УСТРОЙСТВО ГРУЗОНЕСУЩЕЕ ПАКЕТИРУЮЩЕЕ МНОГООБОРОТНОЕ

Описание полезной модели
Настоящее техническое решение относится к области грузовых перевозок, а именно к средствам пакетирования грузов в укрупненную грузовую единицу - транспортный пакет, и может быть использовано для формирования и скрепления пакетов из бревен, лесоматериалов, труб, сортового металла и других длинномерных грузов при их транспортировке и хранении.
Почти все длинномерные грузы в настоящее время перевозятся россыпью или в транспортных пакетах. Пакетная перевозка более рациональна и перспективна. Она позволяет механизировать погрузочно-разгрузочные работы, полнее обеспечить целостность груза на транспорте и улучшить сохранность материалов на складах. Один из способов формирования и связывания пакетов - это использование пакетирующих стропов, являющихся в этом случае одновременно и захватывающим, и несущим органом.
Известен строп грузоподъемный пакетирующий транспортный (RU 80445 (U1), МПК B65G 7/12, В66С 1/12, от 10.02.2009 г.). Он состоит из струн, собранных в кольцо, которое образует петлю затяжки и петлю подъема груза, связанные друг с другом пакетирующими устройствами. Состоящий из многих струн строп прочен и позволяет поднимать за петлю подъема тяжелый груз, который под собственной тяжестью сжимается в петле затяжки. В таком положении пакетирующие устройства предотвращают обратный ход струн после пакетирования и дают возможность сохранить затянутой петлю затяжки после отсоединения стропа от подъемного механизма. Но данное устройство имеет и недостатки. Накинуть замкнутую петлю затяжки на собранные в кучи грузовые единицы большого размера, такие как бревна или трубы, очень трудно. И неснимамые пакетирующие устройства будут только мешать этому. Сами же пакетирующие устройства представляют собой достаточно сложные устройства, имеющие в своем составе такие мелкие детали, как шарики, ролики или эксцентрики. Поэтому им требуется постоянное квалифицированное обслуживание.
Наиболее близким к заявленному техническому решению и принятым в качестве прототипа является пакетирующее грузонесущее устройство (RU 2081037 (С1), МПК В65В 13/22, от 10.06.1997 г.). Оно имеет вид удавочной петли, которая образована выполненным из гибкого материала и оснащенным средствами взаимодействия с грузозахватным органом перегрузочной машины линейным стропом, точнее, строповой ветвью - несущим элементом грузового стропа, и прикрепленным к его концу кольцом. Предварительно петля охватывает приготовленный для пакетирования груз. При подъеме груз под собственным весом сжимается удавочной петлей. Затем на строп в непосредственной близости от кольца со стороны грузозахватного органа навешивается и закрепляется винтом простой по конструкции фиксирующий элемент. После снятия нагрузки со стропа больший по размерам фиксирующий элемент упирается в кольцо и обеспечивает сохранность формы и плотность укладки транспортного пакета. Конечно, в отличие от ранее рассмотренного аналога, съемный фиксирующий элемент не мешает манипуляциям со строповой ветвью, предшествующим подъему груза. Но, в то же время, требует дополнительных ручных операций по закреплению фиксирующего элемента и снижает надежность всего устройства, связанную с необходимостью постоянного наличия такой дополнительной детали как фиксирующий элемент.
Поэтому целью данного технического решения является уменьшение влияния замкового устройства на удобство эксплуатации и эффективность использования грузоподъемного пакетирующего устройства.
Поставленная цель достигается следующей совокупностью признаков. Предлагается устройство грузонесущее пакетирующее многооборотное, содержащее, выполненное из жесткого материала, кольцо и, прикрепленную к нему, выполненную из гибкого материала и оснащенную средствами взаимодействия с грузозахватным органом перегрузочной машины, строповую ветвь, которые вместе образуют удавочную петлю. В отличие от прототипа оно снабжено, прикрепленной к кольцу, еще одной, точно такой же строповой ветвью, образующей вместе с кольцом вторую удавочную петлю, одинаковую с первой, совмещенную с ней, но противоположную по направлению охвата, под которые необходима опора.
В заявленном техническом решении, благодаря удлинению грузонесущего пакетирующего устройства со стороны кольца еще одной строповой ветвью, появилась возможность охватить устройством пучок грузовых единиц еще одной удавочной петлей. Две одинаковых совмещенных удавочных петли с противоположными направлениями охвата более бережно и более надежно формируют транспортный пакет. Если эту конструкцию с затянутыми петлями положить таким образом, что расположенные рядом обе удавочных петли с противоположными направлениями охвата снизу окажутся прижаты к какой-либо опоре упакованным грузом, то такой зажим будет выполнять функции замкового устройства. Он не позволит грузовым единицам рассыпаться и разрушить транспортный пакет.
