АВТОМОБИЛЬНЫЙ КРАН

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ.
Изобретение относится к машиностроению, а именно к подъемно-транспортному машиностроению и может быть применено при конструировании, производстве и использовании автомобильных кранов, кранов-манипуляторов, различных подъемников для высотных работ.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ.
С помощью расположенных на неповоротном устройстве автомобильного крана выносных опор увеличивают опорный контур крана в рабочем положении, обеспечивают его работу на наклонных рабочих площадках. В общем случае выносные опоры могут быть односекционные и многосекционные. Далее в описании речь пойдет только об односекционных выносных опорах. На выносных опорах крепятся опоры вывешивания. Опорный контур проходит через опорные элементы опор вывешивания и, как правило, в плане представляет многоугольник.
Одной из важных проблем автомобильного крана является невозможность его работы на больших уклонах рабочей площадки или существенное уменьшение грузоподъемности крана при работе на больших уклонах. Как правило, в настоящее время для безопасной работы крана требуется проведение значительных по объему и времени земляных работ по выравниванию рабочей площадки под кран. Особо остро эта проблема проявляется при работах у котлованов, когда в противоречие между собой вступают две проблемы: проблема - как можно дальше от края на склоне котлована и как можно ближе ко дну котлована расположить кран, например, для поднятия со дна или опускания на дно котлована груза, и проблема уменьшения грузоподъемности крана, если он располагается на склоне котлована с большим уклоном. В нашем
НИИ ведутся исследования, направленные на разрешение этого противоречия. В данной заявке представлен один из результатов исследований.
Аналогом изобретения является автомобильный кран, описанный на стр.11 в источнике /Зайцев Л.В., Полосин М.Д.Автомобильные краны. - М.: Высш. школа, 1978., ил./. Кран содержит стрелу, поворотное устройство, неповоротное устройство, четыре выносных опоры с опорами вывешивания крана. В качестве выносных опор используют поворотные выносные опоры. Кран конструктивно выполнен так, что в его вывешенном положении наклон всех выносных опор к плоскости неповоротного устройства одинаков.
С существенными признаками заявленного изобретения совпадают следующие признаки аналога: автомобильный кран, содержащий стрелу, поворотное устройство, неповоротное устройство, выносные опоры с опорами вывешивания крана.
Недостатки аналога следующие:
i. Малый допустимый уклон рабочей площадки.
ii. Малая грузоподъемность во время работы на больших уклонах рабочей площадки, в частности, на краю котлована при опускании или подъеме груза со дна котлована.
iii. Малый угол наклона крана в сторону, противоположную сектору работы крана над выносной опорой.
Прототипом изобретения является автомобильный кран, описанный в источнике /Кран стреловой самоходный на специальном колесном шасси. КС-55717А. Руководство по эксплуатации. КС-55717А.00.000 РЭ. 2003 г./. Прототип принадлежит к классу 32-х тонных кранов. К этому же классу принадлежат краны КС-55717 и КС-59711. Отличия данных кранов в типе шасси, что обуславливает некоторое различие в грузовых характеристиках.
Автомобильный кран содержит стрелу, поворотное устройство, неповоротное устройство, являющееся колесным шасси МА3-630303. На неповоротном устройстве установлена опора поворотная, предназначенная для соединения неповоротного устройства крана с поворотным устройством. На неповоротном устройстве расположены выносные опоры с опорами
вывешивания крана. Каждая из выносных опор представляет собой сварную балку коробчатого сечения, установленную и перемещающуюся в поперечной балке рамы шасси с помощью гидроцилиндра. Кран выполнен с возможностью вывешивания на выдвинутых выносных опорах и в вывешенном положении крана наклон каждой из выносных опор в ее продольной вертикальной плоскости к проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства составляет 98.5 градусов. В данном конкретном случае этот признак может быть описан так: в вывешенном положении крана наклон каждой из выносных опор в ее продольной вертикальной плоскости к плоскости неповоротного устройства составляет 8.5 градусов.
С существенными признаками заявленного изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: автомобильный кран содержит стрелу, поворотное устройство, неповоротное устройство, односекционные выносные опоры с опорами вывешивания крана выполнен с возможностью вывешивания на всех выдвинутых выносных опорах
Недостатки прототипа, препятствующие получению технических результатов, которые обеспечиваются заявленным изобретением, следующие:
i. Малый допустимый уклон рабочей площадки для автомобильного крана, не влияющий на возможность горизонтирования крана. У крана - прототипа допустимый уклон рабочей площадки не должен быть более 3 градусов в продольном направлении и 2.6 градуса в поперечном направлении. При данных уклонах рабочей площадки выносные опоры обеспечивают горизонтирование крана. При уклоне площадки более 3 градусов в продольном направлении выносные опоры уже не обеспечивают горизонтирование крана. В этом случае неповоротное устройство крана при работе находится под углом к плоскости местного горизонта. Расположение крана, при котором уклон направлен в сторону сектора работы крана приводит к уменьшению грузоподъемности. Проведенные исследования в отношении крана-прототипа показали, что с увеличением уклона рабочей площадки, например, с 3 градусов до 5 градусов в сторону сектора работы крана грузоподъемность крана на больших вылетах стрелы, равных 12-18 метрам, уменьшается на 5-10% и более, а с увеличением
уклона рабочей площадки с 3 градусов до 10 градусов грузоподъемность крана на вылетах стрелы, равных 12-18 метрам, уменьшается на 7-23% и более.
ii. Малая грузоподъемность крана во время работы на больших уклонах рабочей площадки, например, на краю котлована при опускании или подъеме груза со дна котлована. Как указывалось выше, с увеличением уклона рабочей площадки в сторону сектора работы грузоподъемность крана уменьшается.
При работе крана-прототипа в наклоненном положении каждый градус наклона в сторону сектора работы уменьшает грузоподъемность на величину от 60 до 800 кг в зависимости от вылета стрелы.
Грузоподъемность может быть увеличена за счет снижения центра масс крана, более низкого расположения противовеса, увеличения массы противовеса, однако это потребует изменения компоновки крана, замены шасси на новое, больших временных и денежных затрат.
Возможно также увеличение грузоподъемности, во-первых, за счет разравнивания - горизонтирования поверхности рабочей площадки, во-вторых, путем установления крана дальше от края котлована на ровной горизонтальной площадке. В первом случае могут потребоваться значительные трудозатраты и время на разравнивание площадки, во втором случае грузоподъемность крана уменьшается из-за увеличения вылета стрелы, а значит может существенно увеличиться время его работы или подъем (опускание) груза станет просто невозможен. Для крана-прототипа при опускании и подъеме груза, например, из котлована грузоподъемность на вылете стрелы 14 метров (две секции стрелы выдвинуты) составляет 2.41 тонны, а на вылете 18 метров грузоподъемность составляет уже 1.4 тонны. Таким образом, чем дальше от котлована установлен кран, тем меньше его грузоподъемность.
iii. Малый угол наклона крана в сторону, противоположную сектору работы крана. Известно, что грузоподъемность крана уменьшается при его наклоне в сторону сектора работы, и грузоподъемность крана увеличивается при его наклоне в сторону, противоположную сектору работы. Для крана-прототипа максимальный угол наклона, который может быть создан за счет разности ходов поршней гидроцилиндров вывешивания, составляет 3 градуса. Исследования показали, что при таком угле наклона крана грузоподъемность на больших
вылетах может быть увеличена, но не более чем на 8%. На малых вылетах стрелы грузоподъемность может увеличиться до 19%. Далее в описании будет показано, что для заявленного крана угол наклона и соответственно его грузоподъемность могут быть увеличены более чем в два раза.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.
Заявленный в изобретении автомобильный кран предназначен для вывешивания и работы на рабочей площадке, в том числе на рабочей площадке с большим уклоном, а также для захвата груза, его подъема к месту назначения, опускания и отцепки груза, подъема и перемещения грузозахватного устройства, а также других операций.
Кран оснащен односекционными выносными опорами и выполнен с возможностью вывешивания на выдвинутых выносных опорах. Вывешенное положение крана - это положение, когда кран установлен на опорах вывешивания при выдвинутых выносных опорах.
Опора вывешивания может выполняться в виде винта и в виде гидроцилиндра. Если опора вывешивания выполнена в виде гидроцилиндра, то ее еще называют гидроопорой вывешивания, так как основную ее часть составляет гидроцилиндр.
Кроме того, кран имеет возможность вывешивания на не выдвинутых из направляющих выносных опорах. В этом случае, вывешенное положение крана - это положение, когда кран установлен на опорах вывешивания при не выдвинутых выносных опорах.
Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение эффективности работы крана на наклонных рабочих площадках, например, на краю котлована.
Поставленная задача решается за счет того, что, согласно изобретению, автомобильный кран содержит стрелу, поворотное устройство, неповоротное устройство, односекционные выносные опоры с опорами вывешивания крана выполнен с возможностью вывешивания на всех выдвинутых выносных опорах, и в вышеуказанном вывешенном положении крана наклон одной из выносных
опор в ее продольной вертикальной плоскости к проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства больше наклона других выносных опор в их продольных вертикальных плоскостях к проекциям на эти плоскости перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства.
