ПОДЪЁМНЫЙ КРАН, МОСТОВОЙ ИЛИ КОЗЛОВЫЙ, С НЕ МЕНЕЕ ЧЕМ ОДНОЙ ПРОЛЁТНОЙ БАЛКОЙ
HOISTING BRIDGE OR GANTRY CRANE WITH NOT LESS THAN ONE SPAN BEAM

Изобретение относится к подъемному крану, в частности, к мостовому или козловому крану с не менее чем одной горизонтальной решетчатой пролетной балкой, содержащей множество подкосов в виде пластин, при этом пролетная балка несет на себе грузовую тележку с грузоподъемными средствами с возможностью перемещения этой тележки вдоль указанной пролетной балки, причем по крайней мере некоторые из подкосов выполнены плоскими, имеющими основную плоскую поверхность, которая лежит в плоскости поперечной направлению, в котором вытянута пролетная балка, и каждый из плоских подкосов имеет по краям первую и вторую боковые выемки.
Подобный кран известен из германской выложенной заявки №102012102808. В этом случае подкосы расположены попарно, соединяясь верхними концами с образованием профиля островерхих крыш, а между каждой парой подкосов установлены вертикальные стойки. Верхний и нижний пояса пролетной балки связаны между собой посредством указанных подкосов и стоек. Далее, для увеличения жесткости подкосов их продольные края на большом участке длины между верхней и нижней ранее указанными боковыми выемками загнуты под прямым (или близким к нему) углом к основной поверхности подкоса, что должно предотвратить продольный ее изгиб.
Плоские подкосы воспринимают нагрузки в направлении своей продольной оси по всей ширине своей основной поверхности. Плоские элементы или плоские опоры такого типа, воспринимающие нагрузки рассматриваются в механике как диски (неизменяемая часть конструкции, представляющая собой жесткий неподвижный элемент), тогда как плоские элементы, воспринимающие нагрузки в направлении перпендикулярном к их основной плоскости, рассматриваются в механике как пластины. Диски и, соответственно, плоские подкосы отличаются, например, от круглых стоек или подкосов толщиной, длиной и шириной, имеют большую площадь восприятия нагрузок.
В описании к германскому патенту №3222307 также раскрыта пролетная балка мостового крана, имеющая решетчатую конструкцию.
Решетчатые пролетные балки также известны из американского патента №327360 и германского патента №1907455.
Задачей изобретения является создание подъемного крана, в частности мостового или козлового крана, с упрощенной конструкцией пролетной балки.
Поставленная задача решается за счет того, что в подъемном кране, в частности мостовом или козловом кране, имеющем как минимум одну горизонтально расположенную пролетную балку решетчатой конструкции со множеством подкосов, на которой установлена с возможностью перемещения вдоль нее крановая тележка, несущая грузоподъемный механизм, при этом по крайней мере некоторые из подкосов выполнены пластинообразными и каждый из них имеет плоскую основную поверхность, расположенную поперек направления протяженности пролетной балки, причем на каждой боковой стороне указанных подкосов в основной поверхности выполнены первая выемка и вторая выемка,
боковые стороны ранее упомянутых подкосов выполнены плоскими без загибов по крайней мере на участке между названными выемками.
Благодаря такому усовершенствованию снижаются расходы по изготовлению подъемного крана: не требуется дополнительной операции по загибанию краев подкосов, а значит не требуется дополнительного оборудования, дополнительных энергозатрат, подкосы можно делать не такими широкими и т.д. В местах округлых выемок в основной поверхности подкоса ширина ее уменьшается и создается соединение по типу мембранного, что оптимизирует поток силовых линий, проходящих по подкосу при нагрузке на него. Как правило, при использовании плоских пластинообразных подкосов необходимо загибать их боковые стороны для придания подкосам жесткости, тогда как предложенное решение позволяет избавиться от этой операции. При этом появляется возможность гораздо более свободного выбора длины и ширины основной поверхности подкоса, руководствуясь только толщиной материала подкоса. Далее, благодаря избавлению от лишнего металла, обычно уходившего на загнутые края подкосов, изобретение позволяет уменьшить вес пролетной балки при сохранении той же грузоподъемности.
