ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ ГРУЗА НА СТРЕЛЕ СУДОВОГО КРАНА

Заявляемое устройство относится к области подъемно-транспортного машиностроения и может быть использовано в судовых палубных кранах.
В работе судовых палубных кранов проблема пространственных раскачиваний поднятого груза, ограничивающая возможности безопасного выполнения грузовых операций, прослеживается наиболее остро.
Известно устройство по патенту RU №110361, опубл. 20.11.2011, «Устройство для ограничения колебаний груза на крановых стрелах». Известное устройство содержит стрелу с закрепленными на ней боковыми балками с канатными шкивами на концах, двухсекционный барабан грузовой лебедки, вспомогательную лебедку и грузовую подвеску, включающую в себя балансир и гак.
Несущий канат выполнен из образующих бифиляр V-образной формы двух ветвей, концы которых закреплены на двухсекционном барабане грузовой лебедки и на балансире, который соединен также канатом-оттяжкой с барабаном вспомогательной лебедки.
Две ветви несущего каната и канат-оттяжка образуют пространственный трифиляр.
Вспомогательная лебедка включает в себя муфту предельного момента и приводной двигатель, крутящий момент на валу которого задан вручную или автоматически пропорционально массе поднимаемого груза.
При возникновении раскачиваний груза на подвеске их подавление и ограничение обеспечивается по двум плоскостям:
- в плоскости, перпендикулярной к продольной оси стрелы, - за счет демпфирующих свойств бифиляра V-образной формы, образованного ветвями несущего каната;
- в плоскости параллельной продольной оси стрелы, - тяговым усилием на барабане вспомогательной лебедки, воздействие которого с помощью каната-оттяжки передается на грузовую подвеску.
Известное устройство имеет два недостатка. Во-первых, подавление раскачивания груза в горизонтальной плоскости, т.е. перпендикулярно оси стрелы, является пассивным по своему воздействию, так как энергия движущихся масс в этом случае расходуется лишь на деформацию сечения в виде сторон перевернутой трапеции бифиляра V-образной формы.
Во-вторых, в фазе колебательного движения, когда грузовая подвеска движется «на стрелу», при образовании слабины каната-оттяжки вспомогательная лебедка выбирает слабину этого каната, при обратной фазе движения - «от стрелы» - усилие в канате-оттяжке, создаваемое уходящим грузом, нарастает, и, когда оно превысит тяговое усилие барабана вспомогательной лебедки, муфта предельного момента разрывает кинематическую связь между приводным двигателем и барабаном, и начинается «уходящее» движение груза на подвеске.
При этом приводной двигатель продолжает вращение в направлении на выбирание слабины каната-оттяжки, а барабан вспомогательной лебедки реверсируется, и его вращению препятствует не тяговое усилие барабана вспомогательной лебедки, а момент трения в муфте предельного момента, и на этот момент трения приводной двигатель никакого влияния оказать не может, каким бы способом вручную или автоматически ни регулировался крутящий момент на валу этого двигателя.
Следовательно, в известном устройстве подавление раскачиваний груза в плоскости, параллельной продольной оси стрелы по своему воздействию действительно является активным, но пропорциональная зависимость между величиной этого воздействия и массой поднимаемого груза может быть реализована в этом устройстве только соответствующей настройкой момента трения в муфте предельного момента, что автоматически и дистанционно обеспечить проблематично.
Известное устройство по патенту RU №182551, опубл. 22.08.2018, «Устройство подавления колебаний груза на крановых стрелах» выбрано прототипом заявляемого гасителя колебаний груза на стреле судового крана.
В прототипе заявляемого устройства для подавления возникших раскачиваний грузовой подвески с грузом использована трифилярная пространственная подвеска канатов, связывающая груз с крановой стрелой тремя канатами.
Две стороны этой пространственной подвески образуют канаты-оттяжки, которые пропущены по направляющим шкивам, расположенным на концах телескопических стрел, и наматываются на два гидроприводных вспомогательных барабана, которые установлены на боковинах крановой стрелы.
Функцию третьей стороны пространственного подвеса выполняет грузовой канат, перемещающий груз с помощью грузовой лебедки.
В прототипе заявляемого устройства эффективность подавления раскачиваний груза повышена за счет увеличения плоскости условного основания трифилярной подвески путем углового отклонения направляющих шкивов и благодаря телескопичности стрел, на которых расположены направляющие шкивы.
Однако в прототипе остается нерешенной проблема дистанционного формирования в канатах-оттяжках тормозных усилий, пропорциональных массе поднимаемого груза в фазе колебательного движения груза, когда он движется «от стрелы».
Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявляемого устройства, заключается в решении обозначенной проблемы.
Для достижения этого технического результата в известном гасителе колебаний груза на стреле судового крана, включающем закрепленные на стреле три стабилизирующие лебедки, барабаны которых связаны с грузовой подвеской судового крана канатами-оттяжками, образующими соответствующий пространственный трифиляр, и гидропривод этих барабанов, содержащий три нерегулируемых гидромотора, трехпозиционный распределитель, к которому подведены напорная и сливная линии гидропривода, и линии питания гидромоторов, соединяющие гидромоторы с трехпозиционным распределителем, согласно заявляемой полезной модели, в сливной линии гидропривода установлен клапан давления с обеспечением настройкой этого клапана соответствующего крутящего момента на гидромоторах в режиме работы гидропривода на выбирание слабины канатов-оттяжек, в линиях питания гидромоторов в этом режиме работы гидропривода установлены последовательно клапаны давления, шунтированные обратными клапанами, и двухпозиционные распределители, а полости гидромоторов, к которым подведены эти линии питания, соединены через обратные клапаны с пропорциональным клапаном давления, который оснащен пропорциональным электромагнитом с обеспечением дистанционного электрического регулирования этим электромагнитом настроечной пружины затвора этого клапана.
