УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДЪЕМА ГРУЗА

Разработанное техническое решение относится к простым механизмам для подъема груза с использованием внешних сил, а именно к неподвижному блоку.
Заявляемое устройство может быть реализовано промышленным путем, следовательно, соответствует критерию промышленная применяемость.
Известно устройство для подъема груза с использованием внешних сил, сведения об устройстве имеются в литературе «Элементарный учебник физики» под редакцией академика Г.С.Ландсберга издательство «Наука» 1975 года глава III. Статика раздел «Простые машины», «Физика учебник» для 7 класса издательство «Просвещение» 2002 года С.В.Громов, Н.А.Родина.
Устройство содержит неподвижный блок, имеющий колесо с желобом и горизонтально расположенной закрепленной опорой, перекинутую через желоб бесконечную, грузовую цепь, образующую набегающую на колесо и сбегающую с колеса ветви, причем к последней прикладывается внешняя сила для совершения работы по подъему груза. Недостатком прототипа является потеря возможности получения выгоды от снижения энергозатрат при совершении работы по подъему груза, из-за неиспользования полезных свойств ключевых элементов блока в режиме циклического торможения после движения с ускорением. Заявляемое устройство обеспечивает снижение энергозатрат при совершении работы по подъему груза, так как используются полезные свойства ключевых элементов неподвижного блока во время циклического торможения после движения с ускорением, что позволяет перевести находящийся в равновесии неподвижный блок, в находящейся в сохраняемом неравновесии, что позволяет использовать действующие полезные силы, полезное силовое движение.
Задача, создание простого устройства обеспечивающего уменьшение энергозатрат при выполнении механической работы, использующего свойства элементов неподвижного блока и действующих полезных сил на его ключевые элементы в моменты циклических остановок после движения с ускорением.
Указанная задача решается за счет того, что заявляемым устройством используются полезные силы, действующие на подвешенное на опоре с созданным постоянством неравновесия тело, при его циклическом спадании с опоры, ускорением после торможения совместно с вращающейся вокруг своей оси опоры, увлекаемой неравновесным телом, совокупное взаимодействие которых позволяет использовать полезное силовое движение для снижения энергозатрат работающим устройством, содержащим неподвижный блок, имеющий колесо с желобом и горизонтально расположенной, закрепленной опорой и перекинутую через желоб гибкую, бесконечную, грузовую связь, образующую набегающую на колесо и сбегающую с колеса ветви, согласно изобретению устройство выполнено с возможностью образования на сбегающей с колеса ветви: составного противовеса, содержащего чередующиеся участки этой ветви, которые образуют полупетли из сложенной части ветви на каждом участке при циклически спадающих участках ветви с желоба колеса, выполненного в виде маховика, имеющего возможность продолжать вращение с замедлением по инерции во время повторяющихся остановок двигающегося с ускорением вниз противовеса за счет взаимодействия с тормозом, который выполнен с возможностью циклически срабатывать с сохранением расположения полупетель в противовесе, освобождать противовес после очередного образования временно закрепленной полупетли, имеющей возможность в нижней части противовеса освобождаться от временного закрепления с выходом из состава противовеса, имеющего возможность при этом сохранять постоянное количество полупетель, а также воздействовать во время повторяющегося торможения после движения с ускорением вниз на приводные элементы, выполняющие механическую работу. Согласно заявляемому устройству с целью повышения быстродействия временного закрепления и освобождения от закрепления полупетель связь выполнена с крепежными элементами, одни из которых выполнены в виде скоб, а другие - в виде полуколец, крепежные элементы закреплены на грузовой связи с возможностью спадания совместно с ней с желоба маховика и с возможностью временного образования сбегающей ветвью грузовой связи полупетель противовеса при сцеплении каждого полукольца с соответствующей скобой, при этом скоба прикреплена своей средней частью к грузовой связи и имеет загнутые окончания, одно из которых предназначено для зацепления или расцепления с полукольцом, другое - для взаимодействия с закрепленным на основании препятствием. Сущность полезной модели поясняется схемами, где на Фиг.1 показано расположение грузовой связи и элементов устройства в статическом состоянии, на Фиг.2 расположение грузовой связи и элементов устройства в рабочем положении.
