УРАВНОВЕШИВАЮЩЕЕ ГРУЗОПОДЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к подъемно-транспортному оборудованию, в частности к механизмам для подъема и перемещения груза по монорельсовому пути.
Цель полезной модели - расширение функциональных возможностей путем введения регулировки вылета стрелы с одновременным уравновешиванием груза, а также повышение надежности работы.
Уровень техники
Известны поворотные стационарные (напольные) краны, стрелы которых установлены на колонне и вращаются вокруг нее. (Александров М.П. Подъемно-транспортные машины. М., «Высшая школа», 1979 г., стр.42, рис.27 «а») [1] и (Лысяков А.Г. Вспомогательное оборудование для перемещения грузов. М., «Машиностроение», 1977 г., стр.159, рис.101) [2].
Известные краны имеют постоянный вылет стрелы, т.е. неизменное расстояние от центра тяжести груза до оси, вокруг которой поворачивается стрела. Груз поднимают по вертикали и перемещают в любую точку, расположенную на окружности с радиусом равным длине вылета стрелы.
Недостатками известных кранов являются ограниченность зоны обслуживания и необходимость стационарного (напольного) крепления, занимающего полезную площадь рабочего помещения.
Зона обслуживания расширяется при применении известных стационарных поворотных кранов с переменным вылетом стрелы. (Александров М.П. Подъемно-транспортные машины. М., «Высшая школа», 1979 г., стр.42, рис.27 «б») [3], (стр.43, рис.28) [4] и (стр.44, рис.29) [5].
В аналоге [3] изменение вылета происходит за счет изменения угла подъема стрелы. В аналоге [4] стрела крана, кроме поворота относительно оси колонны имеет дополнительное шарнирное сочленение в средней части, обеспечивающее поворот части стрелы в горизонтальной плоскости, чем и достигается изменение вылета. В аналоге [5] изменение вылета производится при помощи тележки, передвигающейся по стреле.
Подобные краны могут обслуживать зону, заключенную между двумя окружностями, радиусами которых являются максимальный и минимальный вылет стрелы.
Недостатком известных устройств является необходимость напольного крепления, занимающего полезную площадь рабочего помещения.
Известны передвижные стреловые краны, состоящие из рамы, которая при перемещении опирается на колеса, а при работе - на выносные винтовые опоры. На раму через опорно-поворотное устройство опирается поворотная стойка. На стойке закреплены стрела с гуськом и оттяжкой и грузовая и стреловая лебедки. (Лысяков А.Г. Вспомогательное оборудование для перемещения грузов. М., «Машиностроение», 1977 г., стр.162, рис.103) [6].
Кран перемещают на колесах в необходимое для работы место, устанавливают его на выдвижные винтовые опоры. Стойку поворачивают вручную, а угол наклона гуська регулируют перестановкой конца оттяжки. Подъем и горизонтальное перемещение осуществляют лебедками.
Недостатками известных кранов является невозможность их применения в специальных помещениях с ограниченной рабочей площадью и проходами.
Известны ручные и электрические тали, перемещающиеся по монорельсовым (однорельсовым) путям. (Александров М.П. Подъемно-транспортные машины. М., «Высшая школа», 1979 г., стр.22, рис.7 и 8) [7].
Ручные тали изготавливаются грузоподъемностью до 1 т, а электрические (с электроприводом) - 0,25-15 т и со скоростью подъема 5-25 м/мин. При их использовании полезная площадь рабочего помещения не занимается, поскольку монорельсовые пути крепятся на высоте в верхней части помещения.
Известные устройства позволяют поднимать груз и перемещать его горизонтально, но только в одном направлении по монорельсовому пути, что и является недостатком этих конструкций (ограниченность зоны обслуживания).
2
Известно уравновешивающее подъемное устройство, содержащее стойку, корпус с вертикальными и горизонтальными пазами, в которых шарнирно установлена грузовая стрела в виде параллелограмма с грузозахватным органом, закрепленным на продолжении одного из меньших звеньев параллелограмма, противовес - на продолжении одного из больших звеньев и силовой привод. (А.С. СССР №655639, М. кл. В66С 23/72, 1976 г., опубл. Бюл. №13, 1979 г.) [8].
Уравновешивание устройства без груза производят противовесом, а вертикальное перемещение и уравновешивание груза - при помощи привода. Горизонтальное перемещение груза (движение по окружности) производят вращением грузовой стрелы вокруг оси стойки.
Недостатками известного устройства, также как и аналогов [3-5] является необходимость напольного крепления, занимающего полезную площадь рабочего помещения, а также сложность конструкции.
