ΤΟΥ ΓΙΩΡΓΟΥ ΜΑΛΙΩΤΗ
Τα βαρούλκα συνιστούν μηχανισμούς ανύψωσης και μεταφοράς φορτίων τα οποία περιλαμβάνουν τροχαλίες και συρματόσχοινα. Στα βαρούλκα έχουμε διανομή του φορτίου σε περισσότερους κλάδους συρματόσχοινου και η σύνδεση του συρματόσχοινου με το άγκιστρο δεν γίνεται άμεσα αλλά μέσω συστήματος ανάρτησης.
Η αντίστοιχη διάταξη ανάρτησης ως μέσο παραλαβής φορτίου στους γερανούς λέγεται «μπασδέκα». Οι διατάξεις βαρούλκου έχουν μεγαλύτερο μήκος τυμπάνου και μικρότερη διάμετρο συρματόσχοινου. Τα οφέλη αυτού του σχεδιασμού είναι ότι έχουμε μικρότερη διάμετρο τυμπάνου, μικρότερο μοχλοβραχίονα βάρους μεγαλύτερο αριθμό στροφών του τυμπάνου και τέλος μικρότερη σχέση μετάδοσης του μηχανισμού.
Στα βαρούλκα συναντώνται διάφορες διατάξεις ανάρτησης φορτίου. Μπορεί να έχουμε ανάρτηση είτε από ένα κλάδο, είτε από δύο κλάδους, είτε απευθείας οδήγηση του συρματόσχοινου προς το βάρος. Τα φορτία που αναρτώνται από έναν κλάδο, εκτός της κατακόρυφης μετατόπισης μαζί με το άγκιστρο και το συρματόσχοινο, υπόκεινται και σε μια οριζόντια μετατόπιση. Αυτό έχει ως συνέπεια τα φορτία στα βαρούλκα μονού κλάδου να μην μπορούν να ανυψωθούν και/ή να καταβιβαστούν ακριβώς κατακόρυφα.
Μια άλλη διάταξη ανάρτησης φορτίου είναι αυτή που περιλαμβάνει μια ελεύθερη τροχαλία με δύο κλάδους. Οι παραπάνω δύο διατάξεις συχνά χρησιμοποιούνται για μικρά σχετικά φορτία μέχρι 3 τόνους. Η ανάρτηση μονού κλάδου που επιτρέπει την οριζόντια μετατόπιση χρησιμοποιείται και σε στρεφόμενους γερανούς. Όταν το συρματόσχοινο οδηγείται απευθείας στο βάρος τότε στο τύμπανο γίνεται τύλιξη δύο κλάδων του συρματόσχοινου. Η διπλή αυτή τύλιξη αναστέλλει την οριζόντια μετατόπιση του φορτίου και χρησιμοποιείται συχνά σε μηχανισμούς ανύψωσης κυλιόμενων φορείων.
Τα βαρούλκα είναι μηχανισμοί χειροκίνητοι ή ηλεκτροκίνητοι. Μια ειδική περίπτωση βαρούλκου με ευρεία εφαρμογή είναι το βαρούλκο τριβής, ενώ σε ειδικές εφαρμογές χρησιμοποιούνται και βαρούλκα μικρής δυναμικότητας που ενεργοποιούνται με πεπεισμένο αέρα.
Χειροκίνητα
Τα χειροκίνητα βαρούλκα είναι διατάξεις σταθεροποιημένες σε μια θέση με χειροστρόφαλο, σύστημα οδοντωτών και τύμπανο, στο οποίο το συρματόσχοινο τυλίγεται σε πολλές στρώσεις. Χρησιμοποιούνται κυρίως ως μέσο έλξης και λιγότερο ως μέσο ανύψωσης. Περιλαμβάνουν εκτός από το τύμπανο και το συρματόσχοινο, ένα χειροστρόφαλο, ένα σύστημα τριών οδοντωτών τροχών για τη μετάδοση των κινήσεων και τη ρύθμιση της ταχύτητας και έναν τροχό αναστολής.
