СЖИМАЕМЫЙ СТОПОР ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НА ПОДЪЕМНОМ КРАНЕ И СОДЕРЖАЩИЙ ЕГО КРАН
COMPRESSIBLE STOPPER FOR USE IN LIFT CRANE AND CRANE FITTED WITH IT

Предпосылки к созданию изобретения
Настоящее изобретение в общем имеет отношение к созданию сжимаемого стопора для использования на кране, такого как упор стрелы, использованный на самоходном подъемном кране, а более конкретно, имеет отношение к созданию сжимаемого стопора, который содержит накопитель.
Подъемные краны типично содержат шасси; элементы зацепления с землей, поднимающие шасси над землей; поворотное основание, соединенное с возможностью поворота с шасси таким образом, что поворотное основание может совершать поворот относительно элементов зацепления с землей; и стрелу, установленную с возможностью поворота на поворотном основании, с канатом грузоподъемной лебедки, спускающимся с нее. В случае самоходных подъемных кранов элементы зацепления с землей представляют собой подвижные элементы зацепления с землей. Имеются различные типы подвижных элементов зацепления с землей, а чаще всего шины для установленных на грузовых автомобилях кранах и гусеницы. Типично, самоходный подъемный кран содержат противовес, который позволяет уравновешивать кран, когда кран поднимает груз.
Кран с поворотной стрелой типично содержат сжимаемый стопор, часто называемый упор стрелы, который используют для предотвращения опрокидывания стрелы назад, особенно если груз внезапно падает со стрелы, когда она находится под крутым углом. Известные упоры стрелы типично содержат пружину, так что упор стрелы может начинать вход в зацепление со стрелой, когда она движется к более крутому углу, но раньше точки, в которой она может опрокинуться назад. Пружина прикладывает все большее и большее усилие при большем сжатии упора стрелы. Это сжатие создает усилие возврата, которое принудительно возвращает стрелу назад к обычным рабочим углам, когда больше нет причины для ее нахождения под таким крутым углом. Обычный упор стрелы может быть установлен внутри трубы, так что пружина находится внутри трубы. Если стрела входит в контакт с упором стрелы и все еще продолжает двигаться в точку, в которой она может опрокинуться, пружина полностью сжимается, что существенно повышает тормозную способность упора стрелы.
Несмотря на то, что такие упоры стрелы могут работать надлежащим образом, их недостатком является то, что конструкцию в виде пружины и трубы не просто масштабировать по размерам, принимая во внимание имеющееся ограниченное пространство для установки упора стрелы. Например, крупногабаритный кран, который имеет большую грузоподъемность, не обязательно должен иметь увеличенными все его размеры. Однако такой кран нуждается в упоре стрелы, который может поглощать больше энергии, но пространство, в котором используют такой упор стрелы, может быть недостаточным для размещения более габаритной простой конструкции в виде пружины и трубы, которую используют как упор стрелы. Таким образом, остается необходимость в создании упора стрелы, который может создавать большее усилие стопорения (остановки) в более компактном пространстве.
Некоторые краны также содержат дополнительную подъемную стрелу. Дополнительная подъемная стрела обычно содержит упор дополнительной подъемной стрелы, который используют для предотвращения опрокидывания назад дополнительной подъемной стрелы, при больших углах дополнительной подъемной стрелы. Положения, которые обсуждались здесь выше относительно упоров стрелы, часто применимы и к упорам дополнительной подъемной стрелы. Некоторые краны также содержат мачту и распорки, такие как распорки дополнительной подъемной стрелы. Настоящее изобретение также применимо к сжимаемым стопорам, которые используют в качестве упоров на таких кранах.
Сущность изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предлагается сжимаемый стопор, в котором обеспечено более компактное расположение компонентов, которые могут создавать большие силы остановки и поглощать большие количества энергии, что необходимо для упора стрелы или упора дополнительной подъемной стрелы на кране большой грузоподъемности.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается сжимаемый стопор для использования на кране, который содержит: а) кожух, имеющий первый герметизированный конец, второй конец и внутреннюю поверхность, которая содержит первую цилиндрическую поверхность, имеющую первый диаметр, и вторую цилиндрическую поверхность, имеющую второй диаметр; b) свободный поршень, введенный с возможностью скольжения в кожух при герметичном зацеплении с первой цилиндрической поверхностью кожуха; с) камеру сжатого газа в кожухе между свободным поршнем и первым герметизированным концом; и d) стержень, имеющий первый конец и второй конец, и содержащий цилиндрический участок с диаметром меньше, чем второй диаметр кожуха и опорный участок стержня, причем стержень выходит из второго конца кожуха при скользящем герметичном зацеплении у второго конца кожуха, при этом второй конец стержня находится снаружи от указанного кожуха. Опорный участок стержня введен с возможностью скольжения в кожух при скользящем зацеплении с внутренней поверхностью кожуха, причем опорный участок стержня разделяет объем между свободным поршнем и вторым концом кожуха, не занятый стержнем, на первую и вторую жидкостные камеры, при этом первая жидкостная камера содержит объем внутри кожуха между свободным поршнем и опорным участком стержня, а вторая жидкостная камера содержит пространство между опорным участком стержня и вторым концом кожуха. Кроме того, опорный участок стержня содержит по меньшей мере один канал, позволяющий жидкости беспрепятственно (свободно) протекать между первой и второй жидкостными камерами, когда опорный участок стержня скользит внутри кожуха.
