Грейфер

Грейфер — это грузозахватное устройство, предназначенное для захвата, удержания и перемещения сыпучих, кусковых, длинномерных или штучных грузов. Основным рабочим органом грейфера являются две или более челюсти (створки), которые смыкаются под действием собственного веса, механического привода или гидравлики, захватывая материал. Грейферы относятся к классу сменного рабочего оборудования и широко применяются в строительстве, горнодобывающей промышленности, портовом хозяйстве, металлургии и коммунальном хозяйстве.

История

Первые прототипы грейферов появились в середине XIX века в связи с развитием портового и железнодорожного транспорта. В 1870-х годах американский инженер Уильям Отис разработал конструкцию двухчелюстного грейфера, которая приводилась в действие канатами. В 1880-х годах шведский инженер К. Г. М. Сандгрен усовершенствовал механизм, добавив систему рычагов, что позволило увеличить усилие смыкания челюстей.

В России первые грейферы начали применяться в конце XIX века на угольных складах и в портах. В советский период, с 1930-х годов, началось массовое производство грейферов на заводах тяжёлого машиностроения (например, на Уралмашзаводе). В 1960-х годах с развитием гидравлики появились гидравлические грейферы, которые обеспечивали более точное управление и большее усилие захвата.

Классификация

Грейферы классифицируются по нескольким основным признакам.

По типу привода

• Канатные (механические) — наиболее распространённый тип. Смыкание и размыкание челюстей осуществляется с помощью системы канатов, натягиваемых лебёдкой крана или экскаватора. Различают одноканатные и двухканатные грейферы. В двухканатных один канат отвечает за подъём, другой — за смыкание.
• Гидравлические — челюсти приводятся в движение гидроцилиндрами. Обеспечивают высокое усилие захвата и плавность работы. Широко применяются на гидравлических экскаваторах и манипуляторах.
• Электрогидравлические — имеют собственный электродвигатель и гидравлический насос, что позволяет работать автономно от крана.
• Пневматические — используются редко, в основном для работы с лёгкими сыпучими материалами в закрытых помещениях.

По количеству челюстей

• Двухчелюстные — классическая конструкция с двумя створками. Используются для захвата сыпучих и кусковых материалов (песок, щебень, уголь, руда).
• Многочелюстные (полипы) — имеют от 3 до 8 челюстей. Предназначены для захвата крупнокусковых, длинномерных и штучных грузов (камни, металлолом, брёвна, мусор). Обеспечивают более плотный обхват неровных предметов.

По типу захватываемого материала

• Для сыпучих грузов — имеют сплошные челюсти с гладкой или рифлёной поверхностью. Обычно двухчелюстные.
• Для кусковых грузов — челюсти могут быть решётчатыми или с зубьями для лучшего захвата крупных фрагментов.
• Для металлолома — многочелюстные, с усиленными зубьями и бронированными накладками.
• Для лесоматериалов — многочелюстные, с длинными изогнутыми челюстями для захвата брёвен.
• Для мусора — многочелюстные, с большим объёмом и возможностью работы с отходами различной фракции.

Устройство и принцип работы

Основные элементы грейфера:

• Челюсти (створки) — рабочие органы, непосредственно захватывающие материал. Изготавливаются из высокопрочной стали. Внутренняя поверхность может быть гладкой, рифлёной или оснащена зубьями.
• Траверса (рама) — несущая конструкция, к которой крепятся челюсти и механизмы привода.
• Приводной механизм — система канатов, блоков, рычагов или гидроцилиндров, обеспечивающая смыкание и размыкание челюстей.
• Подвеска — узел крепления грейфера к крану или экскаватору.

Принцип работы канатного грейфера: в раскрытом состоянии грейфер опускается на материал. Под действием собственного веса челюсти внедряются в груз. Затем натягивается смыкающий канат, который через систему блоков и рычагов сводит челюсти вместе, захватывая материал. После подъёма грейфер перемещается к месту разгрузки, где смыкающий канат ослабляется, и челюсти раскрываются, высвобождая груз.

В гидравлическом грейфере смыкание и размыкание осуществляется за счёт подачи рабочей жидкости в гидроцилиндры, что позволяет создавать большее усилие и контролировать скорость движения челюстей.

Применение

Грейферы используются в различных отраслях промышленности и хозяйства:

• Портовое хозяйство — перегрузка насыпных грузов (уголь, зерно, руда, удобрения) с судов на склады и обратно. Используются как канатные, так и гидравлические грейферы большой грузоподъёмности (до 50 тонн и более).
• Строительство — выемка грунта из котлованов, погрузка песка, щебня, гравия. Применяются на экскаваторах и кранах.
• Горнодобывающая промышленность — погрузка руды, угля, породы в карьерах и на обогатительных фабриках.
• Металлургия — захват и перемещение металлолома, стружки, окалины, а также шихтовых материалов.
• Лесная промышленность — погрузка брёвен, щепы, опилок.
• Коммунальное хозяйство — уборка мусора, погрузка твёрдых бытовых отходов на полигонах и мусоросортировочных комплексах.
• Сельское хозяйство — погрузка силоса, зерна, удобрений.

Характеристики

Основные технические характеристики грейфера:

• Грузоподъёмность — максимальная масса захватываемого материала, обычно указывается для конкретного типа груза (например, для песка или для руды). Может варьироваться от 0,5 до 50 тонн и более.
• Вместимость (объём) — объём челюстей в сомкнутом состоянии. Для сыпучих грузов измеряется в кубических метрах (от 0,1 до 10 м³ и более).
• Масса грейфера — собственный вес устройства, который влияет на грузоподъёмность крана.
• Усилие смыкания — сила, с которой челюсти сжимают материал. Для гидравлических грейферов может достигать нескольких десятков тонн.
• Тип привода — канатный, гидравлический, электрогидравлический.
• Количество челюстей — 2, 3, 4, 5, 6 или 8.

Интересные факты

• Самые большие грейферы в мире используются в горнодобывающей промышленности и портах. Например, грейферы для перегрузки руды на суда могут иметь грузоподъёмность до 100 тонн и объём челюстей до 40 м³.
• В 1960-х годах в СССР были разработаны грейферы для работы в условиях Крайнего Севера, оснащённые системой электроподогрева для предотвращения примерзания влажных грузов.
• Грейферы являются одним из наиболее эффективных средств для захвата сыпучих материалов, так как позволяют за один цикл перемещать большие объёмы груза.

Источники

• Александров, М. П. «Подъёмно-транспортные машины». — М.: Машиностроение, 1984.
• Справочник по кранам. Том 2. / Под ред. М. М. Гохберга. — М.: Машиностроение, 1988.
• ГОСТ 24599-87 «Грейферы канатные. Общие технические условия».
• Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов (ПБ 10-382-00).