ТЕЛЕСКОПИЧЕСКОЕ СТРЕЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Полезная модель относится к подъемно-транспортному машиностроению, а именно к телескопическому стреловому оборудованию, оснащенному рабочими органами с исполнительными гидроприводами, и может быть использована на строительных, грузоподъемных, дорожных и других машинах, в том числе на инженерных машинах разграждения.
Известна телескопическая стрела гидравлического грузоподъемного крана (пат. РФ № 2058260, В 66 С 23/68, 18.01.1993 г.), содержащая неподвижную и выдвижную секции стрелы и механизм выдвижения, состоящий из первого и второго гидроцилиндров, соединенных между собой посредством сферического шарнира, снабженного скользящей опорой, взаимодействующей с внутренней поверхностью выдвижной секции стрелы. Штоки с поршнями первого и второго гидроцилиндров шарнирно закреплены своими концами соответственно на выдвижной и неподвижной секции стрелы. Шток второго гидолцилиндра выполнен трубчатым и имеет два концентрических канала, из которых внутренний соединен с бесштоковыми полостями гидроцилиндров, а внешний - со штоковыми.
Недостаток известной телескопической стрелы заключается в сложной конструкции гидросистемы механизма выдвижения и, как следствие этого, в ее низкой эксплуатационной надежности. Кроме того, данная стрела предназначена только для поднятия и перемещения грузов крюковой подвеской подъемного крана. Расширение функциональных возможностей стрелы, например, путем размещения на выдвжной секции дополнительных рабочих органов, таких как экскавационный ковш, зуб-рыхлитель, не предоставляется возможным, т.к. наличие в полости выдвижной секции скользящей опоры шарнирного соединения, взаимодействующей с внутренней поверностью выдвижной секции, не позволяет протянуть гидролинии подвода рабочей жидкости к приводам дополнительных рабочих органов.
В качестве прототипа выбрано телескопическое стреловое оборудование экскаватора-планировщика (пат. РФ № 2072020, Е 02 F 9/22, 3/39, 3/76, 24.09.1994 г.), содержащее телескопическую стрелу, состоящую из подвижной и неподвижной секций и наклонного участка неподвижной секции стрелы, механизм телескопирования в виде
длиноходового гидроцилиндра выдвижения стрелы, гидроцилиндр поворота ковша, гидролинии подвода рабочей жидкости и гидрораспределители указанных гидроцилиндров. Стрела имеет механизм поворота. Наклонный участок ее неподвижной секции выполнен в виде портала. Внутри портала с возможностью вращения вокруг продольной оси установлена неподвижная секция стрелы. Гидроцилиндр выдвижения стрелы штоком закреплен на подвижной части стрелы, а корпусом - на портале. Гидроцилиндр поворота ковша корпусом закреплен на подвижной части стрелы, а штоком соединен с ковшом. Гидроцилиндр выдвижения имеет в своем корпусе подводы гидролиний первый, второй и третий и в штоке выводы четвертый и пятый. В штоке имеется внутренняя полость, в которой размещен центральный трубопровод соединений с пятым выводом. Внутри центрального трубопровода размещен второй центральный трубопровод. Выводы четвертый и пятый соединены внешним трубопроводом с полостями гидроцилиндра поворота ковша. Гидрораспределители обеих гидроцилиндров соединены с третьим и первым подводами гидроцилиндра выдвижения стрелы.
В указанном телескопическом оборудовании гидроцилиндр выдвижения стрелы, помимо основного назначения, обеспечивает подвод рабочей жидкости к гидроцилиндру поворота ковша. При таком конструктивном решении, исключено размещение на выдвижной секции дополнительных рабочих органов с независимыми приводами, обеспечивающими их автономную работу, т.к. существующий гидроцилиндр выдвижения стрелы не предназначен для размещения дополнительных гидролиний для подвода рабочей жидкости к указанным приводам.
Таким образом, к недостаткам прототипа относится его ограниченные функциональные возможности из-за отсутствия возможности оснащения стрелового оборудования дополнительным рабочим органом.
При этом при создании телескопического оборудования следует учитывать тот факт, что при длиноходовом гидроцилиндре телескопирования очень сложно сохранить прямолинейность оси гидроцилиндра под действием перемещаемого груза или при деформации стрелы. В этой связи целесообразно обеспечить разгрузку механизма телескопирования от поперечных сил, приводящих к потере продольной устойчивости.
Таким образом, полезная модель направлена на решение задачи создания телескопического стрелового оборудования, оснащенного несколькими рабочими органами, снабженными собственными приводными механизмами и гидролиниями, с возможностью
как их индивидуальной работы, так и совместной, с сохранением при этом продольной устойчивости механизма телескопирования.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, заключается в расширении функциональных возможностей телескопического стрелового оборудования, в улучшении эксплуатационных характеристик, в повышении надежности оборудования.