Признаки изобретения, отличительные от прототипа, следующие: в вышеуказанном вывешенном положении крана наклон одной из выносных опор в ее продольной вертикальной плоскости к проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства больше наклона других выносных опор в их продольных вертикальных плоскостях к проекциям на эти плоскости перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства.
На практике перпендикуляр к плоскости неповоротного устройства - это ось вращения поворотного устройства автомобильного крана.
Выполнение одной опоры с большим углом к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства позволяет с меньшими затратами решить задачу координального повышения эффективности работы крана на наклонных площадках. В своих НИР мы также исследуем возможности повышения эффективности работы крана за счет большего наклона опор одного из бортов, а также за счет большего наклона задних опор, но в данной заявке мы не будем касаться этих вопросов.
Изобретение обеспечивает получение нескольких технических результатов:
i. Увеличение допустимого уклона рабочей площадки автомобильного крана, а именно увеличение допустимого уклона в вертикальной плоскости, проходящей через центр вращения поворотной рамы и подпятник опоры вывешивания выносной опоры (с большим углом к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства) в направлении от центра вращения в сторону опоры вывешивания, при котором уклон не влияет на возможность горизонтирования крана.
ii. Повышение грузоподъемности крана во время работы на больших уклонах рабочей площадки, например, на краю котлована при опускании или подъеме груза со дна котлована.
iii. Увеличение угла наклона крана в сторону, противоположную сектору работы крана, с целью повышения грузоподъемности установленного на
выносные опоры автомобильного крана при работе в секторе над выносной опорой с большим углом наклона к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства.
Подробно рассмотрим достижение каждого из вышеприведенных технических результатов.
i. При реализации заявленного изобретения будет достигнуто увеличение допустимого уклона рабочей площадки автомобильного крана в вертикальной плоскости, проходящей через центр вращения поворотной рамы и подпятник опоры вывешивания выносной опоры (с большим углом к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства) в направлении от центра вращения в сторону опоры вывешивания, при котором уклон не влияет на возможность горизонтирования крана.
В вывешенном положении прототипа наклон каждой из выносных опор в ее продольной вертикальной плоскости к проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства составляет 98.5 градусов. В качестве опор вывешивания крана используются гидроцилиндры. У каждого гидроцилиндра вывешивания общий ход поршня равен 0.6 м, ход вывешивания равен 0.27 м и, при этом максимальный допустимый уклон рабочей площадки составляет 3 градуса.
В случае выполнения, в соответствии с изобретением, одной из выносных опор наклоненной в ее продольной вертикальной плоскости, например, под углом 108 градусов к проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства (и наклоне других опор под углом 98.5 градусов), уклон рабочей площадки в сторону этой выносной опоры может достигнуть 6.5 градусов. Ниже в разделе «Осуществление изобретения» буде показано, что при данной конструкции выносных опор кран (модернизированный по изобретению кран-прототип) может вывешиваться и горизонтироваться как на горизонтальной площадке, так и наклонной до 6.5 градусов рабочей площадке, что существенно расширит возможности по применению кранов и приведет к большому экономическому эффекту.
ii. При реализации заявленного изобретения будет достигнуто повышение грузоподъемности крана во время работы на больших уклонах рабочей
площадки, например, на краю котлована при опускании или подъеме груза со дна котлована.
Исследования, проведенные в «НИИ стреловых кранов» по условиям эксплуатации автомобильных кранов, показали, что до 20% площадок для работы автомобильных кранов на стройках в городах имеют уклон от 3 до 6 градусов. Поэтому требуется их выравнивание под кран с доведением уклона до 2.6-3 градусов. А это приводит к значительным трудозатратам и требует большого времени на разравнивание площадки. Если не выравнивать рабочую площадку, то существенно снижается грузоподъемность крана. А это приводит к увеличению времени работы крана или ограничению на вес поднимаемого груза.
Реализация изобретения позволит осуществлять вывешивание и горизонтирование крана над котлованом с уклоном до 6.5 градуса. Вывешивание и горизонтирование крана над котлованом, по сравнению с наклонным расположением крана на краю котлована, приводит к существенному увеличению грузоподъемности на одних и тех же вылетах стрелы.
Сравнительный анализ грузовых характеристик крана-прототипа КС-55717А, вывешенного на краю котлована с наклоном в 3 градуса в сторону сектора работы (в сторону котлована), и заявленного в изобретении крана, вывешенного горизонтально над котлованом (с уклоном 6 градусов), показывает, что у заявленного крана грузоподъемность в зависимости от вылета стрелы больше на 7-15% чем у крана - прототипа.
При заявленной конструкции выносных опор кран может вывешиваться и горизонтироваться как на горизонтальной площадке, так и наклонной до 6.5 градусов рабочей площадке, что существенно расширит возможности по применению кранов и приведет к большому экономическому эффекту, в частности приведет к сокращению трудовых и временных затрат на подготовку рабочей площадки для работы автомобильного крана.
iii. При реализации заявленного изобретения будет достигнуто увеличение угла наклона крана в сторону, противоположную сектору работы крана, с целью повышения грузоподъемности установленного на выносные опоры
автомобильного крана при работе в секторе над выносной опорой с большим углом наклона к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства.
При выполнении на кране одной из выносных опор с большим углом наклона к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства, чем остальные выносные опоры, и максимальном выдвижении опор вывешивания всех выносных опор (при вывешивании крана на горизонтальной поверхности) опорный контур крана 36 будет треугольным с опорой на три подпятника (см. фиг.8). Кран устойчив, если вектор силы тяжести 37 крана, проходящий через его центр масс 38, проходит внутри опорного контура 36.
С увеличением угла наклона крана в сторону, противоположную сектору работы крана, увеличивается его грузоподъемность (см. фиг.14). И наоборот, с увеличением угла наклона крана в сторону работы крана его грузоподъемность уменьшается (см. фиг.15). Как говорилось ранее в разделе «Уровень техники», для крана-прототипа максимальный угол наклона, который может быть создан за счет разности ходов поршней гидроцилиндров вывешивания, составляет 3 градуса. С увеличением угла наклона крана в сторону, противоположную сектору работы крана до 3 градусов, грузоподъемность может быть увеличена на 8-19% в зависимости от вылета стрелы.
У заявленного крана угол наклона крана в сторону, противоположную сектору работы крана, может быть доведен до 6.5 градуса. При таком угле наклона крана грузоподъемность на больших вылетах может быть увеличена на 19%, а на малых вылетах стрелы грузоподъемность может увеличиться на 50%. А это существенно превышает показатели крана-прототипа.
Следует отметить, что вышеуказанный угол 6.5 градуса посчитан для модернизированного по изобретению крана-прототипа. Исследования показали, что для других кранов, например, модернизированных по изобретению кранов грузоподъемностью от 50 до 100 тонн данный угол может достигать 10 и более градусов.
Выносные опоры крана в транспортном положении располагаются в направляющих коробах (или балках) коробчатого сечения. В соответствии с изобретением, наклон направляющей вышеуказанной выносной опоры (опоры с большим углом наклона к перпендикуляру к плоскости неповоротного
устройства) в ее продольной вертикальной плоскости к проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства больше наклона других направляющих выносных опор в их продольных вертикальных плоскостях к проекциям на эти плоскости перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства. Наклон или угол наклона направляющей, а следовательно и угол наклона выносной опоры ограничивается пространством, не мешающим движению поворотного устройства.
Согласно изобретению, автомобильный кран могут выполнять так, что в вывешенном положении наклон одной из опор вывешивания крана в продольной плоскости ее выносной опоры, проходящей через продольную ось опоры вывешивания крана к плоскости неповоротного устройства, меньше наклона других опор вывешивания крана в продольных плоскостях их выносных опор, проходящих через продольные оси этих опор вывешивания крана к плоскости неповоротного устройства. Наклон определяется углом между опорой вывешивания и плоскостью неповоротного устройства. Чем меньше вышеуказанный угол, тем больше может быть площадь, ограниченная опорным контуром. Тем выше грузоподъемность крана (особенно на больших вылетах стрелы) в секторе над наклоненной опорой вывешивания и соседней по борту опорой вывешивания.
Опора вывешивания крана может быть соединена с выносной опорой посредством сварки или резьбового соединения. Другой конструкцией соединения опоры вывешивания крана и выносной опоры может быть шарнирное соединение с возможностью фиксации положения опоры вывешивания ручкой-фиксатором.
