БАЛЛАСТНОЕ УСТРОЙСТВО И КРАН, В ЧАСТНОСТИ КРАН НА ГУСЕНИЧНОМ ХОДУ
BALLASTING DEVICE AND CRANE, IN PARTICULAR CRAWLER CRANE

Изобретение относится к балластному устройству для прикрепления к задней части поворотной части крана, в частности крана на гусеничном ходу, имеющему установочную плиту и множество укладываемых друг на друга балластных плит.
В общем всегда есть риск опрокидывания для машины, такой как кран на гусеничном ходу, который стоит свободно на грунте, когда опрокидывающий момент, обусловленный действием груза и собственного веса, становится больше постоянно момента устойчивости машины. Функцией заднего балласта или просто балласта в общем является уменьшение или компенсация действующего опрокидывающего момента. Задний балласт в кране обычно расположен на вращающейся верхней части и на стороне, противоположной полезной нагрузке. В кране на гусеничном ходу задний балласт ранее располагали в фиксированном положении сзади поворотной части.
Во время работы крана силы и крутящие моменты, действующие на машину, могут резко меняться, например, при увеличении или уменьшении вылета до груза. Задний балласт с фиксированным положением не обеспечивает гибкой адаптации к изменению условий работы. Если, например, активный опрокидывающий момент увеличивается с увеличением вылета до груза, устойчивость машины уменьшается, поскольку компенсирующий момент, создаваемый задним балластом, остается постоянным вследствие фиксированного местоположения балласта по отношению к поворотной части. Выход дает только сложное и/или дорогостоящее увеличение веса балласта посредством приема дополнительных балластных плит.
Применение перемещающегося балластного устройства уже известно в существующей технике. Решение для установки заднего балласта во время работы крана раскрыто в патенте EP 2 281 771 A1. Здесь задний балласт горизонтально перемещается с помощью сложного рельсового механизма или телескопического механизма, т.e. балласт может либо перемещаться в положение ближе к поворотной части крана, или может альтернативно перемещаться в положение дальше от нее.
Аналогичный вариант известен из патента EP 2 657 176 A1, в котором задний балласт дистанцируется от поворотной части с помощью горизонтального перемещения и дополнительно поднимается вверх.
Вместе с тем, оба решения требуют сравнительно сложной конструкции приведения в действие балласта.
В машинах с небольшими размерами общая ширина машины обычно определяется задним балластом. При проходе через узкие места на стройплощадке здесь может возникать необходимость демонтажа заднего балласта, что приводит к непроизводительным затратам времени на укомплектование и снижает показатель готовности машины к работе. Решения данной проблемы, которое сделает сложный и/или дорогостоящий демонтаж излишним, существующая техника пока не дает.
Поэтому задачей настоящего изобретения является создание инновационного конструктивного решения балластного устройства для заднего балласта, которое обеспечивает преодоление описанных выше проблем.
Данная задача решается балластным устройством для прикрепления сзади поворотной части крана согласно признакам по п. 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления балластного устройства являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
По п. 1 формулы изобретения предложено балластное устройство для прикрепления сзади поворотной части крана, в частности крана на гусеничном ходу, которое содержит установочную плиту, на которой созданы одна или несколько точек присоединения, предпочтительно под болтовые соединения, для установки сзади поворотной части крана. Согласно изобретению по меньшей мере две несущие плиты соединены с установочной плитой шарнирным сочленением с возможностью поворота вокруг вертикальных осей. Несущие плиты могу соединяться шарнирным сочленением с возможностью поворота вокруг общей оси поворота; вместе с тем, индивидуальные оси поворота несущих плит, расположенные на расстоянии друг от друга, являются предпочтительными.
Несущие плиты служат для приема и укладки набора индивидуальных балластных плит. Раскрыта весьма простая конструкция перемещающегося заднего балласта, изготовление и установка которого являются менее сложными и поэтому менее дорогостоящими по отношению к известным решениям существующей техники. В дополнение, данное устройство обеспечивает гибкую адаптацию по ширине балластного устройства. Предпочтительной в данном случае является возможность поворота несущей плиты назад, т.e. за заднюю часть крана или за установочную плиту в положении установки.
В идеале, каждую из них можно поворачивать приблизительно на 90° за установочную плиту, рассматриваемую в направлении движения. Ширину балластного устройства можно при этом временно значительно уменьшить и уменьшить ширину пути для конкретных моделей кранов. Проход через узкие места на стройплощадке становится возможным без демонтажа балластного устройства. Данное экономит время подготовки к работе и таким образом повышает готовность крана к работе.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения несущие плиты каждая соединена шарнирным сочленением с установочной плитой с возможностью поворота вокруг несущего рычага. Шарнирное соединение несущего рычага предпочтительно выполняют посредством соединения по типу вилки с пальцем с установочной плитой.
Привод несущих плит или несущих рычагов можно осуществлять с помощью общего исполнительного механизма, где в данном случае оба несущих рычага приводятся в действие или поворачиваются синхронно друг с другом. Альтернативно, можно применять индивидуальные исполнительные механизмы, функционально способные по отдельности приводить в действие несущие плиты.
