СУДОВОЙ ПОДЪЕМНИК
SHIP LIFTER

Изобретение относится к подъемным устройствам, предназначенным для производства погрузочно-выгрузочных и складских операций, и может быть использовано в судовом оборудовании для погрузки и выгрузки грузов.
Известен вертикальный винтовой подъемник, содержащий платформу, подъемные винты с упорными подшипниками, электродвигатель с редуктором и приводную цепь, которая вращает подъемные винты через звездочки (Бывших М.Д. Грузоподъемные и транспортные устройства. Минск, «Вышейшая школа», рис.7.12, с.68-69).
Однако известный подъемник имеет недостаточную надежность. Это связано с тем, что в подъемнике не предусмотрены средства, обеспечивающие возможность компенсации перекосов и смещений подъемных винтов, вследствие ошибок изготовления, монтажа и деформаций конструкции.
Известен грузовой подъемник по патенту EP 0020825 A1 (B66B 9/02, F16H 25/20, 1981). Известный подъемник содержит кабину рамной конструкции с напольной и потолочной плитами, механизм вертикального перемещения кабины, включающий в себя четыре невращающихся винта, расположенных со стороны внешних углов кабины, гайки, навинченные на винты с возможностью размещения их на нижних частях этих винтов, и привод с электродвигателем, а также кронштейны для упомянутых винтов, каждый из которых верхней частью свободно проходит через отверстие соответствующего кронштейна.
Недостатком известного устройства является то, что невращающиеся винты жестко закреплены своими верхними и нижними концами соответственно в верхних и нижних кронштейнах. Такое крепление невращающихся винтов даже при незначительном перекосе в паре винт-гайка приводит к повышенному износу пары винт-гайка за счет увеличения сил трения, а в ряде случаев и к заклиниванию этой пары.
Известен грузовой подъемник по патенту RU 2210525 C1 (B66B 9/02, B66F 7/14, 2003). Известный подъемник содержит кабину, имеющую грузонесущую напольную и верхнюю потолочную плиты, механизм вертикального перемещения кабины, включающий в себя четыре невращающихся подъемных винта, расположенные со стороны внешних углов кабины, гайки, навинченные на винты с возможностью размещения на нижних частях этих винтов, и привод с электродвигателем, а также кронштейны для упомянутых винтов, каждый из которых верхней частью свободно проходит через отверстие соответствующего кронштейна. Подъемник снабжен четырьмя полыми металлическими колоннами, в верхних частях которых размещены упомянутые кронштейны, по обе стороны отверстия каждого из которых выполнены вертикальные стойки. Верхняя часть каждого из четырех подъемных винтов жестко крепится к верхней траверсе, снабженной верхним универсальным шарниром. Каждая гайка жестко закреплена на нижней траверсе. Привод механизма вертикального перемещения содержит два конических редуктора, которые через муфты, одна из которых имеет тормоз, соединены с электродвигателем, а также своими валами - с карданными валами, каждый из которых соединен с червяком соответствующего червячного редуктора, колесо которого посредством нижнего универсального шарнира соединено с упомянутой нижней траверсой, в которую вмонтирована гайка, навинченная на подъемный винт. Кабина установлена на раме, в объеме которой размещены упомянутые узлы привода, а на кронштейнах колонн размещены ролики, способствующие перемещению кабины в вертикальном направлении.
Однако известный подъемник относится к подъемникам, используемым в зданиях и сооружениях, и не предполагает возможности его использования в качестве судового подъемника. Отмеченный недостаток связан с тем, что в известном подъемнике кабина (по существу - грузонесущая напольная плита) подвешена на универсальных шарнирах, что неприемлемо в условиях эксплуатации судового подъемника. Кроме того, достаточно большое пространство занимает кабина подъемника.
Известно подъемное устройство для ограниченных пространств по патенту RU 2390490 C2 (B66B 9/02, 2006). Известное устройство содержит платформу, которая перемещается по вертикальным направляющим посредством тяговой системы, включающей редукторный электродвигатель, зубчатые рейки и зубчатые колеса.
