ПОДЪЁМНИК С УРАВНИТЕЛЬНЫМ УСТРОЙСТВОМ

Предложенная полезная модель относится к подъемным устройствам, точнее, к грузовым подъемникам, преимущественно с продолговатым грузонесущим узлом, предназначенных, например, для подъема автомобилей.
Одной из задач, которые приходится решать при разработке таких подъемников является проблема сохранения горизонтального положения грузонесущего узла при неравномерном распределении нагрузки по его площади.
Обычным приемом решения этой проблемы является использование направляющих, достаточно жестких, чтобы предотвратить перекос грузонесущего узла. Так, например, известен подъемник, содержащий грузонесущий узел в виде кабины и противовес, установленные в направляющих, а также систему тяговых канатов, расположенные в шахте с железобетонными или кирпичными стенками [RU 76324 по кл. B66B 9/00 с приор, от 05.03.2008]. Необходимая для обеспечения устойчивости к перекосам жесткость направляющих обеспечивается их массивностью, что удорожает и утяжеляет подъемник. Облегчить направляющие пытаются, скрепляя их со стенками шахты. Сфера возможных применений такого подъемника ограничена случаями, когда есть специальная шахта с жесткими и прочными стенками, чего обычно не бывает, если подъемник размещают в уже построенном здании. Усилия, действующие на направляющие при выравнивании тяжело груженого грузонесущего узла, могут оказаться чрезмерными даже для капитальных стен, если их использовать для крепления направляющих.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является подъемник с уравнительным устройством, содержащий грузонесущий узел, включающий грузовую платформу, установленные на нем попарно над углами грузовой платформы четыре пары блоков уравнительного устройства, неподвижные уравнительные канаты, проведенные крест-накрест по диагонально противоположным блокам, так, что каждый из уравнительных канатов закреплен одним из концов на верхнем уровне подъема, а другим - на нижнем [US 7296661 по кл. B66B 11/08 с приор, от 24.06.2005]. Раскрепление грузонесущего узла между четырьмя скрещенными неподвижными уравнительными канатами предотвращает его перекос.
Недостатком известного подъемника является техническая сложность уравнительного устройства, содержащего восемь блоков и четыре каната с натяжными устройствами. Это удорожает изготовление и обслуживание подъемника, увеличивает его массу. Кроме того, перематывание четырех уравнительных канатов требует определенных затрат энергии, не связанных непосредственно с подъемом груза, что также увеличивает эксплуатационные расходы. Еще одним недостатком известного подъемника является то, что уравнительные канаты проходят по углам грузонесущего узла, что, снижая вариативность компоновочных решений, ограничивает его функциональные возможности.
Техническими результатами настоящей полезной модели является упрощение и удешевление подъемника с уравнительным устройством, уменьшение эксплуатационных расходов за счет упрощения конструкции уравнительного устройства и расширение функциональных возможностей за счет повышения вариативности возможных компоновочных решений.
Указанный технический результат достигается тем, что известный подъемник с уравнительным устройством, содержащий грузонесущий узел с прямоугольной грузовой платформой, уравнительное канатоблочное устройство с неподвижными канатами, проведенными крест-накрест по отклоняющим блокам грузонесущего узла, содержит два уравнительных каната, при этом отношение площадей участков грузовой платформы, лежащих между ее краями и проекциями на нее первого и второго уравнительного каната, составляет (0,37-2,7), а величина наибольшей из этих площадей не превышает половины площади грузовой платформы.
Здесь выражение «проведенными крест-накрест» означает, что вертикальные проекции участков неподвижных канатов, находящихся между блоками, на плоскость, перпендикулярную осям отклоняющих блоков одного из канатов, пересекаются, пусть даже эти участки удалены друг от друга. Под проекциями в настоящем описании и формуле полезной модели подразумеваются ортогональные проекции.