3
Известно уравновешивающее подъемное устройство, содержащее корпус с вертикальными и горизонтальными пазами, в которых шарнирно установлена стрела в виде параллелограмма с грузозахватным органом, закрепленным на продолжении одного из меньших звеньев параллелограмма, привод вертикального перемещения с системой управления, а также, в отличии от аналога [8], траверсу, шарнирно закрепленную на вертикальном промежуточном элементе на одном из меньших звеньев параллелограмма, при этом упомянутая траверса установлена с возможностью радиального перемещения при помощи дополнительного привода в виде пневмоцилиндра с пружиной растяжения. (А.С. СССР №1087454, МКИ В66С 23/72, 1982 г., опубл. Бюл. №15, 1984 г.) [9].
При помощи приводов вертикального и радиального перемещения опускают стрелу с траверсой, захватывают и перемещают груз по необходимой траектории.
Недостатком известного устройства является необоснованно сложная конструкция при работе с небольшими грузами (массой до 200 кг.).
Известно уравновешивающее грузоподъемное устройство, содержащее полноповоротную двуплечую балку с роликами, одно плечо которой выполнено короче другого, шарнирно прикрепленный к балке маятник с приводом подъема груза на конце, ролики, прикрепленные к маятнику, гибкий орган (канат) с грузовым крюком на конце, закрепленный вторым концом на барабане привода и последовательно огибающий ролики на маятнике и
5
ролики на балке, образуя между маятником и плечом балки полиспаст. Балка связана с поворотным механизмом и с механизмом перемещения по монорельсу. (А.С. СССР №1735200, МКИ В66С 23/76, 1989 г., опубл. Бюл. №19, 1992 г.) [10].
Для захвата груза опускают крюк включением привода. Захватывают и поднимают груз. При этом привод и маятник под действием собственной массы находится в вертикальном положении. В начальный период после включения привода подъем груза не происходит, а при наматывании гибкого органа (каната) на барабан привода, последний вместе с маятником благодаря усилию в гибком органе отклоняется в сторону короткого плеча балки до тех пор, пока момент от привода на коротком плече балки не станет равным моменту на другом плече (с грузовым крюком) от поднимаемого груза. После отклонения маятника с приводом начинается подъем груза. Груз поднимают на необходимую высоту и перемещают в назначенное место передвижением по монорельсу и поворотом балки. При установке груза по мере ослабления гибкого органа маятник с приводом возвращается в исходное вертикальное положение.
Недостатком известного устройства является невозможность перемещения груза в направлении перпендикулярном монорельсу, а только вдоль него и по окружности радиус которой равен длинному плечу балки при ее повороте.
4
За прототип, как наиболее близкое по технической сущности и достигаемому результату, выбрано уравновешивающее грузоподъемное устройство по Авторскому свидетельству СССР №1379242, МКИ В66С 23/76, 1986 г., опубл. Бюл. №9, 1988 г. [11].
Устройство, выбранное в качестве прототипа, содержит, установленный на монорельсе механизм передвижения, с возможностью вращения в горизонтальной плоскости, подвешенную
к нему двуплечую балку с механизмом подъема и грузовым канатом. Двуплечая балка снабжена концевыми роликами. Механизм подъема установлен посредством тележки на балке и связан с ней пружинным механизмом. Исходное положение механизма подъема (тележки) определяется упором на балке. На конце каната закреплен грузовой крюк.
Устройство-прототип работает следующим образом.
Для захвата груза, например с пола крюк опускают вниз включением привода механизма подъема. Захватывают и поднимают груз на необходимую высоту. При этом механизм подъема под воздействием пружинного механизма находится в исходном положении у упора. В начальный период после включения механизма подъем груза не происходит, а при сматывании каната на барабан механизма подъема, последний преодолевая расчетное возрастающее усилие возвратного пружинного механизма, перемещается по балке под воздействием нагруженного каната влево на расстояние, обеспечивающее момент массы механизма подъема на левом плече балки, равный моменту от поднимаемого груза на правом плече балки (с грузовым крюком). После остановки перемещения механизма подъема (являющегося также и противовесом) по балке начинается подъем груза. При установке груза в назначенное место по мере ослабления натяжения каната механизм подъема под воздействием пружинного механизма возвращается в исходное положение.
Устройство-прототип позволяет захватывать грузы, уравновешивать, поднимать на необходимую высоту и перемещать их по монорельсовому пути, а также поворачивать по окружности с радиусом равным длине вылета балки.
Недостатками устройства-прототипа являются ограниченность зоны обслуживания из-за невозможности изменения вылета балки, а также недостаточная надежность из-за применения возвратного пружинного механизма и тележки в качестве противовеса для уравновешивания груза.
Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей путем введения регулировки вылета стрелы с одновременным уравновешиванием груза, а также повышение надежности работы.
