Способ подъема груза
CARGO LIFTING METHOD

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению и может быть использовано для повышения грузоподъемности, устойчивости, уменьшения заднего габарита, снижения массы и стоимости грузоподъемных машин, преимущественно мобильных стреловых железнодорожных и автомобильных кранов.
Общеизвестен железнодорожный кран, содержащий платформу с установленным на ней поворотным грузоподъемным устройством (см. «Грузоподъемные машины» М.П. Александров, М., Высшая школа, 1973 г, стр. 22).
Известен мобильный железнодорожный кран КЖ-1572, содержащий ходовую платформу и поворотную раму, соединенные между собой опорно-поворотным устройством с углом поворота 360°. На платформе установлены приводные выносные опоры. На поворотной раме установлена стрела с приводом подъема груза. Платформа в плане прямоугольная. Под прямым углом к ее бортам, левому и правому, расположены торцы, брусья передний и задний.
Известно, что для повышения грузовой устойчивости мобильных подъемных машин, содержащих ходовую платформу с установленной на ней поворотной частью и стрелой, необходимо увеличивать их собственную массу и вводить контргруз, то есть противовес.
Масса передвижных кранов может составлять 120…200 т и более. Например, мобильные железнодорожные краны большой грузоподъемности имеют 6…8-осную ходовую платформу. Это приводит к увеличению габаритов, удорожанию, усложнению машин. Железнодорожный передвижной кран КЖ-971 грузоподъемностью Q=80 т имеет собственную массу 120 т и установлен на две 3-осные стандартные приводные тележки. Изделие более мощные, например, КЖ-1572 способны поднять груз Q=150 т, весят 180 т и опирается на 8 колесных осей четырех стандартных 2-осных тележек. Грузоподъемные передвижные стреловые краны КЖ-971 и КЖ-1572 содержат ходовую платформу с 4-мя выносными опорами, установленными по двум бортам, имеющими гидравлический привод подъема - опускания на землю и поворотную раму со стрелой, также содержащую гидравлический привод ее подъема - опускания и грузовую лебедку для подъема груза. Для увеличения устойчивости стреловых грузоподъемных устройств на их поворотной части устанавливают противовесы. Их масса для кранов Q=80-250 т может составлять от 5 до 40 т.Выносные опоры установлены по концам левого и правого борта, рядом с торцами левым и правым ходовой платформы. Конструктивно это 4 гидроцилиндра, на штоках которых диаметром 250 мм в рабочем режиме стоит КЖ-1572.
Для повышения эффективности противовес должен быть размещен на значительном расстоянии от оси вращения, что существенно увеличивает стоимость узла и задний габарит крана. Кроме того, стационарный противовес и, особенно, выдвижной, с вылетом до 6 м, приводят к большому смещению центра тяжести крана, следствием которого является ухудшение устойчивости изделия в безопорном режиме работы. При работе не выдвинутых аутригерах изделия имеют в несколько раз меньшую грузоподъемность и обычно для мощных машин даже без груза запрещен режим кругового вращения из-за потери собственной устойчивости.
Известен также способ подъема грузов мобильным краном, описанный в патенте RU 2494955 с использованием операции включения привода выносных опор ходовой платформы. Принимаем его за прототип. Недостатками этого решения являются прямая зависимость между грузоподъемностью крана и его собственной массой. Чем больше груз, тем больше должен быть и вес крана. Это обстоятельство вызвано необходимостью превышения удерживающего момента Муд по отношению грузовому Мгр. Всегда должно выполняться соотношение: Мгр≤Муд. В противном случае кран теряет устойчивость. Поэтому краны большой грузоподъемности для увеличения удерживающего момента имеют значительную собственную массу и мощный выдвижной противовес. Это приводит к увеличенным габаритам, весу и стоимости.
Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков.
Это достигается тем, что при потере устойчивости создают удерживающий момент путем включения привода платформы на подъем ее боковой и/или торцевой части, которые расположены со стороны стрелы.
Допускается также при включении грузовой лебедки крана на подъем груза одновременно с ней включать привода платформы на подъем ее боковой и/или торцевой части, которые расположены со стороны стрелы.
Рассмотрим работу предлагаемого технического решения на примере мобильного железнодорожного крана КЖ-1572. Эта машина весит около 180 т, на вылете стрелы 7,2 м развивает грузоподъемность 150 т на опорном контуре 8,83×8,5 м и выдвинутом мощном противовесе с ходом 5,1 м. Ходовая платформа содержит 4 выносные поворотные гидравлические опоры с цилиндрами диаметром 320 мм размещенные симметрично по концам правого и левого борта рядом с передним и задним торцевым брусом. В рабочем режиме кран поднимают выносными опорами, штоки которых упираются у каждого в свою опорную плиту, лежащую на земле. Гидравлическое давление системы 25 Мпа. На поворотной части крана установлена стрела, имеющая грузовую лебедку и гидроцилиндры изменения ее наклона и телескопирования для изменения вылета.