Από τα τρία γρανάζια το ένα συνιστά τον κινητήριο τροχό το οποίο μπορεί να εμπλέκεται με καθένα από τα άλλα δύο γρανάζια. Η μια σύνδεση εξασφαλίζει μεγάλη σχέση μετάδοσης και επιτυγχάνει μεγάλες δυνάμεις έλξης και μικρές ταχύτητες. Η δεύτερη σύνδεση εξασφαλίζει μικρή σχέση μετάδοσης και επιτυγχάνει μικρές δυνάμεις έλξης και μεγάλες ταχύτητες. Όταν σταματήσει η λειτουργία του βαρούλκου ο τροχός αναστολής σταθεροποιεί το χειροστρόφαλο και συγκρατεί το φορτίο. Η παραπάνω περιγραφείσα διάταξη περικλείεται μέσα σε μεταλλικό κέλυφος για λόγους ασφαλείας, αλλά και μηχανικής προστασίας.
Η παραπάνω περιγραφείσα διάταξη περιλαμβάνει μεν δύο τροχαλίες (το χειροστρόφαλο και το τύμπανο), ωστόσο η αρχή λειτουργίας της στηρίζεται στη σειρά των τριών γραναζιών, η οποία ουσιαστικά συνιστά ένα μειωτήρα. Ο μειωτήρας αυτός χαρακτηρίζεται από ένα βαθμό απόδοσης που συνήθως κυμαίνεται από 0,75 ως 0,85 ανάλογα με τον αριθμό των βαθμίδων μετατροπής της σχέσης μετάδοσης. Η δύναμη που πρέπει να ασκείται στο χειροστρόφαλο είναι ίση με το γινόμενο του ανυψωνόμενου βάρους, επί το λόγο των ακτίνων τυμπάνου προς χειροστροφάλου διαιρούμενο με το βαθμό απόδοσης της διάταξης μειωτήρα.
Η ταχύτητα του συρματόσχοινου είναι η γραμμική ταχύτητα στο τύμπανο που φέρει το συρματόσχοινο ανύψωσης. Είναι λοιπόν ανάλογη με τη διαμέτρου του τυμπάνου και τη συχνότητα περιστροφής του τυμπάνου.
Πρέπει να σημειωθεί ότι το χειροστρόφαλο μπορεί σε αρκετές διατάξεις να κινείται με τη βοήθεια κινητήρα. Αυτό δεν αλλάζει τη κατάταξη των παραπάνω διατάξεων στα χειροκίνητα βαρούλκα. Τα ηλεκτρικά βαρούλκα συνιστούν διατάξεις με διαφορετική δομή των μηχανικών μερών και διαφορετικό τρόπο υπολογισμού και της σχέσης μετάδοσης και της αναγκαίας έλκουσας δύναμης.
Ηλεκτρικά
Η έννοια του ηλεκτρικού βαρούλκου είναι συνυφασμένη με έναν ολοκληρωμένο ανυψωτικό μηχανισμό. Έχουν ευρεία χρήση και η πιο συνηθισμένη εφαρμογή τους είναι στις γερανογέφυρες. Είναι ιδιαίτερα σύνθετες διατάξεις σε σχέση με τα χειροκίνητα βαρούλκα και περιλαμβάνουν ως βασικά στοιχεία τον κινητήρα το τύμπανο με το συρματόσχοινο, τη διάταξη μειωτήρα και τον οριακό διακόπτη.
Συνήθως ο κινητήρας έχει ολισθαίνοντα δρομέα και κωνική πέδη. Η μετατροπή των στροφών γίνεται με μια διάταξη τριών επικυκλικών οδοντώσεων προσαρμοσμένη μέσα στο τύμπανο του βαρούλκου. Το σύνολο του μηχανισμού περικλείεται από προστατευτικό κέλυφος κατασκευασμένο από χαλύβδινο έλασμα. Ο οριακός διακόπτης επιτρέπει στο βαρούλκο να ελέγχει το ύψος ανύψωσης. Ο έλεγχος αυτός επιτυγχάνεται με τον έλεγχο της ακρίβειας στροφής του τυμπάνου. Μια άλλη λειτουργικά απαραίτητη διάταξη ελέγχου είναι αυτή που προστατεύει το βαρούλκο έναντι υπερφόρτισης.
