Особый захват

Подъемно-транспортное оборудование на деревообрабатывающих производствах применяется для комплексной механизации и автоматизации основных и вспомогательных производственных процессов, исключения ручных работ, повышения производительности. Операции по подъему, перемещению и кантованию элементов конструкций обеспечивают основные технологические процессы, главное условие при этом – сохранить качество перемещаемых конструкций.

ДЕРЖИ ЕГО НЕЖНО!
Эта операция называется строповкой. Она обеспечивает надежное удерживание груза в проектном положении до момента его установки и закрепления, не должна допускать его срыва и падения. При этом взаимодействие с ГЗУ не должно приводить к повреждению конструкции как от воздействия самих устройств, так и вследствие монтажных нагрузок. Кроме того, необходимо учитывать безопасность строповки и расстроповки.

В настоящее время наиболее распространенным способом закрепления перемещаемых деревянных конструкций является строповка обвязкой универсальными стальными или ленточными стропами (рис. 1, 2). Для перемещения конструкций с недостаточной жесткостью применяют траверсы, оснащенные универсальными стропами (рис. 1 б, 2 б). Для увеличения жесткости конструкции применяют временные распорные брусья (рис. 2 а).

Рис. 1. Строповка деревянной балки

Рис. 2. Строповка деревоклееных кружальных арок:
а – при помощи распорного бруса; б – при помощи траверсы

Для монтажа деревянных и деревокомпозитных панелей стен и плит в вертикальном положении применяют универсальные стропы (рис. 4 б) и траверсы.

Рис. 4. Варианты строповки: а – деревянного бруса; б – деревянных панелей

В деревянных панелях и плитах иногда предусматривают закладные детали для крепления монтажных петель. В этом случае используют универсальные стропы с крюками.

Расстроповка установленной в проектное положение деревянной конструкции на высоте вызывает затруднения. Использование полуавтоматических строп с дистанционной расстроповкой облегчает работу, но их использование не всегда возможно.

Существенным недостатком строповых ГЗУ является то, что строповка выполняется вручную. Возможность механизации и автоматизации процесса захвата груза с помощью строп отсутствует, в результате чего применение их в качестве схватов промышленных роботов и манипуляторов практически неосуществимо.

МЕХАНИЧЕСКИЙ ЗАХВАТ
Существует возможность механизации операции строповки деревянных конструкций у опорных и фрикционных ГЗУ, которые называют захватами.

Грузозахватные устройства опорного (поддерживающего) типа специализированы (рис. 5) и используются для перемещения однотипных деревянных конструкций.

Рис. 5. Строповка деревокомпозитной балки c помощью захватов

Наибольший интерес с точки зрения механизации такелажных работ представляют фрикционные ГЗУ. Их достоинствами являются простота применения, удобство установки и снятия, возможность многократного применения при незначительной скорости износа контактных элементов (КЭ). Фрикционные ГЗУ подразделяются на приводные (рис. 6) и самозажимные (рис. 7).

Рис. 6. Винтовой захват грузоподъемностью 0,4 т для деревянных панелей

Рис. 7. Самозажимные фрикционные ГЗУ

Наиболее простым и распространенным видом фрикционных ГЗУ является такелажная струбцина (рис. 6). Главный ее недостаток при перемещении деревянных конструкций  – значительный изгибающий момент на зажимном винте из-за большого хода винта, связанного с большим диапазоном размеров сечений, поэтому на практике такелажные струбцины для перемещения деревянных и деревокомпозитных конструкций применяются ограниченно.

Древесина как материал обладает специфическими реологическими свойствами и невысокой прочностью на смятие поперек волокон. Реологическими свойствами древесины объясняется ослабление со временем усилия затяжки. Невысокая прочность на смятие древесины поперек волокон требует увеличения площади КЭ, повышения массы и металлоемкости ГЗУ. Увеличение жесткости корпуса ГЗУ сопряжено с повышением скорости ослабления усилия затяжки винта.

Самозажимные фрикционные ГЗУ (рис. 7) лишены этих недостатков, но имеют меньший рабочий диапазон размеров сечений и ограниченную функциональность  – их нельзя использовать для выполнения операции кантования конструкции.

Таким образом, можно сделать вывод, что существующие фрикционные ГЗУ не обеспечивают в полной мере надежное удерживание и перемещение при работе с деревянными конструкциями.

