Грузоподъемные машины и оборудование

В. А. Глотов 
А. П. Ткачук 
А. В. Зайцев 

ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ 
МАШИНЫ  
И ОБОРУДОВАНИЕ 

Учебное пособие 

Москва 
2022 

УДК 621.86(075.8) 
ББК 39.92я73 
Г52 

Ответственный редактор:  
А. П. Ткачук — канд. техн. наук, доц. 

Рецензент: 
М. М. Титов — д-р техн. наук, проф. кафедры «Технология строительного 
производства» ФГБОУ ВПО НГАСУ (Сибстрин) 

Глотов, В. А.

Г52
Грузоподъемные машины и оборудование : учебное пособие / В. А. Глотов, 

А. П. Ткачук, А. В. Зайцев. — Москва : Директ-Медиа, 2022. — 92 с.

ISBN 978-5-4499-2427-8 

Пособие содержит краткие сведения о назначении, конструкции, критериях и методиках расчёта основных параметров грузоподъёмных машин. 
Предназначено для студентов направления подготовки 23.05.01 «Наземные 
транспортно-технологические средства» по профилю: «Подъёмно-транспортные, 
строительные, дорожные средства и оборудование», а также для направления 
23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» по 
профилю «Сервис транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования» очной и заочной форм обучения. 

УДК 621.86(075.8) 
ББК 39.92я73  

ISBN 978-5-4499-2427-8
© Глотов В. А., Ткачук А. П., Зайцев А. В., текст, 2022
© Издательство «Директ-Медиа», оформление, 2022

Лабораторная работа № 1. 
Гибкие и приводные элементы 
грузоподъемных машин 

Цель работы: изучение конструкции стальных канатов, приводных 
втулочно-роликовых цепей, сварных круглозвенных цепей, способов и элементов крепления стальных канатов, приобретение навыков работы с нормативно-технической документацией. 
Оборудование и инструменты: образцы стальных канатов, коушей, 
приводных втулочно-роликовых цепей, сварных круглозвенных цепей, сортамент стальных канатов; ГОСТы на приводные втулочно-роликовые цепи, 
сварные круглозвенные цепи, коуши; штангенциркуль, линейка. 

Задачи работы: 

1. Изучить конструкцию стального каната.
2. Ознакомиться с ГОСТами на стальные канаты.
3. Изучить методику расчета стальных канатов.
4. Ознакомиться со способами и элементами крепления стальных канатов.
5. Изучить конструкцию втулочно-роликовой цепи.
6. Ознакомиться с ГОСТом на втулочно-роликовую цепь.
7. Определить несущую способность втулочно-роликовой цепи.
8. Ознакомиться с ГОСТом на сварную круглозвенную цепь.
9. Определить несущую способность сварной круглозвенной цепи.

Краткие теоретические сведения 

В зависимости от назначения стальные канаты применяются: для обвязки тарных и штучных грузов, в качестве строп для крепления и подвешивания 
грузов, в качестве грузоподъемного органа. На рисунке 1.1 представлена общая 
схема конструкции стального каната. 
Стальные канаты свиваются из высокоуглеродистых холоднотянутых 
стальных светлых или оцинкованных проволок марок по механическим 
свойствам В, ВК, I по ГОСТ 7372-66, с расчетным пределом прочности до 
2600 МПа, полученных методом многократного холодного волочения с промежуточной термической и химической обработкой для обеспечения необходимой прочности, структуры, вида и качества поверхности.  
Для подъема (перемещения) людей или людей и груза применяются канаты с проволоками марок по механическим свойствам В, ВК. Для подъема 
(перемещения груза) в качестве растяжек, несущих конструкций и др. применяются канаты марок по механическим свойствам В, и I. В таблице 1.1 представлены рекомендации применения канатов по маркировочным группам и 
видов покрытий проволоки в зависимости от условий применения для подъёма 
грузов и людей только крестовой свивки. 