Заявляемый гаситель колебаний груза на стреле судового крана обладает новыми техническими свойствами, отсутствующими в известном прототипе.
Существенным в заявляемом гасителе является то, что гашение колебательного движения груза в фазе, когда он удаляется от стабилизирующей лебедки, происходит не традиционным способом травления каната путем реверсирования гидромотора распределителем и управляемого отпускания груза в режиме «двигателя с попутной нагрузкой», а путем автоматического перехода гидромотора в режим насоса и дистанционной электрической установкой давления в напорной линии этого насоса пропорциональным клапаном.
Заявляемое техническое решение, сохраняя преимущества прототипа, всей совокупностью своих существенных признаков повышает эффект подавления раскачиваний груза за счет применения в схеме пространственного трифилярного подвеса груза гидроприводных стабилизирующих лебедок с реверсивными гидромоторами, обеспечивает сокращение длительности рабочих циклов выполняемых грузовых операций, увеличение производительности труда и безопасности обслуживающего персонала.
Анализ существующей научно-технической и патентной информации показал неизвестность предлагаемой совокупности существенных отличительных признаков. Неизвестными оказались и отдельные существенные признаки. Таким образом, заявляемое техническое решение можно считать отвечающим критерию патентоспособности «новизна».
В заявляемом техническом решении имеет место нетрадиционное использование известных аппаратов гидропривода - нерегулируемых гидромоторов и клапана давления с пропорциональным управлением.
В фазе колебательного движения груза, когда стабилизирующие лебедки выбирают слабину каната-оттяжки, нерегулируемые гидромоторы выполняют для барабанов стабилизирующих лебедок функцию двигателей.
В фазе колебательного движения груза, когда он удаляется от стабилизирующей лебедки, функция двигателя переходит к барабану, который, вращаясь под действием канатов-оттяжек в противоположную сторону, реверсирует нерегулируемый гидромотор, переводя его в режим насоса, в напорной линии которого установлен пропорциональный клапан давления, формирующий тормозной момент на валу барабана.
Устройство и работа заявляемого гасителя колебаний груза объяснены ниже со ссылкой на приложенные рисунки:
на фиг. 1 показана конструктивная схема трифилярной подвески груза на стреле судового крана; на фиг. 2 показана гидравлическая схема гидропривода стабилизирующих лебедок.
Заявляемый гаситель колебаний груза содержит боковые кронштейны 1 и 2, закрепленные на боковой части стрелы 3 судового крана, канатные шкивы 4 и 5, установленные на концах боковых кронштейнов 1 и 2, три гидроприводные стабилизирующие лебедки 6, 7 и 8, установленные на стреле в зоне, доступной для обслуживания, два перемещающиеся по шкивам 4 и 5 каната-оттяжки 9 и 10, выполненные одинаковой длины, и канат-оттяжку 11, соединяющие грузовую подвеску 12 соответственно со стабилизирующими лебедками 6, 7 и 8, образуя при этом пространственный трифиляр.
Гидропривод стабилизирующих лебедок 6, 7 и 8 содержит три нерегулируемых гидромотора соответственно 13, 14, 15 и трехпозиционный распределитель 16, к которому подведены напорная 17 и сливная 18 линии гидропривода и линии питания АА и ВВ, соединяющие гидромоторы с трехпозиционным распределителем 16.
В сливной линии 18 установлен клапан давления 19, настройкой которого задается крутящий момент на гидромоторах 13, 14 и 15 в фазе колебательного движения груза, когда соответствующие стабилизирующие лебедки выбирают слабину канатов-оттяжек.
В линиях питания АА установлены шунтированные обратными клапанами 20 клапаны давления 21 и двухпозиционные распределители 22, обеспечивающие раздельную настройку и испытания нерегулируемых гидромоторов 13, 14 и 15.
Линии питания АА через обратные клапаны 23 подведены к пропорциональному клапану давления 24, оснащенному пропорциональным электромагнитом 25 с обеспечением дистанционного электрического регулирования этим электромагнитом настроечной пружины 26 затвора 27.
Во время работы крана золотник трехпозиционного распределителя 16 всегда находится в положении, при котором линия питания АА сообщается с напорной линией 17, а линия питания ВВ со сливной линией 18.
В фазе колебательного движения груза, когда он движется «на стрелу», гидромоторы 13, 14 и 15 вращают барабаны стабилизирующих лебедок 6, 7 и 8 на выбирание слабины канатов-оттяжек 9, 10 и 11 с постоянным минимальным крутящим моментом, задаваемым настройкой клапана давления 19.
В фазе колебательного движения груза, когда он движется «от стрелы», канаты-оттяжки 9, 10 и 11 реверсируют барабаны стабилизирующих лебедок 6, 7 и 8, кинематически связанные с барабанами гидромоторы 13, 14 и 15, которые переходят из моторного режима работы в насосный режим. При этом нагнетаемый гидромоторами поток через обратные клапаны 23 подводится к пропорциональному клапану давления 24. Пропорциональный электромагнит 25 сжимает настроечную пружину 26 затвора 27 клапана давления 24 с усилием, пропорциональным поднимаемому грузу. Соответствующий электрический сигнал дистанционно передается пропорциональному электромагниту 25 системой управления.