ГРУЗОЗАХВАТНОЕ УСТРОЙСТВО

Заявляемая полезная модель относится к области подъемно-транспортного машиностроения, а именно к грузозахватным устройствам, предназначенным для работы с поверхностью изделий или грузов и может быть использовано для погрузки и перемещения штучных грузов объемной формы, например, в виде бочек, контейнеров, тюков, без участия персонала. В частности, грузозахватное устройство может быть использовано при установке бочек с радиоактивными отходами в хранилищах на атомных электростанциях, а также в других областях народного хозяйства при штабелировании различных перегружаемых объектов, устанавливаемых вплотную друг к другу.
Известно грузозахватное устройство, содержащее раму со сцепным элементом для соединения с грузоподъемным механизмом и стойками (авт. свид. СССР 1237604, B66C 1/28, опубл. 15.06.1986), на каждой из которых шарнирно закреплены Г-образные захватные рычаги с опорным и вспомогательным плечом. На раме шарнирно закреплен приводной двуплечий рычаг. Опорное плечо Г-образного рычага является рабочим и соединено вспомогательным плечом посредством тяги с плечом приводного рычага. Опорное плечо контактирует с грузом при его транспортировке. Вспомогательное плечо расположено с возможностью контактирования с упором, установленным на стойке. Двуплечий приводной рычаг установлен на оси, прикрепленной к раме. Одно плечо двуплечего рычага кинематически соединено с Г-образным захватным рычагом посредством тяги, выполненной с пазом на ее конце, и пальца, установленного в пазу тяги. Второе плечо двуплечего рычага выполнено свободным и снабжено роликом. Подпружиненная защелка установлена с возможностью удержания грузозахватного рычага в крайнем положении.
Указанное грузозахватное устройство позволяет зацеплять и отцеплять транспортируемый груз без участия персонала, но предназначено только для перегрузки труб одинаковой длины с малой толщиной стенки, что сужает функциональные возможности устройства. Кроме того, грузозахватное устройство конструктивно сложное и неудобное в эксплуатации из-за наличия многозвенных механизмов.
Известно также грузозахватное устройство, содержащее раму с установленной на ней рычажной системой, с приводом в виде силового цилиндра с поршнем, в нижней части рамы на осях закреплены захватные рычаги, имеющие общую ось, которые кинематически связаны рычажной системой, на которой установлены вертикальные планки, упоры, установленные на траверсе, верхние пружины с верхними прижимами и нижние пружины с нижними прижимами, установленными на раме, ограничители, взаимодействующие с рычажной системой, траверсу с направляющими вертикальными пазами для роликов рамы, ролики, установленные на раме, отличающееся тем, что подвижная рама выполнена с консолями, на которых при помощи корпусов установлены оси, на которых установлены захватные рычаги при помощи хомутов. (Описание к полезной модели №72958 по кл. B66C 1/42, опубликовано 10.05.2008 г.)
Указанное грузозахватное устройство предназначено также только для перегрузки длинномерных и плоских по форме грузов. Недостатком устройства является необходимость точного центрирования грузов, особенно плоских по форме, что требует привлечения дополнительной оснастки.
Известно также грузозахватное устройство, содержащее корпус со сцепным элементом для соединения с грузоподъемным механизмом, грузозахватные рычаги, установленные с противоположных сторон от сцепного элемента и шарнирно прикрепленные к корпусу с возможностью свободного поворота при зацеплении за груз, и ограничители поворота грузозахватных рычагов относительно корпуса. (Описание к патенту RU №2453491 по кл. B66C 1/28, B66C 1/42, опубликовано 20.06.2012 г) На корпусе установлен электропривод для расцепления грузозахватных рычагов с грузом, кинематически соединенный с грузозахватными рычагами гибким элементом, электрически соединенный с пультом управления и источником электроэнергии.
Недостатком грузозахватного устройства является необходимость участия персонала в перенастройке его на типоразмеры перегружаемых грузов, что сужает возможность его использования в опасных для человека производствах. Кроме того, необходимость использования электропривода для расцепления устройства с грузом делает процесс перегрузки энергоемким и сужает функциональные возможности устройства.
