ОГРАНИЧИТЕЛЬ ВЫСОТЫ ПОДЪЕМА ГРУЗОЗАХВАТНОГО УСТРОЙСТВА ГРУЗОПОДЪЕМНОГО КРАНА (ВАРИАНТЫ)
HOISTING CRANE GRIPPER HEIGHT LIMITER (VERSIONS)

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению, а именно к предохранительным устройствам стреловых кранов.
Известен ограничитель высоты подъема крюковой обоймы крана, содержащий смонтированный на оголовке стрелы конечный выключатель, замыкание которого осуществляется весом специального контрольного груза, подвешенного на гибком подвесе, который пропущен через направляющую втулку, жестко связанную со стрелой. Подвешенный груз взаимодействует с упором-толкателем, закрепленным на крюковой обойме [1].
Этот ограничитель имеет ограниченный срок службы по причине износа пары трения «гибкий подвес - направляющая втулка». Кроме того, на кранах с подъемной стрелой угол охвата направляющей втулки гибким подвесом меняется в зависимости от углового положения стрелы крана. Вследствие этого изменяется величина силы, действующей на конечный выключатель, что приводит к нестабильности работы ограничителя.
Этот недостаток устранен в ограничителе высоты подъема крюковой обоймы крана, содержащем конечный выключатель, смонтированный на кронштейне оголовка стрелы и шарнирно соединенный со стрелой и стреловой растяжкой. Рычаг конечного выключателя взаимодействует с крюковой обоймой крана посредством контрольного груза, подвешенного к нему на гибкой связи и охватывающего грузовой канат [2].
Недостатком этого ограничителя является невозможность его применения на кранах, не имеющих стреловых растяжек, а также сложность конструкции и недостаточная надежность, вызванная наличием механических шарнирных соединений.
Известен также ограничитель высоты подъема грузозахватного устройства грузоподъемного крана, содержащий конечный выключатель и подвешенный к оголовку стрелы крана на гибком элементе (тросе) управляющий элемент в виде контрольного груза, имеющего две серьги, через которые пропущен грузовой канат. Конечный выключатель смонтирован на контрольном грузе, соединенном с гибким элементом посредством подпружиненного толкателя, взаимодействующего с конечным выключателем [3].
В этом устройстве электрический кабель, соединяющий подвижный конечный выключатель со схемой управления приводом, проложен вдоль гибкого элемента, что приводит к недостаточной защищенности этого кабеля от механических повреждений и к его перегибам при работе крана. Это предопределяет ограниченный ресурс работы и пониженную надежность ограничителя.
Кроме того, известен ограничитель высоты подъема крюковой обоймы крана, содержащий смонтированный на кронштейне оголовка стрелы концевой выключатель, а на крюковой обойме - упор-толкатель, взаимодействующий с выключателем через гибкий промежуточный элемент, охватывающий одним концом глухую ветвь грузового каната, а другим шарнирно прикрепленный к контактной системе выключателя. Натяжение промежуточного элемента создается дугообразной пластинчатой пружиной [4].
Наличие пластинчатой пружины большой длины предопределяет повышенную материалоемкость и пониженную степень защиты ограничителя от механических повреждений.
Наиболее близким к предложенному является ограничитель высоты подъема грузозахватного устройства крана, содержащий открытый снизу силовой корпус, шарнирно закрепленный на кране. В корпусе установлен бесконтактный конечный выключатель с управляющим элементом в виде двуплечего рычага, к которому подсоединен верхний конец гибкого элемента (троса), на нижнем конце которого закреплен контрольный груз, имеющий серьги, через которые пропущен грузовой канат крана. На первое плечо рычага управляющего элемента воздействует упругий элемент (пружина), а его второе плечо присоединено к верхнему концу гибкого элемента [5].
Изменение угла наклона стрелы при работе крана, ввиду шарнирного крепления корпуса ограничителя с расположенным в нем конечным выключателем к несущей конструкции крана, приводит к перегибам электрического кабеля, соединяющего конечный выключатель со схемой управления приводом. Это приводит к снижению ресурса работы и к пониженной надежности ограничителя. Указанное шарнирное соединение подвержено воздействию внешних климатических факторов, включая загрязнение и обледенение этого соединения, что приводит к увеличению сил трения в данном соединении и дальнейшему снижению надежности работы ограничителя.