В специфическом варианте осуществления этого первого аспекта упор стрелы содержит: i) кожух, имеющий внутреннюю цилиндрическую поверхность, имеющую диаметр, первый герметизированный конец и второй конец; ii) свободный поршень, введенный с возможностью скольжения в кожух при герметичном зацеплении с внутренней цилиндрической поверхностью кожуха; iii) камеру сжатого газа в кожухе между свободным поршнем и первым герметизированным концом; и iv) стержень, который выходит из второго конца кожуха при скользящем герметичном зацеплении у второго конца кожуха и заканчивается вторым концом стержня, причем стержень имеет диаметр меньше, чем внутренний диаметр кожуха; v) причем опорный участок стержня введен с возможностью скольжения в кожух при скользящем зацеплении с внутренней цилиндрической поверхностью кожуха. Опорный участок стержня разделяет объем между свободным поршнем и вторым концом кожуха на первую и вторую жидкостные камеры, при этом первая жидкостная камера содержит объем внутри кожуха между свободным поршнем и опорным участком стержня, а вторая жидкостная камера содержит кольцевое пространство между стержнем и внутренней цилиндрической поверхностью кожуха. Опорный участок стержня содержит по меньшей мере один канал, позволяющий жидкости беспрепятственно протекать между первой и второй жидкостными камерами, когда опорный участок стержня скользит внутри кожуха.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, предлагается подъемный кран, который содержит шасси; элементы зацепления с землей, поднимающие шасси над землей; поворотное основание, соединенное с шасси с возможностью поворота; стрелу, установленную с возможностью поворота на поворотном основании; по меньшей мере один сжимаемый стопор, причем сжимаемый стопор содержит: i) кожух, имеющий первый герметизированный конец, второй конец и внутреннюю поверхность, содержащую первую цилиндрическую поверхность, имеющую первый диаметр, и вторую цилиндрическую поверхность, имеющую второй диаметр; ii) свободный поршень, введенный с возможностью скольжения в кожух при герметичном зацеплении с первой цилиндрической поверхностью кожуха; iii) камеру сжатого газа в кожухе между свободным поршнем и первым герметизированным концом; и iv) стержень, имеющий первый конец и второй конец и содержащий цилиндрический участок с диаметром меньше, чем второй диаметр кожуха и опорный участок стержня, причем стержень выходит из второго конца кожуха при скользящем герметичном зацеплении у второго конца кожуха, при этом второй конец стержня находится снаружи от указанного кожуха. Опорный участок стержня введен с возможностью скольжения в кожух при скользящем зацеплении с внутренней поверхностью кожуха, причем опорный участок стержня разделяет объем между свободным поршнем и вторым концом кожуха, не занятый стержнем, на первую и вторую жидкостные камеры, причем первая жидкостная камера содержит объем внутри кожуха между свободным поршнем и опорным участком стержня, а вторая жидкостная камера содержит пространство между опорным участком стержня и вторым концом кожуха. Опорный участок стержня содержит по меньшей мере один канал, позволяющий жидкости протекать между первой и второй жидкостными камерами, когда опорный участок стержня скользит внутри кожуха.
В специфическом варианте осуществления этого второго аспекта, подъемный кран содержит по меньшей мере один упор стрелы, имеющий: i) кожух, имеющий внутреннюю цилиндрическую поверхность, имеющую диаметр, первый герметизированный конец и второй конец; ii) свободный поршень, введенный с возможностью скольжения в кожух при герметичном зацеплении с внутренней цилиндрической поверхностью кожуха; iii) камеру сжатого газа в кожухе между свободным поршнем и первым герметизированным концом; iv) стержень, выходящий из второго конца кожуха при скользящем герметичном зацеплении у второго конца (кожуха), заканчивается вторым концом стержня, причем стержень имеет диаметр меньше, чем внутренний диаметр кожуха; и v) опорный участок стержня, введенный с возможностью скольжения в кожух при скользящем зацеплении с внутренней цилиндрической поверхностью кожуха. Опорный участок стержня разделяет объем между свободным поршнем и вторым концом кожуха на первую и вторую жидкостные камеры, причем первая жидкостная камера содержит объем внутри кожуха между свободным поршнем и опорным участком стержня, а вторая жидкостная камера представляет собой (содержит) кольцевое пространство между стержнем и внутренней цилиндрической поверхностью кожуха. Опорный участок стержня содержит по меньшей мере один канал, позволяющий жидкости протекать между первой и второй жидкостными камерами, когда опорный участок стержня скользит внутри кожуха.
В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения, предлагается способ стопорения стойки, которая шарнирно установлена на подъемном кране, для предотвращения ее опрокидывания назад (в заднем направлении), который включает в себя следующие операции: а) использование по меньшей мере одного сжимаемого стопора, который содержит: i) кожух, имеющий первый герметизированный конец, второй конец и внутреннюю поверхность, содержащую первую цилиндрическую поверхность, имеющую первый диаметр, и вторую цилиндрическую поверхность, имеющую второй диаметр; ii) свободный поршень, введенный с возможностью скольжения в кожух при герметичном зацеплении с первой цилиндрической поверхностью кожуха; iii) камеру сжатого газа в кожухе между свободным поршнем и первым герметизированным концом; и iv) стержень, имеющий первый конец и второй конец и содержащий цилиндрический участок с диаметром меньше, чем второй диаметр кожуха и опорный участок стержня, причем стержень выходит из второго конца кожуха при скользящем герметичном зацеплении у второго конца кожуха, при этом второй конец стержня находится снаружи от указанного кожуха; v) причем опорный участок стержня введен с возможностью скольжения в кожух при скользящем зацеплении с внутренней поверхностью кожуха, при этом опорный участок стержня разделяет объем между свободным поршнем и вторым концом кожуха, не занятый стержнем, на первую и вторую жидкостные камеры, причем первая жидкостная камера содержит объем внутри кожуха между свободным поршнем и опорным участком стержня, а вторая жидкостная камера содержит пространство между опорным участком стержня и вторым концом кожуха; vi) причем опорный участок стержня содержит по меньшей мере один канал, позволяющий жидкости протекать между первой и второй жидкостными камерами, когда опорный участок стержня скользит внутри кожуха; и b) присоединение по меньшей мере одного сжимаемого стопора к крану с использованием шарнирного соединения и установка его в такое положение, что сжимаемый стопор будет входить в зацепление со стойкой, когда стойка доходит до первого угла; с) причем перемещение стойки от указанного первого угла до второго более крутого угла вызывает принудительное введение стержня в кожух, за счет чего опорный участок стержня принудительно перемещается в направлении свободного поршня, причем при перемещении стержня жидкость вытекает из первой жидкостной камеры во вторую жидкостную камеру, создавая повышенный объем во второй жидкостной камере, но пониженный объем в первой жидкостной камере, и соразмерное повышение давления в газовой камере и на опорном участке стержня, что препятствует перемещению стойки в направлении второго более крутого угла.
В специфическом варианте осуществления способ предусматривает предотвращение опрокидывания назад стрелы, которая шарнирно установлена на поворотном основании подъемного крана, за счет использования упора стрелы, имеющего: i) кожух, имеющий внутреннюю цилиндрическую поверхность, имеющую диаметр, первый герметизированный конец и второй конец; ii) свободный поршень, введенный с возможностью скольжения в кожух при герметичном зацеплении с внутренней цилиндрической поверхностью кожуха; iii) камеру сжатого газа в кожухе между свободным поршнем и первым герметизированным концом; и iv) стержень, который выходит из второго конца кожуха при скользящем герметичном зацеплении у второго конца (кожуха) и заканчивается вторым концом стержня, причем стержень имеет диаметр меньше, чем внутренний диаметр кожуха; v) причем опорный участок стержня введен с возможностью скольжения в кожух при скользящем зацеплении с внутренней цилиндрической поверхностью кожуха. Опорный участок стержня разделяет объем между свободным поршнем и вторым концом кожуха на первую и вторую жидкостные камеры, причем первая жидкостная камера содержит объем внутри кожуха между свободным поршнем и опорным участком стержня, а вторая жидкостная камера представляет собой (содержит) кольцевое пространство между стержнем и внутренней цилиндрической поверхностью кожуха. Опорный участок стержня содержит по меньшей мере один канал, позволяющий жидкости протекать между первой и второй жидкостными камерами, когда опорный участок стержня скользит внутри кожуха. По меньшей мере один упор стрелы присоединен к поворотному основанию с использованием шарнирного соединения и расположен так, что упор стрелы будет входить в зацепление со стрелой, когда стрела доходит до первого угла относительно плоскости вращения поворотного основания, причем опорный участок стержня находится в контакте со вторым концом кожуха упора стрелы; причем перемещение стрелы от указанного первого угла до второго более крутого угла вызывает принудительное введение стержня в кожух, за счет чего опорный участок стержня принудительно перемещается в направлении свободного поршня, причем при перемещении стержня жидкость вытекает из первой жидкостной камеры во вторую жидкостную камеру, создавая повышенный объем во второй жидкостной камере, но пониженный объем в первой жидкостной камере и соразмерное повышение давления в газовой камере и на опорном участке стержня, что препятствует перемещению стрелы в направлении второго более крутого угла.
