Стрела подъёмного крана

Полезная модель относится к подъемно-транспортному машиностроению, в частности, к стрелам автомобильных кранов.
Известна телескопическая стрела, образованная балками коробчатого сечения, боковые, верхние и нижние стенки которой выполнены в виде швеллеров, причем швеллеры верхних и нижних стенок, выполненные с изменяющейся шириной полок, надеты на швеллеры боковых стенок и жестко соединены с последними (а.с. N 1299952, кл. В66С 23/64).
Указанная телескопическая стрела имеет простую конструкцию, однако для ее осуществления требуется высокая точность изготовления швеллеров.
Кроме того, наличие внутренних сварных швов при отсутствии необходимого контроля их качества снижает надежность конструкции и усложняет ее изготовление.
Известна телескопическая стрела коробчатой формы, образованная боковыми вертикальными, верхними и нижними полками, причем боковые полки снабжены ребрами, выполненными в виде швеллеров с шириной полок, уменьшающейся от нижнего пояса к верхнему, а нижняя полка выполнена из 3-х секций, одна из которых расположена горизонтально и снабжена ребрами в виде швеллеров, а две другие расположены под углом к ней (пат. ФРГ N 3713152, кл. В66С 23/04).
Указанная стрела имеет более жесткую конструкцию по сравнению с приведенной выше, благодаря применению ребер жесткости на боковых и нижней полках, а также выполнению нижней полки трехсекционной.
Однако наличие большого количества элементов различной толщины, составляющих конструкцию и ребер переменного сечения значительно ее усложняют и увеличивают трудоемкость ее изготовления. А наличие большого количества продольных швов в напряженной зоне снижает надежность конструкции в целом.
Известна крановая стрела, выполненная в виде балки коробчатого сечения, образованной боковыми вертикальными, верхними и нижними полками (Техническое описание и инструкция по эксплуатации автомобильного крана КС-35714.00.000 Т0, рис. 22.2 и 22.3).
Известная стрела имеет простую конструкцию, однако из-за наличия внутренних сварных швов ей присущи недостатки стрелы, приведенной в описании первой.
Кроме того, указанная конструкция предполагает утолщение верхнего и нижнего элементов поясов от нагрузок изгиба опорных башмаков, что приводит к увеличению металлоемкости.
Известна стрела грузоподъемного устройства, содержащая балку коробчатого сечения, образованную боковыми вертикальными, верхними и нижними полками, отличающаяся тем, что верхние и нижние полки выполнены в виде гнутого швеллерного профиля, имеющего на стенке выпуклый наружный гофр, с закругленными участками сопряжений отдельных его элементов (заявка РФ №94041061, МПК В66С 23/64, 1995). По мнению авторов наличие гофра повышает жесткость профиля верхнего и нижнего элементов стрелы от нагрузок на них опорных элементов выдвижных секций. Кроме того, это упрощает конструкцию в целом и ее сборку.
Недостатком этого технического решения является большой вес стрелы и невозможность ее использования для большинства применяемых стандартных автомобильных шасси.
Известна, принимаемая нами за прототип, стрела подъемного крана, содержащая телескопические секции и подъемный механизм. Стрела представляет собой телескопические секции из входящих друг в друга незамкнутых швеллерообразных профилей, каждый из которых состоит из четырех угловых профилей, расположенных по углам швеллерообразного профиля и скрепленных тремя сэндвичевыми композитными панелями, причем угловые профили выполнены из композитного материала. Стрела имеет управляемые упоры, фиксирующие секции в поднятом положении (Патент РФ №161002 на полезную модель, МПК В66С 23/00 2015). Шкив и крюк с подъемными тросами расположены внутри швеллерообразных профилей как можно симметричнее относительно угловых профилей, чтобы равномерно распределить нагрузку между ними. Основная нагрузка стрелы такой конструкции приходится на уголковые профили, которые работают в основном на сжатие. Перекашивающие и изгибающие нагрузки воспринимаются в основном оттяжками. Возможные крутильные нагрузки воспринимаются жесткостью самих угловых профилей и жесткостью сэндвичевых панелей.
По мнению авторов этого патента, будет достигнуто трехкратное уменьшение массы конструкции стрелы по сравнению с аналогичной стрелой, выполненной из конструкционной стали.
Недостатком этой стрелы является невысокая прочность из-за большого количества концентраторов напряжения, и сложность изготовления, обусловленная необходимостью обеспечения надежности соединения разных по структуре и свойствам материалов. Все это требует использования дополнительных оттяжек для разгрузки стрелы и увеличения жесткости конструкции.
Задачей нашего технического решения является создание прочной стрелы облегченной конструкции, достаточно простой в изготовлении, что позволит установить стрелу на серийное автомобильное шасси.
Техническим результатам является снижение веса стрелы из конструкционной стали, повышение устойчивости боковых стенок и увеличение жесткости стрелы.
Технический результат достигается тем, что в стреле подъемного крана, представляющей собой телескопические секции из входящих друг в друга профилей, разделенных опорами скольжения, профиль каждой секции выполнен из двух встречно направленных сваренных вдоль секции полукоробов, профиль нижнего из которых содержит, по меньшей мере, один участок окружности между двумя вертикальными участками, а профиль верхнего полукороба образован горизонтальным участком между двумя вертикальными, каждый из которых связан с концом горизонтального участка соответствующим наклонным участком.
Кроме того, профиль нижнего полукороба между двумя вертикальными участками дополнительно содержит второй участок окружности и горизонтальный участок между упомянутыми двумя участками окружности.
Кроме того, угол между вертикалью и наклонным участком составляет от 1 до 45°.
Кроме того, опоры скольжения установлены в нижнем полукоробе по участку окружности, а в верхнем полукоробе - по частям поверхности в зонах стыков между горизонтальным, наклонными и вертикальными участками.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1 - представлен вид сбоку на стрелу в сборе;
- на фиг. 2 - представлен поперечный профиль секции стрелы;
- на фиг. 3 - представлен поперечный профиль двух секций стрелы с опорами скольжения между ними.
- на фиг. 4 - представлен поперечный профиль двух секций стрелы с дополнительными участком окружности и горизонтальным участком в нижнем коробе.
Стрела 1 подъемного крана, представляет собой телескопические секции 2 из входящих друг в друга профилей, разделенных опорами скольжения 10. Профиль каждой секции выполнен из двух встречно направленных сваренных вдоль секции полукоробов 3 и 4, профиль нижнего 3 из которых содержит, по меньшей мере, один участок окружности 5 между двумя вертикальными 6 участками, а профиль верхнего 4 полукороба образован горизонтальным 7 участком между двумя вертикальными 8, каждый из которых связан с концом горизонтального 7 участка соответствующим наклонным 9 участком. Профиль нижнего 3 полукороба между двумя вертикальными 6 участками дополнительно может содержать второй участок окружности Фиг. 4 и горизонтальный Фиг. 4 участок между упомянутыми двумя участками окружности. Угол между вертикалью и наклонным 9 участком составляет от 1 до 45°. Опоры скольжения 10 установлены в нижнем 3 полукоробе по участку окружности, а в верхнем полукоробе - по частям поверхности в зонах стыка между горизонтальным 7, наклонными 9 и вертикальными 8 участками.
Такая совокупность признаков обеспечивает повышение устойчивости и прочности боковых стенок из-за уменьшения количества концентраторов напряжения, а также уменьшить вес стальной конструкции за счет применения стенок профилей меньшей толщины.
Профиль секции стрелы состоит из двух полукоробов 3 и 4 сваренных вертикальными участками 6 и 8. Окружность нижнего полукороба 3 на фиг. 2 выполнена по радиусу, но может быть и по двум радиусам с горизонтальный участком между ними. На фиг. 2 показан один радиус на всю ширину профиля, без горизонтального участка. Верхний полукороб 4 выполнен из горизонтальной 7 верхней полки (участка), двух вертикальных 8 стенок (участков) и наклонного 9 участка. Угол наклона участка 9 меняется от 1 до 45 градусов в зависимости от геометрических параметров профиля.
Стрела 1 состоит из секций 2, каждая по размеру меньше предыдущей, и опор скольжения 10, которые воспринимают нагрузку при работе с грузами. Три вида опор на фиг. 3: нижние - полукороба 3 - по участку окружности, боковые в зонах стыков наклонных 9 и вертикальных 8 участков, и верхние в зонах стыков горизонтального 7 и наклонных 9 участков полукороба 4.
Работает стрела 1 так: стреловой кран (не показан со всеми стандартными узлами) со стрелой 1 в сложенном состоянии подъезжает к нужному месту, и происходит вывешивание крана на рельефе местности с помощью выдвижных гидравлических опор. Затем стрела 1 в сложенном состоянии поднимается гидроцилиндром подъема, и внутренние секции 2 выдвигаются на нужную длину при помощи механизма телескопирования.
На последней секции расположен оголовок 11 с блоками грузового каната и креплением грузового каната в рабочем положении. Количество блоков в оголовке 11 определяют максимальную кратность полиспаста. Стрела 1 и лебедка располагается на поворотной раме, грузовой канат с лебедки идет вдоль всей стрелы 1 сверху на оголовок 11 стрелы 1. Крюк 12 запасован в рабочем положении через оголовок стрелы 11.
Верхний полукороб 4 воспринимает в основном растягивающие напряжения, за исключением случаев, когда положение стрелы 1 близко к вертикальным положениям, а нижний - сжимающие напряжения. Такой характер нагружения конструкции переопределил возможность разделения опор скольжения на три вида на фиг. 3. и уменьшения их общего веса.
Применение радиуса на нижнем полукоробе 3 увеличивает площадь контакта секций 2 стрелы 1 с плитами скольжения опор 10, за счет чего происходит снижение контактных напряжений.
Плавное сопряжение горизонтального посредством наклонного с вертикальным участком на верхнем полукоробе и радиус на нижнем полукоробе придают профилю телескопической стрелы жесткость и увеличивают устойчивость боковой стенки, что способствует повышению несущей способности профиля при меньших толщинах.
Таким образом, предлагаемой полезной моделью обеспечивается технический результат, которым является снижение веса стрелы из конструкционной стали, повышение устойчивости боковых стенок и увеличение жесткости стрелы.