УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДЪЕМА И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ГРУЗОВ

Предполагаемая полезная модель относится к области подъемно-транспортных машин и может быть использована в устройствах для подъема и перемещения грузов, преимущественно в составе комплектов оборудования для проведения работ по бестраншейной прокладке новых и замене устаревших подземных трубопроводов для силовой протяжки (перемещения) рабочего органа (инструмента).
Известна гидравлическая лебедка (патент РФ №2129091, опубл. 20.04.1999), включающая раму, канат, два клиновых захвата каната, установленных на раме с возможностью возвратно-поступательного перемещения, и один клиновой захват каната, установленный на раме неподвижно. Для привода в возвратно-поступательное движение подвижных клиновых захватов каната устройство снабжено гидравлическими домкратами, управление работой которых обеспечивается системой конечных переключателей.
При подаче давлениям гидросистему подвижные клиновые захваты совершают возвратно-поступательное движение во взаимно противоположных направлениях, поочередно захватывая канат, осуществляя при этом его протяжку вместе с перемещаемым грузом.
Применение силового привода, выполненного в виде гидравлических домкратов, обладающих высокой удельной энергоемкостью, способствует снижению габаритов и веса рассматриваемого устройства по сравнению с классическими лебедками «барабанного» типа, оснащенными тяжелым и громоздким приводным мотор-редуктором. Кроме того, данное устройство может осуществлять перемещение груза на расстояния, ограниченные длиной используемого каната. В лебедках «барабанного» типа это расстояние ограничено канатоемкостью барабана.
Несмотря на указанные достоинства, рассматриваемое устройство обладает рядом недостатков.
Одним из них является необходимость приложения к канату больших радиальных усилий со стороны губок клиновых захватов, что приводит к возникновению больших контактных напряжений между проволоками каната и, как следствие, к их ускоренному износу и потере несущей способности каната в целом.
Существенным недостатком является также очевидная сложность как устройства в целом, так и отдельных его частей, например, клиновых захватов, что в свою очередь снижает надежность работы устройства и повышает стоимость его изготовления.
Известен также ряд устройств (например, лебедка по а.с. СССР №1178687 и лебедка по а.с. СССР №779289), которые содержат гидропривод возвратно-поступательного движения, выполненный в виде домкратов, управляемых конечными переключателями, и два захвата каната, выполненных в виде шкивов с ребордами, на каждый из которых в несколько оборотов навит канат. Приводимые домкратами возвратно-поступательное движение шкивы поочередно захватывают навитый на них канат, перемещая при этом соединенный с канатом груз.
Очевидны простота конструкции данных лебедок, высокая удельная энергоемкость привода, а также на первый взгляд, «щадящие» условия работы каната, навитого на захваты в виде шкивов. Однако, при внимательном рассмотрении видно, что рассматриваемые устройства практически непригодны для применения. В процессе пошаговой протяжки каната контакт его грузовой ветви со шкивом вначале переместится до соприкосновения с ребордой, а затем начнет перемещаться в обратном направлении, в то время как сбегающая ветвь перемещается навстречу набегающей. Через несколько оборотов шкива обе ветви встречаются, после чего происходит заклинивание всего механизма. В лучшем случае груз может быть перемещен на расстояние в несколько метров.
Указанные недостатки устранены в выбранной в качестве прототипа двухбарабанной фрикционной лебедке по а.с. СССР №143991 (опубл. в БИ №2, 1962 г.). Данная лебедка включает два спаренных барабана (шкива) с круговыми пазами (направляющими желобами) футерованными фрикционным материалом. В пазы (направляющие желоба) уложен плоский канат таким образом, что ветвь каната, сбегающая с одного кругового паза (направляющего желоба), является набегающей на круговой паз (направляющий желоб) другого барабана. Причем, один грузовой конец каната соединен с перемещаемым грузом, а другой - «холостой» участок каната - присоединен к подающему устройству, предназначенному для натягивания «холостого» участка каната и подачи его к накопителю. Лебедка содержит двигатель с редуктором для привода во вращение обоих барабанов и привод подающего устройства. Подающее зажимное устройство включает две рамы с гусеничными цепями, верхняя из которых подвижна в вертикальном направлении, а нижняя закреплена неподвижно на раме. Траки обеих гусеничных цепей футерованы фрикционным материалом.
