Подъемно-транспортные установки и оборудование. Курсовое проектирование

В. И. Ковалевский

ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫЕ
УСТАНОВКИ И ОБОРУДОВАНИЕ.
КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области технологии продуктов питания и пищевой инженерии 
в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 260601 (170600) «Машины 
и аппараты пищевых производств» направления подготовки дипломированного специалиста 260600 (655800) «Пищевая инженерия»

Санкт-Петербург
ГИОРД
2013

УДК 621.86/87(075.8)
ББК 39.9
 
К56

Рецензенты:  доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой
 
«Машины и аппараты пищевых производств» ВГТА С. Т. Антипов;
 
доктор технических наук, профессор кафедры «Технологическое
 
оборудование предприятий» МГУПП Н. А. Лотков;
 
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой
 
«Машины и аппараты пищевых производств» КубГТУ Е. П. Кошевой

Ковалевский В. И.
К56 
 
Подъемно-транспортные установки и оборудование. Курсовое проектирование : 
учеб. пособие / В. И. Ковалевский. — СПб. : ГИОРД, 2013. — 672 с. : ил.

ISBN 978-5-98879-138-6

Рассмотрены основы расчета конвейеров (ленточных, цепных, винтовых и др.), меха-
низмов грузоподъемных машин (подъема груза, передвижения, поворота). Изложены методические указания по выполнению курсового проекта и рассмотрены методики расчета 
и основы конструирования механизмов, устройств, сборочных единиц, приводов подъемнотранспортных машин с использованием нормализованных, унифицированных и стандартных 
конструкций и изделий. В приложении приведены соответствующие справочные материалы, 
изображения изделий.
Учебное пособие предназначено для студентов вузов, изучающих подъемно-транспортные машины независимо от специальности и направления обучения, и может быть полезно 
инженерно-техническим работникам, занимающимся проектированием и эксплуатацией 
машин и оборудования.

УДК 621.86/87(075.8)
ББК 39.9

ISBN 978-5-98879-138-6 
© Издательство ООО «ГИОРД», 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

Введение  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

Часть первая
ХАРАКТЕРИСТИКА И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСЧЕТА
ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ

Глава 1. Общие сведения о подъемно-транспортных машинах. . . . . . . . . . . . . . . . . .15

1.1. Виды и характеристика транспортируемых грузов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

1.2. Классификация и характеристика подъемно-транспортных машин  . . . .16

1.3. Выбор типа подъемно-транспортной машины. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

Раздел А. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ МАШИНЫ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

Глава 2. Устройства, составные части и основы расчета транспортирующих
                машин и оборудования  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

2.1. Характеристика устройств и составных частей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

2.2. Теоретические основы расчета транспортирующих машин. . . . . . . . . . . .41

2.3. Тяговый расчет конвейера  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57

Глава 3. Расчет транспортирующих машин с тяговым элементом  . . . . . . . . . . . . . . .59

3.1. Ленточные конвейеры (транспортеры)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59

3.2. Цепные конвейеры  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66

3.3. Элеваторы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85

Оглавление

Глава 4. Расчет транспортирующих машин без тягового элемента  . . . . . . . . . . . . . .92

4.1. Винтовые конвейеры (шнеки). Вращающиеся транспортирующие
        трубы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92

4.2. Устройства гравитационного транспорта  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97

4.3. Установки пневматического и гидравлического транспорта  . . . . . . . . . .101

Раздел Б. ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МАШИНЫ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111

Глава 5. Общие сведения и основы расчета грузоподъемных машин . . . . . . . . . . . .111

5.1. Классификация и характеристика грузоподъемных машин. . . . . . . . . . .111

5.2. Теоретические основы расчета грузоподъемных машин. . . . . . . . . . . . . .128

Глава 6. Устройства и составные части грузоподъемных машин  . . . . . . . . . . . . . . .142

6.1. Грузозахватные приспособления. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142

6.2. Гибкие тяговые элементы. Полиспасты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .146

6.3. Канатные блоки и барабаны. Звездочки  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .156

6.4. Тормозные устройства. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .164

Глава 7. Механизмы грузоподъемных машин. Теоретические основы
                расчетов  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .175

7.1. Привод механизмов грузоподъемных машин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .175

7.2. Механизмы подъема груза  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .184

7.3. Механизмы передвижения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .190

7.4. Механизмы поворота  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .199

Часть вторая
КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ

Глава 8. Методические рекомендации и методики расчетов. . . . . . . . . . . . . . . . . . .213