Поставленная задача решается тем, что в телескопическом стреловом оборудовании, включающем телескопическую двухсекционную стрелу коробчатой формы, выполненную полноповоротной вокруг своей продольной оси и содержащую опорную секцию, установленную в портале, и выдвижную секцию, установленную в полости опорной секции, механизм телескопирования в виде длиноходового гидроцилиндра, размещенного в полости выдвижной секции, и рабочее оборудование, включающее экскавационный ковш с приводным гидроцилиндром и гидролинии для подачи к последнему рабочей жидкости, согласно полезной модели, рабочее оборудование оснащено дополнительным рабочим органом в виде зуба-рыхлителя, снабженного собственным приводным механизмом и гидролиниями с возможностью как индивидуальной работы зуба-рыхлителя, так и совместной его работы с экскавационным ковшом с образованием захватно-клещевого рабочего органа, гидроцилиндр телескопирования одним концом закреплен посредством шарнирного кронштейна внутри опорной секции, другим концом - в шарнирной подвеске, установленной в выдвижной секции, а гидролинии для подачи рабочей жидкости к приводному гидроцилиндру экскавационного ковша и приводному механизму зуба-рыхлителя расположены в полости выдвижной секции и выполнены из жестких концевых трубопроводов и соединительных гибких рукавов, причем жесткие трубопроводы на входе размещены на стеллаже, смонтированном на корпусе гидроцилиндра телескопирования, а на выходе - на одной из стенок выдвижной секции, например, нижней, с возможностью совместного перемещения с указанной секцией при ее выдвижении, при этом гибкие рукава уложены в два яруса, причем в верхнем и нижнем ярусах они размещены в направляющих, предохраняющих гибкие рукава от повреждения при прямом и обратном ходе стрелы и при ее повороте вокруг продольной оси, а при переходе с верхнего яруса на нижний они разведены на отдельные ветви по обеим сторонам гидроцилиндра телескопирования для подвода рабочей жидкости, соответственно к приводному гидроцилиндру экскавационного ковша и приводному механизму зуба-рыхлителя, кроме того, на торце гидроцилиндра телескопирования
закреплен разделитель, обеспечивающий укладку ветвей гибких рукавов в исходное положение при обратном ходе стрелы.
При этом приводной гидроцилиндр экскавационного ковша установлен в полости выдвижной секции, а приводной механизм зуба-рыхлителя выполнен в виде двух гидроцилиндров, установленных на выдвижной секции, вдоль ее наружных боковых стенок.
Направляющие гибких рукавов в верхнем ярусе выполнены П-образной формы и закреплены на стеллаже, смонтированном на корпусе гидроцилиндра телескопирования, в продолжение стеллажа, а в нижнем ярусе направляющие выполнены в виде продольных планок, приваренных к нижней стенке выдвижной секции по обе стороны от гидроцилиндра телескопирования.
При этом стеллаж для размещения жестких трубопроводов и крепления направляющих гибких рукавов выполнен в виде телескопической раздвижной штанги, один конец которой закреплен на гидроцилинре телескопирования, а другой - на верхней стенке выдвижной секции.
При этом жесткие трубопроводы на выходе закреплены в центральной части нижней стенки выдвижной секции под гидроцилиндром телескопирования.
Кроме того, на верхней и нижней полках шарнирной подвески гидроцилиндра телескопирования установлены поперечные балки, ограничивающие прогиб гибких рукавов при прямом и обратном ходе выдвижной секции.
