева); к этим устройствам относятся ворот, блок.
Древние греки применяли для подъема грузов приспособление "журавль" (по гречески - "геранос"). "Журавль" обозначает по-немецки "краних", откуда и произошло русское название "кран" для различных грузоподъемных устройств. Подъемник "геранос" с ручным приводом использовался в V в. до н. э. для возведения крепостных стен, а также при театральных зрелищах для подъема по ходу пьесы действующих лиц и театральной бутафории.
Рычажные подъемники (прообразы стреловых кранов) использовались для подъема воды в древнем Китае, Индии и "странах Востока. Задолго до начала нашего летоисчисления в Китае применялись горизонтальные и вертикальные вороты с ручным приводом.
Позднее древними греками были введены в практику рудо-подъема, транспорта и строительства конные вороты, полиспасты и сложные подъемные установки, состоявшие из раскрепленных канатами наклонных столбов с постоянными или переменными углами наклона к горизонту и из подвешенных к столбам полиспастов с простейшими захватными устройствами для штучных грузов.
Дальнейшее совершенствование этих установок римлянами привело к созданию поворотных подъемных кранов. По описанию Витрувия, относящемуся к I веку до нашей эры, краны эти укреплялись на прочных деревянных брусьях, которые могли поворачиваться на катках в любую сторону. Подъем груза такими кранами мог осуществляться на высоту до 12 м; приводились они в действие с помощью ручных воротов или посредством топчаков. В древнем Риме впервые появились также клетевые подъемники - прототипы современных лифтов.
В Западной Европе в XI- XII вв. происходит дальнейшее развитие техники. В XIV- XV вв. в связи с развитием торговли и мореплавания и ростом горно-металлургической промышленности отмечается некоторое совершенствование грузоподъемных устройств.
По мере развития механики конструкция грузоподъемных средств совершенствовалась. Появились лебедки и полиспасты, что позволило путем сочетания их перемещать и поднимать тяжелые грузы с большой скоростью или с меньшими усилиями. Соединение ворота с блоком или полиспастом создало основное звено грузоподъемного устройства - механизм подъема и дало толчок к появлению различных по конструкции типов кранов (поворотных, переносных). Интересные примеры применения в прошлом для грузоподъемных работ полиспастов, лебедок и блоков можно найти в истории развития техники нашей страны.
Появление ярко выраженных конструкций кранов относится к периоду XIV-XV вв., когда в Европе (Италии, Германии, Чехии) стали создаваться поворотные, стреловые и цепные краны с остовом из дерева и с конным приводом через топчаки. В связи с промышленным развитием Европы краностроение стало развиваться в конце XVIII и начале XIX в. после изобретения парового двигателя (Уатт, 1763 г.).
Особенностью грузоподъемных механизмов, установок и устройств, вводившихся в эксплуатацию до XIX в., было применение дерева как строительного материала для ответственных узлов (остовов, стоек, воротов и т. д.). Так, например, ободы и зубья зубчатых колес в этих механизмах и установках выполнялись деревянными. Сталь применялась только дли таких деталей, как оси, храповики, крюки.
Замена дерева металлом сравнительно широко начинает осуществляться лишь в первой четверти XIX столетия.
В двадцатых годах XIX столетия в Париже был построен целиком из дерева первый мостовой кран. Деревянные и деревянно-металлические несущие конструкции мостовых и козловых подъемных кранов, стрел портальных кранов сравнительно часто применялись еще в последней четверти XIX в.
Приведение в действие рассматриваемых механизмов и установок осуществлялось мускульной силой человека или животных. Водяные двигатели, известные еще древним народам, и ветряные двигатели средневековья не получили в них широкого распространения. Лишь в начале прошлого столетия, когда с развитием промышленности и транспорта все чаще возникала необходимость в подъеме тяжелых грузов, при увеличении скоростей подъема и горизонтального перемещения, начинает применяться машинный привод для кранов большой грузоподъемности и для подъемников общего назначения.
Наиболее ранним по времени использования в машинах рассматриваемой группы явился гидравлический привод, где рабочей жидкостью служила вода, подававшаяся в рабочие цилиндры под давлением, достигавшим нескольких десятков атмосфер. Начало применения этого привода относится к концу XVIII в. Однако первый подъемный кран с гидравлическим приводом был введен в эксплуатацию в Англии в 1846-1847гг., и только во второй половине XIX в. гидравлический привод получил широкое распространение в стационарных и передвижных кранах, в пассажирских и грузовых подъемниках (лифтах), домкратах и пр.