Заявляемое устройство находится в сохраняемом неравновесии, обеспечивающее снижение энергозатрат при совершении работы по подъему груза, может быть осуществлено если выполнено с возможностью маховику с перекинутой через желоб грузовой бесконечной гибкой связью, далее по тексту связью, который своей закрепленной опорой, например, к элементам конструкции здания, находится на достаточной высоте для создания сохраняемого неравновесия устройства. Связь может быть выполнена в виде, например, транспортерной ленты, далее по тексту лента, единой конструкции для участка ленты предназначенного для временно закрепленной полупетли, далее по тексту полупетли, и другого участка ленты. Нижняя часть ленты может не опираться на основание, которое выполнено, например, в виде горизонтально расположенной плоской площадки, а например, свисать над ней в форме близкой к полуокружности. Из сбегающей с колеса ветви ленты, далее по тексту лента 6, заранее собирается составной противовес, далее по тексту - противовес, состоящий из участков ленты, расположенных между чередующимися полупетлями образованными из сложенной части ленты и фиксированными от распускания, например, крепежными элементами закрепленными к ленте, например, выполненными одни из в виде скоб, а другие в виде полуколец с образованием сцепляемой пары отстоящих в паре друг от друга на расстоянии определяющим вес полупетли и имеющие возможность спадания совместно с лентой с маховика и с возможностью временного образования лентой 6 полупетель противовеса, при сцеплении каждого полукольца, с соответствующей скобой, при этом скоба прикреплена своей средней частью к ленте и имеет загнутые окончания, одно из которых предназначено для зацепления или расцепления с полукольцом, другое - для взаимодействия с закрепленным на основании препятствием выполненным в виде, например, вертикально расположенной трубы к верхнему торцу которой закреплена пластина прямоугольной формы, во время которого скоба останавливается совершая поворот в сторону выхода загнутого окончания из полости полукольца, продолжающего движение вниз с последующим расцеплением скобы и полукольца и освобождения полупетли от закрепления, для вывода из состава противовеса с перераспределением этой части ленты и ее веса между лентой 6 и ветвью ленты набегающей на колесо, далее по тексту лента 7, из-за силы тяжести действующей на ленту. Вес заранее собранного противовеса больше веса ленты 7, при равенстве плеч образованных маховиком возникает разность моментов силы стремящихся повернуть маховик, из-за чего маховик, имея возможность вращаться, поворачивается в сторону расположения противовеса и с ускорением раскручивается, увлекаемый движущимся с ускорением вниз противовесом, циклически взаимодействующим для резкого торможения с установленным тормозом, во время которого маховик по инерции продолжает вращаться с замедлением и образуется из спадающей с желоба маховика ленты очередная, временно закрепленная полупетля, входящая в состав противовеса после его растормаживания и последующего движения вниз с ускорением. К ленте могут быть, например, закреплены впереди скобы по ходу движения, выполненные в виде клина буферы, средней своей частью опирающиеся на элементы ленты с возможностью циклически взаимодействовать с элементами тормоза, создающими временное препятствие свободному движению составного противовеса после его освобождения, в зависимости от образования очередной полупетли готовой войти в состав противовеса. Тормоз может быть выполнен в виде, например, механизма, имеющего катки, образующие полость для торможения конусной части буфера, с параллельными, горизонтально расположенными опорами, установленными у кромок отверстия горизонтально расположенной плиты с возможностью свободного перемещения противовеса. Один каток, с неподвижно закрепленной опорой, установлен напротив маховика с возможностью создания пространства для образования очередных полупетель и взаимодействия с лентой одной конструкции, или с лентой с различной конструкцией, с той частью ленты, которая не предназначена для образования полупетли. Один каток