Техническими результатами, на достижение которых направлено настоящее изобретение, являются:
- повышение ресурса работы ограничителя;
- повышение надежности работы ограничителя;
- расширение области применения ограничителя за счет обеспечения его повышенной защиты от воздействия внешних неблагоприятных факторов, таких как дождь и снег, обледенение, загрязнение и т.д.
Поставленные технические задачи достигаются следующим образом.
В первом варианте ограничителя его корпус, в котором размещен концевой выключатель, использующийся для управления приводом грузозахватного устройства, закрепляется неподвижно на несущей конструкции крана или на кронштейне оголовка стрелы. Приводное устройство концевого выключателя, к которому подвешен на гибком элементе контрольный груз, взаимодействующий с упором-толкателем, закрепленным на грузозахватном устройстве, выполняется с возможностью его воздействия на концевой выключатель при различных направлениях перемещения узла его соединения с гибким элементом или при различном угловом положении гибкого элемента относительно приводного устройства.
Приводное устройство концевого выключателя содержит, в частности, диск, взаимодействующий своей центральной поверхностью с концевым выключателем и установленный в корпусе на кольцевой опорной поверхности с возможностью ограниченного поворота относительно какой-либо точки касания этой опорной поверхности, упругий элемент (например, диафрагменную пружину тарельчатого типа), обеспечивающий прижатие диска к опорной поверхности, и шток, прикрепленный к диску или выполненный заодно с ним, к свободному концу которого прикреплен гибкий элемент.
Для повышения надежности ограничителя последовательно с концевым выключателем может быть включен самовосстанавливающийся предохранитель, терморезистор или иное защитное устройство.
Ограничитель в первом варианте его исполнения может содержать также радиопередатчик, обеспечивающий беспроводную передачу информации о состоянии концевого выключателя в устройство управления приводом грузозахватного устройства. При этом в качестве антенны радиопередатчика может быть использован гибкий элемент или его часть.
Для повышения эффективности использования радиопередатчика ограничитель может дополнительно содержать автономный источник питания, подзарядка которого может осуществляться, в частности, от солнечного элемента или солнечной батареи.
Указанный радиопередатчик с автономным источником питания является неотъемлемой составной частью второго варианта реализации ограничителя, в котором для достижения указанных технических результатов, кроме применения радиопередатчика, концевой выключатель закреплен на контрольном грузе, упоре-толкателе или грузозахватном устройстве и, в зависимости от места его расположения, выполнен с возможностью прямого взаимодействия или взаимодействия через приводное устройство с упором-толкателем, грузозахватным устройством или контрольным грузом. В этом случае верхний конец гибкого элемента, на котором подвешен контрольный груз, закреплен на несущей конструкции крана или на кронштейне оголовка стрелы.
Кроме того, для достижения указанных технических результатов в любом варианте реализации ограничителя, в частности:
- гибкий элемент выполнен в виде цепи, каната, пружины или шарнирного механизма;
- контрольный груз имеет отверстие или, по меньшей мере, одну серьгу для пропуска грузового каната;
- концевой выключатель выполнен в виде электромеханического двухпозиционного переключателя, индуктивного бесконтактного конечного выключателя, электронного переключателя в виде датчика Холла или считывателя транспондера с использованием технологии RFID (Radiofrequenzidentifikation - радиочастотной идентификации).
Благодаря неподвижному присоединению корпуса ограничителя с расположенным в нем конечным выключателем к несущей конструкции крана, а также применению беспроводной передачи информации о состоянии концевого выключателя, исключаются перегибы электрического кабеля, соединяющего конечный выключатель со схемой управления приводом. Это обеспечивает повышение ресурса работы и повышение надежности ограничителя. Эти и иные указанные отличительные признаки изобретения позволяют реализовать ограничитель без открытых подвижных соединений, что исключает влияние на его работу внешних климатических факторов, в том числе дождя, снега, обледенения, загрязнения и т.д., что приводит к расширению области применения ограничителя - к возможности его применения в более неблагоприятных внешних условиях.
На фиг.1 изображена общая схема ограничителя высоты подъема грузозахватного устройства крана. На фиг.2 приведен пример размещения в его корпусе концевого выключателя с приводным устройством.