В 1811 г. Бетанкуром в России была построена многочерпаковая землечерпательная машина с паровым приводом, в 80-х годах прошлого столетия был построен первый паровой железнодорожный кран и в 1877 г.- кабельный кран. Примерно к этому времени относится и создание конструкции мостовых и портальных кранов.
В тридцатых годах XIX в. в Англии (1827г.) впервые осуществляется постройка стационарного парового подъемного крана. Но в последующий период краны с паровым приводом не получили заметного распространения вследствие несовершенства конструкции. В 90 гг. XIX в., вследствие совершенствования паросиловых установок, уменьшения их габаритных размеров и веса, паровые краны постепенно вытесняют гидравлические краны.
В 1880 г. в Германии был построен первый электрический подъемник (лифт) с механизмом подъема, состоявшим из двигателя, червячной передачи и зубчатых колес, которые входили в зацепление с зубьями неподвижной направляющей рейки. В то же время в Германии был построен электрический мостовой кран с приводом всех механизмов от одного электродвигателя, а в 1889 г-в США был введен в эксплуатацию первый электрический мостовой кран с индивидуальным электроприводом механизмов подъема груза, передвижения грузовой тележки и передвижения моста крана. В 1885 и 1891 гг. применение электрического привода распространяется на козловые, полупортальные и стационарные поворотные краны. В 1895 г. для передвижных кранов впервые был применен привод от двигателей внутреннего сгорания.
Промышленное краностроение особенно стало развиваться после изобретения электропривода. С появлением электропривода в Германии были созданы электрические лебедки-фрикционная (1880 г.) и электрореверсивная (1908 г.). К этому периоду относится создание электрических подъемников (1880 г.) и мостовых кранов.
С развитием жилищного и промышленного строительства появилась потребность в создании строительных кранов для замены тяжелого человеческого труда. В 1902 г. были созданы краны-укосины, состоящие из металлической укосины (плоской треугольной фермы) с блоками, укрепленной на деревянной трубчатой мачте, и с лебедкой, установленной на земле. В 1905 г. в Германии был впервые создан свободно стоящий поворотный стационарный, а в 1908 г.- передвижной башенные краны с изменением вылета с помощью грузовой тележки, передвигающейся по стреле. В 1914 г. был создан башенный кран с подъемной стрелой, имеющий все основные признаки современных конструкций.
В конце XVII в. в Московском Кремле был поднят при помощи ручных лебедок (воротов) с использованием противовесов и рычагов Царь-колокол весом более 130 т. Лебедки при этом были размещены на башне. Поднятые заранее небольшие грузы-противовесы были уложены на площадках, подвешенных к канатам, переброшенным через четырехгранные блоки. Применение противовесов значительно уменьшило усилие для подъема груза.
На рисунке показано устройство для подъема руды, предложенное в 1752 г. Две грузовые платформы были связаны с воротом таким образом, что груженая рудой платформа под действием составляющей собственного веса платформы и груза перемещалась вниз и поднимала при этом параллельно расположенную пустую платформу. Для регулирования скорости спуска применялся одноколодочный тормоз, колодка которого системой рычагов действовала на большое тормозное колесо, насаженное на вал ворота. Подобные маятниковые скатные устройства нашли применение в горнозаводском деле.
До XVIII в. основными источниками энергии грузоподъемных машин были мускульная сила человека или животного и сила падающей воды. Машина К. Д. Фролова, снабженная двумя попеременно поднимающимися бадьями, приводилась в движение силой падающей воды. Изменить направление движения подъемных канатов можно было путем перемещения специальным затвором потока падающей воды на правую или левую половину приводного колеса. Машина была снабжена одноколодочным тормозом, управляемым вручную через рычажную систему.
Примером применения лебедок, полиспастов и катков для перемещения груза на значительные расстояния может служить доставка гранитного камня весом около 1000 пудов для цоколя памятника Петру I в 1769 г. Камень перемещался по специальному настилу из двух деревянных рам-обойм, имевших продольные желоба, армированные медными листами. В желобах, между верхней и нижней обоймами, помещались бронзовые шары. Обоймы с шарами образовывали подобие шарикового упорного подшипника. По мере продвижения под камень, помещавшийся на верхней деревянной раме-обойме, укладывались новые нижние обоймы с шарами.
В дореволюционной России еще около ста пятидесяти лет назад индивидуальное позаказное производство подъемных кранов велось на Костромском механическом заводе. В конце XIX в. выпуск различных типов подъемного оборудования был освоен рядом крупнейших машиностроительных заводов (Сормовский, Коломенский, Брянский, Краматорский, Путиловский и др.).
Читайте также: