ПОДЪЕМНЫЙ КРАН СО СКЛАДЫВАЮЩЕЙСЯ СТРЕЛОЙ
LIFTING CRANE WITH FOLDING JIG

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению и может быть использовано в качестве манипулятора на транспортном средстве.
Прототипом является кран харвестера, содержащий блок стрел, которые прикреплены посредством опоры и поворотного устройства к ходовой части машины, причем блок стрел включает в себя основную стрелу, шарнирно прикрепленную на своем нижнем конце посредством нижнего шарнира к опоре; и шарнирно сочлененную стрелу, шарнирно прикрепленную посредством верхнего шарнира к противоположному концу основной стрелы и траектория которой проходит в основном вперед от основной стрелы; подъемное устройство и передаточное устройство, приводящие в действие стрелы; и трапециевидный механизм, который дополнительно включает в себя тягу, по существу параллельную основной стреле и расположенную сзади от нее, нижнее плечо, шарнирно прикрепленное к нижнему концу тяги, соединяющее нижний конец тяги с нижним шарниром основной стрелы [пат. РФ 2389679, МПК В66С 23/42, 2010].
Недостатками прототипа являются:
- сложная конструкция, обусловленная наличием большого количества деталей и узлов, а также присутствием гидравлических шлангов, ограничивающих поворот стрелы вокруг вертикальной оси, что ухудшает эксплуатационные характеристики;
- относительно большая суммарная масса стрелы и значительный момент ее инерции, обусловленные установкой на нее гидравлических механизмов перемещения стрел, гидравлических труб и другого оборудования, что увеличивает момент вращения, требуемый для ее поворота, и ухудшает тем самым эксплуатационные характеристики. Кроме того, центр тяжести стрелы находится высоко, что не является оптимальным.
Задачей изобретения является упрощение конструкции, снижение энергопотребления и улучшение эксплуатационных характеристик.
Задача решается тем, что в подъемном кране со складывающейся стрелой, содержащем основную стрелу, шарнирно прикрепленную одним концом к поворотной платформе, и сочлененную стрелу, шарнирно прикрепленную к другому концу основной стрелы, грузоподъемный механизм и механизмы, приводящие в действие стрелы, механизм подъема основной стрелы выполнен в виде двух червяков со скрещивающимися взаимно перпендикулярными осями и червячного колеса, которое жестко закреплено на оси первого червяка, размещенного на платформе и взаимодействующего с зубчатым колесом, которое жестко связано со стрелой, и сопряжено со вторым червяком, выполненным со сквозным осевым отверстием, ось которого совмещена с вертикальной осью поворота платформы, при этом механизм подъема сочлененной стрелы выполнен в виде червячной пары, червяк которой размещен в отверстии второго червяка, а червячное колесо соединено кинематической связью с шарниром сочлененной стрелы.
Червячное колесо механизма подъема сочлененной стрелы размещено на одной оси с шарниром крепления основной стрелы к платформе. Кинематическая связь выполнена в виде цепной передачи. Червяк выполнен глобоидным. Червячная передача выполнена самотормозящейся. Платформа в зоне механизмов, приводящих в действие стрелы, выполнена в виде масляной ванны. Вдоль оси червяка механизма подъема сочлененной стрелы выполнено сквозное отверстие. Червяк намагничен в радиальном направлении. Червячное колесо выполнено заодно с первым червяком. Трос подъемного механизма пропущен через сквозное отверстие червяка механизма подъема сочлененной стрелы.
Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.
Выполнение механизма подъема основной стрелы в виде двух червяков со скрещивающимися взаимно перпендикулярными осями и червячного колеса, которое жестко закреплено на оси первого червяка, размещенного на платформе и взаимодействующего с зубчатым колесом, которое жестко связано со стрелой, и сопряжено со вторым червяком, выполненным со сквозным осевым отверстием, ось которого совмещена с вертикальной осью поворота платформы, позволяет размещать двигатель, поднимающий основную стрелу, вне платформы (на неподвижном основании). Это упрощает конструкцию, снижает весогабаритные характеристики поворачивающихся частей, а также их момент инерции, что уменьшает энергопотребление, дает возможность применять менее мощный двигатель, улучшая тем самым также и эксплуатационные характеристики.
Выполнение механизма подъема сочлененной стрелы в виде червячной пары, червяк которой размещен в отверстии второго червяка, а червячное колесо соединено кинематической связью с шарниром сочлененной стрелы, дает возможность размещать двигатель, поднимающий сочлененную стрелу, вне платформы, что упрощает конструкцию, снижает весогабаритные характеристики поворачивающихся частей, а также их момент инерции. Это уменьшает энергопотребление и улучшает эксплуатационные характеристики.
Размещение червячного колеса механизма подъема сочлененной стрелы на одной оси с шарниром крепления основной стрелы к платформе упрощает конструкцию и уменьшает ее весогабаритные характеристики.
Выполнение кинематической связи в виде цепной передачи упрощает конструкцию и уменьшает ее весогабаритные характеристики.
Выполнение червяка глобоидным уменьшает весогабаритные характеристики, так как глобоидный червяк может воспринимать большие нагрузки, а червячное колесо, выполненное заодно с червяком, уменьшает число деталей и габариты механизма, что упрощает конструкцию.