Όλες οι διατάξεις ελέγχου είναι τοποθετημένες μέσα σε ένα κιβώτιο τοποθετημένο σε εκείνη την πλευρά του συνολικού μηχανισμού βαρούλκου, στην οποία υπάρχει η καλύτερη δυνατή πρόσβαση. Ένας κατάλληλος σύνδεσμος προσαρμόζει τον κινητήρα στον άξονα των επικυκλικών οδοντώσεων και συνιστά το σημείο διαχωρισμού δύο διακριτών διατάξεων. Η πρώτη είναι η κινούσα διάταξη που περιλαμβάνει τον κινητήρα και την κωνική πέδη και η δεύτερη είναι το κινούμενο μέρος του μηχανισμού που περιλαμβάνει το τύμπανο, το συρματόσχοινο, τις επικυκλικές οδοντώσεις και τις διατάξεις ελέγχου. Ο σύνδεσμος αυτός επιτρέπει την τοποθέτηση και την αφαίρεση του κινητήρα.
Ένας τύπος ηλεκτρικού βαρούλκου που χρησιμοποιείται για ανυψώσεις μικρών φορτίων είναι αυτός που χρησιμοποιεί αλυσίδες αντί για συρματόσχοινο. Οι αλυσίδες έχουν μικρές ακτίνες περιέλιξης σε σχέση με τα συρματόσχοινα. Αυτό συνεπάγεται μικρότερες ροπές για τα ίδια φορτία. Η κινούσα διάταξη είναι ίδια με αυτήν των βαρούλκων που φέρουν συρματόσχοινο καθώς περιλαμβάνει έναν κινητήρα μικρής ισχύος με ολισθαίνοντα δρομέα και την κωνική πέδη. Το κινούμενο μέρος περιλαμβάνει έναν αλυσοτροχό αντί για τύμπανο συρματόσχοινου και διάταξη μειωτήρα που αποτελείται από παράλληλες οδοντώσεις. Ο φορέας του φορτίου είναι μια αλυσίδα που συχνά τοποθετείται σε κιβώτιο προσαρμοσμένο στο μηχανισμό.
Τα ηλεκτρικά βαρούλκα είναι αυτόνομοι λειτουργικά μηχανισμοί που μπορεί να είναι είτε σταθερά προσαρμοσμένοι σε μια θέση, είτε κυλιόμενοι πάνω σε έναν οριζόντιο μεταλλικό φορέα. Στην περίπτωση αυτή η ηλεκτρική γραμμή τροφοδοσίας του κινητήρα δεν μπορεί να είναι σταθερά προσαρμοσμένη σε συγκεκριμένη όδευση. Για το λόγο αυτό η τροφοδοσία του βαρούλκου γίνεται μέσω συρόμενου καλωδίου. Τα κυλιόμενα βαρούλκα μπορεί να κινούνται πάνω σε φορεία μια ή δύο τροχιών. Τα φορεία μιας τροχιάς προσαρμόζονται συνήθως στην κάτω πλευρά οριζόντιων δοκών τύπου ΙΡ. Τα συστήματα με φορεία δύο τροχιών προσομοιάζουν με διατάξεις γερανογεφυρών και σχεδιάζονται με τυποποιημένο εύρος κίνησης του φορείου.
Τα ηλεκτρικά βαρούλκα συνιστούν μηχανισμούς με ευρύτατο εμπορικό ενδιαφέρον και συμμορφώνονται προς διεθνείς προδιαγραφές και τυποποιήσεις. Βασικά χαρακτηριστικά επιλογής ενός ηλεκτρικού βαρούλκου είναι εκτός από την ανυψωτική ικανότητα η ταχύτητα ανύψωσης του φορτίου, αλλά και οι μεταφορικές ταχύτητες των φορείων. Μια άλλη λειτουργική παράμετρος είναι το είδος της φόρτισης. Οι φορτίσεις διακρίνονται ως ελαφρές, μεσαίες και μεγάλες και η διάκριση αυτή εντάσσει το κάθε βαρούλκο σε συγκεκριμένη κατηγορία με βάση τις διεθνείς τυποποιήσεις.
