Электромеханическое грузоподъемное устройство с механизмом приведения в действие концевых выключателей
ELECTROMECHANICAL LIFTING DEVICE WITH THE MECHANISM OF ACTUATION THE LIMIT SWITCH

Группа изобретений относится к грузоподъемным устройствам, подобным выдвижным телескопическим мачтам, которые предназначены для установки на них полезной нагрузки (аппаратуры того или иного назначения) с целью оперативного подъема/опускания этой нагрузки на заданную высоту. Изобретения могут быть использованы в антенной технике, а также для решения задач видеонаблюдения, освещения и контроля правопорядка и безопасности на массовых праздничных, спортивных мероприятиях, на концертах, в т.ч. для оперативного антитеррористического контроля.
Известно техническое решение электромеханического грузоподъемного устройства - телескопической мачты, приведенное в описании к патенту на изобретение US 5593129 А, от 14.01.1997 г., в котором мачта образована неподвижной наружной, подвижными промежуточными и внутренней трубчатыми секциями с элементами внутреннего и внешнего центрирования, которые соединены между собою подвижными шпоночными соединениями, предотвращающими вращение секций вокруг центральной оси и обеспечивающими возможность телескопирования секций. Днища в нижних частях подвижных секций выполнены в виде подпружиненных с одной стороны гаек, которые взаимодействуют с ходовым винтом привода поступательного перемещения. На основании ходового винта, расположенного соосно секциям мачты, выполнена проточка для размещения гаек в их исходном положении (мачта в этом состоянии сложена). В сложенном положении мачты с резьбой ходового винта зацеплена только одна гайка внутренней секции, остальные гайки расположены в проточке ходового винта и не взаимодействуют с его резьбой. На верхней части каждой секции установлены замковые устройства для взаимной осевой фиксации смежных секций и механизмы, обеспечивающие срабатывание этих устройств в крайних положениях телескопирования секций. Данный аналог обладает рядом недостатков, среди которых можно назвать значительную парусность и массу, что обусловлено использованием сплошных трубчатых секций. Мачте в разложенном состоянии присущи значительные радиальные люфты секций и сопутствующая им угловая качка, обусловленные тем, что секции взаимно центрируются цилиндрическими поверхностями с некоторым зазором, который необходим для обеспечения их относительного движения. Ненадежными представляются и элементы фиксации секций от поворота вокруг оси, выполненные в виде подвижных шпоночных соединений между смежными секциями, поскольку шпоночные пазы и шпонки расположены в узких щелевых межтрубных пространствах смежных секций, что обуславливает минимальную площадь их сопряжения и, следовательно, недостаточную их надежность при интенсивной и долговременной эксплуатации изделия.
Известно техническое решение электромеханического грузоподъемного устройства - телескопической мачты, приведенное в описании к патенту на группу изобретений US 7497140 В2, от 03.03. 2009. По структуре и базовому принципу действия данный аналог не отличается от решения по патенту US 005593129 А. В соответствии с пп. 1-21 формулы он отличается от своих аналогов наличием фрикционного тормоза в приводе поступательного перемещения, конструкцией шпоночного соединения смежных секций и наличием осевых пружин с функцией двухсторонней амортизации гаек в осевом направлении, а также тем, что секции мачты выполнены из углепластика (как вариант). В пп. 22-31 формулы патентом защищена конструкция замковых устройств взаимной осевой фиксации смежных секций и механизмы, обеспечивающие срабатывание этих устройств в крайних положениях телескопирования секций. Этому аналогу в полной мере присущи недостатки, указанные выше для аналога по патенту US 5593129 А.