Анализ отличительных признаков показал, что:
- оснащение рабочего оборудования дополнительным рабочим органом в виде зуба-рыхлителя, снабженного собственным приводным механизмом и гидролиниями с возможностью как индивидуальной работы зуба-рыхлителя, так и совместной его работы с экскавационным ковшом с образованием захватно-клещевого рабочего органа, обеспечивает расширение функциональных возможностей заявляемого стрелового оборудования. Например, при работе на тяжелых грунтах зуб-рыхлитель может быть использован как отдельный рабочий инструмент для предварительного разрушения перемещаемого грунта, в том числе и смерзшегося, так и совместно с экскавационным ковшом (в виде захватно-клещевого органа) для захвата и перемещения грузов, размеры которых не позволяют размещаться в экскавационном ковше;
- установка гидроцилиндра телескопирования путем закрепления одного его конца посредством шарнирного кронштейна внутри опорной секции, а другим концом -
в шарнирной подвеске, установленной в выдвижной секции, повышает устойчивость стрелы при удержании поднимаемого груза путем обеспечения разгрузки механизма телескопирования от поперечных сил, приводящих к потере продольной устойчивости, а также обеспечивает уменьшение прогиба длиноходового гидроцилиндра от действия собственной массы и, следовательно, изгибающего момента от продольной силы. Кроме того, установка шарнирной подвески предохраняет гидроцилиндр от дополнительных нагрузок при деформации стрелы под действием перемещаемого груза;
- выполнение гидролиний из жестких концевых трубопроводов и соединительных гибких рукавов позволяет разместить их компактно во внутренней полости выдвижной секции (за счет того, что гибкие рукава можно уложить в несколько ярусов, развести на отдельные ветви), обеспечивая тем самым приемлемые габариты телескопического оборудования и возможность раздельного подвода рабочей жидкости к независимым гидроприводам двух рабочих органов - экскавационного ковша и зуба-рыхлителя;
- расположение жестких трубопроводов на входе на стеллаже, смонтированном на корпусе гидроцилиндра телескопирования, а на выходе - на одной из стенок выдвижной секции, например, нижней, с возможностью совместного перемещения с указанной секцией при ее выдвижении, обеспечивает подачу рабочей жидкости к рабочим органам, расположенным на конце стрелы, при любом ее положении при повороте вокруг продольной оси, также при прямом и обратном ходе выдвижной секции;
- расположение гибких рукавов в двух ярусах обеспечивает компактность укладки гидромагистралей, с приемлемой компоновкой во внутренней полости выдвижной секции;
- размещение гибких рукавов в верхнем и нижнем ярусах в направляющих, предохраняющих гибкие рукава от повреждения при прямом и обратном ходе стрелы и при ее повороте вокруг продольной оси, устраняет контакт между ними и подвижными частями конструкции стрелы, исключая тем самым механический износ оболочки рукавов;
- разведение гибких рукавов при переходе с верхнего яруса на нижний на отдельные ветви по обеим сторонам гидроцилиндра телескопирования для подвода рабочей жидкости, соответственно к приводному гидроцилиндру экскавационного ковша и приводному механизму зуба-рыхлителя, обеспечивает компактное размещение гибких
рукавов и предотвращает их спутывание при значительной длине хода подвижной секции стрелы, в прямом и обратном направлениях;
- закрепление на торце гидроцилиндра телескопирования разделителя, обеспечивает укладку ветвей гибких рукавов в исходное положение при обратном ходе стрелы.
Техническая сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено:
на фиг.1 - телескопическое стреловое оборудование, общий вид;
на фиг.2 - портал с опорной секцией стрелы;
на фиг.3 - привод ковша;
на фиг.4 - телескопическая стрела, вид сверху;
на фиг.5 - механизм телескопирования стрелы, вид сбоку;
на фиг.6 - укладка гидролиний в полости выдвижной секции, поперечный разрез Б-Б на фиг,5;
на фиг.7 - схема укладки рукавов в полости выдвижной секции;
на фиг.8 - установка шарнирной подвески в полости выдвижной секции, поперечный разрез А-А на фиг.5.
Телескопическое стреловое оборудование включает телескопическую двухсекционную стрелу, содержащую опорную секцию 1 (фиг.1, 2), установленную в портале 2, и выдвижную секцию 3, установленную внутри опорной секции 1, механизм телескопирования в виде длинноходового гидроцилиндра 4 (гидроцилиндр телескопирования), размещенного в полости выдвижной секции 3, рабочее оборудование и гидролинии для подачи рабочей жидкости к приводным гидроцилиндрам рабочего оборудования. Обе секции стрелы выполнены коробчатой формы с поперечным прямоугольным сечением.
Длинноходовый гидроцилиндр 4 телескопирования, обеспечивающий перемещение выдвижной секции 3, выполнен двухкорпусным с общим штоком. Первый корпус 5 неподвижен, закреплен в шарнирном кронштейне 6, установленном внутри опорной секции 1, в ее начале. Второй корпус 7 закреплен в шарнирной подвеске 8, связанной с выдвижной секцией 3 и имеет возможность перемещения вместе со штоком. Шарнирная подвеска 8 компенсирует перекосы, возникающие в процессе работы выдвижной секции, а также защищает механизм выдвижения от дополнительных нагрузок при деформации стрелы под действием перемещаемого груза.