Ограничитель высоты подъема грузозахватного устройства (крюковой обоймы, грейфера, грузового магнита и т.п.) грузоподъемного крана содержит корпус 1 (фиг.1), в котором размещен концевой выключатель, использующийся для управления приводом 2 грузозахватного устройства. Корпус закреплен неподвижно на несущей конструкции крана (например, на его оголовке) или на кронштейне 3 оголовка стрелы 4.
К приводному устройству 5 концевого выключателя на гибком элементе 6 подвешен контрольный груз 7, взаимодействующий с упором-толкателем 8, закрепленным на грузозахватном устройстве 9.
Контрольный груз 7 имеет отверстие или, по меньшей мере, одну серьгу 10, через которую пропущен грузовой канат 11.
Приводное устройство 5 концевого выключателя 10 (фиг.2) включает в себя диск 13, установленный в корпусе 1 на кольцевой опорной поверхности 14 и взаимодействующий своей центральной поверхностью с концевым выключателем 10, упругий элемент (пружину), например диафрагменную пружину тарельчатого типа 15, и шток или стержень 16, прикрепленный к диску 13 или выполненный заодно с ним. К свободному концу штока 16 прикреплен гибкий элемент 6, выполненный в виде цепи, каната, пружины или шарнирного механизма. Для предотвращения попадания влаги и посторонних предметов в полость корпуса 1, между крышкой 17 корпуса 1 и штоком 16 может быть установлен чехол-уплотнитель 18.
С целью повышения надежности ограничителя, последовательно с концевым выключателем 12 может быть включен самовосстанавливающийся предохранитель, терморезистор или иное защитное устройство 19.
Ограничитель может также содержать радиопередатчик с автономным источником питания (на чертежах условно не показаны), размещенные в корпусе 1 и обеспечивающие беспроводную передачу информации о состоянии концевого выключателя 12 в устройство управления приводом 2 грузозахватного устройства 9. Подзарядка автономного источника питания может осуществляться, в частности, от солнечного элемента или солнечной батареи.
Радиопередатчик может быть совмещен с приемником радиосигналов, использующимся для подтверждения получения системой управления информации о состоянии концевого выключателя, т.е. в ограничителе может использоваться радиотрансивер, что не имеет принципиального значения.
В качестве антенны радиопередатчика (трансивера) может быть использован гибкий элемент 6 или его часть.
Концевой выключатель 12 может быть выполнен в виде электромеханического двухпозиционного переключателя, индуктивного бесконтактного конечного выключателя, электронного переключателя в виде датчика Холла или считывателя транспондера с использованием технологии RFID (Radiofrequenzidentifikation - радиочастотной идентификации).
В случае использования беспроводной передачи информации о состоянии концевого выключателя 12, он, в соответствующем корпусе вместе с радиопередатчиком, может быть закреплен на поверхности 20 контрольного груза 7 (см. фиг.1), на поверхности 21 упора-толкателя 8 или на грузозахватном устройстве 9.
Электромеханический двухпозиционный переключатель функционирует при механическом воздействии на него. Индуктивный бесконтактный конечный выключатель - при приближении к нему какой-либо металлической детали. В случае применения электронного переключателя в виде датчика Холла на приближающейся к нему детали устанавливается постоянный магнит, а при реализации конечного выключателя в виде считывателя транспондера с использованием технологии RFID (Radiofrequenzidentifikation - радиочастотной идентификации) на приближающейся к нему детали устанавливается транспондер - пассивная или активная метка.
Например, на поверхности 20 контрольного груза 7 устанавливается считыватель, а на поверхности 21 упора-толкателя 8 - транспондер, который представляет собой приемопередающее устройство, посылающее заранее заданное сообщение в ответ на принятый сигнал от активирующего его считывающего устройства. В этом случае считывающее устройство (считыватель) периодически генерирует электромагнитное поле, которое активирует транспондер, и считывает его ответный сигнал, выявляя тем самым приближение транспондера к считывателю.
При реализации концевого выключателя 12 в виде электромеханического двухпозиционного переключателя механическое воздействие на него осуществляется, как правило, через приводное устройство. При размещении концевого выключателя на грузе 7 или на упоре-толкателе 8, воздействующая на него сила имеет постоянное направление. Этот позволяет упростить приводное устройство, выполнив его, например, в виде подпружиненного толкателя, взаимодействующего с приводным штоком, рычагом или роликом концевого выключателя 12.