В предпочтительном варианте сжимаемого стопора в соответствии с настоящим изобретением используют накопитель и гидравлический цилиндр, однако при этом вся гидравлическая система содержится в сжимаемом стопоре (внутри него). Поэтому отсутствует поток (рабочей жидкости) в сжимаемый стопор или наружу от него, так что нет необходимости в гидравлических соединениях между сжимаемым стопором и отдельным накопителем или другими деталями гидравлической системы.
Указанные ранее и другие характеристики и преимущества изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан вид сбоку самоходного подъемного крана, в котором использовано настоящее изобретение.
На фиг.2 показан с увеличением вид сбоку самоходного подъемного крана, показанного на фиг.1.
На фиг.3 показан вид в перспективе установки упора стрелы, использованного на кране, показанном на фиг.1.
На фиг.4 показан вид сверху упора стрелы для крана, показанного на фиг.1, в сжатом состоянии.
На фиг.5 показан вид с торца по стрелкам 5-5 на фиг.4.
На фиг.6 показан разрез упора стрелы в не сжатом состоянии по линии 6-6 на фиг.4.
На фиг.7 показан разрез упора стрелы в частично сжатом состоянии по линии 6-6 на фиг.4.
На фиг.8 показан разрез упора стрелы в сжатом состоянии по линии 6-6 на фиг.4
На фиг.9 показан с увеличением разрез по линии 9-9 на фиг.4.
На фиг.10 показан с увеличением разрез по линии 10-10 на фиг.4.
На фиг.11 показан с увеличением частичный вид сбоку соединения между вершиной стрелы и дополнительной подъемной стрелой самоходного подъемного крана, показанного на фиг.1, где можно видеть начальный контакт дополнительной подъемной стрелы с упором дополнительной подъемной стрелы.
На фиг.12 показан с увеличением частичный вид сбоку соединения, показанного на фиг.11, где можно видеть упор дополнительной подъемной стрелы после входа в зацепление, в положении, в котором начинается его сжатие.
На фиг.13 показан с увеличением частичный вид сбоку соединения, показанного на фиг.11, где можно видеть упор дополнительной подъемной стрелы после входа в зацепление, в положении, в котором жесткий упорный участок упора дополнительной подъемной стрелы входит в зацепление, предотвращая любой дополнительный подъем дополнительной подъемной стрелы относительно (основной) стрелы.
На фиг.14 показан с увеличением частичный вид сбоку соединения, показанного на фиг.11, где можно видеть стрелу, опущенную для того, чтобы положить дополнительную подъемную стрелу на землю, причем упор дополнительной подъемной стрелы отсоединен от дополнительной подъемной стрелы.
На фиг.15 показан с увеличением частичный вид сбоку соединения, показанного на фиг.11, где можно видеть дополнительную подъемную стрелу, лежащую на земле или на опорах, причем упор дополнительной подъемной стрелы отсоединен от нее.
На фиг.16 показано поперечное сечение второго варианта сжимаемого стопора в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.17 показано поперечное сечение третьего варианта сжимаемого стопора в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.18 показано поперечное сечение четвертого варианта сжимаемого стопора в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.19 показано поперечное сечение пятого варианта сжимаемого стопора в соответствии с настоящим изобретением.
Подробное описание предпочтительных вариантов изобретения
Далее различные аспекты настоящего изобретения будут описаны более подробно, причем каждый аспект настоящего изобретения может быть объединен с любым другим аспектом или аспектами настоящего изобретения, если только четко не указано иное. В частности, любой признак, который указан как предпочтительный, может быть объединен с любым другим признаком или признаками, указанными как предпочтительные.
Различные термины, использованные в описании изобретения и в формуле изобретения, имеют следующее значение:
В соответствии с предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения жидкость может беспрепятственно протекать внутри сжимаемого стопора. Термин "беспрепятственно" означает, что на пути протекания нет ограничений, таких как отверстие, которые могли бы вызывать падение давления в протекающей жидкости. Любой флюид неизбежно имеет падение давления, когда он протекает по любому каналу, но термин "беспрепятственно" означает, что падение давления является пренебрежимо малым при указанном течении жидкости в гидравлической системе.
Сжимаемый стопор содержит стержень в кожухе. Термин "стержень" означает участок сжимаемого стопора, который идет снаружи от кожуха в кожух, и все элементы, которые движутся вместе с ним. Стержень содержит цилиндрический участок, который выходит через конец кожуха. Стержень также содержит опорный участок стержня, который введен с возможностью скольжения в кожух. Опорный участок стержня может образовывать первый конец стержня. Однако участок стержня может идти дальше в кожух, чем опорный участок стержня. Все эти участки стержня могут быть образованы в виде одного монолитного блока или же стержень может быть образован из отдельных деталей, которые скреплены вместе. Все детали, которые движутся совместно, следует считать деталями "стержня".