Рабочее оборудование содержит экскавационный ковш 9 и зуб-рыхлитель 10, шарнирно установленные на внешнем конце выдвижной секции 3 на оси 11 (фиг.3). Поворот ковша 9 относительно оси 11 при его работе осуществляется короткоходовым гидроцилиндром 12, установленным в полости выдвижной секции 3 через трехзвенный рычажный механизм 13. Поворот зуба-рыхлителя 10 относительно оси 11 при его работе осуществляется двумя короткоходовыми гидроцилиндрами 14 (фиг.1), установленными на боковых стенках вдоль выдвижной секции 3. Штоки гидроцилиндров 14 связаны через рычажный механизм 15 с зубом-рыхлителем 10, осуществляя при подаче рабочей жидкости в полости гидроцилиндра поворот зуба-рыхлителя 10.
Использование независимого привода (независимых гидроцилиндров 12 и 14) позволяет регулировать расстояние между экскавационным ковшом 9 и зубом-рыхлителем 10, обеспечивая возможность их раздельной работы или совместной с образованием захватно-клещевого рабочего органа для использования, например, при разборе завалов и заграждений.
Рабочая жидкость подается к рабочим органам через по четырем гидролиниям «а», «а'» и «в», «в'» (фиг.4, 5, 6), расположенным попарно относительно гидроцилиндра 4 во внутренней полости выдвижной секции 3. Соответственно по гидролиниям «а», «а'» рабочая жидкость подается к приводному гидроцилиндру 12 экскавационного ковша 9, а по гидролиниям «в», «в'» - к приводным гидроцилиндрам 14 зуба-рыхлителя 8. Гидролинии «а», «а'» и «в», «в'», выполнены составными из жестких концевых трубопроводов на входе 16, 16' и 17, 17', на выходе - 18, 18' и 19, 19' и соединительных гибких рукавов 20, 20' и 21, 21' высокого давления.
На входе жесткие трубопроводы 16, 16' и 17, 17' размещены на стеллаже 22 (фиг.6), смонтированном на корпусе гидроцилиндра 4 телескопирования, а на выходе - на нижней стенке 23 выдвижной секции 3, с возможностью совместного перемещения с указанной секцией 3 при ее выдвижении. На нижней стенке 23 трубопроводы 18, 18' и 19, 19' закреплены в центральной части под гидроцилиндром 4. Стеллаж 22 выполнен в виде телескопической раздвижной штанги, один конец которой закреплен на гидроцилиндре 4 телескопирования, а другой конец - на верхней стенке 24 выдвижной секции 3.
Гибкие рукава 20, 20' и 21, 21' уложены в два яруса, в верхнем и нижнем, и размещены в направляющих 25 и 26. В верхнем ярусе направляющие 25 выполнены П-
образной формы и установлены на стеллаже 22, в продолжение последнего. В нижнем ярусе направляющие 26 выполнены в виде продольных планок, приваренных к нижней стенке 23 выдвижной секции 3 по обе стороны от гидроцилиндра 4. В месте изгиба гибких рукавов, при переходе с верхнего яруса на нижний, они разведены на две ветви, соответственно 20, 20' и 21, 21', по обе стороны от гидроцилиндра 4 телескопирования.
из
min
из
min
Расстояние «К» между верхними направляющими 25 и расстояние «К'» между нижними направляющими 26 должно быть больше наружного диаметра Вц корпуса 7 гидроцилиндра 4 на величину, искючающую трение гибких рукавов о корпус 7 при телескопировании стрелы. Радиус R изгиба (фиг.7) гибких рукавов должен быть больше или равным минимально допустимому радиусу R изгиба рукава: R≥R.
т
т
изг
p
p
т
изг
Для повышения надежности работы гидромагистралей длина ее гибких рукавов должна быть минимальной, что позволит избежать чрезмерных прогибов рукавов, их спутывание, перегибание, повреждение при перемещениях и пр. Минимальная длина L каждого гибкого рукава (считая от места его заделки в жесткие трубопроводы) определяется двумя составляющими - длиной телескопирования L стрелы и половиной длины окружности, заданной радиусом R рукава в полости секции 3. Таким образом, длина рукавов 20, 20' и 21, 21' L должна быть не менее: L≥L+R.
кp
т
Крепление гибких рукавов к жестким трубопроводам на стеллаже 22 гидроцилиндра 4 должно быть на длине L=0,5L от оси шарнирной подвески 8 крепления корпуса 7 гидроцилиндра 4, что обеспечивает охват рукавами шарнирной подвески с некоторым зазором.
На корпусе гидроцилиндра 4 приварены перпендикулярно продольной оси две втулки 27 (фиг.8). Рамка 28 шарнирной подвески 8 закреплена на гидроцилиндре 4 посредством осей 29, которые устанавливаются и стопорятся в вертикальных втулках 30 рамки 28 и втулках 27. Гидроцилиндр 4 с рамкой 28 закреплены на боковых стенках 31 выдвижной секции 3 через горизонтальные оси 32 съемными втулками 33.