1
2
1
2
1
2
Благодаря тому, что предложенный подъемник содержит только два уравнительных каната, вдвое меньше становится также количество отклоняющих блоков, снижается масса подъемника и его стоимость, упрощается обслуживание. За счет снижения потребления энергии, непроизводительно расходуемой на перематывание уравнительных канатов, снижаются эксплуатационные расходы. Эффективность применения двухканатного уравнительного устройства не была очевидной. Для проверки возможности уравновешивания грузонесущего узла только двумя уравнительными канатами была проделана большая экспериментальная работа, в ходе которой были установлены и сформулированы условия, при выполнении которых отсутствует перекашивание грузонесущего узла. Первое условие может быть записано как S/S=(0,37-2,7), где S и S - площади участков грузовой платформы, лежащих между ее краями и проекциями на нее первого и второго уравнительного канатов. Второе условие требует, чтобы наибольшее из значений S или S не превышало половины площади грузовой платформы.
При невыполнении первого из условий уравнительные канаты оказываются разнесенными настолько далеко, что грузовую платформу начинает перекашивать даже при незначительной асимметрии размещения груза. При невыполнении второго условия возможно заваливание грузовой платформы на одну из сторон или на угол.
Применение двухканатного уравнительного устройства позволяет освободить значительную часть периметра, в частности один иди два угла, грузонесущего узла от уравнительных канатов. Это создает возможность загрузки грузовой платформы сразу с двух сторон.
Уменьшение вдвое количества блоков уравнительного устройства снижает массу грузонесущего узла на 4%. Экономия от уменьшения количества блоков, канатов, анкеров и натяжных устройств снижает стоимость подъемника на (9-14)% при высоте подъема (16-5) метров соответственно. Оценить снижение энергопотребления от использования предложенного решения не удалось из-за непостоянства веса поднимаемых грузов. Но оно, несомненно, есть, поскольку на двойной перегиб уравнительных канатов и трение в блоках затрачивается заметная энергия.
Существо полезной модели поясняется чертежами, на которых показаны примеры конкретного выполнения предложенного подъемника.
На фиг. 1 представлен вид сбоку на вариант подъемника с прямоугольной грузовой платформой, с полиспастной подвеской на двух тяговых канатах, проведенных по дополнительным блокам, отклоняющие блоки уравнительного устройства которого установлены над длинными краями грузовой платформы, под верхней частью силового каркаса.
На фиг. 2 представлен вид снизу на верхнюю часть силового каркаса подъемника, изображенного на фиг. 1, с двухручьевыми отклоняющими блоками.
На фиг. 3 представлена схема проводки одного из уравнительных канатов по блокам, установленным по противоположным краям грузовой платформы.
На фиг. 4 представлена схема проводки уравнительной канатов по ручьям блоков уравнительного устройства. Условно ручьи блоков показаны смещенными по вертикали.
На фиг. 5 представлен фрагмент варианта исполнения предложенного подъемника с блоками независимого вращения.
На фиг. 6 представлен вид сбоку на вариант предложенного подъемника с прямой подвеской грузонесущего узла на двух тяговых канатах и блоками уравнительного устройства установлены над короткими краями грузовой платформы в верхней части грузонесущего узла.
На фиг. 7 представлен вид сверху на верхнюю часть силового каркаса подъемника, изображенного на фиг. 6.
На фиг. 8 схематически представлены примеры возможных вариантов проводки уравнительных канатов поперек грузовой платформы предложенного подъемника.
На фиг. 9 представлен вид сбоку на вариант предложенного подъемника с полиспастной подвеской грузонесущего узла на одном тяговом канате, проведенном по двум блокам под грузовой платформой и блоками уравнительного устройства установленными над короткими краями грузовой платформы.
Предложенный подъемник содержит горизонтально расположенный грузонесущий узел 1, включающий грузовую платформу 2 и жесткий пространственный силовой каркас 3. Как примеры конкретного выполнения подвески грузонесущего узла, на чертежах изображены варианты, где грузонесущий узел 1 может быть подвешен на прямой (фиг. 6) или полиспастной (фиг. 1 и 9) подвеске, на одном (фиг. 9) или нескольких (фиг. 1 и 6) тяговых канатах 4, ходовые концы которых соединены с барабаном 5 лебедки 6. Мертвые (коренные) концы тяговых канатов 4а и 4б (на фиг. 1 не показаны) закреплены выше верхнего положения грузонесущего узла 1. Полом грузовой платформы 2 может служить листовой настил 7. Платформа имеет боковое ограждение 8 с загрузочной дверью 9. Функции бокового ограждения 8 могут выполнять элементу жесткого пространственного силового каркаса 3.
Равномерность распределения тягового усилия по силовому каркасу 3 грузонесущего узла 1 улучшается, а склонность грузовой платформы к перекосам снижается при использовании более одного тягового каната 4, как это показано в примерах конкретного выполнения на фиг. 1 и 6. Здесь два тяговых каната 4а и 4б разнесены на расстояние приблизительно 0,15-0,6 длины L грузовой платформы 2. В варианте фиг. 1 с полиспастной подвеской тяговые канаты проведены каждый по своей паре дополнительных отклоняющих блоков: канат 4а по паре блоков 10а и 11а, канат 4б - по паре блоков 10б и 11б (блоки 11а и 11б на чертежах фиг. 1 и 9 не показаны). Оси блоков 10а, 10б, 11а и 11б горизонтальны и направлены параллельно краям платформы 2, Отклоняющих блоков у каждого тягового каната может быть и больше, чем два, если этого потребует схема проводки. Важно лишь, чтобы, по меньшей мере, два из них были установлены над противоположными краями грузовой платформы. В настоящем описании признак «край грузовой платформы» означает то же, что и «сторона грузовой платформы» или «кромка грузовой платформы».
Точки крепления блоков 10а, 10б, 11а и 11б в плане расположены по углам прямоугольника, симметричного относительно платформы 2 и имеющего размер одной из сторон, меньший размера платформы 2, измеренного в том же направлении. Для прямоугольной платформы точка пересечения диагоналей указанного прямоугольника оказывается совпадающей с центром тяжести порожней платформы. Использование двух тяговых канатов 4а и 4б в сочетании с полиспастной подвеской позволяет разнести точки приложения усилия подъема по четырем блокам, что существенно снижает стремление грузонесущего узла 1 к перекосу при неравномерной загрузке. То есть, тяговые канаты частично выполняют функции уравнительных. Кроме того, приложение тягового усилия к четырем точкам грузовой платформы 1 через элементы силового каркаса 3 способствует его более равномерному распределению по платформе. В свою очередь, это позволяет уменьшить массу платформы благодаря снижению требований к ее жесткости.
Если подъемник предназначен для грузов с приблизительно постоянным положением центра тяжести, например, легковых автомобилей, то вероятность перекоса грузонесущего узла 1 снижается. В этом случае подъемник! можно выполнить, используя один тяговый канат 4а (фиг. 9) который либо закрепляется крюковой подвеской за верхнюю часть силового каркаса 3, либо проводится по двум блокам 10а и 11а под (фиг. 9) или над грузонесущим узлом 1. Крюковая подвеска (прямая или полиспастная, как на фиг. 6 и 7) возможна также и при двух (фиг. 6) тяговых канатах 4а и 4б.
Короткая сторона (край) грузовой платформы 2 обозначена позицией 12, а длинная - позицией 13.
Уравнительное устройство подъемника включает в себя (фиг. 1 и 2) установленные на горизонтальных осях 14 отклоняющие блоки 15 и 16, уравнительные канаты 17 и 18, анкеры 19 и 20 для крепления верхних и нижних, соответственно, концов уравнительных канатов, натяжные устройства 21 и индикаторы 22 для выравнивания натяжения уравнительных канатов.
От блока 15 к блоку 16 крест-накрест друг к другу (фиг. 1) проведены уравнительные канаты 17 и 18. Уравнительные канаты, выходящие с каждого блока, направлены в противоположные стороны: один канат вверх, а другой - вниз (фиг. 1-4). Концы канатов, проходящих по одному блоку разнонаправлены: один вверх, а другой вниз (фиг. 2, а также фиг. 4, где ручьи одного блока условно показаны раздвинутыми по вертикали). На виде сбоку (фиг. 1, 6 и 9) они выглядят перекрещенными, то есть проведенными крест-накрест. С блока 15 уравнительный канат 17, направлен вверх, а уравнительный канат 18, проходящий по второму ручью блока 15, направлен вниз. А с блока 16 уравнительный канат 17 направлен вниз, а уравнительный канат 18, проходящий
по второму ручью блока 16, направлен вверх. Для наглядности канат 18 на чертежах показан зигзагообразными линиями, а канат 17 - сплошными. Предложенное устройство сохраняет работоспособность, если участки канатов от блоков до креплений составляют с вертикалью угол от 0 до 20 градусов.
