УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ РАБОЧЕЙ ПЛАТФОРМЫ ПОДЪЕМНИКА

Полезная модель относится к области подъемно-транспортного машиностроения и может быть использована на подъемниках (вышках), а также на грузопассажирских и пассажирских лифтах, передвижных подъемных платформах (подмостях) и других грузоподъемных машинах.
Известно устройство для крепления и защиты от перегрузки рабочей платформы подъемника, содержащее горизонтируемую опорную площадку и четыре опоры для крепления рабочей площадки подъемника (люльки) на опорной площадке. Каждая опора выполнена в виде силовоспринимающей балки, концы которой жестко соединены, соответственно, с опорной площадкой и люлькой и имеет собственный измерительный участок, на котором в боковых стенках силовоспринимающей балки выполнены идентичные встречно направленные несквозные выемки, разделенные тонкой вертикальной силоизмерительной перегородкой. На перегородке закреплены тензорезисторы, регистрирующие деформацию сдвига от веса люльки (см. патент РФ на полезную модель №58521 U1, B66C 13/16, G01G 3/14, 27.11.2006). Такое техническое решение исключает влияние расположения нагрузки на работу ограничителя предельного груза. Устройство содержит минимальное количество деталей, что упрощает его изготовление и эксплуатацию. Однако недостатком данного устройства является необходимость применения специальных регулировочных устройств для установки опор под один уровень в горизонтальной плоскости.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по совокупности существенных признаков является устройство для крепления и защиты от перегрузки рабочей платформы подъемника, содержащее опорную раму и расположенную в ней грузоприемную платформу, имеющую собственную раму. Каждая рама выполнена из продольных и поперечных элементов коробчатого сечения со срезанными перпендикулярно их биссектрисам
углами. Рамы связаны между собой с помощью четырех силопередающих узлов, каждый из которых включает в себя две соосные втулки, жестко закрепленные в опорной раме и раме грузоприемной платформы, и горизонтально расположенный силовоспринимащий элемент. Силовоспринимающий элемент выполнен в виде размещенного в отверстиях соосных втулок пальца, снабженного торцевым буртиком, контактирующим с торцом втулки грузоприемной платформы, сферической самоустанавливающейся опорой, взаимодействующей с втулкой опорной рамы, средством для крепления сферической опоры на пальце, включающим резьбовой стержень на конце пальца с размещенными на нем шайбой и гайкой, средствами для фиксации пальца от поворота и продольного перемещения, выполненными за одно целое в виде ригеля, закрепленного на торце втулки грузоприемной платформы, и закрепленными на поверхности пальца тензорезисторами, подключенными к информационно-управляющему блоку (см. патент РФ на изобретение №2140060 C1, G01G 19/02, 20.10.1999). Недостатком данного устройства является выполнение опорной рамы и грузоприемной платформы со срезанными перпендикулярно их биссектрисам углами, в которых размещены соосные втулки, что существенно усложняет конструкцию устройства и его изготовление. Кроме того, такое исполнение устройства, затрудняет его сборку и регулировку.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка простого по конструкции устройства для крепления и защиты от перегрузки рабочей платформы подъемника, при уменьшенных затратах на его изготовление, и которое легко можно установить на существующих подъемниках.
Поставленные технические задачи решаются тем, что в устройстве для крепления и защиты от перегрузки рабочей платформы подъемника, содержащем горизонтируемую опорную раму и расположенную в ней грузоприемную платформу, имеющую собственную раму, при этом указанные рамы выполнены из продольных и поперечных элементов коробчатого сечения и связаны между собой с помощью четырех силопередающих узлов,
каждый из которых включает в себя две соосные втулки, жестко закрепленные в опорной раме и раме грузоприемной платформы, и горизонтально расположенный силовоспринимащий элемент, выполненный в виде размещенного в отверстиях соосных втулок пальца, снабженного торцевым буртиком, контактирующим с торцом втулки грузоприемной платформы, сферической самоустанавливающейся опорой, взаимодействующей с втулкой опорной рамы, средством для крепления сферической опоры на пальце, включающим резьбовой стержень на конце пальца с размещенными на нем шайбой и гайкой, средствами для фиксации пальца от поворота и продольного перемещения, и закрепленными на поверхности пальца тензорезисторами, подключенными к информационно-управляющему блоку, согласно полезной модели, опорная рама и рама грузоприемной платформы выполнены прямоугольными с частичным перекрытием смежных вертикальных стенок продольных и поперечных элементов рам и в указанных рамах выполнены в непосредственной близости к их углам соосные пазы под втулки силопередающих узлов.