За прототип первого изобретения группы принимается конструкция электромеханического грузоподъемного устройства - телескопической мачты по патенту RU 2198131 от 10.02.2003. Данное техническое решение по принципу действия и конструкцией привода телескопирования секций подобна предыдущим рассмотренным аналогам. Патентом защищена конструкция замковых устройств взаимной осевой фиксации смежных секций и механизмы, обеспечивающие срабатывание этих замков в крайних положениях телескопирования секций. Согласно описанию и чертежам замки развернутого состояния расположены снаружи, в верхних частях промежуточных секций. На них выполнены скосы. Фиксаторы снабжены пружиной сжатия и им соответствуют ответные отверстия в нижних частях в соответствующих предыдущих подвижных секциях, включая внутреннюю. Механизм выключения замка развернутого состояния содержит кронштейн, установленный на каждой промежуточной секции, следующей за секцией, имеющей фиксатор замка развернутого состояния, а также на наружной секции, имеющей скос для взаимодействия со скосом, выполненном на соответствующем фиксаторе. Замки сложенного состояния расположены в верхних частях промежуточных и наружной секциях и исключают перемещение более одной секции. Каждый содержит поворотный рычаг с захватом и пружиной кручения. Механизм выключения каждого замка сложенного состояния содержит толкатель со скосом, установленный внутри верхней части каждой промежуточной секции с возможностью взаимодействия с рычагом соответствующего замка сложенного состояния, и планки со скосом, установленные на внешней нижней части каждой предыдущей подвижной секции. С целью уменьшения углового люфта мачты в азимутальной плоскости отверстия для захода фиксаторов замковых устройств развернутого состояния в фиксируемых секциях выполнены конусными, а заходная часть фиксаторов - в виде усеченных конусов. Телескопическое грузоподъемное устройство - прототип - снабжено концевыми выключателями крайних положений, которые расположены снаружи телескопических секций. Прототипу в полной мере присущи недостатки, указанные для рассмотренных ранее аналогов, но, кроме того, он обладает увеличенными радиальными габаритами вследствие расположения элементов замковых устройств взаимной осевой фиксации смежных секций, а также и обоих концевых выключателей - на наружных поверхностях трубчатых секций.
Первое из заявляемых изобретений группы имеет своей целью решение задачи усовершенствования конструкции электромеханического грузоподъемного устройства (ЭГУ) с электромеханическим приводом с тем, чтобы эта конструкция в максимальной степени отвечала своему назначению и современному уровню техники.
При использовании изобретения достигается следующая совокупность полезных технических результатов:
1 Уменьшение материалоемкости и веса конструкции ЭГУ.
2. Увеличение жесткости и уменьшение радиальных люфтов секций ЭГУ в разложенном состоянии.
3. Уменьшение радиальных габаритов ЭГУ.
4. Увеличение надежности ЭГУ.
Сущность первого изобретения группы заключается в том, что электромеханическое грузоподъемное устройство (ЭГУ) содержит основание и укрепленный на основании привод с вертикальным ходовым винтом, на котором выполнена проточка для размещения гаек, содержит два концевых выключателя и содержит по меньшей мере три аксиальных винту телескопически вложенных одна в другую секции. Наружная секция неподвижно укреплена в основании, а остальные секции установлены с возможностью взаимного перемещения - телескопирования - вдоль их общей центральной оси, каждая подвижная секция снабжена элементами нижнего и верхнего центрирования и элементами фиксации ее от поворота вокруг оси, на верхней части каждой секции установлены элементы замковых устройств взаимной осевой фиксации смежных секций с возможностью срабатывания этих устройств в крайних положениях телескопирования секций, а нижняя часть каждой подвижной секции снабжена аксиальной винту и амортизированной по оси гайкой. При этом патентуемое ЭГУ, по сравнению с известными техническими решениями аналогов, представляет собой конструкцию, которой присущи следующие существенные отличительные признаки:
- неподвижная секция образована профилированными вертикальными стойками с прямолинейной боковой образующей, расположенными осесимметрично, в количестве не менее двух, укрепленными своей нижней частью в основании, а верхней частью - в верхней втулке этой секции.
- каждая подвижная секция образована профилированными вертикальными стойками с прямолинейной боковой образующей, расположенными осесимметрично, в количестве не менее двух, укрепленными своей нижней частью в нижней втулке этой секции, а верхней частью - в верхней втулке этой секции
- смежные секции массивами своих стоек взаимно развернуты вокруг оси.
- элементы нижнего центрирования и фиксации от поворота вокруг оси каждой охватываемой подвижной секции укреплены в ее нижней втулке и сопряжены с вертикальными стойками смежной охватывающей секции по их внутреннему профилю с возможностью сдвига охватываемой секции в осевом направлении
- элементы верхнего центрирования и фиксации от поворота вокруг оси каждой охватываемой подвижной секции укреплены в верхней втулке смежной охватывающей секции и сопряжены с вертикальными стойками охватываемой секции по их внешнему профилю, с возможностью сдвига охватываемой секции в осевом направлении.
На Фиг. 1 изображен общий вид ЭГУ, состоящего из неподвижной наружной и двух подвижных секций в сложенном состоянии.
На Фиг. 2 изображен общий вид ЭГУ, состоящего из неподвижной наружной и двух подвижных секций в разложенном состоянии.
На Фиг. 3 изображен разрез А-А, поясняющий форму и взаимное расположение вертикальных стоек, образующих наружную секцию ЭГУ.