В другом варианте боковые стороны подкосов выполнены плоскими без загибов по всей своей длине. Это еще больше снижает производственные расходы при изготовлении пролетной балки и всего подъемного крана. В еще более упрощенном варианте описываемые боковые стороны подкосов лежат в одной плоскости с их основной поверхностью.
Вышеописанные преимущества могут быть еще более увеличены, если не у отдельных, а у всех подкосов пролетной балки боковые края будут выполнены плоскими без загибов.
Благодаря этому, любого типа и любой конфигурации подкосы пролетной балки можно заменить унифицированными подкосами в виде простых плоских пластин по данному изобретению, которые легко взаимозаменяют друг друга в отличие от подкосов более сложной конфигурации. Это существенно упрощает изготовление подкосов, которые просто вырезают лазерным лучом из листа стали без последующих более сложных операций.
В более предпочтительном варианте воплощения изобретения один первый подкос и один второй подкос связаны в единую Х-образную конструкцию. При этом основные поверхности обоих подкосов пары лежат в плоскости поперечной направлению, в котором вытянута пролетная балка. В отличие от известных пролетных балок решетчатой конструкции предложенное решение позволяет отказаться от вертикальных стоек, обычно устанавливаемых между подкосами для усиления конструкции пролетной балки. Благодаря этому уменьшается количество деталей пролетной балки и имеет место существенная экономия металла. Одновременно прочность пролетной балки на изгиб даже увеличена по сравнению с известными решетчатыми пролетными балками, что является следствием создания Х-образной конструкции из двух подкосов.
В другом предпочтительном варианте оба подкоса из каждой пары содержат по вырезу в своей боковой стороне и указанные подкосы соединены в одно целое при помощи двух названных вырезов.
Упрощение изготовления подъемного крана достигается, если оба подкоса, составляющих Х-образную конструкцию приварены друг к другу в месте расположения указанных вырезов.
В более предпочтительном варианте упомянутые вырезы в подкосах каждой пары подкосов имеют форму, позволяющую боковым сторонам одного подкоса из соединенных в Х-образную конструкцию пары подкосов располагаться на одной линии с соответствующими боковыми сторонами другого подкоса этой же пары..
При этом желательно, чтобы в каждом случае вырез начинался от самого края боковой стороны подкоса и был направлен к его продольной оси преимущественно под прямым углом к ней и предпочтительно на середине длины данного подкоса.
Еще в одном варианте как минимум один первый подкос и один второй подкос соединены в V-образную конструкцию. При этом основные поверхности обоих подкосов пары лежат в плоскости поперечной направлению, в котором вытянута пролетная балка.
В удобном для изготовления и практичном варианте у мостового или козлового крана пролетная балка содержит, как минимум, один верхний пояс, протянувшийся вдоль балки, и один нижний пояс, параллельный верхнему поясу, при этом верхний и нижний пояса связаны между собой посредством множества подкосов, установленных по всей длине пролетной балки в ее продольном направлении.
В другом варианте подъемный кран содержит две пролетные балки по изобретению параллельные друг другу и отстоящие друг от друга на определенном расстоянии.
Изобретение поясняется нижеследующим описанием со ссылками на чертежи на которых:
на Фиг. 1 показан мостовой кран в виде одинарной пролетной балки,
на Фиг. 2 показан в аксонометрии участок пролетной балки по изобретению мостового крана фигуры 1,
на Фиг. 3 показано поперечное сечение пролетной балки фигуры 2, и
на Фиг. 4 показан подкос пролетной балки фигуры 2.
Приведенное ниже описание мостового крана, также относится и к другим видам подъемных кранов, например к козловому крану.
На Фиг. 1 показан однопролетный мостовой кран 1, содержащий пролетную балку 2 решетчатой конструкции, протянувшуюся горизонтально в направлении LR на длину L.