При этом, средство для фиксации пальца от поворота включает в себя два диаметрально расположенных паза, выполненных на торцевой поверхности втулки грузоприемной платформы, и закрепленный в радиальном резьбовом отверстии пальца вблизи его торцевого буртика фиксирующий стержень с консольно выступающей концевой частью, размещенной в одном из пазов втулки грузоприемной платформы.
Кроме того, в пальце и в его фиксирующем стержне выполнены сообщающиеся каналы, выходящие соответственно на поверхность пальца в районе тензорезисторов и на торцовую поверхность фиксирующего стержня, с пропущенной через данные каналы кабельной линией для подключения тензорезисторов к информационно-управляющему блоку.
При этом средство для крепления сферической опоры на пальце снабжено распорной втулкой, размещенной между шайбой и сферической опорой, а шайба выполнена перекрывающей торец втулки опорной рамы с
образованием совместно с торцевым буртиком пальца средства для фиксации пальца от продольного перемещения.
Кроме того, информационно-управляющий блок содержит микроконтроллер, внешнее запоминающее устройство, модуль визуальной индикации, включающий в себя в себя дисплей и световые индикаторы предупредительной и аварийной сигнализации, модуль звуковой сигнализации и исполнительный блок, при этом тензорезисторы соединены в информационно-управляющем блоке в неравновесный электрический мост с четырьмя активными плечами, измерительная диагональ которого подключена к входу микроконтроллера, внешнее запоминающее устройство соединено с микроконтроллером двухсторонним каналом обмена данными, а к выходам микроконтроллера подключены модуль визуальной индикации, модуль звуковой сигнализации и исполнительный блок.
Выполнение опорной рамы и рамы грузоприемной платформы прямоугольными с частичным перекрытием смежных вертикальных стенок продольных и поперечных элементов рам, упрощает проектирование и изготовление устройства, так как рамы имеют простую геометрическую форму, что уменьшает количество элементов для их изготовления вдвое по сравнению с прототипом, а выполнение в указанных рамах в непосредственной близости к их углам соосных пазов под втулки силопередающих узлов обеспечивает несущую способность и контроль нагрузки грузоприемной платформы независимо от расположения груза относительно грузоприемной платформы, в том числе и за ее пределами, и при любых перемещениях оператора в люльке.
Выполнение на торцевой поверхности втулки грузоприемной платформы двух диаметрально расположенных пазов, в одном из которых размещена концевая часть закрепленного в пальце фиксирующего стержня, упрощает фиксацию силовоспринимающего элемента от вращения вокруг продольной оси. При этом в зависимости от конструкции рабочей платформы фиксирущий стержень устанавливается в одном из двух диаметрально расположенных пазов втулки грузоприемной платформы.
Выполнение в пальце и в его фиксирующем стержне сообщающихся каналов, выходящих соответственно на поверхность пальца в районе тензорезисторов и на торцовую поверхность фиксирующего стержня, с пропущенной через данные каналы кабельной линией для подключения тензорезисторов к информационно-управляющему блоку, повышает надежность передачи информации от тензорезисторов к информационно-управляющему блоку.
Снабжение средства для крепления сферической опоры на пальце распорной втулкой, размещенной между шайбой и сферической опорой, и шайбой, перекрывающей торец втулки опорной рамы, обеспечивает совместно с торцевым буртиком пальца надежную фиксацию силовоспринимающего элемента от перемещения в осевом направлении. Кроме того, такое крепление на пальце сферической опоры обеспечивает гарантированный зазор Δ1 между шайбой и втулкой опорной рамы, исключающей влияние температуры окружающей среды на сигналы, снимаемые с тензорезисторов.
Предлагаемое выполнение информационно-управляющего блока обеспечивает оператору информацию о приближении текущей нагрузки рабочей платформы к предельному уровню и сокращении резерва ее грузоподъемности до минимальной величины, а соединение тензорезисторов в информационно-управляющем блоке в неравновесный электрический мост с четырьмя активными плечами, измерительная диагональ которого подключена к входу микроконтроллера, позволяет обрабатывать сигналы с тензорезисторов различного уровня, в том числе и разнополярные, при знакопеременной нагрузке на рабочую платформу подъемника, имеющую возможность раздвигаться по фронту.
Таким образом, достигаемый технический результат выражается в повышении надежности устройства и, снижении трудоемкости его изготовления.
На фиг.1 схематично показано крепление рабочей платформы подъемника с коленчатой или телескопической стрелой на кронштейне
оголовка стрелы; на фиг.2 - соединение опорной рамы с грузоприемной платформой, вид сверху; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.5 - разрез В-В на фиг.2 (до соединения опорной рамы с рамой грузоприемной платформы); на фиг.6 - разрез Г-Г на фиг.3; на фиг.7 - блок-схема устройства; на фиг.8 - схема соединения тензорезисторов в электрический мост. Изображения на фиг.3, 5 и 6 представлены в увеличенном масштабе.