Выполнение червячной передачи самотормозящейся позволяет автоматически фиксировать стрелу в нужном положении после отключения двигателя, что упрощает конструкцию и улучшает эксплуатационные характеристики.
Выполнение платформы в зоне механизмов, приводящих в действие стрелы, в виде масляной ванны улучшает условия их работы, что повышает надежность и эксплуатационные характеристики.
Выполнение вдоль оси червяка механизма подъема сочлененной стрелы сквозного отверстия позволяет использовать его в качестве трубы, осуществляя проведение через нее троса грузоподъемного механизма. Это улучшает эксплуатационные характеристики.
Пропускание троса подъемного механизма через сквозное отверстие червяка механизма подъема сочлененной стрелы позволяет поворачивать платформу со стрелой относительно троса, не изменяя при этом геометрии звеньев грузоподъемного механизма, что упрощает конструкцию крана и улучшает его эксплуатационные характеристики.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена схема подъемного крана со складывающейся стрелой. На фиг. 2 изображен вид А крана.
Подъемный кран со складывающейся стрелой содержит стойки 1, закрепленные на платформе, выполненной в виде червячного зубчатого колеса 2, установленного с возможностью поворота на втулке 3, неподвижно закрепленной на основании 4, и сопряженного с червяком 5, соединенным с первым двигателем (не показан) и вращающимся в опорах основания. В стойках с возможностью вращения установлена ось 6, на которой неподвижно закреплены основная стрела 7 и зубчатое колесо 8, взаимодействующее с зубьями глобоидного червяка 9, который установлен в пазу 10 стоек 1 с возможностью осевого вращения и имеет жестко закрепленное на оси червячное колесо 11, сопряженное с полым червяком 12, вал 13 которого установлен во втулке 3 с возможностью вращения и соединен со вторым двигателем (не показан), закрепленным на основании 4. На оси 6 установлены с возможностью вращения и скрепленные между собой ведущая звездочка 14 цепной передачи 15 и червячное колесо 16, которое сопряжено с червяком 17, размещенным с возможностью вращения в полом червяке 12 и соединенным с третьим двигателем (не показан). На оси 18 (шарнире), жестко закрепленной на конце основной стрелы, установлены с возможностью вращения и скрепленные между собой сочлененная стрела 19 и ведомая звездочка 20. Через сквозное отверстие червяка 17 пропущен подъемный трос 21, один конец которого соединен с крюком (захватом), а другой - с четвертым двигателем (не показан).
Подъемный кран со складывающейся стрелой работает следующим образом.
Для поворота стрел 7, 19 (платформы) вокруг вертикальной оси включают первый двигатель, в результате чего червяк 5 начинает вращаться и поворачивать на втулке 3 зубчатое колесо 2 вместе со стойками 1 (фиг. 1, 2). При этом червячное колесо 11 своими зубьями будет скользить по винтовой поверхности неподвижного червяка 12 (обкатываться вокруг него) и поворачиваться. Поскольку угол поворота зубчатого колеса 2 относительно небольшой, а передаточное отношение от червяка 12 до зубчатого колеса 8, наоборот, большое, то колесо 11 будет практически стоять на месте при повороте платформы, тем более, не будет перемещаться зубчатое колесо 8 с осью 6 и стрелой 7. При достижении стрелами нужного положения в горизонтальной плоскости выключают первый двигатель, обеспечивая за счет самоторможения червячной передачи фиксацию платформы.
Для поворота стрелы 7 вокруг горизонтальной оси включают второй двигатель, благодаря чему начинают вращаться вал 13 с червяком 12, который посредством зубчатого колеса 11 и связанного с ним червяка 9 поворачивает зубчатое колесо 8 с осью 6 и стрелой 7 (фиг. 2). После поворота стрелы до требуемого положения производят ее фиксирование путем выключения двигателя.
Опускание или подъем сочлененной стрелы 19 производят путем включения третьего двигателя, который посредством червяка 17 и червячного колеса 16 вращает ведущую звездочку 14 цепной передачи 15. При этом происходит поворот на оси 18 ведомой звездочки 20 заодно с сочлененной стрелой 19, фиксирование которой производят выключением двигателя. В случае необходимости вращение стрелы 7 вокруг вертикальной и горизонтальной осей, а также подъем или опускание стрелы 19 можно производить одновременно тремя двигателями.
После этого производят опускание четвертым двигателем троса 15, захват груза, подъем его и последующее перемещение аналогичным образом в нужном направлении. Платформу в зоне механизмов можно сделать в виде масляной ванны, что облегчит их работу.
Заметим, что, так как первый, второй, третий и четвертый двигатели могут быть размещены под поворотной платформой, то она вместе со стрелами получается максимально облегченной и с малым моментом инерции, что позволяет использовать для ее поворота и управления стрелами двигатели малой мощности. Кроме того, размещенные под платформой двигатели смещают вниз центр тяжести, что является оптимальным для подъемного крана. Упрощается также и управление этими двигателями, поскольку они находятся на неподвижном основании.
Внедрение изобретения позволит создать простой по конструкции, надежный и удобный в эксплуатации подъемный кран, который потребляет мало энергии на перемещение стрел.