Наиболее близким по назначению и технической сущности к заявленному в качестве полезной модели техническому решению является грузозахватное приспособление для клети на две бочки, изготавливаемое ОАО «ЭМК-АТОММАШ» по проекту 3043.01.04.000 СБ (копии чертежей общего вида прилагаются), и используемое на атомных станциях в хранилищах твердых радиоактивных отходов. Грузозахватное приспособление включает нижнюю опорную раму с шарнирно установленными на ней поворотными захватными элементами для сцепления и расцепления с грузом, и подвижный относительно рамы в вертикальном направлении узел подвеса для соединения с грузоподъемным механизмом, который шарнирно соединен вспомогательными двуплечими рычагами с поворотными захватными элементами. Подвижность узла подвеса относительно опорной рамы обеспечивается центральной направляющей стойкой, и управляется узлом фиксации, установленным в верхней части последней. По поверхности направляющей стойки перемещается цилиндрический кожух, на наружной поверхности которого шарнирно закреплены двуплечие рычаги. Узел фиксации положения узла подвеса и, соответственно, захватных рычагов, выполнен в виде поворотной звездочки, приводимой в движение управляющим подпружиненным упором, закрепленным на внутренней поверхности цилиндрического кожуха. Узел подвеса, перемещающийся вниз или вверх по центральной направляющей стойке, двуплечими рычагами воздействует на поворотные захватные элементы, производя зацепление или расцепление с перемещаемой клетью.
Недостатком известного устройства является выполнение связи узла подвеса с поворотными захватными элементами в виде жесткой кинематической системы из шарнирно соединенных рычагов, реагирующей на любые перемещения грузоподъемного механизма, что может послужить причиной непроизвольного расцепления захвата с клетью и снижает надежность устройства. Наличие жесткой кинематической связи между рабочими элементами грузозахватного устройства делает грузозахватное устройство неконтролируемым и не предоставляет возможности оператору грузоподъемного механизма исправить возникшие по ходу перегрузки предаварийные ситуации. Кроме того, использование в качестве направляющей для перемещения узла подвеса относительно опорной рамы стойки с узлом фиксации увеличивает габариты грузозахватного устройства по высоте, что ограничивает возможность его использования в условиях помещений, характеризующихся кратностью объема объему загружаемых грузов
Задача, решаемая заявленным грузозахватным приспособлением, заключается в создании автоматически срабатывающего механического захвата повышенной надежности для объемных грузов, перемещаемых в помещениях с ограничениями по высоте.
Технический результат, достигаемый предлагаемым грузозахватным устройством, заключается в обеспечении удобства эксплуатации в условиях ограниченного объема и расширении его функциональных возможностей при обеспечении повышенной безопасности процесса перегрузки.
Указанный технический результат достигается тем, что грузозахватное устройство, содержащее опорную раму для установки на перегружаемое изделие, перемещающийся в вертикальном направлении относительно нее узел подвеса с размещенными на его площадке сцепным элементом для соединения с грузоподъемным механизмом, грузозахватные рычаги, установленные на опорной раме с возможностью поворота при сцеплении и расцеплении с грузом и соединенные подвижно с площадкой узла подвеса, и узел фиксации положения узла подвеса, выполненный в виде поворотной звездочки, приводимой в движение управляющим упором узла подвеса, согласно полезной модели характеризуется тем, что грузозахватные рычаги выполнены с фигурными пазами для осей, соединяющих их подвижно с площадкой узла подвеса, при этом фигурные пазы для поворота грузозахватных рычагов выполнены с пассивными верхней и нижней зонами и активной средней зоной, управляющей поворотом грузозахватных рычагов, верхняя пассивная зона фигурного паза управляет срабатыванием системы сигнализации положения грузозахватных рычагов, которой снабжено грузозахватное устройство, а нижняя пассивная зона фигурного паза - срабатыванием механизма фиксации положения узла подвеса, кроме того, оси, подвижно соединяющие грузозахватные рычаги с площадкой узла подвеса выполнены съемными, и грузозахватное устройство снабжено дублирующим систему сигнализации механическим сигнализатором положения грузозахватных рычагов, в частности, указателями положения последних в виде яркоокрашенных флажков, закрепленных на опорной раме и выдвигающихся в прорези площадки узла подвеса при перемещении последнего, при этом система сигнализации положения грузозахватных рычагов выполнена в виде запитанного от съемного аккумулятора светового сигнализатора с концевыми выключателями и взаимодействующими с ними, закрепленными на узле подвеса, управляющими планками, длина которых определена алгоритмом срабатывания светового сигнализатора положения грузозахватных рычагов, а подвижность узла подвеса относительно опорной рамы обеспечена равномерно разнесенными по периферии последней направляющими стойками и ответными им, закрепленными на площадке узла подвеса втулками, причем число осей и перемещающихся по ним втулок соответствует числу грузозахватных рычагов, а механизм фиксации положения захватных рычагов размещен на самостоятельной стойке.