Согласно изобретению, автомобильный кран может быть выполнен так, что в вывешенном положении наклон одной из опор вывешивания крана в продольной плоскости ее выносной опоры, проходящей через продольную ось опоры вывешивания крана к плоскости неповоротного устройства, больше наклона других опор вывешивания крана в продольных плоскостях их выносных опор, проходящих через продольные оси этих опор вывешивания крана к плоскости неповоротного устройства. Наклон определяется углом между опорой вывешивания и плоскостью неповоротного устройства. Чем
больше вышеуказанный угол, тем большая нагрузка приходится на данную опору вывешивания при работе в секторе над опорами вывешивания другого борта. Таким образом, разгружаются опоры вывешивания другого борта в секторе, над которыми работает кран.
Автомобильный кран могут выполнять так, что наклон одной из опор вывешивания крана в вертикальной продольной плоскости ее выносной опоры, проходящей через продольную ось опоры вывешивания крана к плоскости неповоротного устройства, меньше или больше наклона других опор вывешивания крана в продольных плоскостях их выносных опор, проходящих через продольные оси этих опор вывешивания крана к плоскости неповоротного устройства.
Согласно изобретению, автомобильный кран могут выполнять так, что в вывешенном положении наклон одной из опор вывешивания крана в плоскости, параллельной вертикальной продольной плоскости крана к плоскости неповоротного устройства, меньше наклона других опор вывешивания крана в плоскостях, параллельных вертикальной продольной плоскости крана к плоскости неповоротного устройства. Наклон определяется углом между опорой вывешивания и плоскостью неповоротного устройства. Чем меньше вышеуказанный угол тем больше может быть площадь, ограниченная опорным контуром, тем выше грузоподъемность крана в секторе над данной наклоненной опорой вывешивания и соседней по другому борту опорой вывешивания.
Согласно изобретению, автомобильный кран могут выполнять так, что в вывешенном положении наклон одной из опор вывешивания крана в плоскости, параллельной вертикальной продольной плоскости крана к плоскости неповоротного устройства больше наклона других опор вывешивания крана в плоскостях, параллельных вертикальной продольной плоскости крана к плоскости неповоротного устройства. Наклон определяется углом между опорой вывешивания и плоскостью неповоротного устройства. Чем больше вышеуказанный угол, тем большая нагрузка приходится на данную опору вывешивания при работе крана в секторе над соседней по борту опорой вывешивания и диагонально противоположной (в опорном контуре) данной
опоре опорой вывешивания другого борта. Таким образом, разгружаются опоры вывешивания, над которыми работает кран.
Согласно изобретению, автомобильный кран могут выполнять так, что в вывешенном положении наклон одной из выносных опор в ее продольной вертикальной плоскости к проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства меньше наклона других выносных опор в их продольных вертикальных плоскостях к проекциям на эти плоскости перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства. При данной конструкции выносных опор повышается эффективность работы автомобильного крана при расположении опоры с меньшим наклоном на возвышенном участке рабочей площадки, а опоры с большим наклоном в углублении на рабочей площадке. Исследования показали, что наибольший эффект может быть достигнут при выполнении диагонально противоположных (в опорном контуре) выносных опор с максимальной разностью углов их наклона в их продольных вертикальных плоскостях к проекциям на эти плоскости перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства.
Автомобильный кран содержит стрелу, закрепленную на поворотном устройстве, неповоротное устройство, выносные опоры с опорами вывешивания крана и кран выполнен таким образом, что в транспортном положении (при опоре крана на колеса) при выдвинутых выносных опорах наклон одной из выносных опор в ее продольной вертикальной плоскости к проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства больше наклона других выносных опор в их продольных вертикальных плоскостях к проекциям на эти плоскости перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства. Данное положение является одним из статических положений крана после которого кран устанавливают на выносные опоры и вывешивают.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ.
На фигуре 1 изображен автомобильный кран, у которого задняя левая выносная опора в своей продольной вертикальной плоскости наклонена к проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства больше других выносных опор в их продольных вертикальных
плоскостях к проекциям на эти плоскости перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства.
На фигуре 2 изображен автомобильный кран, у которого задняя правая выносная опора в своей продольной вертикальной плоскости наклонена к проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства больше других выносных опор в их продольных вертикальных плоскостях к проекциям на эти плоскости перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства. Причем часть корпуса крана расположена над котлованом, и на дно котлована опирается задняя правая выносная опора.
На фигуре 3 изображен автомобильный кран, у которого задняя левая выносная опора в своей продольной вертикальной плоскости наклонена к проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства больше других выносных опор в их продольных вертикальных плоскостях к проекциям на эти плоскости перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства.
На фигуре 4 изображен автомобильный кран, у которого передняя левая выносная опора в своей продольной вертикальной плоскости наклонена к проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства больше других выносных опор в их продольных вертикальных плоскостях к проекциям на эти плоскости перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства.
На фигуре 5 изображен автомобильный кран, у которого передняя правая выносная опора в своей продольной вертикальной плоскости наклонена к проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства больше других выносных опор в их продольных вертикальных плоскостях к проекциям на эти плоскости перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства.
На фигуре 6 изображен автомобильный кран (вид сверху), вывешенный частично над котлованом, у которого задняя левая выносная опора опирается на дно котлована, а остальные опоры опираются на площадку у края котлована.
На фигуре 7 изображен график грузо-высотных характеристик автомобильного крана.
На фигуре 8 представлен автомобильный кран, опирающийся на три выносные опоры. Правая задняя опора не опирается на грунт. Наклон одной из выносных опор (в частности, задней левой) к плоскости местного горизонта (или к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства) больше наклонов других выносных опор к плоскости местного горизонта. Плоскость неповоротного устройства наклонена к плоскости местного горизонта под углом большим 0 градусов. Значение данного угла может быть в диапазоне от 0.001 до 15 градусов и более.
На фигуре 9 представлен автомобильный кран, опирающийся на выносные опоры, и на фигуре дано пояснение к способу определения угла выносных опор правого и левого борта к проекции перпендикуляра к неповоротному устройству на продольные вертикальные плоскости выносных опор.
На фигуре 10 представлена схема нагружения автомобильного крана, наклоненного в сторону сектора работы крана.
На фигуре 11 представлена схема нагружения автомобильного крана, наклоненного в сторону, противоположную сектору работы крана.
На фигуре 12 представлена таблица с результатами исследований зависимости допустимого уклона рабочей площадки от угла наклона выносной опоры к перпендикуляру к неповоротному устройству.
На фигуре 13 представлена таблица с исходными данными по вариантам нагружения крана.
На фигуре 14 представлена таблица с результатами расчета массы максимально допустимого груза (при коэффициенте грузовой устойчивости равном единице) от вариантов нагружения крана при его наклоне в сторону, противоположную сектору работы крана.
На фигуре 15 представлена таблица с результатами расчета массы максимально допустимого груза (при коэффициенте грузовой устойчивости, равном единице) от вариантов нагружения крана при его наклоне в сторону сектора работы крана.
На фигуре 16 представлен увеличенный опорный контур вывешенного крана за счет наклонного расположения опоры вывешивания крана.
На фигуре 17 представлен уменьшенный опорный контур вывешенного крана за счет наклонного расположения опоры вывешивания крана.
На фигуре 18 представлена опора вывешивания крана, имеющая возможности поворота и фиксации в вертикальной продольной плоскости выносной опоры.
На фигуре 19 изображен автомобильный кран, у которого одна из выносных опор, в частности задняя правая выносная опора, в своей продольной вертикальной плоскости наклонена к проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства больше других выносных опор в их  продольных вертикальных плоскостях к проекциям на эти плоскости перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства; и у которого одна из выносных опор, в частности передняя левая выносная опора, в своей продольной вертикальной плоскости наклонена к проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства меньше других выносных опор в их продольных вертикальных плоскостях к проекциям на эти плоскости перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства.
На фигуре 20 представлен увеличенный опорный контур вывешенного крана за счет наклонного расположения опоры вывешивания крана в плоскости, параллельной вертикальной продольной плоскости крана.
На фигуре 21 представлен уменьшенный опорный контур вывешенного крана за счет наклонного расположения опоры вывешивания крана в плоскости, параллельной вертикальной продольной плоскости крана.
На фигуре 22 представлен кран, вывешенный на горизонтальной рабочей площадке.
На фигуре 23 представлен кран, вывешенный на наклонной рабочей площадке.
На фигуре 24 представлен кран, вывешенный на наклонной рабочей площадке с опущенной относительно плоскости неповоротного устройства опорой и поднятой относительно плоскости неповоротного устройства опорой.
На фигуре 25 представлен кран вывешенный на рабочей площадке с наклоненными под острым углом опорами вывешивания к плоскости местного горизонта.