Предпочтительный сжимаемый стопор предназначен для того, чтобы предотвращать опрокидывание назад стрелы или дополнительной подъемной стрелы на кране, когда они находятся под крутым углом. Как стрелу, так и дополнительную подъемную стрелу в соответствии с настоящим изобретением в общем называют "стойками" на кране. Само собой разумеется, что сжимаемый стопор может быть использован для предотвращения или ограничения движения других стоек на кране, таких как мачта или распорки.
Несмотря на то, что настоящее изобретение может найти применение для многих типов кранов, оно будет описано далее со ссылкой на самоходный подъемный кран 10, показанный в рабочей конфигурации на фиг.1. Самоходный подъемный кран 10 содержит нижнюю часть конструкции, также называемую шасси 12, и подвижные элементы зацепления с землей в виде гусениц 14 и 16. Само собой разумеется, что имеются две передние гусеницы 14 и две задние гусеницы 16, только по одной из которых можно видеть в виде сбоку на фиг.1 и 2. На кране 10, элементами зацепления с землей может быть только один комплект гусениц, по одной гусенице на каждой стороне. Само собой разумеется, что могут быть использованы дополнительные к показанным гусеницы или другие типы элементов зацепления с землей, такие как шины.
Поворотное основание 20 установлено на шасси 12 с использованием поворотного кольца, так что поворотное основание может совершать поворот вокруг (вертикальной) оси относительно элементов 14, 16 зацепления с землей. Поворотное основание 20 поддерживает стрелу 22, шарнирно установленную на переднем участке поворотного основания; мачту 28, первый конец которой установлен на поворотном основании 20, с нижним балансиром 47, соединенным с мачтой рядом со вторым концом мачты; задний упор 30, установленный между мачтой и задним участком поворотного основания; и подвижный узел 34 противовеса. Противовесы, которые используют в узле 34 противовеса могут иметь вид множества наборов индивидуальных контргрузов (или блоков) 44, установленных на опорном элементе.
Такелаж (лебедки) подъема стрелы (описанный далее более подробно) между вершиной мачты 28 и стрелой 22 используют для управления углом стрелы и перемещения груза таким образом, что противовес может быть использован для уравновешивания груза, поднятого краном. Подъемный канат 24 (канат грузоподъемной лебедки), который проходит вокруг шкива (а обычно вокруг множества шкивов в наборе шкивов) на стреле 22, поддерживает крюк 26. На другом конце, подъемный канат намотан на первом барабане 70 главной грузоподъемной лебедки, установленном на поворотном основании, как это описано далее более подробно. Поворотное основание 20 также может содержать и другие элементы, которые обычно имеются на самоходном подъемном кране, такие как кабина машиниста, барабан 50 лебедки (подъемного механизма) для такелажа подъема стрелы, второй барабан 80 главной грузоподъемной лебедки и барабан 90 вспомогательной грузоподъемной лебедки для стропа, что тоже описано далее более подробно. По желанию, и как это показано на фиг.1, (основная) стрела 22 может иметь дополнительную подъемную стрелу 23, шарнирно закрепленную на вершине основной стрелы, или может иметь другие конфигурации стрелы. Когда имеется дополнительная подъемная стрела 23, кран может иметь сжимаемый стопор в виде упора 45 дополнительной подъемной стрелы, а также первую и вторую распорки дополнительной подъемной стрелы и объединенные с ней такелаж дополнительной подъемной стрелы и барабан 100 лебедки (подъемного механизма) дополнительной подъемной стрелы. Подъемный канат 19 дополнительной подъемной стрелы, который выходит из барабана 100 через направляющие 18 проволочного каната и идет вверх до такелажа между шкивами в колпаках 31 распорок, используют для регулировки угла между распоркой 27 дополнительной подъемной стрелы и главной распоркой 29. Оттяжки 33 дополнительной подъемной стрелы идут между главной распоркой 29 и основанием стрелы 22, создавая фиксированный угол между стрелой 22 и главной распоркой 29. Аналогично, опорные оттяжки 37 дополнительной подъемной стрелы соединяют конец дополнительной подъемной стрелы 23 и распорку 27 дополнительной подъемной стрелы, создавая фиксированный угол между этими двумя элементами. Таким образом, угол между главной распоркой 29 и распоркой 27 дополнительной подъемной стрелы также образует угол между дополнительной подъемной стрелой 23 и основной стрелой 22. Упор 35 распорки подсоединен между главной распоркой 29 и стрелой 22 для создания опоры для главной распорки 29, если нет груза на дополнительной подъемной стреле 23 и если силы, тянущие главную распорку вверх, меньше, чем силы, тянущие главную распорку вниз. Детали построения распорок, такелажа подъема дополнительной подъемной стрелы и оттяжек 33 дополнительной подъемной стрелы изложены более подробно в заявке на патент США № 12/730, 421. Подсоединение распорок 45 дополнительной подъемной стрелы между вершиной стрелы и дополнительной подъемной стрелой 23 показано на фиг.11-13 и описано далее более подробно. Несмотря на то, что здесь это дополнительно не обсуждается, следует иметь в виду, что упор 35 распорки может быть выполнен аналогично сжимаемому стопору, который используют как упор 15 стрелы и упор 45 дополнительной подъемной стрелы, описанные далее более подробно.