Признаки, характеризующие отличия технического решения, являются существенными. В частности, выполнение грузозахватных рычагов с фигурными пазами для съемных осей, соединяющих их с узлом подвеса, и формирование фигурных пазов с пассивными верхней и нижней и средней активной зонами, управляющими поворотом рычагов и срабатыванием системы сигнализации положения грузозахватных рычагов, обеспечивает повышение надежности устройства за счет возможности координации перемещений перегрузочного механизма и перегрузочного устройства и возможности контроля упомянутых перемещений.
Выполнение направляющих стоек, обеспечивающих подвижность узла подвеса относительно опорной рамы равномерно разнесенными по периферии последней, и размещение механизма фиксации, управляемого закрепленным на узле подвеса упором, на отдельной стойке позволяет уменьшить габариты грузозахватного устройства, вписывая его в объем помещения для штабелирования перегружаемых предметов. Соответствие числа стоек числу грузозахватных рычагов обеспечивает достаточную жесткость и устойчивость конструкции, что повышает надежность грузозахватного устройства. Благодаря тому, что процесс зацепления перегружаемых предметов грузозахватными рычагами контролируется визуально при срабатывании системы сигнализации, механически включаемой в работу грузозахватного устройства управляющими планками, длина которых определена алгоритмом срабатывания светового сигнализатора положения грузозахватных рычагов, и дублируемой указателями положения последних в виде яркоокрашенных флажков, закрепленных на опорной раме и выдвигающихся в прорези площадки узла подвеса при перемещении последнего, повышается надежность устройства. При этом выполнение системы сигнализации положения грузозахватных рычагов в виде светового сигнализатора, запитанного от съемного аккумулятора, обеспечивает возможность быстрой замены последнего, упрощая обслуживание грузозахватного устройства.
Предлагаемое соединение грузозахватных рычагов с площадкой узла подвеса в виде съемных осей обеспечивает возможность применения сменных грузозахватных рычагов для захвата перегружаемых штучных грузов за наружную или внутреннюю поверхность, что расширяет его функциональные возможности. Кроме того, благодаря возможности быстрого расцепления узла подвеса и грузозахватных рычагов упрощается процедура освобождения грузозахватного устройства от перегружаемого объекта при нештатных ситуациях без повреждения последнего и самого грузозахватного устройства, что является важным условием работы перегружающих устройств на предприятиях атомной отрасли.
Таким образом, простота элементов грузозахватного приспособления, возможность контроля положения грузозахватных рычагов обеспечивает надежность конструкции и повышает безопасность процесса перегрузки.
Пример выполнения грузозахватного устройства поясняется эскизами.
На фиг. 1 представлено грузозахватное устройство в положении «открыто».
На фиг. 2 представлено грузозахватное устройство в положении «закрыто».
На фиг 3 показан вид сверху.
На фиг. 4 приведен эскиз съемной оси.