Указанная цель достигается тем, что в уравновешивающем грузоподъемном устройстве, содержащим механизм передвижения, установленный на монорельсе, подвешенную к нему полноповоротную двуплечую балку (стрелу) с установленными на одном ее плече грузозахватным элементом, а на другом - уравновешивающим механизмом, упомянутая балка выполнена разъемной с механизмом радиального перемещения плеч посредине в виде зубчатых реек на свободных концах плеч, установленных в корпусе и перекрывающих друг друга, и шестерни между ними, при вращении изменяющей длину вылета обоих плеч.
Раскрытие полезной модели
При изготовлении, в том числе регулировке различных изделий (массой до 200 кг.) возникает необходимость их подъема и перемещения, например для установки на регулировочный стенд. Процесс регулировки происходит в специальных помещениях (зданиях) - безэховых камерах (БЭК) для исключения отражения от стен (искажение сигнала) и утечки радиоизлучения.
Конструктивные особенности этих помещений, имеющих радиоизоляцию, не позволяют применять мостовой кран с возможностью горизонтального перемещения приподнятого груза в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Кроме того, ограниченность площади не позволяет использовать напольные передвижные краны из-за размещения регулировочного и проверочного оборудования на полу помещения.
Поэтому в подобных помещениях применяются ручные тали или электротельферы, перемещающиеся по монорельсовому пути.
Однако, эти механизмы позволяют перемещать приподнятый груз только в одном направлении (вдоль монорельсового пути), что ограничивает зону обслуживания и, как следствие, имеет место нерациональное использование рабочих площадей.
Поскольку возможности талей ограничены, а применение напольных передвижных кранов невозможно появляются «мертвые» зоны, исключающие полезную площадь из работы.
Упомянутые специальные помещения (БЭК) являются дорогостоящими сооружениями, как в строительстве, так и в обслуживании (радиопоглощающее покрытие, специальные шлюзы, исключающие утечку радиоизлучения при входе и выходе из помещения, системы контроля излучения и поддержания микроклимата и т.д.). Поэтому рациональное использование площади является экономически необходимым условием работы.
В связи с изложенным имеется объективная необходимость в оборудовании стандартных (покупных) грузоподъемных механизмов (талей) устройствами, позволяющим расширить зону обслуживания.
Подобные устройства должны иметь полноповоротную двуплечую балку с возможностью изменения длины и одновременного уравновешивания груза, а также возможность подвешивания на стандартном грузоподъемном механизме. Кроме того, эти устройства должны быть простыми в изготовлении и надежными в эксплуатации.
При осуществлении полезной модели, по сравнению с прототипом, может быть получено расширение функциональных возможностей (расширение зоны обслуживания) путем введения регулировки вылета балки с одновременным уравновешиванием груза, а также повышение надежности работы заменой уравновешивающего механизма в виде каретки с пружинным механизмом, перемещающейся по балке, на реечный механизм, позволяющий с увеличением длины вылета балки одновременно увеличивать длину и плеча с балансиром.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображено уравновешивающее грузоподъемное устройство, общий вид; на фиг.2 - выноска I на фиг.1 (механизм радиального перемещения плеч балки, увеличено).
Устройство содержит механизм (вертикального и горизонтального) передвижения 1, установленный на монорельсе 2, подвешенную к механизму 1 полноповоротную двуплечую балку с разъемными (перемещающимися относительно друг друга) плечами 3 и 4, на плече 3 установлен грузозахватный элемент 5, а на плече 4 - уравновешивающий механизм 6, посредине балки смонтирован механизм радиального перемещения 7 плеч 3 и 4 в виде зубчатых реек 8 и 9 на свободных концах упомянутых плеч, установленных в корпусе 10 и перекрывающих друг друга, и шестерни 11 между ними.
Работа с устройством осуществляется следующим образом.
Балку (на чертеже не обозначена) опускают на груз при помощи механизма передвижения 1 и подцепляют его грузозахватным элементом 5. Предварительно уравновешивают груз при произвольном вылете плеча 3 и, соответственно плеча 4 балки уравновешивающим механизмом 6. Поднимают груз на необходимую высоту и перемещают его по монорельсу 2 при помощи механизма передвижения 1.
При необходимости перемещения груза по окружности, с радиусом равным длине вылета плеча 3, поворачивают балку вокруг оси, проходящей через ее подвеску на механизме 1.
Для радиального перемещения груза (по балке), в том числе и в направлении перпендикулярном монорельсу 2, вращают шестерню 11 механизма 7. При этом зубья шестерни 11 взаимодействуют с зубьями реек 8 и 9, и рейки и, соответственно плечи 3 и 4 балки перемещаются по корпусу 10 в противоположных направлениях, увеличивая или уменьшая вылет с одновременным уравновешиванием груза, поскольку величина перемещения
плеча 3 с грузозахватным элементом 5 и грузом равна величине перемещения плеча 4 с уравновешивающим механизмом 6 (плечи 3 и 4 были предварительно уравновешены).