Задний упор 30 соединен с мачтой 28 поблизости от ее вершины, но с достаточным смещением вниз от вершины, чтобы не мешать другим компонентам, соединенным с мачтой. Задний упор 30 может иметь (представлять собой) решетчатый элемент, как это показано на фиг.1, выдерживающий нагрузки сжатия и растяжения. В кране 10 мачта удерживается под постоянным углом относительно поворотного основания при работе крана, например при операциях захвата, перемещения груза краном и укладки груза.
Узел 34 противовеса выполнен с возможностью перемещения относительно остальной части поворотного основания 20. Натяжной элемент 32, соединенный с мачтой поблизости от ее вершины, поддерживает узел противовеса в подвешенном состоянии. Конструкция перемещения противовеса установлена между поворотным основанием и узлом противовеса таким образом, что узел противовеса может перемещаться в первое положение впереди вершины мачты и удерживаться в этом положении и может перемещаться во второе положение позади вершины мачты и удерживаться в этом положении, как это описано более подробно в заявке на патент США № 12/023, 902.
По меньшей мере одно линейное исполнительное устройство 36, такое как гидроцилиндр или, альтернативно, механизм реечной передачи, и по меньшей мере один кронштейн, который шарнирно соединен на первом конце с поворотным основанием и на втором конце с линейным исполнительным устройством 36, используют в конструкции для перемещения противовеса крана 10, чтобы изменять положение противовеса. Кронштейн и линейное исполнительное устройство 36 установлены между поворотным основанием и узлом противовеса так, что удлинение (выдвижение) и укорочение (втягивание) линейного исполнительного устройства 36 изменяет положение узла противовеса относительно поворотного основания. В то время как на фиг.1 показан узел противовеса в самом переднем положении, следует иметь в виду, что линейное исполнительное устройство 36 может быть выдвинуто частично или полностью, что позволяет перемещать противовес в положения посредине и сзади или в любое промежуточное положение, когда груз висит на крюке 26.
В предпочтительном варианте конструкции для перемещения противовеса поворотный каркас 40, который может быть выполнен в виде прочной сварной пластинчатой конструкции, как это показано на фиг.2, установлен между поворотным основанием 20 и вторым концом линейного исполнительного устройства 36. Задний кронштейн 38 установлен между поворотным каркасом 40 и узлом противовеса. Задний кронштейн 38 также выполнен в виде прочной сварной пластинчатой конструкции, с угловым участком 39 на конце, который соединен с поворотным каркасом 40. Это позволяет непосредственно соединять кронштейн 38 с поворотным каркасом 40. Задний упор 30 имеет А образную конфигурацию, с раздвинутыми нижними ногами (опорами), что позволяет при необходимости проходить конструкции для перемещения противовеса между этими ногами.
Кран 10 может быть снабжен системой 46 поддержки противовеса, которая может потребоваться для выполнения требований к крану, существующих в некоторых странах. Конструкция для перемещения противовеса и конструкция поддержки противовеса описаны более подробно в заявке на патент США № 12/023, 902.
Такелаж подъема стрелы содержит подъемный канат стрелы в виде проволочного каната 25, намотанного на барабане 50 лебедки подъема стрелы, и запасованного через шкивы на нижнем балансире 47 и верхнем балансире 48. Барабан 50 лебедки подъема стрелы установлен на каркасе 60 (фиг.2), установленном на поворотном основании. Такелаж также содержит подвески 21 фиксированной длины, подсоединенные между вершиной стрелы и верхним балансиром 48. Нижний балансир 47 соединен с поворотным основанием 20 через мачту 28. Такое построение позволяет производить вращение барабана 50 лебедки подъема стрелы, чтобы изменять длину каната 25 подъема стрелы, намотанного между нижним балансиром 47 и верхним балансиром 48 для того, чтобы изменять угол между поворотным основанием 20 и стрелой 22.
Как каркас 60 барабана лебедки подъема стрелы, так и нижний балансир 47 и верхний балансир 48 включают в себя взаимодействующие конструкции крепления, за счет чего нижний и верхний балансиры могут быть соединены с каркасом барабана лебедки подъема стрелы с возможностью отсоединения, так что барабан лебедки подъема стрелы, нижний балансир, верхний балансир и канат лебедки подъема стрелы могут транспортироваться в виде объединенного узла. Объединенный узел, содержащий барабан 50 лебедки подъема стрелы, каркас 60, нижний балансир 47 и верхний балансир 48, выполненный с возможностью транспортирования между стройплощадками, описан более подробно в заявке на патент США № 12/561, 007.