На фигурах 26-29 представлены автомобильные краны с наклоненными выносными опорами и опорами вывешивания крана.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен автомобильный кран в статическом вывешенном положении (на выдвинутых выносных опорах). Автомобильный кран содержит стрелу 7, поворотное устройство 6, неповоротное устройство 5, выносные опоры 1 и 4 (передние опоры 2 и 3 на фигуре 1 не показаны), в частности односекционные выносные опоры с опорами вывешивания крана в виде гидроцилиндров. Наклон одной из выносных опор, в частности выносной опоры 1, в ее продольной  вертикальной плоскости к проекции 67 на эту плоскость перпендикуляра 66 к плоскости 65 неповоротного устройства 5 больше наклона других выносных опор (показана опора 4) в их продольных вертикальных плоскостях к проекциям 68 на эти плоскости перпендикуляра 66 к плоскости 65 неповоротного устройства 5. Наклон выносной опоры 1 к перпендикуляру 67 определяется углом 70. Выносную опору с большим наклоном в ее продольной вертикальной плоскости к проекции перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства далее для простоты и краткости будем называть выносной опорой с большим наклоном. Наклон выносной опоры 4 (а также 2 и 3) к перпендикуляру 68 определяется углом 69. Ниже в примерах реализации изобретения будет описан кран с опорами вывешивания в виде поворотных опор и откидных опор.
Опора вывешивания выносной опоры 1 своим подпятником 9 опирается на грунт участка 11 рабочей площадки. Опора вывешивания выносной опоры 4 своим подпятником 10 опирается на грунт участка 12 рабочей площадки.
Участок 11 расположен на дне котлована. Участок 12 расположен на краю котлована.
Гидроцилиндры вывешивания выполнены с одинаковыми ходами поршней. На неповоротном устройстве 5 установлена опора поворотная 8, предназначенная для соединения неповоротного устройства 5 крана с поворотным устройством 6, а также для передачи нагрузок от поворотного
устройства на неповоротное устройство и шасси. Неповоротное устройство еще называют неповоротной рамой.
Каждая выносная опора имеет два фиксированных положения - полностью выдвинутое (рабочее) и полностью втянутое (транспортное). Каждая выносная опора представляет собой сварную балку коробчатого сечения, которая перемещается в поперечной балке рамы шасси гидроцилиндром. Поперечную балку для выносной опоры еще называют коробом.
На конце каждой выносной опоры сваркой или болтами закреплена опора вывешивания крана, выполненная в виде гидроцилиндра вывешивания крана. Ниже будет показано шарнирное соединение опоры вывешивания и выносной опоры.
Каждый гидроцилиндр вывешивания крана содержит шток с поршнем, расположенные в корпусе гидроцилиндра.
Ход каждого поршня составляет величину 600 мм. Диаметр каждого штока составляет 120 мм, диаметр каждого поршня составляет 145 мм, давление под поршнем составляет 20.5 МПа.
Проведенные исследования, подтвержденные опытом эксплуатации, показывают, что целесообразно на автомобильных кранах использовать в качестве опор вывешивания гидроцилиндры с ходом поршня, выбранного из диапазона от 300 до 2000 мм.
На фиг.2 показан вывешенный у края котлована автомобильный кран, у которого выносная опора 4 опирается на дно котлована. Наклонная конструкция опоры 4 позволяет кран задней правой частью максимально близко расположить к котловану или над котлованом.
На фиг.3 показан вывешенный у края котлована автомобильный кран, у которого выносная опора 1 опирается на дно котлована. Наклонная конструкция опоры 1 позволяет кран задней левой частью максимально близко расположить к котловану. Позицией 71 обозначена направляющая выносной опоры.
На фиг.4 показан вывешенный у края котлована автомобильный кран, у которого выносная опора 2 опирается на дно котлована. Наклонная конструкция опоры 2 позволяет кран передней левой частью максимально близко расположить к котловану.
На фиг.5 показан вывешенный у края котлована автомобильный кран, у которого выносная опора 3 опирается на дно котлована. Наклонная конструкция опоры 3 позволяет кран передней правой частью максимально близко расположить к котловану.
На фиг.6 показан вид сверху вывешенного над котлованом автомобильного крана, у которого выносная опора 1 опирается на участок 11 на дне котлована, а остальные опоры опираются на грунт у края котлована. Данная конструкция опор вывешивания позволяет кран его задней левой и правой частями расположить над склоном котлована и над самим котлованом. Позициями 13, 14 и 15 условно показаны линии одинакового уровня котлована.
Как указывалось выше, выносные опоры крана в транспортном положении располагаются в направляющих коробах (или балках) коробчатого сечения с возможностью выдвижения и фиксации. Выносная опора с большим наклоном (в соответствии с изобретением) располагается в направляющей коробчатого сечения также с большим углом наклона к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства в ее продольной вертикальной плоскости к проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства, чем углы наклона других направляющих выносных опор в их продольных вертикальных плоскостях к проекциям на эти плоскости перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства. На фиг.3 показана направляющая 71 для выносная опора 1 с большим наклоном. Направляющая не препятствует повороту поворотного устройства.
Исследования показали, что для выносной опоры с большим наклоном может быть направляющая ненаклонной конструкции. При этом на конечной стадии выдвижения выносной опоры она наклоняется с помощью дополнительного наклоняющего гидроцилиндра.
Автомобильный кран (см. фиг.16) выполнен так, что наклон опоры 72 в продольной плоскости ее выносной опоры, проходящей через продольную ось 17 опоры вывешивания крана к плоскости неповоротного устройства 16, меньше наклона опоры вывешивания 83 в продольной плоскости ее выносной опоры к плоскости неповоротного устройства 16.
Наклон опоры 83 к плоскости 16 определяется углом 84 между плоскостью 16 и продольной осью опоры вывешивания.
Наклон опоры 72 к плоскости 16 определяется углом 24 между плоскостью 16 и продольной осью опоры вывешивания 17. На практике удобно данный угол замерять между плоскостью 16 и касательной к корпусу опоры вывешивания. Роль касательной может выполнять корпус угломера или уровня. Чем меньше угол 24, тем больше может быть площадь, ограниченная опорным контуром между подпятниками 18, 19, 20 и 21. Уменьшение угла 24 приводит к увеличению площади опорного контура на величину заштрихованного участка, обозначенного на фиг.16 позицией 22. Граница опорного контура между подпятниками 19 и 21 перемещается ближе к грузу, поднимаемому или опускаемому краном в секторе 23, а следовательно плечо момента опрокидывания уменьшается. Если плечо момента уменьшается, то может быть увеличена масса груза. Таким образом, грузоподъемность крана увеличится в секторе 23 между подпятниками 19 и 21 опор вывешивания крана.
Автомобильный кран (см. фиг.17) выполнен так, что наклон опоры 73 в продольной плоскости ее выносной опоры, проходящей через продольную ось 76 опоры вывешивания крана к плоскости неповоротного устройства 16, больше наклона опоры вывешивания 85 в продольной плоскости ее выносной опоры к плоскости неповоротного устройства.
Наклон опоры 85 к плоскости 16 определяется углом 87 между плоскостью 16 и продольной осью 86 опоры вывешивания.
Наклон опоры 73 к плоскости 16 определяется углом 25 между плоскостью 16 и продольной осью 76 опоры вывешивания. Чем больше угол 25, тем ближе расположен подпятник 27 к подпятникам 28 и 29. А это приведет к перераспределению нагрузок на выносные опоры и опоры вывешивания.
Чем больше угол 25, тем большая нагрузка приходится на опору 73 с подпятником 27 при работе крана в секторе 30 между опорами вывешивания с подпятниками 28 и 29. А нагрузка на опоры с подпятниками 29 и 28 уменьшается.
Автомобильный кран (см. фиг.20) выполнен так, что наклон опоры 74 в плоскости, параллельной вертикальной продольной плоскости крана к
плоскости 16 неповоротного устройства, меньше наклона других опор вывешивания крана в плоскостях, параллельных вертикальной продольной плоскости крана к плоскости неповоротного устройства. Чем меньше угол 52, тем больше может быть площадь, ограниченная опорным контуром между подпятниками 54, 55, 56 и 57. Уменьшение угла 52 приводит к увеличению площади опорного контура на величину заштрихованного участка, обозначенного позицией 58. На практике удобно данный угол замерять между плоскостью 16 и касательной к корпусу опоры вывешивания. Роль касательной может выполнять корпус угломера или уровня. Грузоподъемность крана увеличится в секторе 53 между подпятниками 54 и 57 опор вывешивания крана. Опора 74 соединена с коробчатым корпусом выносной опоры сваркой.
Граница опорного контура между подпятниками 57 и 54 перемещается ближе к грузу, поднимаемому или опускаемому краном в секторе 53, а следовательно плечо момента опрокидывания уменьшается. Если плечо момента уменьшается, то может быть увеличена масса груза. Таким образом, грузоподъемность крана увеличится в секторе 53 между подпятниками 54 и 57 опор вывешивания крана.
Автомобильный кран (см. фиг.21) выполнен так, что наклон опоры 75 в плоскости, параллельной вертикальной продольной плоскости крана к плоскости 16 неповоротного устройства, больше наклона других опор вывешивания крана в плоскостях, параллельных вертикальной продольной плоскостях крана к плоскости неповоротного устройства. Опора 75 соединена с коробчатым корпусом выносной опоры сваркой.
