МОСТОВОЙ КРАН

Полезная модель относится к подъемно-транспортным машинам, в частности к мостовым кранам и может использоваться для перемещения с повышенной точностью грузов на свободном канатном подвесе, а также для гашения колебаний груза.
Известен мостовой кран, включающий металлическую конструкцию моста, грузовую тележку с механизмом передвижения и механизмом подъема груза, причем последний выполнен в виде двустороннего гидроцилиндра, корпус которого крепится вертикально к кронштейнам, установленным на раме грузовой тележки, а к штоку гидроцилиндра шарнирно крепится грузовой крюк. [RU 137281, 10.02.2014]. Применение жесткого подвеса груза в виде гидроцилиндра повышает точность перемещений и устраняет колебания груза.
Однако известное устройство обладает следующими недостатками: жесткий подвес крюка усложняет ручную строповку штучных грузов в связи с необходимостью более точного позиционирования крюка и гидроцилиндра над грузом. Производительность крана при этом снижается за счет увеличения времени, затрачиваемого на более точное наведение и ручную строповку. Ход гидроцилиндра механизма подъема груза ограничен максимальным пределом в несколько метров, что значительно уменьшает диапазон высот перемещения груза мостовым краном и ограничивает область его применения. В то же время, гибкий подвес груза лишен данного недостатка и может обеспечить длину грузового каната и высоту подъема груза до нескольких десятков метров и более. Мостовой кран с жестким подвесом груза обладает в сравнении с краном с гибким подвесом груза большей динамической нагруженностью. Кроме того, жесткий подвес груза применить не всегда возможно. Он может за счет консольного расположения вертикального гидроцилиндра подъема относительно тележки вызывать вибрации перемещаемого груза и шарнирно закрепленного на штоке гидроцилиндра подъема крюка со значительными горизонтальными ускорениями, особенно при максимальном выдвижении штока, при разгонах и торможениях моста и грузовой тележки крана. Это не всегда допустимо, т.к. может привести к повреждению некоторых видов грузов или нарушению условий их транспортировки (жидкости, хрупкие грузы и т.п.).
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является мостовой кран, включающий металлическую конструкцию моста, грузовую тележку с механизмом передвижения и механизмом подъема груза, причем последний выполнен в виде гибкого канатного подвеса, приводимого в движение электродвигателем. Перемещение верхней точки канатного подвеса груза, расположенной на грузовой тележке, в продольном направлении осуществляется только движением моста крана, а в поперечном направлении - только движением грузовой тележки крана вдоль моста. Мост и тележка крана движутся по рельсам на металлических приводных колесах. Механизмы подъема крюка с грузом и передвижения грузовой тележки крана по мосту расположены на раме тележки. Масса моста такого крана составляет от 20 до 100%, а крановой тележки - примерно 25% от массы номинальной грузоподъемности крана. [Александров М.П. Подъемно-транспортные машины. - М.: Высш. шк., 1985. - 520 с, рис. 198, с. 357; рис. 201, с. 359]. Верхняя точка маятниковой системы свободного канатного подвеса груза (верхний блок грузового полиспаста), от координат которой зависят углы наклона каната и направление ускорения груза, в данном мостовом кране является неподвижной относительно грузовой тележки.
Недостатками данного мостового крана являются большая инерционность приводов моста и грузовой тележки, невозможность движения с большими ускорениями моста и грузовой тележки крана, а следовательно, ускоренного перемещения верхней точки канатного подвеса груза, в связи с их значительными массами и наличием конструктивных ограничений по сцеплению приводных колес моста и грузовой тележки с рельсами, по которым они передвигаются. Используемые в приводах моста и грузовой тележки мостового крана электродвигатели с редукторами, передающими движение, не могут обеспечить движение перемещаемых ими больших масс с большими скоростями и ускорениями. Вследствие этого существенно ограничены возможности данного крана по повышению точности перемещения и гашению колебаний грузов быстрым компенсирующим движением верхней точки канатного подвеса груза в горизонтальной плоскости и изменением углов наклона грузового каната. При этом уменьшение массы грузовой тележки и моста крана невозможно из-за обеспечения требуемых прочности и жесткости металлоконструкции крана.
Задачей полезной модели является: повышение точности перемещения мостовым краном груза в пространстве, уменьшение времени перемещения и динамическое гашение колебаний груза.
При этом достигаются следующие технические результаты:
1) повышение при работе крана максимальных достижимых ускорений, скоростей и перемещений верхней точки канатного подвеса груза в горизонтальных направлениях без увеличения ускорений, скоростей и перемещений моста и грузовой тележки крана;
2) динамическое гашение колебаний груза;
3) повышение точности перемещения груза и эффективности его наводки;
4) уменьшение времени перемещения груза.