Грузозахватное устройство является автоматически управляемым механизмом, работающим по четырехтактному циклу управления и фиксации грузозахватных рычагов. Грузозахватное устройство содержит опорную раму с плитой 1, выполненной с размещенными на нижней ее поверхности ориентирующими элементами 2, предназначенными для установки устройства на поверхности перегружаемого объекта 3, (например, бочки с радиоактивными отходами), и узел подвеса с подвижной относительно плиты 1 площадкой 4. Подвижность площадки 4 узла подвеса относительно плиты 1 обеспечивается, в частности, посредством втулок 5, закрепленных на нижней поверхности площадки 4, и стоек 6, размещенных по периферии плиты 1. Узел подвеса снабжен средствами для навешивания на крюк грузоподъемного механизма (на чертежах не показан) в виде опорных стоек 7 и оси 8. К площадке 4 узла подвеса посредством съемных осей 9 присоединены грузозахватные рычаги 10 с зацепами 10', закрепленные шарнирно посредством опор 11 и осей 12 на поверхности плиты 1. Каждая съемная ось (фиг 4) состоит из собственно оси 9, фиксирующей планки 13, винта 14, вкручивающегося в кронштейн 15 узла подвеса, и каната 16, на котором ось крепится к винту 14. Конструкция съемных осей 9 позволяет быстро отсоединить грузозахватные рычаги 10 от узла подвеса в случае переориентации грузозахватного устройства на другой по параметрам груз и при возникновении проблем в работе грузозахватного устройства с необходимостью расцепления его с перегружаемым объектом.
В большем плече грузозахватных рычагов 10 выполнены фигурные пазы 17, имеющие средние наклонные зоны 17a, активные в процессе поворота грузозахватных рычагов при перемещении по фигурным пазам съемных осей 9, и две вертикальные - верхние и нижние - зоны 17в и 17н соответственно, не принимающие участие в повороте грузозахватных рычагов, но участвующие в процессе зацепления перегружаемого объекта 3.
На плите 1 опорной рамы установлена также система сигнализации положения грузозахватных рычагов со световыми указателями 18 (с лампочками красного цвета) и 18' (с лампочками зеленого цвета), включаемыми и выключаемыми концевыми выключателями с роликами 19 и 19', взаимодействующими с управляющими планками 20 и 21, закрепленными на площадке 4 узла подвеса. Световые указатели 18 и 18' установлены на съемном шкафу 22, закрепляемом на плите 1 опорной рамы, и подключены к аккумулятору, размещенному в электрическом шкафу 22 (показаны условно). Система сигнализации положения грузозахватных рычагов со световыми указателями 18 и 18' продублирована механическими указателями, которые выполнены в виде яркоокрашенных флажков 23, установленных на плите 1 опорной рамы и выдвигающихся в прорези 24 на площадке 4 узла подвеса при минимальном расстоянии между плитой 1 и площадкой 4.
Грузозахватное устройство снабжено также механизмом фиксации рабочих положений грузозахватных рычагов, содержащим звездочку 25 с фигурными пазами 26, снабженную подпружиненным упором 27. Звездочка 25 установлена на стойке 28 в центре плиты 1 опорной рамы и приводится в движение фигурным упором 29, установленным на площадке 4 узла подвеса, либо краем отверстия 30 в нижней планке 31 узла подвеса при перемещении последнего вверх и вниз.
Грузозахватное устройство работает следующим образом. Навешенное на крюк грузоподъемного механизма (на чертежах не показан) посредством опорных стоек 7 и оси 8 грузозахватное устройство, находящееся в положении «открыто» (рычаги 10 с зацепами 10' сведены внутрь, звездочка 25 зафиксирована (расклинена) краем отверстия 30 нижней планки 31 узла подвеса, вошедшим в нижний фигурный паз 26 звездочки 25) устанавливается на поверхность перегружаемого объекта 3 посредством ориентирующих элементов 2 плиты 1 опорной рамы. При перемещении вниз крюка грузоподъемного механизма вместе со стойками 7 и осью 8 узел подвеса с площадкой 4, посредством втулок 5, скользящих по поверхности направляющих стоек 6, перемещается вниз относительно плиты 1 опорной рамы. При этом фигурный упор 29 упирается в боковую плоскость звездочки 25, и поворачивает ее на угол 45°, поскольку нижняя планка 31 узла подвеса не препятствует этому. Оси 9 перемещаются по нижним зонам 17н фигурных пазов 17 грузозахватных рычагов 10 и упираются в их край. После этого начинается подъем крюка грузоподъемного механизма (на чертежах не показан). При подъеме крюка грузоподъемного механизма вместе с ним поднимается узел подвеса, краем отверстия 30 в нижней площадке 31 зацепляет звездочку 25 за фигурный паз 26 и поворачивает ее в вертикальное положение, в котором она фиксируется подпружиненным упором 27.