Пролетная балка 2 совместно с первым и вторым ходовыми механизмами 7, 8, установленными на ее противоположных концах, составляет мостовой кран 1, имеющий двутавровый профиль, если смотреть сверху. Мостовой кран 1 имеет возможность перемещения с помощью ходовых механизмов 7, 8 по рельсам (не показаны) в направлении F, поперечном направлению LR пролетной балки 2. Указанные рельсы подняты, как у всех мостовых кранов, вверх на определенную высоту и закреплены там либо на опорах либо на консольных выступах заводских стен. Для привода колес во вращение первый ходовой механизм 7 снабжен первым электромотором 7а, а второй ходовой механизм 8 - вторым электромотором 8а. Крановая тележка 9, установленная на пролетной балке 2 и несущая подъемный механизм, например, тросовую лебедку или таль, имеет возможность перемещения с помощью ходового механизма (не показан) вдоль пролетной балки 2 в направлении LR поперечном направлению F перемещения мостового крана 1. Крановая тележка 9 установлена на поверхности качения 4 с нижнего пояса 4 пролетной балки 2, образованной отходящей вбок горизонтальной полосой, например боковой полкой горизонтального уголка. Мостовой кран 1 дополнительно содержит блок управления 10 с пультом 11, электрически связанным с указанным блоком управления 10 краном 1, причем электромоторы 7а и 8а и крановая тележка 9 электрически соединены с блоком управления 10 с возможностью независимого друг от друга управления. При этом также обеспечена возможность управления подъемом и опусканием грузов лебедкой (талью) крановой тележки 9.
На Фиг. 2 показан в аксонометрии участок пролетной балки по изобретению мостового крана фигуры 1. Решетчатая пролетная балка 2 содержит верхний пояс 3, нижний пояс 4 и множество подкосов 5, установленных наклонно в пространстве между этими поясами, посредством которых верхний пояс 3 и нижний пояс 4 соединены между собой. Подкосы 5 выполнены в виде продолговатых пластин, соединенных попарно в Х-образную конструкцию. Пластины-подкосы 5 и их соединение в Х-образную конструкцию ниже пояснены более подробно.
Пролетная балка 2 на обоих концах снабжена торцевыми связующими элементами 6 (см. Фиг. 1), которые связывают концы поясов 3 и 4 с образованием жесткой объемной конструкции. С помощью указанных торцевых связующих элементов 6 пролетная балка 2 также связана с ходовыми механизмами 7, 8.
Верхний пояс 3, как и нижний пояс 4, представляет прямолинейную конструкцию, протянувшуюся в направлении LR пролетной балки 2 между ходовыми механизмами 7, 8. Оба пояса 3, 4 параллельны друг другу и отстоят друг от друга на определенном расстоянии по высоте. Верхний пояс образован первым и вторым профилями, в данном случае - уголками 3d и 3е с направленными вниз вертикальными полками 3а и направленными наружу горизонтальными полками 3f. Уголки 3d, 3e параллельны между собой и отстоят друг от друга на некотором расстоянии по горизонтали. В горизонтальные полки 3f уголков 3d, 3e упираются верхние концы подкосов 5. Подобным образом нижний пояс 4 образован двумя уголками 4d и 4е, у которых вертикально ориентированные полки 4а направлены вверх и лежат в одной плоскости с соответствующими полками 3а верхнего пояса 3. Расстояние между наружными поверхностями вертикальных полок уголков верхнего пояса 3 и нижнего пояса 4 составляет ширину В пролетной балки 2 (см. Фиг. 3). В другом варианте нижний пояс 4 может быть представлен одной пластиной 4b с вертикальными полками 4а, отстоящими от краев пластины 4b с образованием горизонтальных полок 4f и приданием нижнему поясу в поперечном сечении профиля, приближенного к U-образному. При этом указанные полки 4f выходят за пределы, обозначенные вертикальными полками 3а, 4а (см. Фиг. 3). Верхние поверхности полок 4f образуют плоские поверхности качения 4с для колес крановой тележки 9. Верхний пояс 3 может быть устроен аналогичным образом в виде цельного элемента 3b.
Начиная от одного из торцевых связующих элементов 6 в направлении LR пролетной балки 2 на ее нижнем поясе 4 установлено множество пар подкосов Х-образной конструкции, содержащей первый подкос 5h и второй подкос 5i. Такие пары подкосов установлены вплоть до второго связующего элемента 6 на противоположном конце подкрановой балки 2.
Первый подкос 5h каждой пары приварен к верхнему поясу 3 в первой верхней соединительной точке ОК1, а второй подкос 5i приварен к нижнему поясу 4 в первой нижней соединительной точке UК1. Нижний конец первого подкоса 5h опирается на нижний пояс 4 во второй нижней соединительной точке UK2, а верхний конец второго подкоса упирается в верхний пояс 3 во второй верхней соединительной точке ОК2.