Поворотный привод применяетcя как исполнительный механизм и, например, напрямую поворачивает несущие рычаги в шарнире. Альтернативно можно применять привод линейного перемещения предпочтительно в виде подъемного цилиндра. В данном случае требуется средство передачи для преобразования линейного перемещения во вращение или поворот. Исполнительный механизм или привод может быть электрическим или гидравлическим.
Для удержания несущих плит в закрепленном положении применяемый подъемный цилиндр предпочтительно снабжен спускным тормозом. То же естественно относится к применению привода вращения, который можно снабдить соответствующим средством торможения или фиксирующим средством. Исполнительный механизм (механизмы) и любое механическое соединительное средство по меньшей мере в значительной степени закреплены на установочной плите. В дополнение, любые точки присоединения для подачи энергии на исполнительные механизмы можно расположить с удобным доступом на установочной плите для обеспечения простой установки балластного устройства на поворотной части крана, а также соединений любых необходимых линий подачи энергии для одного или нескольких исполнительных механизмов от поворотной части или от ходовой части.
В случае применения одного исполнительного механизма для по меньшей мере двух несущих плит необходимо создание механического соединительного средства, которое механически соединяет исполнительный механизм с обеими несущими плитами или несущими рычагами. Здесь целесообразным является применение связи и/или зубчатого механизма.
В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере одно зубчатое колесо предусмотрено для каждой несущей плиты, причем зубчатое колесо приводится в действие исполнительным механизмом (механизмами) и напрямую или косвенно входит в зацепление с или осуществляет привод соответствующего зубчатого устройства несущей плиты или несущего рычага. Зубчатый механизм можно конструктивно исполнять одноступенчатым или многоступенчатым, в частности когда адаптация к направлению вращения необходима для соответствующего несущего рычага.
Возможно также применение по меньшей мере двух зубчатых колес, механически соединенных друг с другом соединительной тягой для передачи вращения одного зубчатого колеса на соединенное с ним зубчатое колесо. В данном случае, оба зубчатых колеса можно приводить в действие синхронно одним исполнительным механизмом.
Возможным является, что по меньшей мере одно зубчатое колесо содержит жестко соединенный рычаг управления для соединения с поршневым штоком исполнительного механизма в виде подъемного цилиндра. Линейное перемещение поршневого штока можно весьма просто преобразовать во вращение зубчатого колеса. Для данной цели целесообразным является аналогичное подвижное соединение подъемного цилиндра с установочной плитой шарнирным сочленением.
Для мониторинга положения балласта или соответствующего управления целесообразным является создание подходящей системы датчиков для измерения положения балласта. Указанное можно разработать, например, в виде системы датчиков для измерения угла вращения привода вращения или для измерения угла поворота несущих плит. При применении системы датчиков для измерения угла поворота возможна разработка системы с дублирующим кулачковым концевым выключателем, который служит для защиты угловых измерений. Альтернативно, возможно применение системы датчиков для измерения хода исполнительного механизма в виде подъемного цилиндра.
В дополнение к балластному устройству согласно изобретению, настоящее изобретение также относится к крану, в частности к крану на гусеничном ходу, имеющему поворотную часть и по меньшей мере одно балластное устройство согласно настоящему изобретению, расположенное в задней части. Кран, следовательно, отличается преимуществами и свойствами, аналогичными балластному устройству изобретения, так что повторение их описания здесь не приводится.
Кран, кроме того, содержит систему управления краном, которая вычисляет влияние положения несущих плит и смещения центра тяжести, связанного с ним, на возможную полезную нагрузку крана. При этом есть возможность аналогичного применения данных такого влияния для контроля ограничений нагрузки по моменту крана, который можно всегда идеально приспосабливать к текущему положению балласта.
Дополнительно преимущества и детали изобретения для варианта осуществления описаны подробно ниже со ссылками на чертежи. На чертежах показано следующее.
На фиг. 1 показано в изометрии балластное устройство согласно изобретению с разных ракурсов.
На фиг. 2a показаны два вида сверху балластного устройства фиг. 1.
На фиг. 3 показан вид сверху балластного устройства согласно изобретению, в том числе два детальных представления механического соединительного средства между несущими плитами, выполненными поворачивающимися в шарнирах по шарнирно-сочлененной схеме.
На фиг. 1a, 1b показано в изометрии балластное устройство 10 согласно изобретению. Устройство является подходящим для прикрепления сзади поворотной части крана так, что балластное устройство 10 или размещенный балласт 23 расположен на кране в противоположном направлении от полезной нагрузки и противодействует опрокидывающему моменту, создаваемому нагрузкой. Балластное устройство 10, следовательно, является задним балластом.
Устройство 10 содержит установочную плиту 20, на которой расположены на шарнирах с возможностью поворота балластные башни 21, 22. Балластные башни 21, 22 каждая содержит множество балластных плит 23, уложенных друг на друга. Балластное устройство 10 может устанавливаться на поворотной части крана обычным способом с помощью установочной плиты 20 и может, например, крепиться болтовыми соединениями к раме поворотной части на подходящих для болтовых соединений позициях.