8.1. Характеристика курсового проекта. Задания  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .213

8.2. Методики расчетов транспортирующих машин. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .240

8.3. Методика расчетов механизмов грузоподъемных машин. . . . . . . . . . . . .268

Оглавление

Глава 9. Конструкции основных элементови устройств транспортирующих
                машин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .295

9.1. Унифицированные конструкции устройств, сборочных единиц
        и деталей  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .295

9.2. Рабочие органы и вспомогательные устройства. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .309

9.3. Поворотные устройства конвейеров. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .322

9.4. Натяжные устройства конвейеров и элеваторов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .332

9.5. Рамы и основания конвейеров  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .346

Глава 10. Проектирование приводов транспортирующих машин . . . . . . . . . . . . . . .354

10.1. Приводные устройства, станции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .354

10.2. Электродвигатели  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .380

10.3. Редукторы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .402

10.4. Мотор-редукторы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .443

Глава 11. Основы конструирования механизмов и составных частей
                  грузоподъемных машин. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .460

11.1. Конструкции механизмов подъема (лебедок) и их составных
          частей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .461

11.2. Конструкции составных частей и устройств механизмов
          передвижения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .474

11.3. Металлоконструкции мостовых кранов промышленных
          предприятий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .488

11.4. Грузовые тележки и электротали. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .504

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А. Сортаменты уголков, швеллеров, двутавров, труб  . . . . . . . .511

Приложение Б. Канаты стальные. Цепи грузовые  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .520

Приложение В. Тяговые элементы транспортирующих машин . . . . . . . . . . .526

Приложение Г. Барабаны, опорные ролики, натяжные станции . . . . . . . . . .537

Приложение Д. Электродвигатели. Габаритные, установочные
и присоединительные размеры. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .543

Оглавление

Приложение Е. Редукторы. Габаритные, установочные
и присоединительные размеры. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .558

Приложение Ж. Мотор-редукторы. Габаритные, установочные
и присоединительные размеры. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .608

Приложение З. Муфты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .628

Приложение И. Корпусы подшипниковых опор  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .638

Приложение К. Унифицированные сборочные единицы и детали
механизмов подъема. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .644

Приложение Л.  Унифицированные сборочные единицы и детали
механизмов передвижения  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .652

Приложение М. Тали электрические. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .659

Перечень стандартов, упоминаемых в тексте. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .663

Литература  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .666

ПРЕДИСЛОВИЕ

Содержание учебного пособия соответствует программам дисциплин «Подъемно-транспортные установки (ПТУ)» и «Подъемно-транспортное оборудование 
(ПТО)» и отвечает основным требованиям образовательных стандартов (ГОС ВПО) 
к уровню знаний выпускников вуза по специальностям 260601 «Машины и аппараты 
пищевых производств» и 190603 «Сервис транспортных и технологических машин 
и оборудования (пищевая и перерабатывающая промышленность)». Издание может 
быть использовано также студентами, обучающимися по другим специальностям, 
связанным с эксплуатацией и проектированием подъемно-транспортных машин.
Книга состоит из двух взаимосвязанных частей: «Характеристика и теоретические основы расчета подъемно-транспортных машин и оборудования» и «Курсовое 
проектирование подъемно-транспортных машин и оборудования».
Первая часть книги содержит два раздела «Транспортирующие машины» и 
«Грузоподъемные машины», в которых кратко изложены сведения теоретического и описательного характера, предусмотренные программами дисциплин ПТУ 
и ПТО. Эта часть может быть использована как самостоятельное учебное пособие 
при изучении указанных дисциплин. 
Во второй части помещены задания, методические рекомендации и методики 
расчетов транспортирующих и грузоподъемных машин при курсовом проектировании. Подробное изложение методик расчетов ограничивается только теми машинами и механизмами, в которых достаточно полно содержатся общие принципы технологических и проектно-конструктивных расчетов, характерных для большинства 
типов транспортирующих и грузоподъемных машин. Приведены также сведения 
о типовых и унифицированных конструкциях механизмов, устройств, составных 
частей и сборочных единиц, необходимые при курсовом проектировании.
Цель данного пособия — повысить эффективность освоения дисциплин ПТУ 
и ПТО, предусмотренных учебными планами, в условиях малых объемов учебных 
занятий и недостаточной обеспеченности соответствующей литературой.
Расположение, объем и содержание учебного материала дают возможность 
пользоваться одной книгой как при изучении указанных дисциплин (лекции, 
практические занятия), так и при выполнении курсовых проектов, что облегчает 
работу преподавателя и студента. В книге учитывается существенное различие 
учебных планов и программ и требований к профессиональной и общеинженерной подготовке выпускников вузов по указанным и машиностроительным спе

