БАШЕННЫЙ КРАН
TOWER CRANE

Изобретение относится к подъемно-транспортным машинам, в частности к башенным кранам с контргрузом, расположенным на противовесной консоли.
Известна конструкция башенного крана с контргрузом, расположенным на противовесной консоли, например конструкция приставного крана, включающая башню, установленную на фундаменте, поворотный оголовок с опорно-поворотным устройством, стрелу с грузовой кареткой и противовесную консоль с противовесом (см., например, Крупницкий И.Н., Спельман Е.П. Справочник по строительным машинам и оборудованию. - М.: Воениздат, 1980. - 544 с, ил., стр.270, рис.1.164).
Недостаток данной конструкции состоит в том, что стрела при повороте стрелы, особенно с грузом, конструкции и механизмы крана испытывают значительные нагрузки, в частности механизм поворота, так как радиус опорно-поворотного устройства значительно меньше, чем длина стрелы и противовесной консоли; кроме того, стрела и противовесная консоль испытывают значительные изгибающие нагрузки в горизонтальной плоскости, а башня - нагрузки на скручивание. Эти нагрузки возрастают с увеличением скорости поворота, массы транспортируемого груза и вылета стрелы; вылет стрелы может быть значительным, так, например, у приставного крана марки КБ-675-0-1 вылет стрелы составляет 50 м. С увеличением консоли, а также массы контргруза все это приводит к увеличению нагрузок, действующих на элементы крана при повороте стрелы.
В качестве прототипа взята конструкция крана по патенту на изобретение РФ №2404913, кл. B66C 13/00, опубл. 27.11.2010 г., бюл. №33. Сущность ее состоит в том, что башенный кран включает башню, опорно-поворотное устройство, стрелу и противовесную консоль с контргрузом, причем на конце стрелы установлен воздушный винт, ориентированный в вертикальной плоскости, снабженный реверсивным регулируемым приводом с системой управления, связанной с системой управления крана. При поворотах стрелы (разгон, поворот, торможение) воздушный поток, создаваемый воздушным винтом, воздействует на конец стрелы и участвует в процессе ее поворота совместно с механизмом поворота опорно-поворотного устройства; при этом снимается часть нагрузки с механизма поворота, уменьшается изгибной момент, испытываемый стрелой, и скручивающий момент, испытываемый башней. Вследствие того, что длина стрелы крана составляет десятки метров, имеет место большое плечо для силы, создаваемой вращающимся винтом, поэтому требуемое усилие для поворота стрелы, создаваемое винтом, невелико относительно требуемого усилия, создаваемого механизмом поворота опорно-поворотного устройства, так как радиус опорно-поворотного устройства составляет 1-2 метра.
Недостаток прототипа состоит в том, что противовесная консоль с контргрузом башенного крана подобной конструкции имеет большую инерционность вследствие большой длины консоли и веса контргруза; так, например, у башенного крана марки БК-110А длина противовесной консоли составляет 15 м (при длине стрелы 53 м), а вес контргруза составляет 47,5 т (см. источник описания аналога, стр.267). Инерционность консоли с контргрузом создает при вращении стрелы противомомент, изгибающий консоль в плоскости ее вращения, создающий нагрузку на механизм поворота и скручивающий башню.
Изобретением решается задача снижения нагрузок на конструкции и механизмы крана при повороте его стрелы.
Для достижения данной цели башенный кран содержит башню, опорно-поворотное устройство, стрелу, противовесную консоль с контргрузом и воздушный винт, установленный на конце стрелы, ориентированный в вертикальной плоскости, снабженный реверсивным регулируемым приводом с системой управления, причем на конце противовесной консоли аналогично установлен второй воздушный винт с противовращением, снабженный реверсивным регулируемым приводом, сблокированным системой управления с приводом первого винта, причем мощности воздушных потоков, создаваемых винтами, обратно пропорциональны расстояниям от осей вращения этих винтов до оси вращения опорно-поворотного устройства.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: фиг.1 - башенный кран (приставной), фиг.2 - блок-схема системы управления воздушными винтами. На чертежах показаны: башня 1, основание 2, опорно-поворотное устройство 3, поворотный оголовок 4, стрела 5, грузовая каретка 6 с крюком 7, противовесная консоль 8, контргруз 9, воздушные винты 10 и 11, консоль воздушного винта 11 длиной l, приводы 12 и 13 воздушных винтов 10 и 11, блок регулирования 14 приводов 12 и 13, первичная цепь питания 15 приводов 12 и 13, вторичные цепи 16 и 17 питания приводов 12 и 13, цепь управления 18 блоком регулирования 14.
Работает башенный кран следующим образом.
При повороте стрелы 5 - на всех фазах поворота (разгон, поворот, торможение) - воздушные винты 10, 11 работают совместно с механизмом поворота опорно-поворотного устройства 3. При начале поворота включаются приводы обоих винтов (вместе с приводом механизма поворота опорно-поворотного устройства); винт 10, расположенный на конце стрелы 4, создает воздушный поток, направленный в сторону, обратную направлению поворота стрелы, а винт 11, расположенный на конце противовесной консоли 8, создает воздушный поток, направленный в сторону, обратную направлению поворота противовесной консоли; при торможении стрелы привода обоих винтов реверсируется и продолжают работать до окончания поворота стрелы, после чего выключаются. Режимы работы приводов увязываются с режимом работы привода механизма поворота опорно-поворотного устройства. Для предотвращения снижения КПД винта 11, установленного на противовесной консоли 8 (исключения экранирующего действия контргруза - для воздушного потока винта), винт 11 установлен на противовесной консоли 8 посредством добавочной консоли длиной l. Параметры воздушных винтов задаются такими, чтобы воздушные потоки, создаваемые ими, равномерно способствовали поворотам стрелы и противовесной консоли, что можно задать как подбором параметров самих винтов (диаметры, количество лопастей), так и разностью скоростей их вращения. Мощности воздушных потоков, создаваемые ими, обратно пропорциональны расстояниям R1 и R2 от осей их вращения до оси вращения опорно-поворотного устройства.
По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция крана позволяет снизить нагрузки на его элементы при повороте стрелы не только со стороны стрелы, но и со стороны противовесной консоли с контргрузом.