На Фиг. 4 изображен разрез Б-Б, поясняющий конструкцию элементов нижнего центрирования и фиксации от поворота вокруг оси подвижной средней секции ЭГУ.
На Фиг. 5 изображен разрез Е-Е, дополнительно поясняющий конструкцию элементов нижнего центрирования и фиксации от поворота вокруг оси подвижной средней секции ЭГУ.
На Фиг. 6 изображен разрез Г-Г, поясняющий конструкцию элементов нижнего центрирования и фиксации от поворота вокруг оси подвижной внутренней секции ЭГУ.
На Фиг. 7 изображен разрез Ж-Ж, дополнительно поясняющий конструкцию элементов нижнего центрирования и фиксации от поворота вокруг оси подвижной внутренней секции ЭГУ.
На Фиг. 8 изображен разрез В-В, поясняющий конструкцию элементов верхнего центрирования и фиксации от поворота вокруг оси подвижной средней секции ЭГУ.
На Фиг. 9 изображен разрез Д-Д, поясняющий конструкцию элементов верхнего центрирования и фиксации от поворота вокруг оси подвижной внутренней секции ЭГУ.
На Фиг. 10 изображен фрагмент конструкций подвижных средней и внутренней секций ЭГУ, в которых вертикальные стойки связаны между собою жесткими перемычками, выполненными в виде кольцевых сегментов из листового материала
На Фиг. 11 изображен разрез З-З, поясняющий конструкцию жестких перемычек, выполненных в виде кольцевых сегментов из листового материала.
Телескопическое грузоподъемное устройство (ЭГУ) содержит основание (1), укрепленный на основании привод (2) с вертикальным ходовым винтом (3), на котором выполнена проточка (4), и содержит три или другое количество, но не менее двух, аксиальных винту телескопически вложенных одна в другую секции - Фиг. 1, Фиг. 2. Наружная секция (5) укреплена в основании (1), а подвижная средняя (6) и подвижная внутренняя (7) секции установлены с возможностью взаимного перемещения – телескопирования - вдоль их общей центральной оси. Эта возможность обеспечивается конструкцией ЭГУ, в которой наружная секция (5) образована тремя идентичными вертикальными стойками (8) с прямолинейной боковой образующей и П-образным поперечным сечением (швеллер), которые расположены осесимметрично с взаимным разворотом в 120 угловых градусов - Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 4. Поперечное сечение может иметь иную, отличную от швеллера, форму поперечного сечения, при которой это сечение обладает достаточными осевыми моментами сопротивления для обеспечения прочности и вертикальной устойчивости стойки (8) под нагрузкой. Так, указанное сечение может иметь форму Т-образную (тавр), дугообразную (корыто) или иную, т.е. полигональную форму. В качестве материала для изготовления стоек (8) может быть использован конструкционный черный или цветной металл, пластик, а также современный композитный конструкционный материал, например углепластик. Каждая стойка (8) укреплена своей нижней частью в основании (1), а верхней частью - в верхней втулке (9) неподвижной наружной секции (5). Средняя подвижная секция (6), так же как и наружная секция (5), образована аналогичными тремя вертикальными стойками (10) с прямолинейной боковой образующей и идентичным поперечным сечением, которые расположены осесимметрично с взаимным разворотом в 120 угловых градусов - Фиг. 2, Фиг. 4, Фиг. 5. Каждая стойка (10) укреплена своей нижней частью в нижней втулке (11) этой секции, а верхней частью - в верхней втулке (12) этой секции: Массив вертикальных стоек (10) средней подвижной секции (6) развернут относительно массива вертикальных стоек (8) наружной секции (5) на 60 угловых градусов, что соответствует формуле, по которой, в общем виде, угол разворота стоек в смежных секциях составляет 360°/2N, где N-количество стоек в секции. На нижней втулке (11) средней подвижной секции (6) укреплены три элемента нижнего центрирования и фиксации от поворота секции (6) вокруг оси, выполненные в виде одинаковых выступов (13), которые сопрягаются с вертикальными стойками (8) по их внутреннему профилю, с возможностью сдвига средней подвижной секции (6) в осевом направлении (вверх/вниз) относительно наружной секции (5) - Фиг. 4, Фиг. 5. Выступы (13) могут быть изготовлены из антифрикционного материала, например из полиамида, или могут быть снабжены антифрикционным покрытием, полученным, например, технологией напыления. Аналогичную конструкцию с уменьшенными радиальными монтажными размерами имеет подвижная внутренняя секция (7), образованная массивом одинаковых вертикальных стоек (14), укрепленных в нижней втулке (15) и верхней втулке (16) и развернутая указанным массивом относительно массива вертикальных стоек (10) средней подвижной секции (6) на 60 угловых градусов - Фиг. 2, Фиг. 6, Фиг. 7. На нижней втулке (15) внутренней подвижной секции (7) укреплены три элемента нижнего центрирования и фиксации от поворота секции (7) вокруг оси, выполненные в виде одинаковых выступов (17), идентичных выступам (13), выступы (17) сопрягаются с вертикальными стойками (10) по их внутреннему профилю с возможностью сдвига внутренней подвижной секции (7) в осевом направлении (вверх/вниз) относительно средней подвижной секции (6) - Фиг. 6, Фиг. 7. В верхней втулке (12) подвижной средней секции (6) установлены одинаковые для всех секций элементы замковых устройств (18) и (19) взаимной осевой фиксации смежных секций с возможностью срабатывания этих устройств в крайних положениях телескопирования подвижной средней секции (6). В верхней втулке (9) наружной секции (5) установлены только элементы замковых устройств (19), поскольку эта секция является наружной. Конструкция элементов замковых устройств (18) и (19) не является предметом заявляемого изобретения и может быть позаимствована у известных аналогов ЭГУ. Элементы верхнего центрирования и фиксации средней подвижной секции (6) ее от ее поворота вокруг оси выполнены в виде шлицов (20) в шайбе (21), которая укреплена на верхней втулке (9) наружной секции (5), причем шлицы (20) сопряжены с вертикальными стойками (10) средней подвижной секции (6) по внешнему профилю указанных стоек с возможностью сдвига средней подвижной секции (6) в осевом направлении (вверх/вниз) относительно наружной секции (5) - Фиг. 2, Фиг. 8. Шайба (21) может быть изготовлена из антифрикционного материала, например полиамида, или шлицы (20) могут быть снабжены антифрикционным покрытием. Аналогичную конструкцию с уменьшенными радиальными монтажными размерами имеет верхняя втулка (12) средней подвижной секции (6), на которой укреплена шайба (22) со шлицами (23) - Фиг. 2, Фиг. 9. В нижних частях средней подвижной секции (6) и внутренней подвижной секции (7), т.е. в нижних втулках (11) и (15), аксиально ходовому винту (3) установлены одинаковые гайки, соответственно (24) и (25), зафиксированные от разворота во втулках шлицами одинакового типа (26), показанных одной позицией для обеих гаек, и каждая гайка (24) и (25) снабжена парой осевых амортизаторов одинакового типа (27), также показанных одной позицией - Фиг. 2, Фиг. 5, Фиг. 7. Патентуемое электромеханическое грузоподъемное устройство, так же как и его прототип, содержит два концевых выключателя, ограничивающие крайние положения подвижных секций, а именно концевой выключатель крайнего верхнего положения (28) и концевой выключатель крайнего нижнего положения (29). Эти выключатели приводятся в действие посредством специального "механизма приведения в действие концевых выключателей", который заявлен как второе изобретение группы независимым пунктом 19 формулы - Фиг 12, Фиг. 13, Фиг. 15. Количество подвижных секций, аналогичных по конструкции средней подвижной секции (6), в телескопическом грузоподъемном устройстве может быть любым и определяется его конструктивными размерами в сложенном и разложенном состояниях. Конструкция всех подвижных секций отличается только радиальными монтажными размерами и, кроме того, внутренняя (последняя) подвижная секция (7), в отличие от средней подвижной секции (6), не несет на верхней своей втулке (16) элементы замковых устройств (18) и шайбу, подобную шайбам (21) и (22), поскольку эта секция является внутренней и охватываемой секции для нее нет. Возможны особые варианты выполнения некоторых элементов патентуемого технического решения. Эти варианты обеспечивают дополнительный вклад в достижение заявленных технических результатов, не изменяя сущности изобретения. Так, с целью увеличения жесткости несущей конструкции ЭГУ, вертикальные стойки в каждой секции или в отдельных секциях могут быть связаны между собой жесткими перемычками, которые выполнены в виде кольцевых сегментов (30) и (31), выполненных из листового материала и укрепленных при помощи сварки или иным способом на вертикальных стойках, таким образом, чтобы они не препятствовали телескопированию секций - Фиг. 10, Фиг 11. В рамках указанного признака все секции ЭГУ или только некоторые из них, в предельном случае, могут быть снабжены перемычками - кольцевыми сегментами (30) и/или (31), которые соединяют вертикальные стойки (8), (10), (14) этих секций по всей их длине, образуя сплошные трубы, за исключением зоны расположения элементов замковых устройств (18) и (19). При этом вертикальные стойки становятся подобны силовым несущим лонжеронам в тонкостенных трубах. Кроме того, вертикальные стойки (8), (10), и (14) соответственно секций (5), (6) и (7) могут быть расположены под одинаковым острым углом в пределах от 0 до 5 угловых градусов по отношению к их общей центральной оси, причем вершина этого угла, направлена кверху, т.е. соответствующие радиальные монтажные размеры стоек в соответствующих верхних втулках (9), (12) и (16) могут быть выполнены несколько меньшими по сравнению с радиальными монтажными размерами в основании (1) и в соответствующих нижних втулках (11) и (15), что и обеспечивает указанный выше острый угол. Для защиты внутренних поверхностей ЭГУ от атмосферных осадков, а также от пыли и загрязнений, секции мачты могут быть снабжены отдельными гофрированными защитными элементами или общим защитным гофрированным элементом для всего телескопического узла ЭГУ, выполненным из резины, резинотекстильного материала или другого гибкого эластичного материала (не показаны).