На месте выполнения работ КЖ-1572 вначале устанавливают выносные опоры. Для этого аутригеры переводят из транспортного в рабочее положение путем поворота на 90° и выдвигают штоки гидроцилиндров вниз, до контакта с опорными плитами, уложенными на грунт. Поднимают кран, выравнивают положение ходовой рамы по уровню, включая привод четырех выносных опор на подъем или опускание.
Рассмотрим вариант подъема груза весом 150 т. Примем, что стрела расположена под углом поворота 90° к левому борту ходовой платформы, имеет вылет 7,2 м., противовес полностью выдвинут.Условно примем, что при подъеме во время пуска из-за действия веса поднимаемого груза, сил инерции, ветра превышен коэффициент грузовой устойчивости и кран начинает опрокидываться. Поворот происходит относительно ребра опрокидывания, которое образуют для указанного выше варианта две выносные опоры левого борта ходовой платформы. Примем, что из-за потери устойчивости правый борт ходовой платформы приподнялся и возник перекос 1…5 мм. Срабатывает система безопасности и управления, по сигналу которой включают на подъем оба гидроцилиндра выносных опор левого борта ходовой платформы, которые образуют и являются ребром опрокидывания. Расчеты показывают, что рабочего давления 25 Мпа крана КЖ-1572 достаточно для того, чтобы 2 левых аутригера создали усилие, превышающее опрокидывающее действие груза и веса машины, приподняли левую сторону крана и выровняли платформу. При подаче рабочей жидкости в цилиндры выносных опор левого борта в объеме 10 л/мин. перекос рамы ходовой платформы устранится за 1…6 сек. После этого рекомендуется резко уменьшить расход масла на привод аутригеров, установив его минимальным, например, 0,1 л/мин. Это позволит уменьшить скорость подъем левого борта платформы до 0,5 мм/мин. Если принять допустимый перекос крана 50 мм, то он наступит через 100 мин включения выносных опор левого борта ходовой платформы. Этого времени вполне достаточно для завершения рабочей операции подъема груза. Перекос ходовой платформы на 50 мм приведет к наклону крана на 2°. Это вполне допустимо. При движении по кривым железнодорожного пути перекос составных единиц поезда значительно выше. По окончании операции по работе с грузом ходовую платформу переводят в исходное, первоначальное положение.
Особенностью предлагаемого изобретения является повышение грузоподъемности при снижении массы крана. Чем меньше весит машина, тем легче гидроцилиндрам выносных опор, расположенных со стороны стрелы и образующих ребро опрокидывания, преодолевать суммарный момент от веса крана и груза. Второй отличительной особенностью предлагаемого стрелового крана является режим управления скоростью привода выносных опор. Вначале, в период времени от 1 до 10 сек. аутригеры поднимают один из бортов ходовой платформы для выравнивания крана со скоростью, например, от 0,5 до 10 мм/сек. После окончания этого времени движение вверх замедляется до значений примерно 0,5-100 мм/мин. и продолжается до завершения операций по подъему, перемещению и опусканию груза. При необходимости верхняя и нижняя граница скоростей выдвижения штоков выносных опор ребра опрокидывания может быть соответственно увеличена и уменьшена.
При расположении стрелы вдоль бортов ходовой платформы, то есть перпендикулярно ее торцевой части, надо включать на подъем гидроцилиндры, расположенные со стороны стрелы и прилежащие к торцу. Ими являются два привода выносных опор левого и правого борта, которые расположены напротив друг друга, установлены симметрично относительно продольной оси ходовой платформы, так как именно они образовали, составили ребро опрокидывания и выполняют функцию опор для него. При расположении стрелы в промежуточном положении, между перпендикулярами к борту и торцу, например под углом 45° к борту, включать на подъем нужно будет те цилиндры, которые принадлежат и образуют ребро опрокидывания.
При круговом вращении крана ребро опрокидывания меняется, например, с выносных опор параллельных борту платформы на выносные опоры параллельные торцу и наоборот. Все определяется меняющимся при вращении соотношением грузового и удерживающего моментов крана. При критическом угле поворота, соответствующем зоне перехода, переключения с одного ребра опрокидывания на другое, могут быть одновременно кратковременно включены выносные опоры платформы на подъем ее боковой и торцевой частей, которые расположены со стороны стрелы.
То есть при вращении крана в переходном секторе вращения, например 5°, в момент смещения, перехода на смежное ребро опрокидывания цилиндры предыдущего, ранее действовавшего ребра опрокидывания, могут остаться временно включенными.
При изготовлении аналога крана КЖ-1572 по предлагаемому изобретению можно отказаться от противовеса, гидроцилиндра его выдвижения, сопутствующих крупных рамных конструкций, масса которых составляет несколько десятков тонн. Компоновка оборудования грузоподъемной машины может быть выполнена значительно более компактно и рационально, так как вместо стратегии достижения максимальной собственной устойчивости за счет увеличения массы узлов и удлинения плеча их действия актуально будет стремление уменьшить вес механизмов, оборудования, а также максимально приблизить их центры тяжести к оси вращения крана. Эти факторы позволят существенно уменьшить массу, габариты крана и достичь значительного снижения стоимости изделия.