На верхней и нижней стенках рамки 28 подвески 8 гидроцилиндра 4 телескопирования установлены поперечные балки 34 и 34' (фиг.5, 8), ограничивающие прогиб гибких рукавов 20, 20' и 21, 21' при прямом и обратном ходе выдвижной секции 3.
На торце гидроцилиндра 4 установлен разделитель 35 (фиг.3, 5), обеспечивающий разделение правой и левой ветвей рукавов в любом пространственном положении
стрелы при втянутом гидроцилиндре 4. При выдвинутом и промежуточном положении штока гидроцилиндра 4 разделение ветвей обеспечивается корпусом гидроцилиндра 4.
Поворот в портале 2 опорной секции 1, относительно своей продольной оси, осуществляется механизмом 36 ротации (фиг.1, 2).
Подача рабочей жидкости к гидроцилиндру 4 телескопирования обеспечивается по гидролиниям «с» и «d», в поршневую полость - по гидролиниям «с», «с'», в штоковую - «d», «d'» (фиг.4, 5).
Работа.
Для выдвижении стрелы, рабочая жидкость подается в поршневую полость гидроцилиндра 4 телескопирования по гидролиниям «с», «с'», при этом корпуса 5, 7 гидроцилиндра 4 расходятся относительно штока, и вместе с корпусом 7 выдвигается секция 3 стрелы, связанная с указанным корпусом через шарнирную подвеску 8, при этом корпус 5, связанный с опорной секцией 1, остается на месте. Слив рабочей жидкости из штоковой полости обеспечивается по гидролиниям «d», «d'».
При обратном ходе секции 3 рабочая жидкость подается по гидролиниям «d», «d'», при этом слив из штоковой полости обеспечивается, соответственно, по гидролиниям «с», «с'».
Для управления гидроцилиндрами 12, 14привода экскавационного ковша 9 и зуба-рыхлителя 10 рабочая жидкость подается к указанным гидроцилиндрам, соответственно, по гидролиниям «а», «а'» и «в», «в'».
т
При выдвижении (втягивании) стрелы гидроцилиндры 12 и 14, расположенные в выдвижной секции 3, изменяют свое положение относительно опорной секции 1 на величину хода телескопирования. При этом гибкие рукава 20, 20' и 21, 21', один конец которых закреплен на выдвижной секции 3, а другой - на стеллаже 22, перемещаются в верхний ярус, где происходит их перемещение на половину длины телескопирования L.
Для защиты гибких рукавов 20, 20' и 21, 21' верхнего яруса от трения о верхнюю стенку выдвижной секции 3 и о корпус гидроцилиндра 4, они попарно разделены на две ветви (одна ветвь включает рукава 20, 20' и осуществляет подвод рабочей жидкости к гидроцилиндру 12 экскавационного ковша 9, другая ветвь - рукава 21, 21' для подвода рабочей жидкости к гидроцилиндрам 14 зуба-рыхлителя 10) и уложены в направляющие
25, а в нижнем ярусе они таким же образом попарно разделены направляющими 26.
При телескопировании стрелы происходит перекатывание гибких рукавов 20, 20' и 21, 21' нижнего яруса относительно гибких ветвей верхнего яруса и, наоборот, по направляющим 25 и 26. Таким образом исключается трение рукавов о подвижные элементы конструкции стрелы и обеспечивается длительный срок их службы.
Дополнительную стабилизацию положения рукавов в направляющих 25 и 26 обеспечивает наличие остаточного (сливного) давления в рукавах при телескопировании стрелы, которое обеспечивается гидросистемой управления (на фиг. не показано) телескопической стрелой.
При выдвижении стрелы гибкие рукава верхнего яруса, удлиняясь, провисают. Наличие поперечных балок 34 и 34' исключают провисания рукавов при их перемещении вместе с корпусом 7 гидроцилиндра 4.
Подача рабочей жидкости к гидроцилиндрам 12, 14 экскавационного ковша 9, зуба-рыхлителя 10 и гидроцилиндру 4 телескопирования от портала 2 к опорной секции 1 и далее к гидролиниям «а», «а'», «в», «в'», «с», «с'», «d», «d'» обеспечивается через гидравлический шарнир (на фиг. не показан).
Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает подвод рабочей жидкости к двум рабочим органам, расположенным на конце выдвижной секции, с возможностью как их индивидуальной работы, так и совместной, с сохранением при этом высоких эксплуатационных характеристики и надежности работы телескопического стрелового оборудования, что является решением поставленной задачи.