Телескопическое грузоподъемное устройство работает следующим образом. В сложенном состоянии гайка (24) средней подвижной секции (6), укрепленная в нижней втулке (11), расположена на проточке (4) ходового винта (3) ниже начала его резьбы и не взаимодействует с резьбой, а гайка (25) внутренней подвижной секции (7) расположена на резьбе ходового винта (3) в его нижней части, выше проточки (4). При включении привода (2) ходовой винт (3) начинает вращение, вследствие чего внутренняя подвижная секция (7), ведомая через гайку (25) и втулку (15), получает поступательное перемещение вертикально вверх. При этом вертикальные стойки (14) в верхней своей части центрируются и удерживаются от радиального смещения шлицами (23) шайбы (22), а в нижней части - выступами (17), расположенными на нижней втулке (15), которые сопрягаются с соответствующими поверхностями вертикальных стоек (14) и (10). Замковые устройства своими элементами (18) и (19), связывая среднюю подвижную секцию (6) с наружной неподвижной секцией (5), блокируют преждевременное движение вверх средней подвижной секции (6), которое могло бы возникнуть от действия сил трения при движении сопряженных поверхностей стоек (14) в шлицах (23) и выступов (17) в стойках (10). При достижении гайкой (25) положения, которое приближает ее к выходу с резьбы винта (3), что составляет приблизительно полторы длины резьбовой части гайки (25) от оконечности винта (3), элементы замковых устройств (18) и (19) освобождают связь секции (6) с секцией (5) и связывают секцию (7) с секцией (6), поэтому далее секция (6) начинает двигаться совместно с секцией (7) как единое целое, вертикально вверх. Вследствие этого движения гайка (24) с проточки (4) подается на резьбу ходового винта (3), после чего по ходовому винту (3) одновременно передвигаются две гайки (24) и (25), у которых разность шагов и заходов на резьбу, обусловленная неточностью их изготовления и взаимного расположения, скомпенсирована осевыми амортизаторами (27). Амортизаторы (27), в отличие от склонных к поломке пружин прототипа, выполнены в виде шайб из резины или резинотекстильного материала, что повышает надежность устройства, т.е. вносит свой вклад в достижение одного из заявленных технических результатов. Предотвращение вращения гаек (24) и (25) во втулках (11) и (15) обеспечивается шлицами типа (26). Дальнейшее движение секций (7) и (6) приводит к сходу гайки (25) с резьбы ходового винта (3), при этом секции (7) и (6) продолжают совместное движение, будучи связанными воедино элементами замковых устройств (18) и (19). Движение прекращается при выключении привода (2), что, в частности, может быть обеспечено концевым выключателем крайнего верхнего положения (28). Реверсирование привода (2) будет иметь своим результатом вращение ходового винта (3) в обратную сторону, а также обратный порядок изложенных выше событий и приведение ЭГУ в исходное (сложенное) состояние. При этом выключение привода (2), в частности, может быть обеспечено концевым выключателем нижнего крайнего положения (29). Введение в конструкцию секций жестких перемычек (30), и/или (31), расположенных между вертикальных стоек (8) (10) и (14), увеличивает конструкционную жесткость электромеханического грузоподъемного устройства, при этом принцип его действия остается неизменным. Перспективным является вариант выполнения ЭГУ, в котором вертикальные стойки (8), (10) и (14) соответственно секций (5), (6) и (7) расположены под острым углом в пределах от 0 до 5 угловых градусов по отношению к их общей центральной оси, т.е. соответствующие радиальные монтажные размеры стоек на верхних втулках (9), (12) и (16) выполнены несколько меньшими по сравнению с монтажными размерами на основании (1) и нижних втулках (11) и (15). В этом варианте обеспечивается упругое заклинивание стоек каждой охватываемой подвижной секции в шлицах соответствующей шайбы, которая установлена на верхней втулке смежной охватывающей секции, а также упругое заклинивание (натяг) элементов нижнего центрирования и фиксации указанной охватываемой подвижной секции в вертикальных стойках смежной охватывающей секции. Этим достигается дополнительное увеличение жесткости и уменьшение радиальных люфтов секций ЭГУ в разложенном состоянии.