В стенке корпуса 1 выполнено отверстие для гермовывода соединительного электрического кабеля от концевого выключателя 12 к приводу 2 грузозахватного устройства 9 грузоподъемного крана.
Ограничитель работает следующим образом.
При малой высоте подъема грузозахватного устройства 9 (фиг.1) контрольный груз 7 не касается упора-толкателя 8 и через гибкий элемент (трос, цепь и т.п.) 6 воздействует своим весом на приводное устройство 5 концевого выключателя 12, отклоняя вниз (вправо по фиг.2) свободный конец штока 16. Это приводит к повороту диска 13 относительно точки его опирания на кольцевую поверхность 14 (по часовой стрелке по фиг.2) до соприкосновения противоположной части диска 13 с упором - крышкой 17.
Соответствующее этому повороту перемещение центра диска 13 (вверх по фиг.2) приводит к освобождению подпружиненного управляющего или приводного элемента (толкателя, штока, рычага, ролика и т.п.) электромеханического концевого выключателя 12. В этом случае его замкнутые контакты формируют управляющий сигнал, использующийся для разрешения работы привода подъема/опускания 2 грузозахватного устройства 9.
Грузозахватное устройство 9 при его подходе к предельному верхнему положению с помощью прикрепленного к нему упора-толкателя 8 поднимает контрольный груз 7, ослабляя натяжение гибкого элемента (троса, цепи и т.п.) 6. Вес контрольного груза 7 перестает действовать на шток 16 приводного устройства 5. В этом случае упругий элемент (диафрагменная пружина тарельчатого типа) 15 прижимает диск 13 к опорной поверхности 14 корпуса 1. Диск 13 при этом своей центральной частью воздействует на управляющий (приводной) элемент электромеханического концевого выключателя 12, приводя к размыканию его контактов.
Разомкнутые контакты концевого выключателя 12 интерпретируются системой управления приводом 2 как сигнал запрета дальнейшего подъема грузозахватного устройства 9. Система управления (система безопасности) отключает движение тех механизмов крана, работа которых приводит к приближению грузозахватного устройства к оголовку стрелы крана, предотвращая возникновение аварийных ситуаций.
Из описания конструкции приводного устройства 5 (см. фиг.2) следует, что, в силу симметричности его конструкции, величина усилия, при котором происходит срабатывание концевого выключателя 12, не зависит от направления приложения силы к штоку 16. Соответственно, при креплении корпуса 1 на несущей конструкции крана или на кронштейне 3 оголовка стрелы 4 таким образом, что шток 16 приводного устройства занимает горизонтальное положение, изменение угла наклона стрелы 4 не влияет на работу ограничителя.
В ограничителе может быть использован бесконтактный индуктивный конечный выключатель 12, срабатывание которого происходит при приближении к нему металлической поверхности диска 13 при изменении его углового положения.
К этой поверхности может быть прикреплен постоянный магнит. В этом случае концевой выключатель реализуется в виде датчика Холла, срабатывающего при приближении к нему постоянного магнита.
В случае размещения концевого выключателя 12 на поверхности 20 контрольного груза 7, на поверхности 21 упора-толкателя 8 или на грузозахватном устройстве 9, предпочтительна его бесконтактная реализация. В этом случае, кроме бесконтактного индуктивного конечного выключателя или конечного выключателя с использованием датчика Холла, может быть использована технология RFID (Radiofrequenzidentifikation - радиочастотной идентификации).
В данном описании схематично приведены лишь частные варианты реализации предложенного ограничителя. Изобретение охватывает другие возможные варианты его исполнения и их эквиваленты без отступления от сущности изобретения, изложенной в его формуле.
Источники информации
1. SU 548545 A1, B66C 15/00, 28.02.1977.
2. SU 678022 A1, B66C 23/88, B66C 15/00, 05.08.1979.
3. SU 1084231 A, B66C 15/00, B66C 23/88, 07.04.1984.
4. RU 2225832 C2, B66C 23/88, B66C 15/00, 20.03.2004.
5. RU 54024 U1, B66C 15/00, B66C 23/88, 10.06.2006.