Наклон опоры 75 к плоскости 16 определяется углом 59 между плоскостью 16 и продольной осью 82 опоры вывешивания.
Чем больше угол 59, тем большая нагрузка приходится на данную опору 75 при работе крана в секторе 64 между подпятниками 61 и 62. А это приведет к перераспределению нагрузок на выносные опоры и опоры вывешивания.
Чем больше угол 59, тем меньшая нагрузка приходится на опоры с подпятниками 61 и 62 при работе в секторе 64 между опорами вывешивания с подпятниками 61 и 62.
Автомобильный кран (см. фиг.19) выполнен так, что наклон одной из выносных опор в ее продольной вертикальной плоскости к проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства меньше наклона других выносных опор в их продольных вертикальных плоскостях к проекциям на эти плоскости перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства и наклон одной из выносных опор в ее продольной вертикальной плоскости к проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства больше наклона других выносных опор в их продольных вертикальных плоскостях к проекциям на эти плоскости перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства. При такой конструкции крана опора с большим углом наклона к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства опирается на заглубленный участок рабочей площадки, а опора с меньшим углом наклона к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства опирается на возвышенный участок рабочей площадки. В частном случае автомобильный кран (см. фиг.19) выполнен так, что наклон выносной опоры 79 в ее продольной вертикальной плоскости к проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства меньше наклона других выносных опор в их продольных вертикальных плоскостях к проекциям на эти плоскости перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства, а наклон выносной опоры 80 в ее продольной вертикальной плоскости к проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства больше наклона других выносных опор в их продольных вертикальных плоскостях к проекциям на эти плоскости перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства. При данной конструкции выносных опор повышается эффективность работы автомобильного крана при уклоне в вертикальной плоскости, проходящей через подпятники опор 79 и 80, т.е.при расположении опоры 79 на возвышенном участке рабочей площадки, а опоры 80 в углублении на рабочей площадке.
Опора вывешивания 32 является опорой правого борта (см. фиг.18). Она может быть соединена с выносной опорой болтами, сваркой или посредством шарнира 31 и фиксатора 77 (в частности, ручки-фиксатора 77, как у прототипа для фиксации выносной опоры), находящегося в отверстии 33 или 34 или 35.
Если фиксатор расположен в отверстии 33, то опора 32 расположена под большим углом к плоскости неповоротного устройства.
Если фиксатор расположен в отверстии 34, то опора 32 расположена под углом 90 градусов к плоскости неповоротного устройства.
Если фиксатор расположен в отверстии 35, то опора 32 расположена под меньшим углом к плоскости неповоротного устройства.
Автомобильный кран работает следующим образом. Исходное положение крана - транспортное. В этом положении секции стрелы полностью втянуты, стрела находится в транспортном положении на стойке поддержки стрелы, крюковая подвеска закреплена на раме шасси или неповоротном устройстве; гусек, если такой имеется, закреплен на стреле на ее боковой поверхности, выносные опоры втянуты и застопорены фиксаторами, двигатель крана включен, кран находится на рабочей площадке.
На рабочей площадке кран ориентируют (например, как показано на фиг.6) таким образом, чтобы вертикальная плоскость, проходящая через центр вращения поворотного устройства, и опорный элемент (подпятник) гидроцилиндра выносной опоры с большим углом наклона в ее продольной вертикальной плоскости к проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства совпадала с направлением уклона рабочей площадки.
Работа на рабочей площадке начинается с перевода крана из транспортного в рабочее положение. Кран устанавливают на выдвинутые выносные опоры и вывешивают, то есть горизонтируют посредством гидроцилиндров вывешивания крана. В вывешенном положении угол между плоскостью неповоротного устройства и плоскостью местного горизонта составляет О градусов.
Выносная опора 93 (см. фиг.22) с большим углом наклона располагается под углом 108 градусов к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства. Остальные выносные опоры располагаются под углом 98.5 градусов, как у прототипа.
Ходы поршней всех гидроцилиндров вывешивания составляют величину 0.6 м. На фиг.22 представлен кран, вывешенный на горизонтальной рабочей площадке. Ход поршня гидроцилиндра 92 обозначен позицией 88, а ход вывешивания этого гидроцилиндра обозначен позицией 89 (это часть хода поршня, используемая для горизонтирования).
Ход вывешивания гидроцилиндра выносной опоры 93 с большим углом наклона составляет величину 0.58 м (позиция 91 на фиг.23) при величине хода поршня 0.6 м. Увеличение хода вывешивания достигается за счет наклона этой выносной опоры.
Ходы вывешивания остальных гидроцилиндров (кроме гидроцилиндра выносной опоры с большим углом наклона) составляют величину 0.27 м, как у прототипа.
Только в этом случае модернизированный кран-прототип может горизонтироваться как на наклонных, так и на горизонтальных рабочих площадках.
С такими характеристиками гидроцилиндров вывешивания уклон рабочей площадки может составлять от 0 до 6.5 градусов.
Выносная опора с большим углом наклона может располагаться и под меньшим углом к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства, например, под углом 99 градусов или 100 градусов (см. таблицу на фиг.12).
Компоновочные и прочностные исследования показали, что выносную опору с большим углом наклона целесообразно располагать под углом от 45 до 135 градусов к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства.
Величину, равную отношению большего угла наклона (угла 43 на фиг.9) выносной опоры к меньшему углу наклона (углу 44 на фиг.9) выносной опоры обозначим показателем бета (β). На фиг.9 перпендикуляр к плоскости неповоротного устройства обозначен позицией 66, а проекция перпендикуляра к плоскости 65 неповоротного устройства на вертикальную продольную плоскость выносной опоры обозначена позицией 42. Для выносных опор правого борта наклон к проекции перпендикуляра определяется углом 43. Для выносных опор левого борта наклон к проекции перпендикуляра определяется углом 44.
В соответствии с таблицей, на фиг.12 для модернизированного крана-прототипа максимальный угол может составить величину 108 градусов. Исследования, проведенные для кранов грузоподъемностью от 100 до 500 тонн, показывают, что максимальный угол может составлять величину 135 градусов, а минимальный угол (см. фиг.24) может составлять 45 градусов. В общем случае показатель β может принимать значения из диапазона:
1<β<3.
После горизонтирования крана осуществляют работу по подъему и опусканию грузов, например, на дно котлована, перемещению грузозахватного устройства и груза по строительной площадке.
Описанная выше конструкция автомобильного крана и выносных опор обеспечит увеличение допустимого уклона рабочей площадки, при котором уклон не влияет на возможность горизонтирования крана.
Таким образом обеспечивается достижение первого технического результата, а именно увеличение допустимого уклона рабочей площадки автомобильного крана в вертикальной плоскости, проходящей через центр вращения поворотной рамы и подпятник опоры вывешивания выносной опоры (с большим углом к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства) в сторону опоры вывешивания, при котором уклон не влияет на возможность горизонтирования крана.
Учитывая возможность заявленного автомобильного крана горизонтироваться на больших уклонах (в частности, до 6.5 градуса), повышается его грузоподъемность во время работы на больших уклонах рабочей площадки, например на краю котлована при опускании или подъеме груза со дна котлована. Известно, что с увеличением угла наклона крана в сторону сектора работы уменьшается грузоподъемность крана. В таблице на фиг.15 представлены данные расчета грузоподъемности крана в зависимости от угла наклона плоскости неповоротного устройства крана (или просто угла наклона крана) к плоскости местного горизонта альфа «α». Угол альфа обозначен на фиг.10 как позиция 39.
Исходные данные для расчета приведены в таблице на фиг.13, а схема нагружения крана представлена на фиг.10. Здесь введены следующие обозначения:
«G» - масса автокрана, включая противовес (без груза Q), обозначена на фиг.10 как позиция 45;
«с» - расстояние от центра масс крана (без учета массы груза) до оси поворота поворотной рамы, обозначено на фиг.10 как позиция 46;
«b» - расстояние от оси поворота поворотной рамы до опорного контура, обозначено на фиг.10 как позиция 47;
«а» - расстояние от оси поворота поворотной рамы до оси (перпендикуляра к поверхности рабочей площадки), проходящей через точку приложения поднимаемой массы, обозначено на фиг.10 как позиция 49;
1
«h» - расстояние от центра масс крана до поверхности рабочей площадки, обозначено на фиг.10 как позиция 48;
«h» - расстояние от точки приложения поднимаемой массы «Q» до поверхности рабочей площадки, обозначено на фиг.10 как позиция 50;
«Q» - поднимаемая масса, обозначена на фиг.10 как позиция 51.
При уклоне рабочей площадки в 6 градусов в сторону поднимаемого груза заявленный кран может обеспечить α=0 и грузоподъемность при первом варианте нагружения, равную 2450 кг. Кран - прототип при уклоне рабочей площадки в 6 градусов может обеспечить α=3 и грузоподъемность при первом варианте нагружения, равную 2265 кг. Грузоподъемность заявленного крана может быть увеличена более чем на 7%.