Όπως αναφέρθηκε τα ηλεκτρικά βαρούλκα βρίσκουν ευρύτατη εφαρμογή στις γερανογέφυρες. Τα βαρούλκα γερανογεφυρών κατασκευάζονται συνήθως σύμφωνα με τους κανονισμούς FEM και ακολουθούν συγκεκριμένες αυστηρές προδιαγραφές και κατασκευαστικούς κανόνες. Πρέπει να λειτουργούν συνήθως με δύο ταχύτητες ανύψωσης και δύο ταχύτητες μεταφοράς κατά μήκος του φορείου, ώστε να επιτυγχάνεται η ομαλή και ασφαλής μεταφορά και των σχετικά εύθραυστων αντικειμένων. Πρέπει να φέρουν δισκόφρενο ασφαλείας ανεξάρτητο του μοτέρ, που δεν θα χρειάζεται ρύθμιση. Όταν τα φερμουίτ θα έχουν φθαρεί μια ενδεικτική λυχνία πρέπει να ειδοποιεί για επικείμενη συντήρηση. Ωστόσο είναι επιθυμητό να έχουν πολύ μεγάλη διάρκεια ζωής (περίπου ένα εκατομμύριο κύκλους λειτουργίας).
Ο οδηγός του συρματόσχοινου που είναι από τα ευπαθή σημεία του ανυψωτικού συστήματος πρέπει να έχει πλαστική επένδυση ώστε να διασφαλίζει την ομαλή μεταφορική κίνηση, να μειώνει τη φθορά κι έτσι να επιτυγχάνει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Συνήθως είναι διαιρούμενος και έχει αντικρουστικό σχεδιασμό. Το σημείο τοποθέτησης του βαρούλκου θα είναι κατά το δυνατόν ψηλότερα ώστε να επιτυγχάνεται η μέγιστη δυνατή διαδρομή ανύψωσης. Τα συρματόσχοινα πρέπει να έχουν δομή διπλής παραλληλίας και η διάμετρος του συρματόσχοινου συνίσταται να είναι μεγαλύτερη από 12 χιλιοστά.
Ειδικοί τύποι
Ειδικοί τύποι βαρούλκων μηχανισμών χρησιμοποιούνται είτε σε εφαρμογές έλξης βαρέων κατασκευών, είτε σε μηχανισμούς ανύψωσης σε διαβαθμισμένες περιοχές. Στην πρώτη περίπτωση έχουμε τα βαρούλκα τριβής που χρησιμοποιούνται κυρίως για ρυμουλκήσεις και μανουβραρίσματα πλοίων και βαγονιών τραίνων. Στα βαρούλκα αυτά ο επιθυμητός υποπολλαπλασιαμός της δύναμης έλξης (σε σχέση με το βάρος του ελκόμενου σώματος) επιτυγχάνεται με τις πολλαπλές στρώσεις του εύκαμπτου φορέα του φορτίου (συρματόσχοινο ή κάβος) πάνω σε ένα κάθετο τύμπανο. Η αρχή λειτουργίας του είναι αυτή της τροχαλίας τριβής. Για την καλή λειτουργία τους είναι αναγκαίο η γωνία κλίσης της κεφαλής του βαρούλκου πρέπει να είναι μεγαλύτερη από τη γωνία τριβής μεταξύ κάβου και κεφαλής, ώστε ο κάβος να ολισθαίνει πάντα προς τη μικρότερη διάμετρο.
Οι ανυψωτικοί μηχανισμοί που οφείλουν να εγκατασταθούν σε διαβαθμισμένο από άποψη κινδύνου εκρήξεων περιβάλλον μπορούν να χρησιμοποιούν για την ενεργοποίησή τους είτε κατάλληλους αντιεκρηκτικούς κινητήρες, είτε συστήματα πεπιεσμένου αέρα. Τα βαρούλκα που κινούνται με πεπιεσμένο αέρα έχουν μεγάλη λειτουργική ακρίβεια αλλά μικρή δυναμικότητα. Κατασκευάζονται κατά κανόνα με αλυσίδα είναι πολύ θορυβώδη και έχουν αυξημένο λειτουργικό κόστος.