Сущность первого изобретения связана с заявленными техническими результатами следующим образом соответственно:
1. Уменьшение материалоемкости и веса конструкции достигается тем, что неподвижная наружная (5) и все подвижные секции (6) и (7) образованы профилированными вертикальными стойками одинакового типа (8), (10), (14). Вес и материалоемкость таких секций, по сравнению с трубчатыми, значительно меньше.
2. Увеличение жесткости и уменьшение радиальных люфтов секций ЭГУ в разложенном состоянии достигается тем, что элементы типа (13) и (17) нижнего центрирования и фиксации от поворота вокруг оси каждой охватываемой подвижной секции укреплены в ее нижней втулке типа (11) и (15) и сопряжены с вертикальными стойками типа (8), (10) смежной охватывающей секции по их внутреннему профилю с возможностью сдвига охватываемой секции в осевом направлении, а элементы типа (20, 21), (22, 23), верхнего центрирования и фиксации от поворота вокруг оси каждой охватываемой подвижной секции типа (6), (7), укреплены в верхней втулке типа (9), (12) соответственно смежной охватывающей секции типа (5), (6) и сопряжены с вертикальными стойками типа (10), (14) охватываемой секции по их внешнему профилю с возможностью сдвига охватываемой секции в осевом направлении. В соответствии с этими признаками указанные сопряжения могут быть точно центрированы подобно общеизвестному шлицевому соединению как по боковым поверхностям профилей, так и по выступам/впадинам центрирующих элементов. При этом, что важно, сопряжения могут быть выполнены с умеренным натягом, который будет способствовать практически полному исключению радиальных люфтов секций ЭГУ. Указанный натяг не приведет к глухому заклиниванию подвижных секций, как это неизбежно случилось бы в трубчатой мачте, т.к. упругие вертикальные стойки, в отличие от стенок трубы, обладают гибкостью в радиальном направлении.
3. Уменьшение радиальных габаритов ЭГУ достигается за счет того, что элементы замковых устройств типа (18) взаимной осевой фиксации смежных секций, которые укреплены в верхних втулках типа (9), (12) подвижных секций, могут быть радиально смещены внутрь охватываемой секции, в свободное пространство между вертикальными стойками смежных секций, что невыполнимо в трубчатых секциях аналогов и прототипа.
4. Увеличение надежности ЭГУ достигается, во-первых, за счет увеличения количества элементов центрирования и фиксации от поворота вокруг оси нижнего типа (13), (17) и верхнего типа (20, 21), (22, 23) каждой охватываемой подвижной секции. Согласно сущности изобретения их количество составляет не менее четырех для каждой подвижной секции, по два снизу и сверху, так как количество этих элементов, как верхних, так и нижних, соответствует количеству вертикальных стоек типа (8), (10), (14). Во вторых, увеличение надежности достигается тем, что, согласно сущности изобретения, площадь сопряжения даже единичного элемента центрирования и фиксации, например выступа (13), поскольку его радиальный размер не ограничен щелевым межтрубным пространством, значительно превосходит площадь шпонки с пазом при расположении этих элементов в узком межтрубном пространстве секций, как это имеет место в прототипе. Заявляемое первое изобретение группы отвечает критерию промышленной применимости, так как в настоящее время существуют все технологии и комплектующие, необходимые для его производства.