При движении грузонесущего узла 1 канаты 17 и 18 проходят, точнее, проматываются по блокам 15 и 16, не допуская его перекосов, но и не препятствуя движению в вертикальном направлении. При этом оба уравнительных каната проходят по каждому из блоков в одном направлении, не препятствуя его вращению.
В примере конкретного выполнения, изображенном на фиг. 1 блоки 15 и 16 установлены над верхней частью силового каркаса 3, над противоположными длинными сторонами 13 грузовой платформы 2 (фиг. 2) и соединены с грузовой платформой через силовой каркас 3. При этом блоки расположены над участками, находящимися между углами и серединами краем грузовой платформы так, что проекции уравнительных канатов 17 и 18 пересекают грузовую платформу наискосок. Это освобождает от уравнительных канатов два диагонально противоположных угла грузовой платформы (на фиг. 2 это правый верхний и левый нижний углы) и позволяет осуществлять загрузку грузовой платформы сразу с двух сторон.
1
2
1
2
1
2
1
2
В этом же примере площади S и S, участков грузовой платформы 2, лежащие между ее краями и проекциями на нее уравнительных канатов 18 и 17 соответственно, равны, то есть отношение S/S=1. Поскольку между канатами 17 и 18 имеется небольшое расстояние, равное расстоянию между средними линиями ручьев блоков 15 и 16, то S или S меньше половины площади грузовой платформы. Это означает выполнение условия, требующего, чтобы наибольшее из значений S или S не превышало половины площади грузовой платформы. Это условие можно сформулировать и так: проекции уравнительных канатов должны проходить по разные стороны от линии, делящей грузовую платформу на две равновеликие по площади части, независимо от направления этой линии.
Грузовые подъемники устанавливаются в самых различных помещениях и в зависимости от рода поднимаемого груза загружаются по-разному. Уравнительные канаты, вертикальные участки которых неизбежно пересекают периметр грузонесущего узла, приходится располагать так, чтобы они не мешали загрузке. Это порождает большое количество вариантов. На фиг. 6 и 7 изображен предпочтительный вариант с установкой блоков над короткими краями грузовой платформы. В нем уравнительные канаты отдалены друг от друга для того, чтобы, не нарушая симметрии тяги, между ними разместить зацепное устройство тяговых канатов. Для этого ручьи блоков 15 и 16
разнесены по независимым блокам 23-26 (фиг. 5). Добавление двух блоков практически не удорожает подъемник, поскольку одноручьевые блоки выпускаются серийно и недороги. Этот вариант обеспечивает лучшее выравнивание, чем вариант фиг. 1, но допускает загрузку только с длинной стороны 13, что неприемлемо, если поднимаемый груз - автомобили.
1
2
На фиг. 8 в качестве примера схематически изображено еще шесть вариантов расположения отклоняющих блоков и проводки уравнительных канатов, каждый из которых обладает своими преимуществами в конкретных условиях размещения подъемника и загрузки. Все они проверены экспериментально. На фиг. 8а-8в изображены предельные варианты расположения блоков и канатов, отвечающие заявленным соотношениям площадей S, S и ограничению наибольшей площади между проекциями канатов и краями платформы. Вариант фиг. 8г хорошо работает при полиспастной подвеске грузонесущего узла и проводке тяговых канатов над ним вдоль длинной стороны грузовой платформы. Варианты фиг. 8д и 8е с диагональным расположением уравнительных канатов работоспособны, но требуют усиления грузонесущего узла из-за того, что уравнивающие усилия прикладываются к самым удаленным друг от друга точкам, увеличивающим рычаг их действия. Они используются при небольших размерах грузовой платформы.