Комбинированием горизонтальных перемещений - вдоль монорельса 2, вокруг оси подвески балки на механизме 1 и радиального перемещения по балке, а также вертикального перемещения получают необходимую траекторию (любой сложности) передвижения груза.
Технический результат при использовании полезной модели заключается в расширении функциональных возможностей путем введения регулировки вылета балки с одновременным уравновешиванием груза, позволяющей рационально использовать площадь рабочего помещения (расширение зоны обслуживания). Кроме того, замена механизма подъема, являющегося также и механизмом уравновешивания груза, в виде тележки с пружинным механизмом, перемещающейся по балке, на реечный механизм регулировки вылета плеч балки позволит повысить надежность работы устройства.
Осуществление полезной модели
Разработана конструкция уравновешивающего грузоподъемного устройства для подъема и перемещения грузов по монорельсовому пути.
Устройство содержит механизм вертикального и горизонтального передвижения 1, установленный на монорельсе 2, подвешенную к механизму 1 полноповоротную двуплечую балку (на чертеже не обозначена) с разъемными плечами 3 и 4, посредине балки в корпусе 10 смонтирован механизм радиального перемещения 7.
Механизм передвижения 1 представляет собой таль электрическую канатную, (производство Болгарии), серия Т 10, грузоподъемность 0,5 т, высота подъема 6 м, полиспаст 1/2, двускоростная, скорость подъема 1,4/8 м/мин, габариты 745×505×860 мм, с электроприводом подъема и горизонтального перемещения по монорельсу 2.
Монорельс 2 представляет собой стальную двутавровую балку №24 ГОСТ 8239-72 длиной 12 м и размерами поперечного сечения 240×115 мм и толщиной вертикальной стенки 6 мм.
Плечи 3 и 4 представляют собой стальные цилиндры диаметром 140 мм и длиной 1000 мм, на конце плеча 3 установлен грузозахватный элемент 5 в виде крюка К 1-0,5 РД - 10-33-93, грузоподъемностью 0,5 т, а на конце плеча 4 - уравновешивающий механизм 6 в виде штанги и стальных съемных противовесов, диаметром 150 мм, высотой 80 мм и массой 10 кг.
Механизм радиального перемещения 7 представляет собой, установленные в корпусе 10, зубчатые рейки 8 и 9, длиной 500 и высотой 40 мм на свободных концах плеч 3 и 4, перекрывающие друг друга (рейки являются продолжением плеч 3 и 4) и имеющие параметры - модуль 4, высота зуба 10 мм, шаг 10 мм и число зубьев - 40, и бронзовую зубчатую шестерню 11 диаметром 80 мм, толщиной со ступицей 50 мм и параметрами - модуль 4, число зубьев - 19, установленную между рейками 8 и 9 и закрепленную в корпусе 10 с возможностью вращения и взаимодействия с зубьями упомянутых реек при помощи привода (на чертеже не показан) в виде стальной рукоятки штурвальной 7061-0153 ГОСТ 14771-69, диаметром 300 мм и высотой со ступицей 55 мм.
Корпус 10 представляет собой стальной полый цилиндр с наружным диаметром 152 мм, толщиной стенки 6 мм и длиной 1000 мм, со строповочным элементом (на чертеже не обозначен) в виде петли высотой 120 мм, шириной 80 мм из стального прутка диаметром 16 мм.
При необходимости перемещения однотипных грузов с одинаковой массой (до 200 кг) по сложной траектории в помещениях с ограниченной рабочей площадью, например в БЭК производят следующее. Балку навешивают на крюк механизма вертикального и горизонтального передвижения 1 (электрическая канатная таль), включением упомянутого механизма 1 заводят балку на груз и подцепляют его грузозахватным элементом 5 (стандартный крюк). Приподнимают балку с грузом на некоторую высоту (первоначальная единовременная регулировка) и уравновешивают плечи 3 и 4 балки набором противовесов механизма 6. Затем поднимают уравновешенный груз на необходимую высоту и перемещают его по монорельсу 2 при помощи механизма 1. Для перемещения груза по окружности вращают (вручную) балку вокруг оси ее подвески к механизму 1. Для радиального перемещения груза (по балке) вращают привод (штурвальная рукоятка) механизма радиального перемещения 7, при этом шестерня 11 вращается и ее зубья взаимодействуют с зубьями реек 8 и 9 плеч 3 и 4 балки и они (плечи) перемещаются в противоположных направлениях относительно оси вращении (центра балки) шестерни 11 в корпусе 10. Тем самым достигается изменение вылета плеч 3 и 4 с одновременным уравновешиванием груза.
При использовании в полезной модели стандартного грузоподъемного механизма (электрической канатной тали) достигается расширение функциональных возможностей (расширение зоны обслуживания) с минимальной себестоимостью устройства.