Однако известное устройство предназначено для подъемников относительно небольших размеров, т.е. имеет ограниченную область использования. При использовании подобного устройства для длинномерных грузов и, следовательно, при относительно большой длине платформы ее деформация становится значительной и прямо влияющей на зубчатое коренное зацепление, что снижает надежность подъемного устройства.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков с заявляемым изобретением является вертикальный подъемник по патенту RU 2234451 C1 (B66B 9/02, 2004). Известный подъемник содержит силовую раму с вертикальными направляющими, перемещающуюся вдоль указанных направляющих каретку, консольно закрепленную на каретке грузовую платформу, устройство для перемещения каретки, включающее вертикально закрепленный на силовой раме ходовой винт, привод винта и закрепленную на каретке ходовую гайку, причем привод и силовая опора ходового винта закреплены в верхней части силовой рамы. Нижний конец ходового винта установлен в закрепленной на силовой раме опоре. Ходовая гайка связана с кареткой через двухстепенной шарнир и виброгасители. Каретка снабжена опорными роликами, контактирующими с боковой поверхностью направляющих.
Однако известное устройство имеет специфические характеристики и не предполагает возможности его использования в высоконагруженных подъемниках. По существу известный вертикальный подъемник предназначен для транспортирования лиц с ограниченными физическими возможностями с одного уровня на другой, т.е. имеет ограниченную область использования.
Задачей настоящего изобретения является создание достаточно простого и надежного судового подъемника, обеспечивающего погрузку-выгрузку длинномерных грузов в условиях стесненного пространства.
Указанная задача решается тем, что предложен судовой подъемник, содержащий грузовую платформу и привод вертикального перемещения платформы, включающий приводные редукторы и два вертикально закрепленных с возможностью вращения ходовых винта с ходовыми гайками, каждая из которых через соответствующую компенсирующую муфту кинематически связана с ответной кареткой, которая шарнирно соединена с платформой и установлена с возможностью перемещения вдоль соответствующих неподвижных вертикальных направляющих. В плане (т.е. на виде сверху) платформа расположена между ходовыми винтами, каждый из которых расположен между упомянутыми направляющими соответствующей каретки. При этом верхний конец каждого ходового винта с помощью силовой опоры закреплен на потолке судового помещения, а нижний конец - через муфту кинематически связан с выходным валом соответствующего приводного редуктора, установленного на полу судового помещения.
Вместе с этим компенсирующая муфта, содержит связанную с ходовой гайкой полумуфту, взаимодействующую через крестовину с ответной полумуфтой, связанной с кареткой. При этом крестовина кинематически связана с каждой из полумуфт с помощью соответствующего промежуточного звена. Промежуточные звенья расположены во взаимно ортогональных плоскостях, проходящих каждая через продольную ось муфты и соответствующие плечи крестовины. Каждое промежуточное звено шарнирно соединено соответственно с крестовиной и одной из полумуфт с помощью двух пар полуосей, которые расположены в плоскости соответствующего промежуточного звена. Общая геометрическая ось одной пары полуосей расположена параллельно общей геометрической оси другой пары полуосей и упомянутые геометрические оси ортогональны продольной оси компенсирующей муфты
Кроме того, ходовой винт пропущен с радиальным зазором через соответствующие соосные отверстия, которые выполнены в полумуфтах, крестовине и промежуточных звеньях компенсирующей муфты. При этом ходовая гайка вмонтирована в ответную ей полумуфту и является плавающей по отношению к последней.
В варианте выполнения подъемник содержит средства для ограничения перемещения платформы.
В последнем варианте средства для ограничения перемещения платформы включают упоры, установленные соответственно на концевых участках каждого из ходовых винтов за пределами рабочего хода ходовых гаек с возможностью безударного взаимодействия с ответными элементами, связанными с соответствующими ходовыми гайками.