Отклоняющие блоки уравнительного устройства могут быть установлены под грузовой платформой, под (фиг. 1) или над (фиг. 6 и 9) верхней частью силового каркаса 3 грузонесущего узла 1. Вариант с проводкой тягового каната (фиг. 9) и/или уравнительных канатов под грузовой платформой обеспечивает лучшее уравновешивание грузонесущего узла, и передачу колебаний грузовой платформы 2 непосредственно скрепленному с ней уравнительному устройству, минуя силовой каркас 3. Разгружая каркас, это позволяет снизить его массу на 11…14%. Но этот вариант требует устройства приямка под грузонесущим узлом, что не всегда возможно.
Блоки соединены с грузовой платформой 2 непосредственно или через силовой каркас 3 (фиг. 1, 6, 9). Для достижения заявленного технического результата не имеет значения, соединены ли блоки 15 и 16 с платформой 2 непосредственно или через промежуточные элементы, в частности силовой каркас 3 грузонесущего узла 1.
Варианты с двухручьевыми блоками имеют то преимущество, что колебания одного из канатов через общий блок передаются смежному канату. Поскольку частоты собственных колебаний каждого из канатов всегда различны из-за различий в длине и натяжении, колебания платформы, возникающие, например, при остановке заехавшего на платформу автомобиля, быстро затухают.
Благодаря канатоблочному уравнительному устройству предложенный подъемник может не иметь направляющих, что позволяет размещать его вдали от стен зданий. В случаях, когда подъемник граничит хотя бы по одной из сторон со стеной здания, целесообразно дополнить его, по меньшей мере, одной направляющей, поскольку это уменьшает боковое раскачивание, особенно заметное при больших высотах подъема и повышает точность срабатывания концевых выключателей автоматики. На фиг. 1 и 2 в качестве примера показан вариант исполнения подъемника с одной направляющей 27, примыкающей к длинной стороне 13 грузовой платформы 2. Направляющая крепится к стене здания и взаимодействует с грузовой платформой через башмак 28, который может быть как башмаком скольжения (фиг. 2), так и роликовым. Предпочтительно использовать пару башмаков, разнесенных по одной вертикали и закрепленных на силовом каркасе 3. Для уменьшения раскачивания грузонесущего узла 1 при загрузке, желательно, чтобы направляющая 27 была с той стороны грузовой платформы, которая противоположна загрузочному проему (двери), как показано на фиг. 1. Если подъемник находится в углу здания и примыкает к двум стенам, то он может иметь две и более направляющих, скрепленных с разными стенами, и соответствующее количество башмаков 28. Направляющие только предотвращают раскачивание грузовой платформы, и потому они могут иметь облегченное исполнение, поскольку усилия по ее стабилизации несет уравнительное устройство.
Опыт эксплуатации предложенных подъемников показывает, что одной пары уравнительных канатов вполне достаточно для предотвращения перекосов грузонесущего узла 1 при любых вариациях центровки груза на платформе 2, если соотношение длин ее длинных и коротких краев не превышает 2:1. Анализ заказов на грузовые подъемники показывает, что такое соотношение выполняется приблизительно для 90% заказов. Если же центровка груза приблизительно постоянна от загрузки к загрузке, например, при подъеме легковых автомобилей, то и для более удлиненных чем 2:1 платформ надлежащий выбор мест расположения отклоняющих блоков и схем проводки уравнительных и тяговых канатов обеспечивает предотвращение перекосов и гашение колебаний грузонесущего узла.
Помимо снижения стоимости предложенного подъемника, снизились также расходы на его монтаж и на обслуживание поддержание уравнительного устройства. Существенно расширились возможности рациональной компоновки подъемника за счет появления вариантов, в которых от уравнительных канатов освобождаются сразу две стороны грузовой платформы.
Описанные подъемники уже были изготовлены и проверены в режиме промышленной эксплуатации. Применение предложенной полезной модели позволило облегчить грузонесущий узел на 18% (14% за счет облегчения конструкции грузовой платформы и силового каркаса и 4% за счет отказа от двух пар уравнительных блоков) по сравнению с прототипом. Кроме того, отказ от двух уравнительных канатов с устройствами крепления и натяжения удешевил подъемник еще на 12%. За счет этого же снизились трудозатраты на его обслуживание. Кроме того, снизилось энергопотребление, за счет уменьшения массы грузонесущего узла и снижения потерь на перематывание уравнительных канатов.