При уклоне рабочей площадки в 6 градусов заявленный кран может обеспечить α=0 и грузоподъемность при шестом варианте нагружения, равную 14700 кг. Кран - прототип при уклоне рабочей площадки в 6 градусов может обеспечить α=3 и грузоподъемность при шестом варианте нагружения, равную 12500 кг. Грузоподъемность заявленного крана может быть увеличена до 15%.
На фиг.7 представлены грузо-высотные характеристики крана-прототипа и заявленного крана при расположении их вблизи и над котлованом. Условно уклон склона котлована принят равным шести градусам. Для опускания и подъема груза из котлована кран-прототип необходимо по инструкции
вывесить на площадке у края котлована. Задние опоры крана-прототипа опираются на грунт в точке «0» по верхней горизонтальной шкале «Кран на краю котлована». На расстоянии 10 м от края котлована кран может поднимать и опускать максимальный груз массой 2.41 т при двух выдвинутых секциях.
Заявленный кран с задней левой выносной опорой с углом наклона 108 градусов (и углом наклона остальных опор, равным 98.5 градусов) может быть расположен левой задней частью над котлованом на расстоянии 4 метра от края котлована (см. нижнюю шкалу «Часть крана над котлованом» на графике фиг.7). В связи с этим на расстоянии 10 м по нижней шкале от края котлована и соответственно на расстоянии 6 м от задней левой опоры кран может поднимать и опускать максимальный груз массой 4.5 т при двух выдвинутых секциях. Это в 1.86 раза больше, чем у прототипа.
Таким образом обеспечивается достижение второго технического результата, а именно повышение грузоподъемности крана во время работы на больших уклонах рабочей площадки, например, на краю котлована при опускании или подъеме груза со дна котлована.
Как прототип, так и заявленный автомобильный кран имеет возможность устанавливаться на выносных опорах таким образом, чтобы его неповоротное устройство было наклонено в сторону, противоположную сектору работы крана. В отличии от прототипа, заявленный кран в большей степени может реализовать такую возможность при работе в секторе над выносной опорой с большим углом наклона. На фиг.8 представлен кран, опертый на три выносные опоры и наклоненный в сторону, противоположную сектору 40 работы крана. Опорный контур 36 крана треугольный. Условие устойчивой работы крана таково: вектор 37 (перпендикуляр к плоскости местного горизонта), проходящий через центр масс нагруженного крана 38 (масса крана с учетом противовеса и поднимаемого груза), пересекает поверхность рабочей площадки внутри опорного контура. Выход вектора 37 за опорный контур 36 приведет к опрокидыванию крана.
В описанном примере реализации изобретения неповоротное устройство может быть наклонено к плоскости горизонтальной площадки под углом до 6.5 градуса. Прототип - лишь под углом 3 градуса. Т.е. заявленный кран могут наклонять на угол, более чем в два раза превышающий угол наклона прототипа.
В таблице на фиг.14 приведены данные, говорящие о том, что при любом варианте нагружения (от 1 до 6 из таблицы фиг.13) с ростом угла «α» наклона крана в сторону, противоположную сектору работы крана, растет грузоподъемность крана. Схема нагружения крана представлена на фиг.11. Анализ таблицы показывает, что по сравнению с прототипом, у заявленного крана за счет описанного наклона грузоподъемность на 8-21% больше.
Так, на больших вылетах стрелы (вариант 1 фиг.14) отгоризонтированный кран (α=0) поднимает груз массой 2450 кг. При наклоне крана в сторону, противоположную сектору работы крана на 3 градуса, кран поднимает груз массой 2651 кг. При наклоне крана в сторону, противоположную сектору работы крана на 6 градусов, кран поднимает груз массой 2873 кг.
На малых вылетах стрелы (вариант 6 фиг.14) отгоризонтированный кран (α=0) поднимает груз массой 14700 кг. При наклоне крана в сторону, противоположную сектору работы крана на 3 градуса, кран поднимает груз массой 17507 кг. При наклоне крана в сторону, противоположную сектору работы крана на 6 градусов, кран поднимает груз массой 21336 кг.
Таким образом обеспечивается достижение третьего технического результата, а именно увеличение угла наклона крана в сторону, противоположную сектору работы крана, с целью повышения грузоподъемности установленного на выносные опоры автомобильного крана при работе в секторе над выносной опорой с большим углом наклона к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства.
Из вышеприведенных материалов следует, что задача изобретения будет достигнута, а именно будет достигнуто повышение эффективности работы крана на наклонных рабочих площадках, например, на краю котлованов.
Ход поршня гидроцилиндра выносной опоры с большим углом к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства предпочтительно выполнять больше ходов поршней гидроцилиндров других опор, например в 1.15-3.5 раза. Исследования показали, что для большинства выпускаемых в России автомобильных кранов увеличение хода поршня гидроцилиндра вывешивания более чем в 3.5 раза, по сравнению с существующими значениями этого параметра, может привести к тому, что гидроцилиндр будет мешать
работе поворотного устройства, а при расположении его ближе к земле могут уменьшаться характеристики проходимости шасси. Конструктивных ограничений на диаметры гидроцилиндра, поршня и штока практически ни на одном кране нет.
Заявленный кран может дополнительно эффективно выполнять операцию задавливания своей опорой вывешивания анкера или сваи в грунт. При проведении операции задавливания подпятник гидроцилиндра вывешивания опоры с большим углом наклона к перпендикуляру располагается сверху на анкере или свае. После чего, шток данного гидроцилиндра выдвигается на максимальную длину. Стрела крана ориентируется над подпятником. Далее над поверхностью рабочей площадки приподнимается груз весом от 25 до 100% от максимально возможного. Большая нагрузка от приподнятого груза распределяется на подпятник, расположенный на анкере или свае. Под действием нагрузки (веса крана или веса крана с поднятым грузом) анкер или свая задавливаются в грунт. Чем больше наклонена опора и чем больше ход вывешивания поршня тем на большую глубину от поверхности земли может быть задавлен анкер или свая.
Если ход вывешивания поршня составляет 27 см, как у прототипа, значит на глубину 27 см от поверхности земли может быть задавлен анкер или свая. Если ход вывешивания поршня составляет 60 см, значит на глубину 60 см от поверхности земли может быть задавлен анкер или свая.
Заявленный кран также может дополнительно эффективно выполнять операцию уплотнения (прессования) мягких грунтов, в вывешенном положении выполнять операцию замены колес. Приподниматься над колеей движения для засыпки последней.
Далее приведены частные примеры конкретной реализации изобретения.
Пример №1. Автомобильный кран конструктивно выполнен так, что в качестве опоры с большим наклоном к перпендикуляру к неповоротному устройству выполнена передняя правая выносная опора 3 (см. фиг.5). При данной конструктивной реализации достигается увеличение допустимого уклона рабочей площадки автомобильного крана в вертикальной плоскости,
проходящей через центр вращения поворотной рамы и подпятник опоры вывешивания передней правой выносной опоры в сторону опоры вывешивания, при котором уклон не влияет на возможность горизонтирования крана. Кроме того, достигается повышение грузоподъемности крана во время работы на больших уклонах рабочей площадки в секторе над передней правой выносной опорой, а также возможно увеличение угла наклона крана в сторону, противоположную сектору работы крана над передней правой выносной опорой.
Пример №2. Автомобильный кран конструктивно выполнен так, что в качестве опоры с большим наклоном к перпендикуляру к неповоротному устройству выполнена передняя левая выносная опора 2 (см. фиг.4). При данной конструктивной реализации достигается увеличение допустимого уклона рабочей площадки автомобильного крана в вертикальной плоскости, проходящей через центр вращения поворотной рамы и подпятник опоры вывешивания передней левой выносной опоры в сторону опоры вывешивания, при котором уклон не влияет на возможность горизонтирования крана. Кроме того, достигается повышение грузоподъемности крана во время работы на больших уклонах рабочей площадки в секторе над передней левой выносной опорой, а также возможно увеличение угла наклона крана в сторону, противоположную сектору работы крана над передней левой выносной опорой.
Пример №3. Автомобильный кран конструктивно выполнен так, что в качестве опоры с большим наклоном к перпендикуляру к неповоротному устройству выполнена задняя правая выносная опора 4 (см. фиг.2). При данной конструктивной реализации достигается увеличение допустимого уклона рабочей площадки автомобильного крана в вертикальной плоскости, проходящей через центр вращения поворотной рамы и подпятник опоры вывешивания задней правой выносной опоры в сторону опоры вывешивания, при котором уклон не влияет на возможность горизонтирования крана. Кроме того, достигается повышение грузоподъемности крана во время работы на больших уклонах рабочей площадки в секторе над задней правой выносной опорой, а также возможно увеличение угла наклона крана в сторону, противоположную сектору работы крана над задней правой выносной опорой.