с подвижной в горизонтальной плоскости опорой, закрепленной к подпруженному штоку с упором для пружины, с возможностью возвратно-поступательно двигаться в отверстиях корпуса, закрепленного к верхней плоскости плиты, поступательно двигаться в зависимости от положения препятствия, выполненного в виде торца овальной формы, подпруженного штока с упором для пружины, который имеет возможность возвратно-поступательно двигаться в отверстиях корпуса, закрепленного к нижней плоскости плиты, в зависимости от воздействия части веса свисающей очередной, сформированной, фиксированной полупетли на контейнер с рамкой, закрепленной к торцу овальной формы, с возможностью совместно, сжимая пружину, двигаться поступательно устраняя препятствие, для поступательного движения катка и двигаться, из-за воздействия своей сжатой пружины, возвращаясь в положение создающим препятствие поступательному движению торцу штока сопряженного с катком, которое возможно из-за воздействия конусной части буфера на поверхность катка, с сжатием пружины, из-за воздействия которой на упор штока, каток возвращается в исходное положение с восстановлением тормозом временного препятствия движению противовеса. Очередная полупетля может совместно с буфером, после его выхода из полости между катками тормоза, как и противовес, двигаться с ускорением вниз до остановки очередного буфера в полости между катками тормоза. Расстояние между буферами выбирается в зависимости от возможности маховика, нагруженного грузовой лентой и поднимаемым грузом, получать достаточное ускоренное вращение для воспроизводства полупетель и поочередного ввода в состав противовеса, взамен поочередно выходящих, с сохранением постоянного их количества в составе противовеса и сохраняемого неравновесия полезной модели устройства. Элементы устройства могут взаимодействовать с известными проводными механизмами, например, работающими в возвратно-поступательном цикле, например с компрессором. Для выполнения механической работы с уменьшением энергозатрат, которая в заявляемом устройстве может осуществляться и с участием элементов тормоза и плиты, к которой закреплены катки тормоза, имеющей возможность возвратно-поступательно двигаться совместно с закрепленным к ее нижней плоскости подпруженным поршнем компрессора, цилиндр которого закреплен, как и возвратная пружина плиты к основанию, например, сопряженного с элементами конструкции здания. Опорная возвратная пружина плиты во время удара буфера о катки тормоза сжимается. После выхода буфера из плоскости катков с началом движения противовеса вниз, пружина разжимается, возвращая плиту и поршень в исходное положение. Поршень, двигаясь в полости цилиндра при известном взаимодействии с всасывающим и нагнетательным клапанами, создают сжатый воздух, например, который по шлангу поступает, накапливаясь в баллоне повышенного давления воздуха с последующей подачей воздуха через установленный с закреплением вентиль с штуцером, например, к пневматическим инструментам и механизмам, в том числе и для подъема груза. Механическая работа по подъему груза может быть выполнена например, при закрепление работниками к полукольцу ленты 7 или отдельно перекинутому через сопряженное с маховиком колесо с желобом, например, меньшего диаметра, бесконечному тросу крепежной веревки груза опирающегося на основание, имеющего возможность циклически с остановками подниматься вверх, при этом работники устанавливают временное препятствие для поступательного движения торца овальной формы, как и во время расфиксации крепежной веревки на заданной работникам высоте
Устройство имеет простую конструкцию, для его изготовления можно использовать недорогие доступные материалы, можно устанавливать на существующих высотных конструкциях. Можно опору маховика и маховик выполнить в различных вариантах и с возможностью плавать на поверхности жидкости, воспринимая суммарную нагрузку от веса устройства. Заявляемое устройство можно использовать как дополнительное к известным устройствам и для подъема груза, для совершения работы с уменьшением энергозатрат, используя его полезное силовое движение.