Технический результат использования изобретения состоит в том, что оно позволяет повысить надежность подъемника и создать достаточно простой и компактный судовой подъемник, обеспечивающий возможность погрузки-выгрузки длинномерных грузов в условиях стесненного пространства. Кроме того, изобретение позволяет повысить эксплуатационные характеристики.
На фиг.1 схематично показан судовой подъемник, общий вид, продольный разрез; на фиг.2 - то же, поперечный разрез по А-А на фиг.1 (площадки погрузки-разгрузки условно не показаны); на фиг.3 - то же, поперечный разрез по Б-Б на фиг.1;
на фиг.4 - ходовой винт с компенсирующей муфтой, кареткой и грузовой платформой, когда платформа занимает крайнее верхнее положение (штрих-пунктиром показано крайнее нижнее положение платформы), продольный разрез по В-В на фиг.2; на фиг.5 - расположение грузовой платформы с кареткой относительно ходового винта с компенсирующей муфтой и направляющих каретки, поперечный разрез по Г-Г на фиг.4; на фиг.6 - пружинный амортизатор, закрепленный на каретке, взаимодействующий с упором, закрепленным на нижнем концевом участке ходового винта, когда платформа занимает крайнее нижнее положение, поперечный разрез по Д-Д на фиг.4; на фиг.7 - ходовой винт с плавающей ходовой гайкой, вмонтированной в ответную ей полумуфту компенсирующей муфты, и пружинный амортизатор, закрепленный на полумуфте, взаимодействующий с упором, закрепленным на верхнем концевом участке ходового винта, продольный разрез по Е-Е на фиг.4; на фиг.8 - продольный разрез по Ж-Ж на фиг.7; на фиг.9 - схематично показана компенсирующая муфта, установленная между ходовьм винтом и кареткой; на фиг.10 - то же, вид по И на фиг.9.
В варианте осуществления изобретения судовой подъемник содержит грузовую платформу 1 и, например, электрический привод вертикального перемещения платформы, включающий электродвигатель 2, приводные редукторы 3-6 и два вертикально закрепленных ходовых винта 7 с ходовыми гайками 8. Каждая из ходовых гаек 8 через соответствующую компенсирующую муфту 9 кинематически связана с ответной ходовой гайке кареткой 10. Каретка 10 с помощью цилиндрического шарнира 11 соединена с платформой 1 и с помощью системы роликов 12 и 13 установлена с возможностью перемещения вдоль неподвижных вертикальных направляющих 14, закрепленных на соответствующей стенке (переборке) судового помещения. В плане (т.е. на виде сверху) платформа 1 расположена между ходовыми винтами 7, каждый из которых расположен между направляющими 14 соответствующей каретки 10. В крайнем верхнем положении грузовая платформа 1 закрывает проем в потолке судового помещения и выполняет роль герметичной крышки загрузочного люка, что повышает эксплуатационные характеристики подъемника. Верхний конец каждого ходового винта 7 с помощью соответствующей силовой опоры 15, включающей подшипники 16 и обойму 17, опирающуюся на сферический подпятник 18, закреплен на потолке судового помещения. Нижний конец ходового винта 7 через зубчатую муфту 19 кинематически связан с выходным валом соответствующего силового приводного редуктора 6, установленного на полу судового помещения. В варианте осуществления изобретения муфта 19 содержит закрепленную на нижнем конце ходового винта 7 зубчатую полумуфту 20, взаимодействующую с ответной зубчатой полумуфтой 21, которая конструктивно совмещена с выходным валом редуктора 6. Силовая опора 15 воспринимает радиальные и осевые нагрузки. Зубчатая муфта 19 воспринимает радиальные нагрузки.