Указанные технические результаты достигаются за счет того, что в мостовом кране, включающем в себя металлическую конструкцию моста, грузовую тележку с механизмом передвижения и механизмом подъема груза в виде гибкого канатного подвеса, к грузовой тележке крана снизу шарнирно крепится штанга с направляющими роликами, пространственные повороты которой, осуществляемые двумя гидроцилиндрами, расположенными перпендикулярно друг другу, с большими скоростями и ускорениями, изменяют положение верхней точки подвеса груза относительно грузовой тележки. Верхней точкой канатного подвеса груза, от координат которой зависят углы наклона каната относительно гравитационной вертикали и направление ускорения груза, являются ролики в количестве 2·n (где n - кратность грузового полиспаста крана). За счет парного расположения роликов в нижней части штанги, они образуют вместе n замкнутых отверстий, через которые проходят n ветвей грузового каната полиспаста. Две вращательные степени свободы шарнира штанги позволяют нижней части штанги с роликами при ее поворотах относительно тележки перемещаться в направлениях поступательных движений моста и тележки крана соответственно. Повороты штанги относительно тележки осуществляются двумя гидравлическими цилиндрами, каждый из которых соединен двумя сферическими шарнирами с собственным кронштейном на тележке и с нижней частью штанги соответственно.
Штанга с направляющими роликами и гидроцилиндры имеют намного меньшую массу, чем мост и грузовая тележка, в то же время скорости и ускорения, которые способны обеспечить гидроцилиндры, намного выше, чем скорости и ускорения моста и тележки, перемещающихся на колесах по рельсовому пути при помощи электродвигателей.
Повышение эффективности гашения колебаний груза, управляемости и точности отработки заданной траектории его перемещения происходит за счет компенсирующих горизонтальных перемещений роликов, находящихся на штанге, и изменения угла наклона грузового каната относительно гравитационной вертикали.
Полезная модель поясняется прилагаемыми чертежами, где на фигуре 1 показан мостовой кран. На фигуре 2 показаны направляющие ролики в нижней части штанги, являющиеся точкой подвеса груза, с пропущенными через их отверстия ветвями грузового каната (пример приведен для грузового полиспаста с кратностью, равной двум).
Мостовой кран включает металлическую конструкцию моста 1, грузовую тележку 2 с механизмом передвижения и механизмом подъема груза, выполненным в виде гибкого канатного подвеса. К грузовой тележке 2 крана снизу при помощи шарнира 3, имеющего две вращательные степени свободы, прикреплена штанга 4, в нижней части которой установлены направляющие ролики 5 в количестве 2·n (где n - кратность грузового полиспаста крана), которые попарно расположены таким образом, что образуют вместе n замкнутых профилей круглых отверстий. Через эти отверстия проходит канат полиспаста 6. Две вращательные степени свободы шарнира штанги позволяют нижней части штанги при ее поворотах относительно грузовой тележки, перемещаться в направлениях движения моста и тележки крана соответственно. На кронштейнах 7 грузовой тележки при помощи сферических шарниров 8 крепятся корпуса 9 двух гидроцилиндров, оси движения штоков 10 взаимно перпендикулярны и при вертикальном расположении штанги совпадают с направлениями движения моста 1 и грузовой тележки 2 соответственно, а штоки 10 выдвинуты на половину их максимального хода. Штоки 10 гидроцилиндров при помощи сферических шарниров 11 крепятся к нижнему концу штанги. При применении n-кратного грузового полиспаста грузовой канат подвеса n раз пропускается через замкнутые профили отверстий направляющих роликов в нижней части штанги 4. Неподвижный блок полиспаста 12, входящий в конструкцию подвеса, закрепляется на грузовой тележке 2. Подвижный блок полиспаста (крюковая обойма) 13 с крюком и грузом располагаются внизу.
Мостовой кран работает следующим образом. Если возникает отклонение грузового каната 6 от гравитационной вертикали, компенсация данного отклонения происходит за счет поворота штанги 4 и изменения углов наклона грузового каната 6 в направлении, противоположном этому отклонению.
При изменении длины выдвижения штоков гидроцилиндров 10 происходит смещение штанги 5 и отверстий, образованных направляющими роликами 5 на нижнем конце штанги, а вместе с ними смещаются ветви грузового каната 6, что приводит к компенсации углов наклона грузового каната 6 относительно гравитационной вертикали.
Использование новых элементов: штанги, направляющих роликов, двух гидроцилиндров поворотов штанги, обеспечивает повышение максимальных достижимых ускорений, скоростей и перемещений верхней точки подвеса груза в горизонтальных направлениях, повышение эффективности гашения колебаний груза, повышение точности пространственных перемещений груза и эффективности его наводки, уменьшение времени перемещения груза за счет высокого быстродействия гидроцилиндров.
Предлагаемая полезная модель - мостовой кран, может быть изготовлена промышленным способом из серийно выпускаемых узлов и агрегатов.