Таким образом, техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является полная механизация процесса пакетирования груза, начиная с момента его подъема, что повышает удобство эксплуатации и эффективность использования пакетирующего устройства.
Сущность технического решения поясняется чертежами, на которых изображено следующее. На фиг.1 показана схема с общим видом предлагаемого устройства и силами, действующими на строповые ветви во время подъема груза, на фиг.2 - рисунок, поясняющий применение формулы Эйлера, на фиг.3 - схема, на которой отмечены силы, действующие на одну из строповых ветвей во время перевозки или хранения груза, на фиг.4 - результаты расчетов, на основании которых сделан вывод о промышленной применимости предлагаемого устройства.
Предлагаемое устройство (фиг.1) состоит из выполненного из жесткого материала кольца (1) и, прикрепленной к нему, выполненной из гибкого материала и оснащенной средствами взаимодействия с грузозахватным органом перегрузочной машины (2), строповой ветви (3), которые вместе образуют удавочную петлю (4). К кольцу прикреплена еще одна, точно такая же строповая ветвь (5), образующая вместе с кольцом вторую удавочную петлю (6), одинаковую с первой, совмещенную с ней, но противоположную по направлению охвата (7) и (8), под которые необходима опора (9).
Так как к строповым ветвям (3) и (5) прикреплено одно и то же кольцо (1) и направления охвата ими (7) и (8) упакованного груза (10) противоположны друг другу, то вокруг упакованного груза (10) образуется два витка из строповых ветвей (3) и (5), каждый от кольца до кольца в виде противоположно направленных удавочных петель (4) и (6). В поднятом положении строповые ветви (3) и (5) под действием сил растяжения сжимают груз (10) удавочными петлями (4) и (6) до тех пор, пока силы сдавливания петлей не уравновесятся силами реакции со стороны сжатого груза. Две, равные по величине и противоположные по направлению, силы, растягивающие кольцо со стороны одинаковых строповых ветвей (на фиг.1 обозначены как «Т»), уравновешивают друг друга, и кольцо оказывается расположенным ровно между витками сверху конструкции. При опускании сформированного транспортного пакета на опору (9) обе удавочных петли (4) и (6) пережимаются грузом (10) снизу. После отсоединения строповых ветвей (3) и (5) от грузозахватного органа перегрузочной машины, с частей строповых ветвей, примыкающих к средствам взаимодействия (2), растягивающее усилие (на фиг.1 обозначены как «») снимается. Но только до того места, где обе удавочные петли (4) и (6) оказываются зажатыми между пакетированным грузом (10) и опорой (9), на которой опирается груз.
Под растягивающей нагрузкой остается только один виток, состоящий из кольца и примыкающих к нему двух частей разных строповых ветвей до места зажима (по половине от каждой удавочной петли). Это происходит из-за действия сил трения не только в месте зажима, со стороны груза и со стороны поверхности, но и по всей длине, оставшегося под растягивающей нагрузкой, витка со стороны груза. Понятно, что силы трения в месте зажима прямо пропорциональны усилию зажима. А вот с силой трения в витке не все так очевидно. На самом же деле, сила трения, допустим, каната, намотанного на неподвижный барабан (фиг.2), дает возможность меньшей силе уравновесить большую силу, которые приложены к противоположным концам каната. На это явление указывает формула Эйлера, которая выражает зависимость между этими уравновешенными силами следующим образом:
где F1 - большая сила;
F2 - меньшая сила;
µ - коэффициент трения между канатом и барабаном;
φ - «угол охвата» - отношение длины дуги к радиусу этой дуги, выраженный в радианах (для одного оборота φ=2*π, где π - постоянное число, равное примерно 3,14…, тогда φ=6,28).
Так как силы реакции, действующие из-за трения на строповую ветвь со стороны тел, которые ее окружают, уравновешивают силы растяжения в строповых ветвях точно так же, как и во время подъема груза, то разрушения только что сформированного пакета не происходит. Использование же эффекта действия сил трения позволило в итоге отказаться в предложенном устройстве от замковых элементов.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Пакетируемый груз (10) укладывается на прокладки (на фиг.1 не показаны). На грузе (10) перпендикулярно грузовым единицам размещается устройство грузонесущее пакетирующее многооборотное таким образом, чтобы его жесткое кольцо (1) оказалось примерно сверху и посередине груза (10), а гибкие строповые ветви (3) и (5), прикрепленные к нему, свесились с него по разные стороны. Затем строповые ветви (3) и (5) подводятся под груз (10), пропускаются через кольцо (1) с разных сторон и с помощью средств взаимодействия с грузозахватным органом перегрузочной машины (2), которыми оснащены строповые ветви (3) и (5), навешиваются на грузозахватный орган перегрузочной машины. Так формируются две одинаковые удавочные петли (4) и (6), совмещенные друг с другом и противоположные по направлению охвата (7) и (8).