Рис. 1.1. Схема конструкции стального каната [6]: 
а — продольный вид; б — поперечное сечение:  
1 — сердечник каната; 2 — прядь каната; 3 — проволока; 4 — внешний слой проволок 
в пряди; 5 — внутренний слой проволок в пряди; 6 — центральная проволока 
dк — диаметр каната; dпр — диаметр пряди; dп — диаметр проволоки 
 
Таблица 1.1  

Рекомендации применения канатов по маркировочным группам и видов покрытий проволоки в зависимости от условий применения (по ГОСТ 3241-91) 

Условия 

применения

Маркировочная группа, 

Н/мм2
Виды 

покрытия проволоки

Для канатов общего назначения
1370…2160 
Из 
проволоки 
без 
покрытия, 

оцинкованная групп С, Ж 

Для шахтного подъема
1570…1770 
Из 
проволоки 
без 
покрытия, 

оцинкованная групп С, Ж

Для судостроения
1370…1770
Оцинкованная групп С, Ж, ОЖ

Для лифтов
1570…1770
Из проволоки без покрытия

  
По форме поперечного сечения канаты могут быть круглые и плоские. 
Последние используются в шахтных подъемниках и в некоторых типах лифтов. 
Стальные круглые канаты изготавливают на специальных прядовьющих 
и канатовьющих машинах в следующих вариантах плетения: одинарная спиральная свивка — канат свивается непосредственно из стальных проволок 
(рис. 1.2, а–в); двойная свивка — сначала из отдельных проволок свиваются 
пряди, затем из нескольких прядей вокруг сердечника свивается один крученый канат (рис. 1.2, г–и); тройная свивка — из канатов малого диаметра двойной свивки (тросов) свивается канат большого диаметра (рис. 1.2, к). 

Канаты одинарной (спиральной) свивки очень жесткие, вследствие чего 
плохо сгибаются на блоках и барабанах, что приводит к значительному увеличению диаметров блоков и барабанов. Их применяют в качестве несущих 
канатов подвесных дорог, а также в качестве растяжек (вант). 
Для сохранения каната круглого сечения при огибании блоков или 
наматывании на барабан и тем самым уменьшения износа проволочек пряди 
свивают в канат вокруг сердечника. Сердечник может быть металлическим 
(рис. 1.2, д) или органическим (рис. 1.2, г, е, ж, з, и, к) из минеральных волокон (асбест), а для канатов малых диаметров-из льняной или хлопчатобумажной пряжи. 
 

 
Рис. 1.2. Примеры поперечных сечений канатов [2; 4; 9]: 
a — канат одинарной свивки типа ТК конструкции 1·37 (1+6+12+18), ГОСТ 3064-80;  
б — канат одинарной свивки типа ТК конструкции 1·19 (1+6+12), ГОСТ 3063-80;  
в — канат одинарной свивки типа ЛК-О конструкции 1·7 (1+6), ГОСТ 3062-80;  
г — канат двойной свивки типа ТК конструкции 6·19 (1+6+12) +1 о. с., ГОСТ 3070-88;  
д — канат двойной свивки типа ЛК-О конструкции 6·19 (1+9+9) +7·7 (1+6), ГОСТ 3081-80;  
е — канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6·19 (1+6+6/6) +1 о. с., ГОСТ 2688-80;  
ж — канат двойной свивки типа ЛК-З конструкции 6·19 (1+6+12) +1 о. с., ГОСТ 7665-80;  
з — канат двойной свивки типа ЛК-РО конструкции 6·36 (1+7+7/7+14) +1 о. с., ГОСТ 7668-80; 
и — канат двойной свивки типа ТЛК-О конструкции 6·37 (1+6+15+15) +1 о. с., ГОСТ 3079-80; 
к — канат тройной свивки типа ЛК-Р конструкции 6·7·19 (1+6+6/6) +1 о. с., ГОСТ 3089-80 

Органические сердечники пропитывают антикоррозионной противогнилостной смазкой, не содержащей кислот и щелочей. Пеньковая сердцевина увеличивает гибкость каната, являясь одновременно как бы резервуаром 
для смазки, из которого при перегибах каната смазка поступает в зазоры 
между проволоками. Для смазывания канатов пригодны жидкие масла, не 
имеющие кислот. Смазывание следует производить при изогнутом канате, 
так как пряди несколько раскрываются, что облегчает поступление масла 
внутрь каната. 
Стальные канаты подразделяют по признакам: 
– по назначению: грузолюдские ГЛ и грузовые Г;  
– по механическим свойствам проволок каната марок ВК, В, I;  
– по виду покрытия поверхности проволок в канате: из проволоки без 
покрытия; из оцинкованной проволоки в зависимости от поверхностной 
плотности цинка: С, Ж, ОЖ (табл. 1.1). 
– по направлению свивки: правой, левой Л (рис. 1.3). 
 