Пример №4. Автомобильный кран конструктивно выполнен так, что в качестве опоры с большим наклоном к перпендикуляру к неповоротному устройству выполнена задняя левая выносная опора 1 (см. фиг.3). При данной конструктивной реализации достигается увеличение допустимого уклона рабочей площадки автомобильного крана в вертикальной плоскости, проходящей через центр вращения поворотной рамы и подпятник опоры вывешивания задней левой выносной опоры в сторону опоры вывешивания, при котором уклон не влияет на возможность горизонтирования крана. Кроме того, достигается повышение грузоподъемности крана во время работы на больших уклонах рабочей площадки в секторе над задней левой выносной опорой, а также возможно увеличение угла наклона крана в сторону, противоположную сектору работы крана над задней левой выносной опорой.
Пример №5. Выше описано определение наклона выносной опоры в ее продольной вертикальной плоскости относительно проекции на эту плоскость перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства. Другим вариантом определения наклона выносной опоры может быть определение наклона выносной опоры в ее продольной вертикальной плоскости по отношению к плоскости неповоротного устройства. На фиг.22 показана плоскость 16 неповоротного устройства. Угол 94 - это угол наклона вниз выносной опоры правого борта в ее продольной вертикальной плоскости относительно плоскости неповоротного устройства (а именно относительно линии пересечения продольной вертикальной плоскости выносной опоры и плоскости неповоротного устройства). Угол 95 - это угол наклона вниз выносной опоры левого борта в ее продольной вертикальной плоскости относительно плоскости неповоротного устройства.
В данном примере автомобильный кран конструктивно выполнен так, что опора с большим наклоном вниз к плоскости неповоротного устройства выполнена задняя правая выносная опора. Наклон опоры вниз определяется в продольной вертикальной плоскости углом 94 между касательной 96 к правой задней выносной опоре и линией 16 пересечения продольной вертикальной плоскости выносной опоры и плоскости неповоротного устройства. Данная линия пересечения в продольной вертикальной плоскости выносной опоры
называется плоскостью неповоротного устройства 16. Угол 94 составляет восемнадцать градусов. Угол 95 между касательной 97 к задней левой выносной опоре и  линией 16 пересечения продольной вертикальной плоскости выносной опоры и плоскости неповоротного устройства. Угол 95 составляет 17 градусов. Угол между касательной к передней левой выносной опоре и плоскостью неповоротного устройства составляет 8.5 градусов. Угол между касательной к передней правой выносной опоре и плоскостью неповоротного устройства составляет 8.5 градусов. При таком выполнении выносных опор кран может кормой вывешиваться над котлованом и ориентироваться в плане практически под прямым углом к кромке котлована.
Пример №6. Автомобильный кран конструктивно выполнен так, что опора с большим наклоном вниз к плоскости неповоротного устройства выполнена задняя левая выносная опора. Наклон опоры вниз определяется в продольной вертикальной плоскости углом между касательной к выносной опоре и линией пересечения продольной вертикальной плоскости выносной опоры и плоскости неповоротного устройства. Данный угол составляет 18 градусов. Угол вниз между касательной к задней правой выносной опоре и плоскостью неповоротного устройства составляет 8 градусов. Угол вниз между касательной к передней левой выносной опоре и плоскостью неповоротного устройства составляет 8.5 градусов. Угол вниз между касательной к передней правой выносной опоре и плоскостью неповоротного устройства составляет 17.5 градусов. При таком выполнении выносных опор кран может всем левым бортом вывешиваться над котлованом. В данном примере все углы наклона выносных опор к плоскости неповоротного устройства различные. Этот пример является наиболее общим примером конструктивного выполнения крана. На практике могут быть реализована конструкция крана, у которого не одна, а все опоры правого или все опоры левого борта являются опорами с большими наклонами вниз к плоскости неповоротного устройства.
Таким образом, в данном примере кран имеет выносную опору с большим углом наклона и выносную опору с меньшим углом наклона. Величину, равную отношению большего угла наклона выносной опоры к плоскости неповоротного устройства к меньшему углу  наклона выносной опоры к плоскости
неповоротного устройства, обозначим показателем мю (μ). Для вышеприведенного примера показатель μ=8/18=2.25.
Исследования, проведенные для кранов грузоподъемностью от 16 до 500 тонн, показывают, что максимальный угол может составлять величину 45 градусов (в основном по компоновочным соображениям), а минимальный угол может составлять 0.01 градус. Величиной 0.01 условно обозначено расположение выносной опоры, при котором она ориентирована практически параллельно плоскости неповоротного устройства. Эта величина введена для избежания ситуации, когда показатель «μ» равен бесконечности. В общем случае показатель μ может принимать значения из диапазона:
1<μ<4500.
Пример №7. Автомобильные краны, как правило, выполняются универсальными для широкого спектра условий работ. Однако в ряде случаев краны могут выполняться приспособленными для работы в особых условиях, например, для работы с насыпей железнодорожного полотна, для работы на склонах котлованов. В данном примере реализации автомобильный кран предназначен для работы на склоне котлована и конструктивно выполнен так, что одна из выносных опор (правая задняя опора, см. фиг.24) в своей продольной плоскости наклонена под углом тридцать градусов вниз (позиция 99) относительно плоскости 16 неповоротного устройства. А другая из выносных опор (левая задняя опора, см. фиг.24) в своей продольной плоскости наклонена под углом тридцать градусов вверх (позиция 97) относительно плоскости 16 неповоротного устройства. Передняя правая выносная опора в своей продольной плоскости наклонена под углом двадцать пять градусов вниз относительно плоскости неповоротного устройства. Передняя левая выносная опора в своей продольной плоскости наклонена под углом двадцать пять градусов вверх относительно плоскости неповоротного устройства. Позициями 100 и 101 на фиг.24 обозначены направляющие короба для выносных опор. При таком выполнении выносных опор может быть существенно увеличен допустимый для работы крана уклон рабочей площадки.
Пример №8. Автомобильный кран конструктивно выполнен так, что наклон вниз одной из выносных опор правого борта к плоскости неповоротного
устройства больше наклона вниз других выносных опор к плоскости неповоротного устройства (см. фиг.2 или фиг.5). При таком выполнении крана целесообразно выносную опору с большим углом наклона опирать на дно или на склон котлована.
Пример №9. Автомобильный кран конструктивно выполнен так, что наклон вниз одной из выносных опор левого борта к плоскости неповоротного устройства больше наклона вниз других выносных опор к плоскости неповоротного устройства (см. фиг.3 или фиг.4). При таком выполнении крана целесообразно выносную опору с большим углом наклона опирать на дно или на склон котлована.
Пример №10. Автомобильный кран конструктивно выполнен так, что наклон вниз выносных опор правого борта к плоскости неповоротного устройства больше наклона вниз выносных опор левого борта к плоскости неповоротного устройства. При таком выполнении выносных опор кран целесообразно ориентировать правым бортом к котловану.
Пример №11. Автомобильный кран конструктивно выполнен так, что наклон вниз выносных опор левого борта к плоскости неповоротного устройства больше наклона вниз выносных опор правого борта к плоскости неповоротного устройства. При таком выполнении выносных опор кран целесообразно ориентировать левым бортом к котловану.
Пример №12. Автомобильный кран конструктивно выполнен так, что каждая из выносных опор в своей продольной плоскости наклонена под углом вверх относительно плоскости неповоротного устройства. При таком выполнении выносных опор кран может эффективно работать между насыпями, например, железной дороги.
Пример №13. Автомобильный кран конструктивно выполнен так, что каждая из выносных опор в своей продольной плоскости наклонена под углом вверх относительно плоскости неповоротного устройства, и наклон одной из выносных опор к плоскости неповоротного устройства больше наклона других выносных опор к плоскости неповоротного устройства, а также наклон одной из выносных опор к плоскости неповоротного устройства меньше наклона других выносных опор к плоскости неповоротного устройства. При таком выполнении
выносных опор кран может эффективно работать между насыпями, например, железной дороги и опираться на склон насыпи опорой с большим наклоном.
Пример №14. Автомобильный кран (см. фиг.16) выполнен так, что угол 24 наклона опоры 72 в продольной плоскости ее выносной опоры, проходящей через продольную ось 17 опоры вывешивания крана к плоскости неповоротного устройства 16, составляет сорок пять градусов.
Угол 84 наклона опоры 83 в продольной плоскости ее выносной опоры, проходящей через продольную ось опоры вывешивания крана к плоскости неповоротного устройства 16, составляет девяносто градусов.
За счет наклона опоры 72 ее подпятник 21 передвинулся на величину 0.85 метра (при ходе поршня 0.6 м), по сравнению с ситуацией, если бы этот угол составлял 90 градусов. На величину 0.85 м уменьшится плечо опрокидывающего момента при работе в секторе над подпятником 21, и за счет этого возможно увеличение поднимаемого груза на малых вылетах стрелы - на тонны, на больших вылетах стрелы - на сотни килограмм.