Устройство для крепления и защиты от перегрузки рабочей платформы 1 подъемника (люльки) содержит опорную раму 2 и расположенную в ней грузоприемную платформу 3, имеющую собственную раму 4, оснащенную настилом 5. Опорная рама 2 закреплена на кронштейне оголовка стрелы, оснащенном, например, гидравлической системой горизонтирования. На настиле 5 рамы 4 крепится с помощью узлов 6 рабочая платформа 1 подъемника. Как правило, для крепления рабочей платформы используют узлы соединения с электроизоляторами.
Рамы 2 и 4 выполнены из продольных 7 и 8 и поперечных 9 и 10 элементов коробчатого сечения и связаны между собой с помощью четырех силопередающих узлов 11, каждый из которых включает в себя две соосные втулки 12 и 13, жестко закрепленные в опорной раме 2 и раме 4 грузоприемной платформы, и горизонтально расположенный силовоспринимащий элемент 14. Зазор между втулками 12 и 13 защищен уплотнением 15, а полость 16 между силовоспринимающим элементом 14 и втулками 12 и 13 заполнена консистентной смазкой или эластичным полимерным материалом.
Силовоспринимающий элемент 1 4 выполнен в виде размещенного в отверстиях соосных втулок 12 и 13 пальца 17, снабженного торцевым буртиком 18, контактирующим с торцом 19 втулки 13 грузоприемной платформы, сферической самоустанавливающейся опорой 20, взаимодействующей с втулкой 12 опорной рамы, средством для крепления сферической опоры на пальце, средствами для фиксации пальца от поворота и продольного перемещения и закрепленными на поверхности пальца в
вертикальной плоскости двумя тензорезисторами 21 и 22 регистрирующими деформацию растяжения-сжатия. При этом тензорезистор Rс (верхний по чертежу) подвергается воздействию сжимающих напряжений, а второй тензорезистор Rt (нижний по чертежу) подвергается воздействию растягивающих напряжений. Опорная рама 2 и рама 4 грузоприемной платформы выполнены прямоугольными с частичным перекрытием смежных вертикальных стенок продольных и поперечных элементов рам, при этом в указанных рамах выполнены в непосредственной близости к их углам соосные пазы под втулки 12 и 13 силопередающих узлов 11.
Средство для фиксации пальца 17 от поворота включает в себя два диаметрально расположенных паза 23, выполненных на торце 19 втулки 13 грузоприемной платформы, и закрепленный в радиальном резьбовом отверстии 24 пальца 17 вблизи его торцевого буртика 18 фиксирующий стержень 25 с консольно выступающей концевой частью, размещенной в одном из пазов 23 втулки 13 грузоприемной платформы.
Средство для крепления сферической опоры 20 на пальце 17 включает в себя установленную на палец 17 распорную втулку 26 и резьбовой стержень 27 на конце пальца 17, с размещенными на нем шайбой 28, и корончатой гайкой 29, зафиксированной шплинтом 30. Шайба 28 выполнена перекрывающей торец 31 втулки 12 опорной рамы с образованием совместно с торцевым буртиком 18 пальца 17 средства для фиксации пальца от продольного перемещения. Между распорной втулкой 26 и втулкой 12 расположено уплотнение 32.
В пальце 17 и в его фиксирующем стержне 25 выполнены сообщающиеся каналы 33 и 34, выходящие соответственно на поверхность пальца в районе тензорезисторов 21 и 22 и на торцовую поверхность 35 фиксирующего стержня 25, с пропущенной через данные каналы кабельной линией 36.
Блок 37 тензорезисторов 21 и 22 с помощью кабельных линий 36 подключен к расположенному на рабочей платформе 1 информационно-управляющему блоку 38.
Информационно-управляющий блок 38 содержит микроконтроллер 39, внешнее запоминающее устройство 40, модуль 41 визуальной индикации, модуль 42 звуковой сигнализации и исполнительный блок 43. Модуль 41 визуальной индикации включает в себя дисплей 44 и световые индикаторы 45 и 46 предупредительной и аварийной сигнализации.
Тензорезисторы 21 и 22 соединены в информационно-управляющей блоке 38 в неравновесный электрический мост 47 с четырьмя активными плечами (фиг.8), измерительная диагональ которого подключена к входу микроконтроллера 39. Внешнее запоминающее устройство 40 соединено с микроконтроллером 39 двухсторонним каналом обмена данными, а к выходам микроконтроллера подключены модуль 41 визуальной индикации, модуль 42 звуковой сигнализации и исполнительный блок 43.