В варианте осуществления изобретения компенсирующая муфта 9 содержит связанную с ходовой гайкой 8 полумуфту 22, взаимодействующую через крестовину 23 с ответной полумуфтой 24, жестко связанной с кареткой 10. Крестовина 23 кинематически связана с каждой из полумуфт 22 и 24 с помощью промежуточных звеньев соответственно 25 и 26 и полуосей (цапф) 27. Промежуточные звенья 25 и 26 расположены во взаимно ортогональных плоскостях, проходящих каждая через продольную ось 28 муфты и соответствующие плечи крестовины 10. При этом каждое промежуточное звено шарнирно соединено с крестовиной и соответствующей полумуфтой с помощью двух пар полуосей (цапф) 27, которые расположены в плоскости промежуточного звена. Общая геометрическая ось одной пары полуосей (цапф) расположена параллельно общей геометрической оси другой пары полуосей (цапф). Упомянутые геометрические оси ортогональны продольной оси 28 муфты 9. Каждая полуось (цапфа), по существу, представляет собой радиальный палец. В варианте осуществления изобретения полуоси (цапфы) 27 выполнены каждая в виде цилиндрического пальца. Возможен вариант выполнения полуоси (цапфы) в виде пальца со сферической головкой (на чертеже не показано). Такое выполнение целесообразно, например, в случае высокой деформативности элементов муфты при ее нагружении. В варианте осуществления изобретения полуоси (цапфы) 27 закреплены на промежуточных звеньях 25 и 26 и установлены в ответных отверстиях «а», которые выполнены соответственно на полумуфтах 22 и 24 и крестовине 23. В другом варианте выполнения (на чертеже не показано) полуоси (цапфы) закреплены на полумуфтах и крестовине и установлены в ответных отверстиях, которые выполнены на промежуточных звеньях 25 и 26.
В качестве такой компенсирующей муфты может быть использована, например, муфта по патенту RU 2437007 (F16D 3/04, 2011).
В варианте осуществления изобретения ходовой винт 7 пропущен с достаточным радиальным зазором через соответствующие соосные отверстия, которые выполнены в полумуфтах 22 и 24, крестовине 23 и промежуточных звеньях 25 и 26. При этом ходовая гайка 8 вмонтирована в ответную ей полумуфту 22 и является плавающей по отношению к последней. По существу полумуфта 22 конструктивно совмещена с ходовой гайкой 8, которая с возможностью продольного перемещения смонтирована на ходовом винте 7. Выполнение упомянутых соосных отверстий в элементах муфты обусловлено принятой компоновкой судового подъемника и не обязательно необходимо в других возможных случаях осуществления изобретения.
В варианте осуществления изобретения судовой подъемник содержит средства для ограничения перемещения грузовой платформы 1, например, при работе ручным приводом через редуктор 4 или при отказе путевых выключателей привода перемещения платформы. Упомянутые средства включают упоры 29, установленные соответственно на концевых участках каждого из ходовых винтов 7 за пределами рабочего хода ходовых гаек 8. В варианте выполнения упоры 29 выполнены, например, в виде дисков с выступами «b» с возможностью взаимодействия с ответными элементами соответствующих пружинных амортизаторов 30. В варианте осуществления изобретения пружинный амортизатор 30, взаимодействующий с верхним упором (диском) 29, закреплен на полумуфте 22, конструктивно совмещенной с ходовой гайкой 8, а пружинный амортизатор 30, взаимодействующий с нижним упором 29, закреплен на каретке 10.
По периметру грузовой платформы 1 выполнена опорная площадка «с», на которой установлено герметизирующее уплотнение 31 из упругоэластичного материала с возможностью взаимодействия с опорной поверхностью закрепленного на потолке судового помещения элемента («ножа») 32 с образованием герметизирующего контура при зафиксированном положении платформы. Фиксацию грузовой платформы производят с помощью отдельного фиксирующего устройства (на чертеже не показано). В исходном положении грузовая платформа 1 находится в крайнем верхнем положении (на уровне верхней палубы), закрывая проем подъемника и выполняя роль герметичной крышки загрузочного люка. В варианте осуществления изобретения судовой подъемник также снабжен средствами для точной остановки и фиксации грузовой платформы, обеспечивающими заданное положение последней на каждом уровне погрузки-разгрузки подъемника. Остановка грузовой платформы на уровне площадок 33 погрузки-разгрузки производится с помощью соответствующих путевых выключателей (на чертеже не показано).