Для перекрестного вхождения друг в друга подкосы 5h и 5i имеют щелевидные поперечные вырезы 5g (см. Фиг. 4). Место взаимного вхождения вырезов 5g подкосов 5h и 5i обозначено линией КВ. Для более прочного соединения подкоса 5h с подкосом 5i они могут быть приварены один к другому по линии соединения КВ. Сварочный шов при этом обозначен буквой S.
Каждый из подкосов 5 наклонен под заданным углом α к воображаемой вертикальной плоскости, перпендикулярной к пересекаемым ею поясам 3 и 4 пролетной балки 2. Таким образом, видно, что заданный угол α образован между основной поверхностью 5а соответствующего подкоса 5 и упомянутой воображаемой плоскостью. Для упрощения чертежа на Фиг. 2 угол α обозначен между вертикальной пунктирной линией HL и поверхностью 5а подкоса 5h и подкоса 5i. Предпочтительнее угол α выдерживать в пределах 35°-55°, оптимальной будет величина в 45°. В зависимости от длины L пролетной балки 2 величину угла α определяют до начала ее сборки из расчета обеспечения четного числа Х-образных конструкций из подкосов 5 одинаковой длины установленных под одинаковым углом наклона α на всей длине пролетной балки 2.
Х-образное соединение подкосов 5 приводит к образованию большого количества верхних и нижних соединительных точек ОК и UK (см. Фиг. 1). Вследствие этого нижний пояс 4 (или верхний пояс 3), служащий направляющей для крановой тележки 9, усилен во избежание его изгиба или провисания. Благодаря этому оказалось возможным не устанавливать вертикальные стойки в дополнение к подкосам 5 и получить при этом жесткую и прочную конструкцию пояса 3 и пояса 4.
Подкосы 5 ориентированы внутри пролетной балки 2 таким образом, что основная плоскость 5а расположена поперек направления LR пролетной балки 2. При этом их нижние концы 5е вставлены между вертикальными полками 4а нижнего пояса 4. Верхние же концы 5f подкосов 5 вставлены между вертикальными полками 3а верхнего пояса 3. При этом верхние и нижние участки боковых сторон 5b подкосов 5, контактирующие с вертикальными полками 3а и 4а поясов 3, 4, приварены к этим полкам. Сварные швы обозначены буквой S (см. Фиг. 3).
На Фиг. 3 показано поперечное сечение пролетной балки 2 фигуры 2 по вертикали между двумя соседними парами подкосов 5. На этой фигуре хорошо видны конструктивные особенности верхней половины (считая от линии КB) верхней половины подкоса 5h и нижней половины подкоса 5i. При этом следует иметь в виду, что оба подкоса идентичны.
Каждый из подкосов 5 выполнен в виде продолговатой металлической пластины прямоугольной формы, имеющей основную поверхность 5а. Такие пластины вырезают лазером из большого стального листа. Ширина SB основной поверхности 5а ограничена параллельными боковыми сторонами 5b. После установки подкосов 5 в пролетную балку 2 указанные боковые стороны 5b параллельны продольной оси LA пролетной балки 2. По крайней мере в середине подкоса 5 ширина SB основной поверхности 5а должна быть больше половины ширины В пролетной балки 2. Ширина В соответствует расстоянию между крайними наружными точками горизонтальных полок 3f верхнего пояса 3 и горизонтальных полок 4f нижнего пояса 4.
В боковых сторонах 5b в промежутке между верхним концом 5f и нижним концом 5е подкоса 5 выполнены выемки 5d (верхние) и 5с (нижние), что приводит к сужению ширины основной поверхности 5а в этих местах. Таким образом получена конфигурация мембранного типа в этих местах подкоса 5. Выемки 5с, 5d выполнены полукруглыми, точнее - как часть дуги окружности. Это оптимизирует распределение по поверхности 5а направления сил, давящих на концы 5f и 5е подкоса 5, приваренных к верхнему и нижнему поясам 3 и 4 соответственно. Предпочтительнее, чтобы выемки 5d и 5 с находились за пределами полок 3а, 4а, но в непосредственной близости к ним.