В статическом состоянии грузовая связь, элементы устройства расположены и взаимосвязаны, как показано на Фиг.1. К основанию 1 закреплена рамой 2 горизонтально расположенная опора 3 маховика с желобом 4, через который перекинута бесконечная, гибкая, грузовая, транспортерная лента 5, образующая ветвь 6, ветвь 7, которые имеют максимальную длину, равный вес и свободно свисают над основанием 35, опираясь на него своими нижними частями. Маховик с желобом 4 имеет возможность вращаться с ускорением вокруг своей оси по часовой стрелке если к ветви ленты 6 приложена внешняя сила больше чем к ветви ленты 7, продолжать вращение с замедлением по инерции если ветвь ленты 6 остановить после движения с ускорением вниз, при этом часть ленты 5 имеет возможность спадать с желоба маховика 4. По линии ленты 5 равномерно попарно закреплены крепежные элементы на расстоянии друг от друга, одни из которых скобы 8, а другие полукольца 9, каждая из этих пар имеет возможность сцепляться, расцепляться. Скоба 8 имеет возможность своим одним загнутым окончанием взаимодействовать с полукольцом 9, своим другим загнутым окончанием с закрепленной планкой взаимодействовать с упором 8' вертикально закрепленным к основанию 35. Перед каждой скобой 8 закрепленной своей средней частью на расстоянии закреплен к ленте 5 средней частью своей плоскости конуса буфер 10, с возможностью свободно поочередно как и лента 5 с скобой 8, полукольцом 9 перемещаться через отверстие 12' горизонтально расположенной, подпруженной плиты 12, имеющей возможность возвратно-поступательно двигаться в вертикальном направлении. У кромок отверстия 12' установлены катки с опорами 13,14 тормоза 14' с возможностью образования временного препятствия для торможения очередного буфера 10, один из которых находится между катками с опорами 13, 14, опоры которых взаимопараллельные горизонтально расположенные. Каток 13 с желобом, с неподвижно закрепленной опорой к верхней плоскости плиты 12 напротив маховика с желобом 4 имеет возможность с маховиком 4 образовать пространство для свободного циклического спадания между ними части ленты 5, имеющую возможность опираться одновременно на их поверхности. Каток с опорой 14 закреплен с возможностью вращения вокруг опоры к подпруженному штоку с упором 15 с пружиной 16, установленного в отверстиях корпуса 17, закрепленного к верхней поверхности плиты 12 с возможностью штоку с квадратным сечением 15 возвратно-поступательно двигаться в отверстиях, а торцу штока 15 взаимодействовать с временным препятствием поступательному движению штока с упором 15 и ролика 14, возникающему от плоскости торца с овальным окончанием 18' штока с упором 18. К подпруженному штоку с упором 18 закреплена рамка 19, имеющая отверстие для направляющей линейки 20, закрепленной в вертикальном положении к верхней плоскости плиты 12, к рамке 19 закреплен контейнер 21 с возможностью возвратно-поступательно двигаться в вертикальном направлении с совместно сопряженными рамкой 19, с штоком с упором 18 и воспринимать воздействие веса части ленты 5, при этом подпруженный шток 18 с упором для пружины 22 находится в положении, создающим временное препятствие поступательному движению торцу штока 15 и установленного в отверстиях корпуса 23, закрепленного к нижней плоскости плиты 12, с возможностью движения штока с упором 18. К нижней плоскости плиты 12 закреплены поршень 24 и пружина 25 с возможностью совместно с плитой 12 воспринимать воздействие веса противовеса, возвратно-поступательно двигаться в вертикальном направлении, при этом нижняя часть пружины 25 закреплена к основанию 26. К основанию 26 закреплен цилиндр компрессора 27 с возможностью в его полости перемещаться поршню компрессора 24 и взаимодействовать с закрепленными к корпусу компрессора 24 клапанами известных конструкций всасывающим 28, нагнетательным 29 соединенным с установленным шлангом 30, закрепленным к корпусу баллона повышенного давления воздуха 31, закрепленного к основанию 26 и имеющего установленный с закреплением вентиль с штуцером 32. К штуцеру вентиля 32 подключается пневматический инструмент, известные механизмы и для подъема груза 34 на Фиг.1 не показано. Крепежная веревка 33 закреплена к грузу 34, опирающегося на основании 35 с возможностью закрепления к нижнему полукольцу 9 ветви ленты 7.