 
Рис. 1.3. Направления свивки стального каната: 
а — правое; б — левое 
 
По сочетанию направлений свивки элементов каната: односторонней О, 
в которых проволоки в прядях и пряди в канатах свиты в одном направлении, 
крестовой, в которых проволоки в прядях свиты в одном направлении, а пряди 
в канате в другом, комбинированной К, в которых проволоки в двух рядом 
лежащих слоях имеют противоположное направление (рис 1.4). 
 

 
Рис 1.4. Сочетание направлений свивки элементов стального каната: 
а — односторонняя; б — крестовая, в — комбинированная 
 
По способу свивки: нераскручивающиеся Н, раскручивающиеся. 
Нераскручивающиеся канаты-канаты, свиваемые из заранее деформированных проволок и прядей, которые получают перед свивкой форму, соответствующую их положению в канате. Проволоки такого каната в 
ненагруженном состоянии не испытывают внутренних напряжений, вслед

ствие чего такой канат не раскручивается, усилия в нем равномерно распределены между всеми его проволоками, он обладает большей гибкостью и 
сопротивляемостью переменным изгибам, имеет более высокий срок службы, оборванные проволоки сохраняют свое прежнее положение и не выходят 
из каната, что облегчает его обслуживание и уменьшает износ поверхности 
барабана и блоков лопнувшими проволоками. 
Раскручивающиеся канаты-канаты, в которых проволоки и пряди не 
сохраняют своего положения, если они не стянуты обвязкой или стальным 
кольцом, а стремятся выпрямиться и распуститься. 
По роду свивки проволок в прядях канаты изготавливают: с точечным 
касанием (ТК) отдельных проволок между слоями прядей, при этом диаметры проволок всей пряди одинаковы (рис. 1.2, г); с линейным касанием (ЛК) 
проволок в пряди, которые имеют несколько разновидностей: ЛК-О 
(рис. 1.2, д) — проволоки отдельных слоев пряди имеют одинаковый диаметр; ЛК-Р (рис. 1.2, е) — проволоки в верхнем слое пряди двух разных 
диаметров; ЛК-РО (рис. 1.2, з) — проволоки разного и одинакового диаметра 
по отдельным слоям пряди; ЛК-З (рис. 1.2, ж) — между двумя слоями проволок размещаются заполняющие проволоки меньшего диаметра; с точечным и линейным касанием (ТЛК) проволок в пряди (рис. 1.2, и). 
Канаты типа ТК применяются только при ненапряженных режимах работы, когда длительность срока службы определяется не качеством каната, 
а условиями его эксплуатации. Канаты типа ЛК имеют лучшее заполнение 
сечения, более гибкие и износостойкие. 
Стальные канаты различаются по конструкции (структуре), которая 
определяет число прядей в канате, проволок в каждой пряди в целом канате, 
число сердечников. 
Пример обозначения структурной формулы каната [3, 9]: линейное касание проволок в прядях, шесть прядей, в каждой пряди 19 проволок, которые свиваются вокруг одной центральной проволоки, в первом слое пряди 
шесть проволок одинакового диаметра, во втором (внешнем) слое проволоки 
разного диаметра: шесть одного и шесть другого, пряди свиты вокруг одного 
органического сердечника: 6×19 (1 + 6 + 6 / 6) + 1 о. с. 
Причины износа и разрушения канатов можно свести к двум видам: поверхностные и внутренние. К первым относятся те, которые возникают при 
контакте каната с поверхностью барабана и блоков. Ко вторым — те, которые возникают при взаимном контакте проволок в прядях между собой. Оба 
вида зависят от правильного выбора конструкции каната, типа и направления 
свивки, выбора соотношения диаметра каната и барабана или блоков, а также 
профиля и размеров ручья блока и канавки барабана, допущения перегрузок, 
чрезмерных динамических воздействий на канат, угла обхвата блока или 
барабана и технико-эксплуатационных факторов (смазка, уход, абразивная 
среда). При выборе каната надо иметь в виду, что если он свит из толстых 
проволок, то имеет повышенную жесткость, но хорошо сопротивляется абразивному износу. 