Кран 10 содержит четыре барабана, каждый из которых установлен на соответствующем каркасе и соединен с поворотным основанием в пакетной конфигурации (с расположением друг над другом). (Поворотное основание содержит главный каркас (раму) и передний и задний роликовые держатели.) Кроме того, барабан 100 лебедки дополнительной подъемной стрелы установлен на каркасе, прикрепленном к лицевой поверхности переднего роликового держателя. Каркасы двух из четырех барабанов в пакетной конфигурации непосредственно соединены с поворотным основанием, в то время как каркасы двух других барабанов косвенно соединены с поворотным основанием за счет непосредственного соединения по меньшей мере с одним из двух каркасов барабанов, непосредственно соединенных с поворотным основанием. В этом случае, указанные четыре барабана в пакетной конфигурации преимущественно представляют собой первый барабан 70 главной грузоподъемной лебедки с намотанным на нем подъемным канатом 24, второй барабан 80 главной грузоподъемной лебедки с намотанным на нем подъемным канатом 17, барабан 90 вспомогательной грузоподъемной лебедки с намотанным на нем стропом 13, и барабан 50 лебедки подъема стрелы, с намотанным на нем канатом 25 подъема стрелы. Преимущественно каркас 91 барабана 90 вспомогательной грузоподъемной лебедки и каркас 81 второго барабана 80 главной грузоподъемной лебедки непосредственно соединены с поворотным основанием (каркас 91 закреплен на своей передней части на переднем роликовом держателе), а каркас 71 первого барабана 70 главной грузоподъемной лебедки соединен с обоими каркасами 81 и 91, в то время как каркас 60 барабана 50 лебедки подъема стрелы соединен с каркасом 81. Следует иметь в виду, что каркас 60 барабана 50 лебедки подъема стрелы установлен сверху на каркасе 81 второго барабана 80 главной грузоподъемной лебедки и непосредственно закреплен на нем, а каркас 71 первого барабана 70 главной грузоподъемной лебедки установлен сверху на каркасе 91 барабана 90 вспомогательной грузоподъемной лебедки и непосредственно закреплен на нем. Каркасы барабанов соединены с поворотным основанием и друг с другом при помощи съемных пальцев (штифтов), что позволяет отсоединять указанные каркасы от поворотного основания и транспортировать их отдельно от него.
Шестой барабан представляет собой барабан 110 такелажа ворота, на котором намотан канат 111 такелажа ворота. Барабан 110 такелажа ворота прикреплен к нижней секции поворотного основания 20 и имеет меньший вес, чем другие барабаны. Канатом 111 такелажа ворота, в одном варианте, может быть канат диаметром 19 мм, который обычно используют для помощи при сборке крана 10, например, чтобы ускорить запасовку шкивов на колпаках 31 распорок и для помощи при сборке главной распорки 29, что описано более подробно в заявке на патент США № 12/730, 421.
В дополнение к установке барабанов грузоподъемной лебедки и лебедки подъема стрелы на каркасах, соединенных с поворотным основанием при помощи съемных шпилек, так что каждый из них может быть отсоединен от поворотного основания в виде объединенного узла барабана и каркаса, как это показано на фиг.2, пакет каркасов барабанов позволяет при установке косвенно соединять мачту 28 и сжимаемый стопор в виде упора 15 стрелы с поворотным основанием таким образом, что силы, направленные вдоль линии действия мачты 28 и упора 15 стрелы передаются к поворотному основанию через по меньшей мере один из каркасов барабанов. Мачта 28 несет сжимающие нагрузки. Таким образом, линия действия сил в мачте направлена вниз вдоль оси мачты. Точка соединения мачты с системой каркасов барабанов направляет эти силы через систему каркасов барабанов к поворотному основанию 20. Из рассмотрения варианта, показанного на фиг. 2, легко понять, как сжимающая нагрузка мачты разгружена через передние диагональные опоры 72 и 92 каркасов 71 и 91 барабанов. Осевые линии опор 72 и 92 идут параллельно оси мачты.
Упор 15 стрелы имеет линию действия через свою продольную ось. Таким образом, приложенные к упору стрелы силы передаются от него к пальцу в верхней части опоры 73, которая совмещена с продольной осью упора стрелы. Затем приложенные к пальцу силы передаются к поворотному основанию за счет геометрии элементов каркасов барабанов 71, 81 и 91. Если стрела 22 совершает поворот в заднем направлении за ее максимальное расчетное почти вертикальное положение, то сжимающие нагрузки будут передаваться через упор 15 стрелы к пальцу в верхней части опоры 73 и затем в конструкцию каркаса 71. Эта нагрузка будет сбалансирована за счет сжимающего усилия, приложенного вниз в опорах 73 каркаса 71 и в опорах 82 каркаса 81 и растягивающей нагрузки через опоры 72 каркаса 71 и опоры 92 каркаса 91. Таким образом, при наличии упора 15 стрелы усилия, направленные вдоль линии действия упора стрелы, будут передаваться к поворотному основанию 20 через три каркаса барабанов.