Работа полезной модели устройства осуществляется в следующей последовательности. На Фиг.2 показано расположение грузовой связи элементов устройства в рабочем положении.
В статическом положении части ленты 5 равноудалены от точки опоры, имеют равный вес, находятся в равновесии. Элементы устройства заранее подготавливают для создания сохраняемого неравновесия, циклического вращения после остановки маховика с желобом 4, сопряженным с подготовленным и собранным из части бесконечной ленты 5 противовесом 6', сбегающего с маховика 4 с весом больше веса набегающей на маховик 4 ветви 7 сопряженной с грузом 34. Силовое движение устройства используют для уменьшения энергозатрат на совершение работы по подъему груза.
Работники собирают противовес 6' с помощью известных механизмов, например, крана, сцепляют парные крепежные элементы скобы 8 с полукольцами 9, формируя временные полупетли 11. Количество временных полупетель 11 в противовесе 6' и расстояние между ними подбирают достаточным для создания вращения маховика 4 по инерции, необходимого для воспроизводства очередных временных полупетель 11 и работоспособности устройства. Работники нажимают сверху на дно контейнера 21 до некоторого начала движения противовеса 6'. Приложенная сверху сила заставляет контейнер 21 с взаимосопряженными рамкой 19, штоком с упором 18 поступательно двигаться, рамку 19 двигаться по сопряженной с ней направляющей линейке 20, а шток с упором 18 сжимая пружину 22 с выводом из взаимодействия плоскости торца с овальным окончанием 18' с плоскостью торца штока с упором 15 начинающего поступательное движение сжимая пружину 16 из-за воздействия плоскости буфера 10 на поверхность катка 14 с силой, зависящей от веса противовеса 6'. После полного поступательного движения катка 14, буфер 10 с противовесом 6' без очередной полупетли начинают движение с ускорением вниз, заставляя ленту 7 подниматься снизу, сопряженный с лентой 5 маховик с желобом 4 вращаться с ускорением в сторону расположения противовеса 6', при этом каток 14 возвращается в исходное положение из-за воздействия сжатой пружины 16 на упор штока 15 и создает совместно с катком 13 временное препятствие очередному буферу 10. При возвратном перемещении штока с упором 15 в отверстиях корпуса 17 нижняя плоскость его торца взаимодействует с плоскостью торца с овальным окончанием 18' штока 18 на упор которого воздействует сжатая пружина 22, после устранения усилия, приложенного работниками к дну контейнера 21. После полного возвратного движения торца штока 15 торец с овальным окончанием 18' возвратно движется, создает временное препятствие поступательному движению штока 15 и ролика 14. Освобожденный от воздействия тормоза 14' противовес 6' двигается с ускорением вниз, проходит путь равный расстоянию между установленными буферами 10 до момента взаимодействия очередного буфера 10 с катками 13, 14, после которого противовес 6' воздействуя на плиту 12 заставляя ее поступательно двигаться, останавливается, маховик с желобом 4 продолжает вращение с замедлением по инерции, перемещает часть ленты 5, которая спадает с желоба маховика 4 в пространство между маховиком 4 и катком 13, в этот момент очередная скоба 8 находится на поверхности катка 13 подготовленная своим загнутым окончанием для зацепления, расцепления взаимодействовать с опускающимся с лентой 5 полукольцом 9. Загнутое окончание скобы 8 входит в полость полукольца 9 зацепляется с ним, продолжает сопровождать его, поворачиваясь вокруг своей опоры, позволяя полукольцу 9 с частью ленты 5 пройти контрольный путь, до растормаживания тормоза 