На фиг. 1а показано балластное устройство 10 в стандартном исходном положении, в котором балластные башни 21, 22 повернуты вбок. В данном состоянии балластное устройство 10 соответствует по отношению к физическому размеру обычному заднему балласту в кранах на гусеничном ходу, который устанавливают сзади поворотной части. На фиг. 1b показана основная идея настоящего изобретения, согласно которой обе балластные башни 21, 22 могут поворачиваться назад. В данном положении, расстояние между поворотной частью и балластными плитами 23 является максимальным, при этом центр тяжести балластных плит изменен относительно крана. Таким образом возможно гибкое реагирование в ситуации изменения полезной нагрузки на кран посредством поворота балластных башен 21, 22, поскольку поворотный механизм балластных башен 21, 22 обеспечивает непрерывный поворот по радиусу приблизительно на 90°.
Возможность гибкого смещения центра тяжести увеличивает устойчивость машины и дополнительно уменьшает оказываемое давление на грунт или обеспечивает его более равномерное распределение по контактной площади. С другой стороны, увеличенные опрокидывающие моменты могут передаваться при неизменной устойчивости. Дополнительное существенное преимущество можно также найти благодаря тому, что базовый балласт можно уменьшить при неизменной устойчивости. При этом уменьшается собственный вес машины и, следовательно, общее давление на грунт.
Значительно уменьшенную ширину машины с поворачиваемыми наружу балластными башнями 21, 22 (фиг. 1b, 2b), что обеспечивает проход через узкие места без сложного и/или дорогостоящего демонтажа заднего балласта, следует считать важной вторичной функцией. Указанное экономит время работы оборудования и при этом увеличивает эксплуатационную готовность машины.
Конкретное конструктивное исполнение балластного устройства 10 дополнительно описано ниже со ссылкой на фиг. 2 и 3. Поворотный задний балласт 10 опирается на установочную плиту 20, с которой несущие рычаги 24, 25 соединены шарнирным сочленением с возможностью поворота вокруг вертикальных осей A, A' посредством соединения 27 по типу вилки с пальцем. Несущие плиты 7, 8, на поверхность которых можно укладывать балластные плиты 23, созданы на свободном конце несущих рычагов 24, 25. Базовая поверхность несущих плит 7, 8, по существу, соответствует базовой поверхности балластных плит 23.
Оба несущих рычага 24, 25 таким образом соединены шарнирным сочленением с возможностью поворота вокруг вертикальных осей A, A', разнесенных в поперечном направлении друг от друга. Подъемный цилиндр 9 служит для управления балластными башнями 21, 22 в варианте осуществления фиг. 2 и 3. Поршневой шток или проушина поршня подъемного цилиндра 9 соединена поворотным шарниром с рычагом 11 управления первого зубчатого колеса 1 на концевой стороне. Линейное перемещение подъемного цилиндра 9 при этом преобразуется в требуемое рабочее вращение зубчатого колеса 1.
Соединительная тяга 6, которая служит для передачи силы, прикладываемой подъемным цилиндром 9 на второе зубчатое колесо 2, аналогично закреплена с возможностью поворота на рычаге 11 управления. Данное зубчатое колесо 2 аналогично содержит рычаг 26 управления, который соединен поворотным шарниром на концевой стороне с соединительной тягой 6. Зубчатое устройство зубчатого колеса 2 входит в зацепление с дополнительной шестерней 4 так, что зубчатое устройство 5 левого несущего рычага 24 входит в зацепление. Зубчатое колесо 1 соответственно входит в зацепление с зубчатым устройством 3 правого несущего рычага 25. Балластные башни 21, 22 поворачиваются в шарнирах за установочную плиту 20 при выдвижении поршневого штока цилиндра 9, при этом результатом втягивания поршневого штока является установка балластных башен в положение согласно фиг. 1a, 2a.
Альтернативно показанному варианту можно предусмотреть приводы вращения вместо подъемного цилиндра 9, которые приводят во вращение соответствующие зубчатые колеса 1, 2, 4 напрямую. В данном случае оборудуют либо индивидуальный поворотный механизм для каждого зубчатого колеса 1, 2, 4 или зубчатые колеса 1, 2, 4 механически соединяют, как показано, посредством связи 6, делая достаточным один поворотный привод.
Влияние на грузоподъемность крана вследствие непрерывного смещения центра тяжести балласта подсчитывают интерактивно и получают выходные данные с помощью программного обеспечения крана. Ограничение момента от нагрузки в системе управления краном можно при этом идеально использовать для каждого положения балласта. Для вычисления положения балластных башен 21, 22 можно измерять либо ход гидравлического цилиндра 9 или угол вращения балластных башен 21, 22. Для удержания произвольно выбранного постоянного местоположения балластных башен 21, 22 в закрепленном положении подъемный цилиндр 9 снабжен спускным тормозом. Кодовый датчик угла поворота снабжен дублирующим кулачковым концевым выключателем для обеспечения защиты измерения угла.