При подъеме грузозахватного органа груз (10) сжимается этими петлями и в результате становится транспортным пакетом. В таком виде транспортный пакет укладывается на транспортное средство или на склад, но обязательно на опору (9) под удавочными петлями (4) и (6). В этом случае, после снятия строповых ветвей (3) и (5) с грузозахватного органа перегрузочной машины, груз (10) своим весом пережмет удавочные петли (4) и (6). Это обеспечит сохранность формы и плотность укладки груза (10) в транспортном пакете на все время, пока пакет останется неподвижным. При очередной перегрузке во время подъема транспортного пакета груз (10), находящийся в нем, опять будут сжимать удавочные петли (4) и (6). Таким же образом, приподняв груз (10) за средства взаимодействия с грузозахватным органом перегрузочной машины (2), можно уплотнить пакет, если по каким-то причинам произошло ослабление зажатых удавочных петель (4) и (6).
Перед распакетированием груза (10) необходимо вытащить просунутые в кольцо (1) концы строповых ветвей (3) и (5), тем самым развязав обе удавочные петли (4) и (6), раскинуть строповые ветви (3) и (5) по сторонам транспортного пакета и зацепить грузозахватный орган перегрузочной машины теперь уже за кольцо (1). При подъеме всей конструкции за кольцо (1), контакт удавочных петлей (4) и (6) с опорой (9) исчезнет, действие сил трения прекратится, и груз (10) под действием своего веса рассыплется из транспортного пакета. А устройство пакетирующее грузонесущее многооборотное останется висеть на грузозахватном органе перегрузочной машины готовое к многократному повторному использованию.
Доказательством же того, что сформированный таким образом транспортный пакет окажется стянутым и после освобождения от грузозахватного органа перегрузочной машины, могут служить следующие расчеты. В поднятом положении каждая строповая ветвь (3) и (5) оказывается растянутой силой, равной половине веса груза (10) - Р (на фиг.1 обозначены как «»). При этом силы, уравновешивающие кольцо (на фиг.1 обозначены как «Т»), согласно формуле Эйлера, равны:
где Т - сила, действующая на кольцо со стороны одной строповой ветви;
1
µ - коэффициент трения между строповой ветвью и грузом.
После размещения сформированного транспортного пакета на опоре (9) груз (10) в нем остается стянутым точно так же, как и на весу (фиг.3, на которой для наглядности показана только одна строповая ветвь (5), а вторая заменена силой реакции, уравновешивающей кольцо (1)). Из этого следует, что силы, уравновешивающие кольцо со стороны растянутых строповых ветвей (3) и (5) останутся прежними (на фиг.3 сила, уравновешивающая кольцо (1) со стороны растянутой строповой ветви (3) обозначена как «Т»). Только теперь они будут уравновешиваться не силой реакции со стороны грузозахватного органа перегрузочной машины, а силами реакции, возникающими из-за трения в зажиме и по всей длине оставшегося витка строповых ветвей (3) и (5). Силы трения покоя (на фиг.3 обозначены как «S» и «R») в строповой ветви (3) или (5), определяются по следующим формулам:
,
,
где S - сила трения в зажиме;
R - сила трения в витке;
2
µ - коэффициент трения между строповой ветвью и опорой.
Для того, чтобы строповая ветвь (3) или (5) не выдернулась из зажима под весом и давлением стянутого груза (10), а транспортный пакет остался стянутым, необходимо и достаточно, чтобы сумма сил трения покоя - S и R в любой момент времени были больше силы растяжения - T. Другими словами, для каждой строповой ветви должно выполняться следующее неравенство:
Т≤S+R,
Результаты его графического решения в относительных единицах, при =1, показывают, что при всех реально возможных коэффициентах трения, от 0,2 и больше, это неравенство всегда верно (на фиг.4 зона заштрихована). Следовательно, с помощью устройства грузонесущего пакетирующего многооборотного можно надежно сформировать любой транспортный пакет.
Предложенное устройство просто по конструкции, хотя одновременно выполняет функции стропового захвата, пакетирующего средства и связывающего материала, удобно и эффективно при эксплуатации, при его использовании время погрузки и разгрузки грузов, особенно тяжелых, значительно сократится, имеет большой потенциал для увеличения степени механизации погрузочно-разгрузочных работ.