14', с завершением временного закрепления очередной полупетли 11. Часть веса очередной временной полупетли 11 воздействует сверху на дно контейнера 21 заставляя его поступательно двигаться совместно с взаимосопряженными рамкой 19, штоком с упором 18 с последовательностью и взаимодействием элементов записанных ранее кроме одного момента. Освобожденный противовес 6' от воздействия тормоза 14' начинает движение вниз, увлекает очередную временную полупетлю 11, которая прокатываясь совместно с частью ленты 5 по поверхности катка 13 перемещается через отверстие 12', входит в состав противовеса 6', циклически движется с ускорением вниз после остановки, в крайней нижней части противовеса 6' взаимодействует элементами своей скобы 8 с упором 8'. Во время движения вниз загнутое окончание с планкой скобы 8 наезжает на упор 8', скоба 8 останавливается с поворотом в сторону выхода загнутого окончания для зацепления, расцепления из полости полукольца 9, которое продолжает движение вниз расцепляется с загнутым окончанием скобы 8, освобождая полупетлю 11 от временного закрепления. После расцепления крепежной пары образующая полупетлю 11 часть ленты 5 и ее вес перераспределяются между ветвями ленты 6 и 7 с выходом такой полупетли 11 из состава противовеса 6', которому взамен выбывшей полупетли 11 внизу вверху вводится в его состав очередная временная полупетля 11 с сохранением постоянного количества полупетель 11 в его составе, с сохранением неравновесия устройства. Плита 12, подпруженный поршень 24 компрессора, пружина 25 совместно поступательно двигаются в вертикальном направлении из-за ударов буфера 10 о тормозные катки 13, 14 с сжатием пружины 25, с возвращением в прежнее положение из-за воздействия на плиту 12 сжатой пружины 25, после освобождения буфера 10 противовеса 6' от воздействия тормоза 14', при этом поршень 24 перемещаясь в полости цилиндра 27 при известном взаимодействии всасывающего 28' и нагнетательного 29 клапанов, создают сжатый воздух, который по шлангу 30 поступает в баллон повышенного давления 31. Через установленный с закреплением к баллону 31 вентиль с штуцером 32 используется сжатый воздух пневматическим инструментом, механизмами и для поднятия груза 34, имеющего возможность, подниматься циклически вверх, при закреплении крепежной веревкой 33 работниками к полукольцу 9 ленты 7, при этом работники устанавливают препятствие для поступательного движения штока 18, как и во время расфиксации крепежной веревки 33 из полукольца 9 на заданной работникам высоте, на Фиг.2 не показано, при этом вес груза 34 выбирают с учетом сохранения цикличной работы устройства, подготовленного к работе после снятия препятствия работниками поступательному движению штока 18.
Работники могут использовать известное дополнительное оборудование для приложения усилия к противовесу 6' после его начала движения вниз.
Перечень элементов устройства
1. Основание
2. Рама
3. Опора
4. Маховик
5. Транспортерная лента
6. Сбегающая с маховика ветвь ленты
6' Составной противовес
7. Набегающая на маховик ветвь ленты
8. Скоба
8'. Упор
9. Полукольцо
10. Буфер
11. Временная полупетля
12. Плита
12'. Отверстие
13. Каток с опорой
14. Каток с опорой
14' Тормоз
15. Шток с упором
16. Пружина
17. Корпус
18. Шток с упором
18' Торец с овальным окончанием
19. Рамка нажимная
20. Направляющая линейка
21. Контейнер
22. Пружина
23. Корпус
24. Поршень компрессора
25. Пружина
26. Основание
27. Цилиндр компрессора
28. Клапан всасывающий
29. Клапан нагнетательный
30. Шланг
31. Баллон
32. Вентиль с патрубком
33. Крепежная веревка
34. Груз
35. Основание