В современном машиностроении широко применяются разнообразные типы концевых (конечных, путевых) выключателей, представляющих собою электрические контактные иди бесконтактные устройства, используемые в системах управления приводами разных типов в качестве датчиков, формирующих электрический сигнал при достижении определенного положения подвижным узлом контролируемого механизма (обзорная статья представлена на Интернет-ресурсе http://www.elec.ru/articles/kontsevye-vykljuchateli/). В грузоподъемных мачтовых устройствах концевые выключатели как неотъемлемая часть входят в состав конструкции для обеспечения выключения привода подъема/опускания при достижении секциями указанных устройств своих крайних положений в эксплуатационном или в аварийных режимах. Однако, несмотря на большое разнообразие типов концевых выключателей, их применение в конструкциях телескопических грузоподъемных устройств, в связи с их спецификой, затруднено доступом к подвижным узлам - внутренним секциям, координата которых подлежит контролю. Примером является техническое решение ЭГУ по патенту RU 2198131 от 10.02.2003, которое принимается за прототип второго изобретения группы. В прототипе, согласно его описанию, движение телескопических секций вверх и вниз ограничивается двумя концевыми выключателями, механизм взаимодействия которых с подвижными секциями ЭГУ не описан и не очевиден. Однако при расположении концевых выключателей в соответствии с описанием и иллюстрациями к указанному патенту, не обеспечивается срабатывание концевых выключателей в двух крайних положениях телескопирования секций ЭГУ. Кроме того, снаружи ЭГУ с необходимостью присутствуют электрические провода, соединяющие концевые выключатели с блоком управления ЭГУ, что является недостатком прототипа.
Второе заявляемое изобретение группы "механизм приведения в действие концевых выключателей электромеханического грузоподъемного устройства" предназначено для использования его в составе электромеханического грузоподъемного устройства (ЭГУ) как его составная часть. При использовании изобретения достигается следующая совокупность полезных технических результатов:
1. Обеспечивается отсутствие проводов, расположенных в зонах движения секций как внутри, так и снаружи ЭГУ.
2. В случае ремонта обеспечивается единый доступ к обоим концевым выключателям и к механизму приведения их в действие.
Сущность второго изобретения группы заключается в том, что механизм приведения в действие концевых выключателей электромеханического грузоподъемного устройства (ЭГУ) содержит подпружиненный рычаг, укрепленный на основании ЭГУ, с возможностью его взаимодействия, при движении вверх - с концевым выключателем крайнего верхнего положения секций и, соответственно, при движении вниз - с концевым выключателем крайнего нижнего положения секций, расположенными на этом же основании. С указанным рычагом шарнирно связана стойка, которая установлена вертикально с возможностью перемещения вверх/вниз вдоль общей оси секций. Стойка пропущена в отверстия нижних частей всех подвижных секций ЭГУ, причем на указанной стойке выполнены два выступа-упора с возможностью взаимодействия каждого из них с нижней частью соответствующей крайней подвижной секции ЭГУ.
На Фиг. 12 изображен местный разрез ЭГУ по стрелке взгляда "И" (см. Фиг. 15) на включенный концевой выключатель крайнего верхнего положения и механизм приведения его в действие, вертикальные стойки секций не показаны.
На Фиг. 13 изображен местный разрез ЭГУ по стрелке взгляда "К" (см. Фиг. 15) на концевой выключатель крайнего нижнего положения и механизм приведения его в действие, вертикальные стойки секций не показаны.
На Фиг. 14. изображена конструкция подпружиненного рычага механизма приведения в действие концевых выключателей ЭГУ в изометрии.
На Фиг. 15 изображен вид сверху по стрелке взгляда "Л" (см. Фиг. 12), на оба концевых выключателя и на элементы механизма приведения их в действие.
Механизм приведения в действие концевых выключателей электромеханического грузоподъемного устройства содержит подпружиненный рычаг (32), который укреплен на основании (1) ЭГУ внутри его неподвижной наружной секции (5). Рычаг (32) при его движении вверх имеет возможность взаимодействия с концевым выключателем (28) крайнего верхнего положения - Фиг. 12, а при движении вниз - соответственно с концевым выключателем (29) крайнего нижнего положения - Фиг. 13. В частности, рычаг (32) может быть консольно укреплен внутри основания (1) посредством плоской пружины (33), с возможностью его отклонения вверх/вниз и в нем выполнено центральное отверстие, в которое свободно пропущен ходовой винт (3) - Фиг. 14, Фиг. 15. Концевые выключатели (28) и (29), так же как и рычаг (32), укреплены на основании (1) внутри наружной секции (5) ЭГУ. В среднем положении рычаг (32) с выключателями (28) и (29) не взаимодействует. Такое свойство рычага (32) может быть обеспечено соответствующим загибом его кромок или выступов, обращенных к концевым выключателям - Фиг. 14. С рычагом (32) при помощи шарнира (34) соединена вертикальная стойка (35), которая пропущена в отверстия нижних частей всех подвижных секций ЭГУ, например втулок (11) и (15) трех секционного ЭГУ, изображенного на Фиг. 1, Фиг. 2. На стойке (35) выполнены два выступа. Верхний выступ (36) стойки (35) свободно проходит в отверстия нижних частей всех подвижных секций, за исключением крайней подвижной секции с наибольшим радиальным размером, т.