Для модернизированного крана - прототипа на вылете стрелы в 3 метра за счет наклона опоры вывешивания будет достигнуто увеличение грузоподъемности на 2500 кг. В среднем можно считать, что отклонение опоры вывешивания в сторону увеличения площади опорного контура на 1 градус дает прирост грузоподъемности в 50 кг. Для справки: расчеты, проведенные для крана грузоподъемностью 100 тонн, показали, что отклонение опоры вывешивания на 1 градус дает прирост грузоподъемности в сотни килограмм, а отклонение на 0.1 градус дает прирост грузоподъемности в десятки килограмм.
Пример №15. Автомобильный кран содержит выдвижные выносные опоры и выполнен так, что угол 104 наклона задней правой опоры вывешивания 102 (см. фиг.25) в продольной плоскости ее выносной опоры, проходящей через продольную ось опоры вывешивания крана к плоскости 16 неповоротного устройства, составляет сорок пять градусов.
Угол 105 наклона задней левой опоры вывешивания 103 в продольной плоскости ее выносной опоры, проходящей через продольную ось опоры вывешивания крана к плоскости неповоротного устройства, составляет сто тридцать пять градусов. При работе в секторе над подпятником 106 плечо
опрокидывающего момента уменьшается на 0.85 м. На величину 0.85 м передвигается подпятник 107 ближе к подпятнику 106.
Углы наклона остальных опор вывешивания составляют 90 градусов.
Пусть масса крана с грузом равна 60 тонн. При расположении центра масс крана с грузом на оси 108 и расстоянии между подпятниками, равном шести метрам, нагрузка на подпятник 106 составит 21.5 тонны, а нагрузка на подпятник 107 составит 38.3 тонны. Увеличение угла 105 наиболее актуально, когда центр масс крана с грузом располагается в районе подпятника 106, например, проходит через ось 109.
Величину, равную отношению большего угла наклона опоры вывешивания крана к плоскости неповоротного устройства к меньшему углу наклона опоры вывешивания к плоскости неповоротного устройства, обозначим показателем гамма (λ). Для вышеприведенного примера показатель λ=135/45=3.
Компоновочные и прочностные исследования, проведенные для кранов грузоподъемностью от 16 до 500 тонн, показывают, что максимальный угол может составлять величину 135 градусов, а минимальный угол может составлять 45 градус. В общем случае показатель λ может принимать значения из диапазона:
1<λ<3.
Частным случаем данного примера является ситуация, когда угол (обозначим как фи «φ») наклона опоры вывешивания в продольной плоскости ее выносной опоры, проходящей через продольную ось опоры вывешивания крана к плоскости неповоротного устройства, составляет величину от 45 градусов до 90 градусов и от 90 градусов до 135 градусов. Т.е. исключается ситуация, когда угол равен 90 градусов.
В формализованном виде условие записывается так: значение угла «φ» выбирают из диапазонов
45°<φ<90°,
90°<φ<135°.
Пример №16. Автомобильный кран (см. фиг.20) выполнен так, что угол 52 составляет величину сорок пять градусов. Углы наклона других опор вывешивания составляют девяносто градусов.
За счет наклона опоры 74 ее подпятник 57 передвинулся на величину 0.85 метра (при ходе штока равном 0.6 м), по сравнению с ситуацией, если бы этот угол составлял 90 градусов. На величину 0.85 м уменьшится плечо опрокидывающего момента при работе в секторе над подпятником 57, и за счет этого возможно увеличение поднимаемого груза на малых вылетах стрелы - на тонны, на больших вылетах стрелы - на сотни килограмм.
Пример №17. Автомобильный кран (см. фиг.21) выполнен так, что угол 59 наклона опоры вывешивания 75 к плоскости 16 неповоротного устройства составляет величину 135 градусов. Остальные опоры вывешивания расположены под углами 90 градусов к плоскости неповоротного устройства. Подпятник 63 опоры 75 располагается ближе к подпятнику 62 на величину 0.85 м (при ходе штока равном 0.6 м). В зависимости от расположения центра масс крана с грузом относительно подпятников 63 и 62 нагрузки на подпятник 62 могут быть снижены на величину от единиц процента до десятков процентов.
Величину, равную отношению большего угла наклона опоры вывешивания крана (в плоскости параллельной продольной вертикальной плоскости крана) к плоскости неповоротного устройства к меньшему углу наклона опоры вывешивания к плоскости неповоротного устройства, обозначим показателем кси (ξ). Для вышеприведенного примера показатель ξ=135/90=1.5.
Компоновочные и прочностные исследования, проведенные для кранов грузоподъемностью от 16 до 500 тонн, показывают, что максимальный угол может составлять величину 135 градусов, а минимальный угол может составлять 45 градус. В общем случае показатель ξ может принимать значения из диапазона:
1<ξ<3.
Частным случаем данного примера является ситуация, когда угол (обозначим как «υ») наклона опоры вывешивания к плоскости неповоротного устройства составляет величину от 45 градусов до 90 градусов и от 90 градусов до 135 градусов. Т.е. исключается ситуация, когда угол равен 90 градусов.
В формализованном виде условие записывается так: значение угла «υ» выбирают из диапазонов:
45°<υ<90°,
90°<υ<135°.
Пример 18. Автомобильный кран могут выполнять так, что в транспортном и/или вывешенном положении крана наклон одной из опор вывешивания крана в продольной плоскости ее выносной опоры, проходящей через продольную ось опоры вывешивания крана к плоскости неповоротного устройства, меньше или больше наклона других опор вывешивания крана в продольных плоскостях их выносных опор, проходящих через продольные оси этих опор вывешивания крана к плоскости неповоротного устройства. Наклон опоры вывешивания задается за счет поворота ее относительно выносной опоры и фиксации с помощью ручного фиксатора.
В примерах 14-17 выносные опоры, на которых закреплены наклоненные под углами от 45 до 135 градусов опоры вывешивания, могут быть в свою очередь выполнены под углом от 45 до 135 градусов к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства как в транспортном положении, так и в вывешенном положении.
Пример №19. Автомобильный кран конструктивно выполнен так, что содержит четыре поворотные выносные опоры и в качестве опоры с большим наклоном к перпендикуляру к неповоротному устройству выполнена передняя правая поворотная выносная опора.
Пример №20. Автомобильный кран конструктивно выполнен так, что содержит четыре поворотные выносные опоры и в качестве опоры с большим наклоном к перпендикуляру к неповоротному устройству выполнена передняя левая поворотная выносная опора.
Пример №21. Автомобильный кран конструктивно выполнен так, что содержит четыре поворотные выносные опоры и в качестве опоры с большим наклоном к перпендикуляру к неповоротному устройству выполнена задняя правая поворотная выносная опора.
Пример №22. Автомобильный кран конструктивно выполнен так, что содержит четыре поворотные выносные опоры и в качестве опоры с большим наклоном к перпендикуляру к неповоротному устройству выполнена задняя левая поворотная выносная опора.
Пример №23. Автомобильный кран конструктивно выполнен так, что содержит четыре откидные выносные опоры и в качестве опоры с большим наклоном к перпендикуляру к неповоротному устройству выполнена передняя правая откидная выносная опора.
Пример №24. Автомобильный кран конструктивно выполнен так, что содержит четыре откидные выносные опоры и в качестве опоры с большим наклоном к перпендикуляру к неповоротному устройству выполнена передняя левая откидная выносная опора.
Пример №25. Автомобильный кран конструктивно выполнен так, что содержит четыре откидные выносные опоры и в качестве опоры с большим наклоном к перпендикуляру к неповоротному устройству выполнена задняя правая откидная выносная опора.
Пример №26. Автомобильный кран конструктивно выполнен так, что содержит четыре откидные выносные опоры и в качестве опоры с большим наклоном к перпендикуляру к неповоротному устройству выполнена задняя левая откидная выносная опора.
Далее на фиг.26-29 наглядно представлены дополнительные примеры реализации изобретения.
На фиг.26 представлен вывешенный кран, у которого задняя правая выносная опора наклонена к плоскости неповоротного устройства под углом 15°. Опора вывешивания задней левой выносной опоры наклонена к плоскости неповоротного устройства под углом менее 90 градусов.
На фиг.27 представлен вывешенный кран, у которого задняя правая выносная опора наклонена к плоскости неповоротного устройства под углом 15°. Опора вывешивания задней правой выносной опоры наклонена к плоскости неповоротного устройства под углом менее 90 градусов.
На фиг.28 представлен вывешенный кран, у которого задняя правая выносная опора наклонена к плоскости неповоротного устройства под углом 15°. Опора вывешивания передней правой выносной опоры наклонена к плоскости неповоротного устройства под углом менее 90 градусов.
На фиг.29 представлен вывешенный кран, у которого задняя правая выносная опора наклонена к плоскости неповоротного устройства под углом
15°. Опора вывешивания задней правой выносной опоры наклонена к плоскости неповоротного устройства под углом менее 90 градусов.
Материалы, приведенные в разделе, и в том числе приведенные примеры позволяют сделать вывод о том, что подтверждено назначение и достигаемые технические результаты изобретения.