При включенном электродвигателе барабаны, в круговых пазах (направляющих желобах) которых уложен плоский канат, приводятся во вращение. В процессе вращения барабаны благодаря силам трения увлекают уложенный в пазах канат, перемещая присоединенный к нему груз. Подающий механизм, приводимый одновременно с барабанами, обеспечивает натяжение свободной («холостой», ненагруженной) ветви каната, необходимое для предотвращения проскальзывания каната в пазах барабанов.
В рассматриваемом устройстве сохранено важное достоинство аналогов, а именно - возможность перемещения груза на любые расстояния, значения которых могут быть ограничены лишь только длиной используемого каната. Кроме того, в данном устройстве канат, в отличие от аналогов, работает в благоприятных условиях, так как силы, приложенные к канату со стороны барабанов, распределены по всей длине его контакта с поверхностью круговых пазов. Это предохраняет канат от ускоренного износа.
4
5
2
Недостатком рассматриваемого устройства являются большие габариты и вес, обусловленные наличием редуктора с двигателем, необходимых для привода барабанов во вращение, что в свою очередь приводит к увеличению габаритов и веса устройства, а также к увеличению стоимости его изготовления. Данный недостаток является весьма существенным при создании устройств для перемещения и подъема крупнотоннажных (100 Тc и более) грузов. Например, для лебедки с тяговым усилием 100 Тc потребуется редуктор с крутящим моментом на выходном валу примерно 5·10 кГс·м (5·10 Нм). Такой редуктор, обладающий большими габаритами, весом и высокой стоимостью, относится к числу сверхтяжелых. Об этом свидетельствует, например, рекламный проспект ЗАО «НТС Приводная техника» (Москва, Посланников пер., д.9, стр.1), в котором редукторы подобного типа относятся к сверхмощной тяжелой серии. Уместно при этом отметить, что для создания усилия 100 Тc достаточно всего четырех гидродомкратов с диаметром поршня 140 мм или двух диаметром 200 мм при заурядном давлении (порядка 160 кгс/см) в гидросистеме.
Техническая задача, решаемая в предполагаемой полезной модели, заключается в уменьшении габаритов, веса и стоимости изготовления устройства за счет замены тяжелого, высокогабаритного и дорогого вращательного привода, выполненного в виде мотор-редуктора, приводом возвратно-поступательного движения, выполненным в виде домкрата, обладающего более высокой удельной энергоемкостью по сравнению с вращательным приводом.
Поставленная задача решается тем, что устройство для подъема и перемещения грузов, включающее канат, раму, закрепленный неподвижно на раме блок спаренных шкивов с направляющими желобами, в которых уложен канат таким образом, что ветвь каната, сбегающая с одного шкива, является набегающей на другой шкив, средство для натяжения и подачи в накопитель сбегающей ветви каната, снабжено дополнительным блоком спаренных шкивов, установленным на раме с возможностью возвратно-поступательного перемещения, средством, обеспечивающим возможность вращения шкивов только в одном направлении, домкратами (например, гидравлическими) для привода подвижного блока спаренных шкивов и конечными переключателями для управления работой домкратов.
Средство, обеспечивающее возможность вращения спаренных шкивов может быть выполнено в виде обгонной муфты, храпового механизма или в виде тормоза, управляемого конечными переключателями.
Такое выполнение устройства позволяет блокам спаренных шкивов выполнять функции средств для пошагового захвата каната с благоприятными условиями его работы. Пошаговый захват каната в свою очередь приводит к замене вращательного привода на привод возвратно-поступательного движения, например, домкрат, обладающий, высокой удельной энергоемкостью, малыми габаритами и весом, а также низкой стоимостью изготовления. Таким образом, совокупность признаков предлагаемой полезной модели обеспечивает снижение габаритов, веса и стоимости изготовления устройства для подъема и перемещения грузов.
Предполагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 схематично представлен общий вид устройства в плане; на фиг.2 - вид сбоку устройства при совершении рабочего хода; на фиг.3 - общий вид устройства в плане при совершении холостого хода; на фиг.4 - вид сбоку устройства.
Устройство для подъема и перемещения грузов включает раму 1, установленный неподвижно на раме блок 2 спаренных шкивов 3 и 4 с круговыми направляющими желобами, блок 5 спаренных шкивов 6 и 7 с круговыми направляющими желобами, установленный на раме с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль направляющей 8, канат 9, имеющий рабочую 10 и холостую (сходящую) 11 ветви. Канат 9 уложен в круговых направляющих желобах спаренных шкивов 6 и 7 подвижного блока 5 и спаренных шкивов 3 и 4 неподвижного блока 2 таким образом, что ветвь каната, сбегающая с одного шкива, является набегающей на другой шкив. Для привода в возвратно-поступательное движение подвижного блока 5 спаренных шкивов 6 и 7 устройство снабжено гидравлическими домкратами 12, 13 с поршневыми 14, 15 и штоковыми 16, 17 полостями. Для управления работой домкратов устройство снабжено конечными переключателями 18, 19. Оба блока 2, 5 спаренных шкивов 3, 4, 6 и 7 снабжены средством, обеспечивающим возможность вращения спаренных шкивов только в одном направлении. Такое средство может быть выполнено в виде обгонной муфты, храпового механизма или тормоза. На фигурах для наглядности это средство представлено в виде храповых колес 20, 21 и пальцев 22, 23. Кроме того, устройство содержит средство (на фиг. не показано), для. натяжения и подачи в накопитель «холостой» (сходящей) ветви 11 каната 9.
Навивка каната 2 может быть осуществлена таким образом, что ветвь каната 2, сходящая с направляющего его желоба 5 или 6 одного шкива (например, 3), является набегающей на другой шкив (например, 4) с одной и той же стороны, как показано на фиг.1. При этом между собой шкивы 3 и 4 сопряжены с возможностью вращения в одинаковом направлении.
Движение каната 9 возможно только в одном направлении - от конечного переключателя 19 в сторону конечного переключателя 18, так как вращение спаренных шкивов осуществляется только в одном направлении - против хода часовой стрелки, а скольжение, каната относительно направляющих желобов спаренных шкивов 3, 4, 5 и 6 исключается благодаря тому, что даже незначительное по сравнению с усилиями, необходимыми для подъема груза, усилие сбегающей ветви 11 каната 9 со стороны средства для натяжения этой ветви приводит к возникновению весьма значительной силы трения в паре шкив-канат.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
При подаче давления в поршневые полости 14, 15 домкратов 12, 13 подвижный блок 5 спаренных шкивов 6, 7 совершает рабочий ход в сторону конечного переключателя 18, протягивая при этом уложенный в направляющие желоба канат 9 вместе с присоединенным к нему грузом. Спаренные шкивы 3, 4 не препятствуют движению каната, так как их вращение против хода часовой стрелки допускается конструкцией устройства. Рабочий ход блока 5 в данном направлении завершается после его контакта с конечным переключателем 18. Далее подача давления в поршневые полости 14, 15 прекращается и подается давление в штоковые полости 16, 17. В результате блок 5 начинает движение в обратном направлении, совершая холостой ход. При этом перемещение или подъем груза прекращается, однако, рабочая ветвь 10 каната 9 остается нагруженной, так как повороту спаренных шкивов 3, 4 по ходу часовой стрелки препятствует храповое колесо 20, замкнутое пальцем 22. Одновременно с этим спаренные шкивы 6, 7 вращаются против хода часовой стрелки (фиг.3 и 4), не создавая сопротивления движению блока 5 в сторону конечного переключателя 19. При достижении блоком 5 конечного переключателя 19 давление вновь подается в поршневые полости 14, 15 домкратов 12, 13, холостой ход блока 5 прекращается и вновь начинается его рабочий ход.
Далее рабочий цикл шагающего перемещения (подъема) груза повторяется и продолжается до момента прекращения подачи в систему давления.