е. той секции, которая охватывается неподвижной секцией и выдвигается в последнюю очередь, а задвигается - в первую очередь. Для ЭГУ, изображенного на Фиг. 2, это подвижная средняя секция (6), в нижнюю втулку (11) которой верхний выступ (36) стойки (35) не проходит - Фиг 12. Нижний выступ (37) стойки (35), в свою очередь, свободно проходит в отверстия нижних частей всех подвижных секций, за исключением крайней подвижной секции с наименьшим радиальным размером, т.е. внутренней секции, которая выдвигается в первую очередь, а задвигается в последнюю очередь. Для ЭГУ, изображенного на Фиг. 2, это соответствует внутренней подвижной секции (7), в нижнюю втулку (15) которой нижний выступ (37) не проходит - Фиг. 13. Предпочтительной формой поперечного сечения стойки (35) является прямоугольная форма, которая обеспечивает центрирование этой стойки в прямоугольных отверстиях нижних частей крайних подвижных секций (6) и (7). Этой же цели служит пружина растяжения (38), которая прижимает стойку (35) к кромке отверстия во втулке (11) через связь со свободно надетым на ходовой винт (3) кольцом (39). Отверстия в других подвижных секциях (эти секции не показаны, т.к. в трехсекционном ЭГУ, изображенном на Фиг. 1, Фиг. 2. таких секций нет) могут быть любой формы, в частности круглые, достаточного размера для беспрепятственного прохождения через них стойки (35) с обоими выступами (36) и (37).
Механизм приведения в действие концевых выключателей электромеханического грузоподъемного устройства работает следующим образом.
В сложенном состоянии ЭГУ нижняя втулка (15) внутренней подвижной секции (7) нажимает на нижний выступ (37) стойки (35), которая через шарнир (34) отклоняет рычаг (32) вниз, что приводит к его взаимодействию с концевым выключателем (29) крайнего нижнего положения и срабатыванию этого выключателя - Фиг. 12. При включении привода (2) ходовой винт (3) начинает вращение, вследствие чего внутренняя подвижная секция (7), ведомая через гайку (25) и втулку (15), поступательно передвигается вертикально вверх. При этом верхний выступ (36) стойки (35) свободно походит в отверстие втулки (15). При наличии других подвижных секций ЭГУ верхний выступ (36) стойки (35) также свободно походит в отверстия их нижних втулок, за исключением крайней подвижной секции с наибольшим радиальным размером, т.е. той секции, которая охватывается неподвижной секцией и выдвигается в последнюю очередь. Для ЭГУ, изображенного на Фиг. 2, это подвижная средняя секция (6), за нижнюю втулку (11) которой зацепляется верхний выступ (36) стойки (35), отклоняя рычаг (32) вверх, что приводит к его взаимодействию с концевым выключателем (28) крайнего верхнего положения и срабатыванию этого выключателя - Фиг. 12. При реверсировании привода (2) ходовой винт (3) начинает вращение в обратную сторону, вследствие чего подвижная средняя секция (6), ведомая через гайку (24) и втулку (11), поступательно передвигается вертикально вниз. При этом нижний выступ (37) стойки (35) свободно походит в отверстие втулки (11). При наличии других подвижных секций ЭГУ нижний выступ (35) стойки (33) также свободно походит в отверстия их нижних втулок, за исключением крайней подвижной секции с наименьшим радиальным размером, т.е. той секции, которая является внутренней и выдвигается в первую очередь, а задвигается в последнюю. Для ЭГУ, изображенного на Фиг. 2, это подвижная внутренняя секция (7), нижняя втулка (15) которой нажимает на нижний выступ (37) стойки (35), отклоняя рычаг (32) вниз, что приводит к его взаимодействию с концевым выключателем (29) крайнего нижнего положения и срабатыванию этого выключателя - Фиг. 13. При положении втулки (11) выше нижнего выступа (37) стойки (35), эта стойка получает возможность незначительного отклонения наружу, поворачиваясь на шарнире (34), что не нарушает работоспособность механизма, но снижает его надежность в специфических условиях работы, например при наличии вибрации, что может привести к дребезгу и выходу из строя шарнира (34). Этому отклонению препятствует пружина растяжения (38), которая прижимает стойку (35) к внутренней кромке отверстия во втулке (11) через связь со свободно надетым на ходовой винт (3) кольцом (39). Заявляемое второе изобретение группы отвечает критерию промышленной применимости, поскольку в настоящее время существуют все технологии и комплектующие, необходимые для его производства.