Предисловие

циальностям. Данное издание содержит достаточно большой объем иллюстраций 
и справочных данных, необходимых при курсовом проектировании транспортирующих и грузоподъемных машин.
Предметом изучения являются непосредственно транспортирующие и грузоподъемные машины, установки и оборудование, принципы их проектирования 
и безопасной эксплуатации, принципы расчета и конструирования. Настоящее 
учебное пособие позволяет получить знания и навыки, необходимые для решения производственных, технологических и конструкторских задач, связанных 
с использованием подъемно-транспортных машин и оборудования в пищевых 
и других производствах. В нем учтены основные требования ГОС ВПО к уровню 
знаний дисциплин ПТУ и ПТО, которым должен соответствовать выпускник:
• знание основных машин и установок непрерывного транспорта, грузоподъемных машин и вспомогательного оборудования, их назначения и области 
применения;
• умение выполнять технологические и проектно-конструкторские расчеты, 
выбирать эффективное оборудование для осуществления подъемно-транспортных операций и обеспечивать безопасную его эксплуатацию;
• иметь представление об устройствах и оборудовании для механизации погрузочно-разгрузочных и транспортных складских работ, а также для работ 
по монтажу-демонтажу и сервисному обслуживанию транспортного и технологического оборудования.

ВВЕДЕНИЕ

Поточный метод производства, характерный для современных промышленных 
предприятий вообще и предприятий пищевых отраслей в частности, требует применения разнообразного подъемно-транспортного оборудования, обеспечивающего 
непрерывность и ритмичность технологических процессов. Поскольку пищевое и 
другие производства связаны с перемещением большого количества сырья, заготовок, промежуточной и готовой продукции, транспортные операции являются 
составной и неотъемлемой частью производственного процесса. Комплексная механизация и автоматизация поточного производства предполагает рациональное 
сочетание работы технологического и подъемно-транспортного оборудования.
К подъемно-транспортному оборудованию (ПТО) относится большое число 
подъемно-транспортных машин, механизмов и устройств, разнообразных по назначению, принципу действия и конструктивному исполнению, а также вспомогательные устройства, которыми оснащаются подъемно-транспортные машины (ПТМ). 
Основную часть ПТО составляют ПТМ, которые делятся на две группы: машины непрерывного действия — транспортирующие машины (ТМ) или установки (ТУ) 
и машины периодического действия — грузоподъемные машины (ГПМ). К первым 
относятся конвейеры различных типов, устройства гравитационного, пневматического и гидравлического транспорта и т. п. Ко вторым — грузоподъемные краны 
всех типов, лифты, средства напольного транспорта (тележки, погрузчики, тягачи), 
подвесные рельсовые и канатные дороги (периодического действия), скреперы 
и другие подобные машины и устройства.
Среди большого числа ПТМ ведущая роль в технологических процессах пищевых и других производств принадлежит машинам непрерывного транспорта. 
Достаточно широко используются также и ПТМ периодического действия — 
ГПМ. Для предприятий многих производств характерно также применение погрузочно-разгрузочных и штабелеукладочных машин, технических средств для механизации и автоматизации работ со штучными грузами. К первым относятся 
машины и установки для загрузки и выгрузки вагонов и автомобилей, погрузочно-разгрузочные машины для штучных и тарных грузов. Ко вторым — технические средства пакетирования, пакетоформирующие машины и укладчики, средства 
робототехники и другое оборудование для механизации погрузочно-разгрузочных 
и транспортных складских работ, которые в настоящем учебном пособии не рассматриваются.

Введение

Современное подъемно-транспортное оборудование основано на принципе использования блочных унифицированных и нормализованных конструкций как самих машин и установок, так и механизмов, устройств и деталей, что обеспечивает 
высокую технико-экономическую эффективность их изготовления и эксплуатации. 
Однако в связи с развитием малых производств по выпуску различной продукции 
использование серийно выпускаемого, в основном высокопроизводительного, ПТО 
не всегда целесообразно. Поэтому задача инженеров-механиков предприятий состоит не только в эффективном использовании серийного ПТО, но и в создании 
соответствующего оборудования для специфических производств.

ХАРАКТЕРИСТИКА
И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСЧЕТА
ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 
И ОБОРУДОВАНИЯ

Часть первая

1