На Фиг. 3 щелевидные вырезы 5g на подкосе 5h и 5i скрыты, а их место расположения отмечено линией КB и сварным швом S. Более подробно о щелевидном вырезе сказано при описании Фиг. 4. Но и на Фиг. 3 видно, что эти вырезы выполнены так, что позволяют совместить по одной линии боковые стороны 5b подкосов 5h и 5i при совмещении их для создания Х-образной конструкции. Каждый из вырезов 5g, что на подкосе 5h, что на подкосе 5i начинается от боковой стороны 5b и расположена перпендикулярно ей, при этом длина AL выреза 5д равна расстоянию от боковой стороны 5b до продольной оси LA подкоса, или чуть больше ее. После вставления подкоса 5h в подкос 5i посредством выреза 5g на каждом из упомянутых подкосов, выравнивая их боковых сторон 5b в одну линию и образования Х-образной конструкции места соединения обоих подкосов сваривают вместе для упрочнения созданной конструкции. При этом сварочный шов S наложен на всю ширину SB, покрывая длину AL обоих подкосов по линии КB с обеих сторон.
Каждый из вырезов 5g расположен ровно по середине подкоса 5 и начинается от его боковой стороны 5b. Но в другом варианте вырез 5g может быть смещен в сторону верхнего или нижнего конца подкоса 5 и соответственно линия КB тоже не будет разделять пару подкосов, соединенных в Х-образную конструкцию на две равные по высоте половины.
Кроме того, на нижнем и верхнем концах 5е, 5f подкоса 5 могут быть выполнены прямоугольные вырезы с образованием плечиков для упора в полки 3а и 4а перед привариванием подкоса 5 к верхнему и нижнему поясам 3, 4. Возможен также вариант, при котором вертикальные полки 3а или 4а отстоят друг от друга не на одинаковом расстоянии по всей длине пролетной балки 2, и тогда расстояние между боковыми сторонами 5b подкосов соответственно изменено с тем, чтобы в любом случае эти боковые стороны тесно примыкали к полкам 3а или 4а и могли быть приваренными к ним.
На Фиг. 4 показан подкос 5 пролетной балки 2 фигуры 2 чертежей. В частности, показан щелевидный вырез 5g в основной поверхности 5а и его величина в сравнении с полным размером длины подкоса 5. Вырез 5g берет начала от одной из боковых сторон 5b, имеет прямоугольную форму при ширине АВ и длине AL, достигающей центральной оси LА. Ширина АВ выреза 5g должна быть не меньше толщины основной поверхности 5а подкоса 5, чтобы подкосы могли войти друг в друга при создании X-образной конструкции. Также видно, что между вырезом 5дg и концами 5f и 5е подкоса расположены боковые выемки 5d и 5с соответственно.
В представленном на фигурах 1-4 варианте воплощения изобретения боковые стороны 5b не загнуты вверх или вниз, соответственно основная поверхность 5а лежит в одной плоскости с краями 5b, тем самым расширяя площадь восприятия нагрузок, повышая прочность подкосов без дополнительных расходов, которые имеют место при дополнительной операции по загибанию их боковых сторон, как в известных решениях.
Показанная на фигурах 1-3 конструкция из двух плоских подкосов может иметь разные варианты. Например, сочетание двух подкосов может быть V-образным (не показано). В этом варианте подкосы, в отличие от Х-образной конструкции, не поддерживают взаимно друг друга, но и нет необходимости в щелевидной прорези 5д в теле каждого подкоса. И в этом варианте пары подкосов должны зеркально повторять друг друга по всей своей длине. Но даже в случае загиба боковых сторон 5b подкоса 5 боковые выемки, образующие соединение мембранного типа, обязательно имеют место. Если подкосы 5 с загнутыми боковыми сторонами в V-образной конструкции имеют слишком большую длину, то для усиления конструкции пролетной балки 2 можно возле каждой пары подкосов или возле каждого подкоса 5 дополнительно установить вертикальные стойки и приварить их к поясам 3, 4 пролетной балки 2. При небольшой длине подкосов 5 необходимости в таком усилении нет.
Специалистам ясно, что подъемный кран 1 может иметь не одну, а две пролетные балки 2 по данному изобретению с ходовыми механизмами 7, 8 по обоим концам каждой из них. В этом случае крановая тележка 9 может быть установлена на верхних поясах 3 двух параллельных балок 2. При этом ее грузоподъемный механизм будет расположен в пространстве между этими балками 2.