С уменьшением диаметра проволок увеличивается гибкость каната, но 
одновременно возрастает и износ его проволок, уменьшается прочность 
и сокращается срок службы. 
Для уменьшения износа каната, его повреждений при сохранении и в 
процессе эксплуатации канаты покрываются защитной смазкой. Смазывание 
производят при изготовлении, хранении и эксплуатации каната. Обычно 
в качестве смазки применяют технический вазелин, пушечную смазку, канатную мазь и графитовые смазки. 
С целью предотвращения смятия, излома и износа каната в петлю каната обязательно закладывается коуш-стальное фасонное кольцо желобчатого 
сечения (рис. 1.5), размеры которого соответствуют диаметру каната по 
ГОСТ 2224-93. 
Петля может быть образована двумя способами: путем вплетения прядей 
расплетенного конца каната (с обязательным удалением органического сердечника) в его основную ветвь с последующей оплеткой каната стальной 
проволокой (рис. 1.5) или путем опрессовки толстостенной втулки (рис. 1.6, а) 
или отдельных колец в специальных штампах, при этом длина участка конца 
каната должна быть L ≥ 20dк; с помощью зажимов (рис. 1.6, г), количество 
которых определяется расчетом, но не должно быть меньше трех. 
 

 
Рис. 1.5. Крепление каната к крюку: 
1 — крюк; 2 — канат; 3 — коуш; 4 — оплетка 

Очень надежным является крепление конца каната в стальной конической втулке (рис. 1.6, б) путем заливки расплетенного конца каната (с вырезанным 
органическим 
сердечником), 
обезжиренного, 
протравленного 
кислотой и промытого в горячей воде, с загнутыми концами проволок в 
подогретую до 100 °С стальную коническую втулку баббитом, свинцом или 
цинком. Получается монолитное соединение, отличающееся повышенной 
надежностью. На рис. 1.6, в показан широко применяемый способ крепления 
конца каната с помощью желобчатого клина, позволяющий осуществлять 
быструю сборку и разборку соединения. 
 

 
Рис. 1.6. Схемы крепления канатов: 
а — заплеткой; б — конической втулкой с заливкой; в — клиновым зажимом: 
1 — корпус; 2 — канат; 3 — клин; 
г — зажимами: 1— скоба; 2 — канат; 3 — планка; 4 — гайка 
 
Согласно [2, 19] стальной канат подбирают по разрывному усилию, 
определяемому формулой: 

к
р
р
F
z
F
≤
,  
 
 
         (1.1) 

где Fр — максимальная рабочая сила натяжения каната, полученная с учетом: 
грузоподъемности крана, массы съемных грузозахватных приспособлений 
и грузозахватных органов, кратности полиспаста, коэффициента полезного 
действия полиспаста [2], кН; zр — минимальное значение коэффициента 
использования каната (табл. 1.2); Fк — расчётное разрывное усилие каната 
в целом по паспорту, кН. 

Таблица 1.2  
Минимальные значения коэффициентов использования zр  
для всех видов канатов, кроме стреловых самоходных кранов [2] 

Режим работы 
механизма 
по ИСО 4301/1-86 

Механизм подъема груза
Механизм 
подъема 
(опускания) 

стрелы

Однослойная свивка 
Многослойная свивка 

М1
3,15
3,55
3,55

М2
3,35
3,55
3,55

М3
3,55
3,55
3,55

М4
4,0
4,0
4,0

М5
4,5
4,5
4,5

М6
5,6
5,6
5,6

М7
7,1
–
7,1

М8
9,0
–
9,0

 
Расчётное разрывное усилие каната в целом (по паспорту Fк) [3; 18], Н: 

F
F
α
к =
, 
 
 
 
        (1.2) 

где α = 0,83 — коэффициент, учитывающий неравномерность распределения 
нагрузки между проволоками; F — суммарное разрывное усилие всех проволок в канате. 
Суммарное разрывное усилие всех проволок в канате F, Н: 

в
пσ
= A
F
, 
 
 
 
         (1.3) 

где σв — временное сопротивление разрыву материала проволок (предел 
прочности проволок), МПа; Aп — расчетная площадь сечения всех проволок, 
Aп мм2. 
Расчетная площадь сечения всех проволок, Aп мм2: 

∑

=

=
=
k
i

i
i
A
A
1
п
п
,  
 
 
           (1.4) 

где Aпi — расчетная площадь сечения отдельных проволок с i-м диаметром, 
мм2; k — число проволок с i-м диаметром. 
Расчетная площадь сечения отдельных проволок с i-м диаметром Aпi, мм2: 

4

2
п
п
i
i
i
d
n
A
π
=
, 
 
 
 
 (1.5) 

где ni — число проволок с i-м диаметром; dпi — значение i-го диаметра проволоки, мм.