Для описания схемы на фиг.8 соединения тензорезисторов 21 и 22 в электрический мост 47 введем обозначение силовоспринимающих элементов 14 (D1, D2, D3, D4) и распложенных на них тензорезисторов. Обозначение D1-Rc и D1-Rt означает принадлежность тензорезисторов Rс (деформация сжатия) и Rt (деформация растяжения) к первому D1 силовоспринимающему элементу. Следовательно D2-Rc и D2-Rt, D3-Rc и D3-Rt, и D4-Rc и D4-Rt обозначает принадлежность тензорезисторов второму, третьему и четвертому силовоспринимающим элементам соответственно. Согласно схеме на фиг.8 тензорезисторы соединены последовательно по замкнутой цепочке: D1-Rc и D1-Rt - D4-Rt и D4-Rc - D3-Rc и D3-Rt - D2-Rt и D2-Rc - D1-Rc. Средние точки полумостов D1-Rc и D1-Rt; D3-Rc и D3-Rt подключены к источнику питания (Uп), а со средних точек полумостов D2-Rt и D2-Rc; D4-Rt и D4-Rc снимается выходной сигнал (Uc) электрического моста 47 и подается на вход микроконтроллера 39.
В устройстве могут быть использованы тензорезисторы фирмы "ZEMIC" (КНР). Для реализации информационно-управляющего блока 38 можно использовать перепрограммируемый микроконтроллер MSP430F149 фирмы "Texas Instruments" (США) или другие микроконтроллеры подобного
типа. Исполнительный блок 43 представляет собой устройство коммутации силовых цепей подъемника.
Устройство для крепления и защиты от перегрузки рабочей платформы подъемника работает следующим образом.
При отсутствии на рабочей платформе 1 груза на силопередающие узлы 11 действует только вес грузоприемной платформы 3 вместе с закрепленной на ней рабочей платформой. Электрический мост 47 в этом случае может быть сбалансирован (обнулен аппаратными средствами, например, в микроконтроллере) и выходной сигнал отсутствует.
При наличии на рабочей платформе 1 любого груза или при расположении на рабочей платформе оператора с инструментом и материалами, независимо от того, где именно они находятся, суммарное усилие, действующее на силопередающие узлы 11, равно весу груза на рабочей платформе 1.
Усилие, действующее на любой силопередающий узел 11, воспринимается его силовоспринимающим элементом 14. Увеличение действующего усилия приводит к пропорциональному изменению деформации силовоспринимающего элемента. Тензорезисторы 21 и 22 регистрируют изменение деформации, изменяя свое сопротивление, что вызывает разбаланс электрического моста 47 и изменению его выходного сигнала Uc, причем изменение выходного сигнала соответствует суммарному (алгебраически) изменению сопротивления всех тензорезисторов 21 и 22 и, следовательно, выходной сигнал соответствует суммарному изменению усилия на силопередающие узлы 11.
В информационно-управляющем блоке 38 происходит сравнение фактического нагружения рабочей платформы 1 подъемника с предельно-допустимым нагружением, и в зависимости от результатов сравнения микроконтроллер 39 выдает сигнал на исполнительный блок 43, формирующий разрешение или запрещение движений подъемника. Одновременно микроконтроллер 39 выдает сигналы на модуль 41 визуальной
индикации, формирующий диагностическое сообщение на дисплее 44, и модуль 42 звуковой сигнализации.
Первый сигнал (предупредительный) выдается на световой индикатор 45 модуля 41 визуальной индикации (мигающая лампа или светодиод желтого цвета) и на звуковой сигнализатор модуля 42 звуковой сигнализации (прерывистый сигнал) при достижении текущим весом груза 90% от номинальной грузоподъемности рабочей платформы, извещая оператора о том, что резерв грузоподъемности - минимальный и целесообразно прекратить загрузку рабочей платформы.
Если при загрузке рабочей платформы текущий вес груза на 10% превысит номинальную грузоподъемность подъемника, то на выходе микроконтроллера 39 появляется второй (аварийный) сигнал, который подается на световой индикатор 46 модуля 41 визуальной индикации (лампа или светодиод красного цвета), и на исполнительный блок 43, блокирующий работу подъемника. При этом звучит постоянный звуковой сигнал.
Описанное устройство является лишь частным примером осуществления предлагаемой полезной модели. При ее реализации могут использоваться различные конструктивные исполнения элементов устройства, отличающиеся от описанных в данной заявке и приведенных на рисунках, иллюстрирующих полезную модель. Например, рабочая платформа, может быть раздвижной. Возможно также и иное выполнение силовоспринимающего элемента.
Предлагаемое устройство может быть изготовлено промышленным способом на заводах, выпускающих оборудование для грузоподъемных машин. Информационно-управляющий блок устройства может быть реализован на базе приборов, серийно выпускаемых фирмой ЗАО "Весоизмерительная компания "Тензо-М" (РФ), или приборов Арзамасского электромеханического завода.