Судовой подъемник работает следующим образом.
При работе электродвигателя 2 приводного редуктора 3 вращение, через приводные редукторы 5 и 6 передается ходовым винтам 7, которые, вращаясь, перемещают (поднимают-опускают) ходовые гайки 8 и посредством компенсирующих муфт 9, включающих каждая полумуфты 22 и 24, перемещают (поднимают-опускают) каретки 10 и грузовую платформу 1 в пределах рабочего хода ходовых гаек 8 с остановкой с помощью путевых выключателей на уровне площадок 33 погрузки-выгрузки. При вращении ходового винта 7 полумуфта 22, связанная с ходовой гайкой 8, перемещаясь в осевом направлении, перемещает связанную с кареткой 10 полумуфту 24, совершающую поступательное движение. При этом крестовина 23 и промежуточные звенья 25 и 26, покачиваясь в ту или другую сторону в зависимости от перекосов и смещений ходового винта (ведущего звена) 7 и каретки 10 (ведомого звена) передают движение каретке (ведомому звену) и, следовательно, грузовой платформе с точностью, определяемой технологическими допусками на изготовление сопрягаемых элементов. Таким образом, с помощью муфты 9 компенсируются перекосы и смещения ходовых винтов (ходовых гаек) и кареток, связанные с ошибками изготовления, монтажа и деформациями конструкции, возникающими в процессе эксплуатации, а также при внешних воздействиях на судно, и обеспечивается возможность повышения надежности эксплуатации судового подъемника.
Коэффициенты трения скольжения и, следовательно, радиальные усилия, действующие на коренную винтовую (резьбовую) пару от компенсирующей муфты 9, будут определяться отношением расстояния по вертикали между полуосями (цапфами) 27 в промежуточных звеньях 25 и 26 к радиусу полуосей (цапф) 27, т.е. будут существенно меньше, чем в процессе обычного трения скольжения, что уменьшает возможность заедания коренной винтовой пары. Кроме того, уменьшение возможности заедания коренной винтовой пары обеспечивается тем, что ходовая гайка 8 выполнена «плавающей» и не воспринимающей радиальные нагрузки.
В крайнем верхнем положении грузовая платформа 1 закрывает проем в потолке судового помещения и выполняет роль герметичной крышки загрузочного люка, вдавливая с помощью фиксирующего устройства (на чертеже не показано) закрепленные на потолке судового помещения элементы («ножи») 32 в герметизирующее уплотнение 31, смонтированное на площадке «с» грузовой платформы. При этом грузовая платформа приподнимается, поворачивая каретки 10 вокруг осей соответствующих цилиндрических шарниров 11, оставляя ходовые гайки 8 неподвижными.
В случаях работы ручным приводом через редуктор 4 или отказа путевых выключателей (на чертеже не показано) при приближении кареток 10 к их крайним верхнему или нижнему положениям пружинные амортизаторы 30, связанные с ходовыми гайками 8, вступают во взаимодействие с выступами «b» соответствующих дисков 29, установленных на концевых участках ходовых винтов 7. Таким образом гасится кинетическая энергия привода, останавливаются ходовые гайки и вращение ходовых винтов 7. При этом срабатывает предохранительная муфта (на чертеже не показано) привода и перемещение платформы прекращается.
Таким образом, благодаря особенностям выполнения судового подъемника изобретение позволяет повысить надежность и эксплуатационные характеристики подъемника, обеспечивает возможность расширения области его использования и позволяет создать достаточно простой и компактный судовой подъемник, обеспечивающий возможность погрузки-выгрузки длинномерных грузов в условиях стесненного пространства.