Оси 9 при передвижении вверх по пазам 17 грузозахватных рычагов 10 доходят до их активных средних зон 17а. Начинается поворот рычагов 10 к периферии грузозахватного устройства для захвата перегружаемого объекта 2. В момент начала поворота рычагов 10 управляющая планка 20 наезжает на ролик 19 концевого выключателя и загораются красные лампочки на электрическом шкафу 22, означающие, что начался процесс захвата перегружаемого объекта (фиг. 1). В момент завершения поворота рычагов 10 и выполнении захвата перегружаемого объекта механические указатели положения грузозахватных рычагов в виде яркоокрашенных флажков 23 полностью скрываются в прорезях 24 площадки 4 узла подвеса.
При дальнейшем перемещении крюка грузоподъемного механизма с узлом подвеса вверх управляющая планка 20 съезжает с ролика 19 концевого выключателя, красные лампочки выключаются. В это время съемные оси 9 упираются в верхние края фигурных пазов 17 грузозахватных рычагов 10, а управляющая планка 21 наезжает на ролик 19' второго концевого выключателя, и загораются зеленые лампочки на электрическом шкафу 22 светового указателя положений грузозахватных рычагов, сигнализирующие, что захват перегружаемого объекта 3 осуществлен, можно начать процесс его перемещения.
После установки перегружаемого объекта 3 на место его хранения осуществляется расцепление захвата с ним. При движении крюка грузоподъемного механизма вниз вместе с узлом подвеса съемные оси 9 перемещаются по вертикальным зонам 17в фигурных пазов 17 грузозахватных рычагов 10, управляющая планка 21 соскальзывает с ролика 19' концевого выключателя и зеленые лампочки на электрическом шкафу 22 гаснут. Управляющая планка 20 наезжает на ролик 19 второго концевого выключателя и на электрическом шкафу 22 загораются красные лампочки. Вертикальная часть 17в фигурных пазов 17 грузозахватных рычагов 10 («свободный ход рычага») дает возможность оператору грузоподъемного механизма принять решение о дальнейшем перемещении крюка грузозахватного механизма вниз для расцепления с перегружаемым объектом, если он встал на штатное место, либо вверх - при несанкционированном наезде перегружаемого объекта на препятствие.
При дальнейшем движении крюка крана вниз оси 9 продвигаются по активным наклонным зонам 17а. фигурного паза 17 рычагов 10, поворачивая их на осях 12 в опорах 11. Ярко окрашенные флажки 23 механических указателей положения грузозахватных рычагов начинают выдвигаться из прорезей 24 площадки 4 узла подвеса. В конце поворота грузозахватных рычагов 10 упор 20 соскальзывает с ролика 19 концевого выключателя, красные лампочки гаснут.
Движение крюка крана вниз продолжается, одновременно с ним продолжается и движение съемных осей 9 по нижним зонам 17н фигурных пазов 17 до упора. При этом упор 29, закрепленный на площадке 4 узла подвеса, упирается в фигурный паз 26 звездочки 25 и поворачивает ее на угол 45°.
При подъеме крюка грузоподъемного механизма узел подвеса, перемещаясь вверх, краем отверстия 30 в нижней плите 31 коснется звездочки 25 и довернет ее до расклинивания, грузозахватное устройство открыто и зафиксировано, лампочки не горят, механические указатели положения грузозахватных рычагов выдвинуты в прорези 24 площадки 4 узла подвеса. Грузозахватное устройство готово к перегрузке следующего перегружаемого объекта.
Использование грузозахватного устройства обеспечит удобство эксплуатации грузозахватного устройства в условиях ограниченного объема и расширение его функциональных возможностей при обеспечении повышенной безопасности процесса перегрузки.