«КОЛЮЧЕЕ» РЕШЕНИЕ
Одним из вариантов решения является новое ГЗУ для перемещения деревянных конструкций, которое позволяет исключить влияние эластических деформаций древесины на процесс удерживания груза, повысить надежность и безопасность работы ГЗУ при перемещении деревянных конструкций, исключить возможные повреждения поверхности материала.

Рис. 8. Грузозахватное устройство с шипованными КЭ для перемещения деревянных конструкци:
1 – корпус; 2 – зажимной винт; 3 – подвижный КЭ; 4 – неподвижный КЭ; 5 – металлические шипованные пластины; 6 – регулировочные прокладки; 7 – отжимной винт; 8 – деревянная конструкция

Такое ГЗУ (рис. 8) выполнено на основе такелажной струбцины (1). На торце зажимного винта (2) закреплен подвижный контактный элемент (3). Неподвижный контактный элемент (4) расположен на корпусе ГЗУ. Взаимодействие КЭ с деревянной конструкцией осуществляется путем внедрения шипов в древесину на требуемую глубину. Шипы могут быть выполнены на КЭ или на съемных накладках (5). Для ограничения глубины внедрения шипов в древесину перемещаемой конструкции предусмотрено применение набора перфорированных регулировочных прокладок (6) разной толщины, расположенных на рабочей поверхности шипованных пластин так, чтобы шипы проходили через отверстия прокладок. Извлечение шипов из древесины по окончании операции перемещения деревянной конструкции обеспечивается с помощью отжимных винтов (7).

ГЗУ с шипованными КЭ работает следующим образом. Устройство с предварительно разведенными контактными элементами (3) и  (4) устанавливается на кромку перемещаемой деревянной конструкции (8); при этом шипы выставляют на заданный размер глубины внедрения с помощью регулировочных прокладок (6). Зажимным винтом (2) создается усилие затяжки, при этом элемент (3) перемещается до полного контакта с поверхностью перемещаемой конструкции, обеспечивая запрессовку шипов пластин (5) в древесину на глубину, ограниченную регулировочными прокладками (6).

После установки и закрепления устройства на деревянной конструкции осуществляется перемещение груза грузоподъемной машиной. Освобождение груза после операции перемещения производится за счет ослабления затяжки зажимного винта (2) и выпрессовки шипов из материала перемещаемой деревянной конструкции с помощью отжимных болтов (7).

Особенно следует отметить, что при этом не требуется большого усилия зажатия КЭ, что позволяет полностью исключить пластические деформации смятия на контактной поверхности древесины. Усилие затяжки должно обеспечивать внедрение шипов в древесину на глубину 3–5 мм, и по величине оно будет значительно меньше усилия затяжки фрикционных ГЗУ с гладкими КЭ.

При ослаблении затяжки винта вследствие развития эластических деформаций древесины величина усилия удерживания конструкции не изменяется. Сами эластические деформации древесины обратимы вследствие небольшого усилия прижатия КЭ.

Грузозахватное устройство с площадью шипованных КЭ 500 см², плотностью расположения шипов 4,76 шипа/см² и длиной шипа 3 мм обеспечивает грузоподъемность в 1000 кг. Необходимое усилие запрессовки шипов – 34 кН, усилие выпрессовки – 1 кН.

Площадь шипованных КЭ в 2–4 раза меньше, чем у гладких, усилие прижатия КЭ  – в 1,2–2 раза меньше, что позволит уменьшить массу и металлоемкость конструкции устройства.

При превышении расчетной грузоподъемности ГЗУ будет продолжать удерживать шипами перемещаемую деревянную конструкцию. Срыв и падение груза возможно только при трехкратном превышении грузоподъемности. Повреждения поверхности перемещаемой конструкции от шипов носят локальный характер и не снижают прочностных и эстетических характеристик деревянной конструкции.

Таким образом, ГЗУ с шипованными КЭ обеспечивает практически стопроцентную надежность удерживания груза и повышает эффективность работы зажимных грузозахватных устройств при сохранении качества перемещаемых деревянных конструкций.

Александр Бабкин, к. т. н.,
доцент каф. Проектирования подъемно-транспортного
и технологического оборудования, филиал САФУ в г. Северодвинске

Владимир Мелехов, д. т. н.,
профессор каф. Технологии лесозаготовительных
и деревообрабатывающих производств высшей инженерной школы САФУ, г. Архангельск