В то время как ранее здесь обсуждался один упор 15 стрелы, кран 10 преимущественно содержит два упора 15 стрелы. Однако упоры 15 стрелы являются почти одинаковыми и установлены на поворотном основании 20 так, что только один из них можно видеть в виде сбоку на фиг. 1 и 2. Как уже было указано здесь выше и как это лучше всего показано на фиг. 3, упор 15 стрелы поддерживается на одном конце за счет прикрепления к верхней части опоры 73 каркаса 71 барабана грузоподъемной лебедки. Амортизатор 75, установленный на каркасе барабана лебедки, служит опорой для упора 15 стрелы, когда он не введен в зацепление со стрелой. Стрела 22 содержит элемент 41 зацепления с упором стрелы, а упор 15 стрелы содержит U-образный элемент 79, форма и размер которого позволяют ему входить в зацепление с элементом 41 зацепления стрелы. Элемент зацепления стрелы (элемент 41 зацепления с упором стрелы) для каждого упора 15 стрелы преимущественно содержит палец 42, введенный между пластинами, приваренными к стреле 22.
Как это лучше всего показано на фиг.4-10, упор 15 стрелы образован из множества элементов и содержит кожух 52, свободный поршень 62 и стержень 76, который содержит опорный участок 64 стержня. Кожух 52 имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность 53, первый герметизированный конец 54 и второй конец 56. Свободный поршень 62 введен с возможностью скольжения в кожух 52 при герметичном зацеплении с внутренней цилиндрической поверхностью 53 кожуха. Камера 58 сжатого газа расположена в кожухе между свободным поршнем 62 и первым герметизированным концом 54. (Размер камеры 58 сжатого газа изменяется в зависимости от величины силы, приложенной к стержню, как это описано далее более подробно.) Функционально внутренняя цилиндрическая поверхность 53 представляет собой три цилиндрические поверхности, а именно: первую поверхность для скользящего зацепления со свободным поршнем, вторую поверхность, образующую жидкостную камеру вокруг цилиндрического участка стержня 76 (что описано далее более подробно) и третью поверхность для скользящего зацепления с опорным участком 64 стержня. Так как в этом варианте все три поверхности имеют одинаковый диаметр и образованы как части единственной цилиндрической расточки в кожухе 52, то они обозначены как внутренняя поверхность 53. Монтажные проушины 51 предусмотрены снаружи от кожуха 52, вместе с стабилизационными держателями 61, которые имеют сквозные отверстия для закрепления упора 15 стрелы во время транспортировки.
Опорный участок 64 стержня также введен с возможностью скольжения в кожух 52 при скользящем зацеплении с внутренней цилиндрической поверхностью 53 кожуха.
Опорный участок 64 стержня разделяет объем между свободным поршнем 62 и вторым концом 56 кожуха 52 на первую и вторую жидкостные камеры 57 и 59, причем первая жидкостная камера 57 содержит объем внутри кожуха между свободным поршнем 62 и опорным участок 64 стержня. Опорный участок 64 стержня содержит по меньшей мере один и преимущественно по меньшей мере два канала 65. Преимущественно эти каналы являются свободными, позволяющими жидкости протекать между первой жидкостной камерой 57 и второй жидкостной камерой 59 с незначительным падением давления, когда опорный участок 64 стержня скользит внутри кожуха 52.
Стержень 76 прикреплен на первом конце 77 к опорному участку 64 стержня и выходит из второго конца 56 кожуха при скользящем герметичном зацеплении на втором конце (кожуха) и заканчивается вторым концом 78 стержня. Стержень 76 имеет диаметр меньше, чем внутренний диаметр кожуха 52. Таким образом, образуется вторая жидкостная камера 59, которая представляет собой кольцевое пространство между стержнем 76 и внутренней цилиндрической поверхностью 53 кожуха 52, ограниченное за счет опорного участка 64 стержня и второго конца 56 кожуха 52.
В показанном предпочтительном варианте упор 15 стрелы содержит конструкции (конструктивные элементы), позволяющие прикреплять упор стрелы к каркасу 71 барабана лебедки (и, таким образом, к поворотному основанию 20) на одном конце и иметь зацепление со стрелой 22 на другом конце. В показанном варианте герметизированный конец 54 кожуха 52 выполнен с возможностью шарнирного соединения с поворотным основанием крана, а второй конец 78 стержня 76 содержит поверхность входа в зацепление со стойкой, а в данном случае поверхность входа в зацепление со стрелой. Само собой разумеется, что упор 15 стрелы может быть установлен в обратной конфигурации таким образом, что стержень 76 будет прикреплен к каркасу 71 и поворотному основанию 20, а герметизированный конец кожуха будет выполнен с возможностью входа в зацепление со стрелой 22.
Герметизированный конец кожуха содержит по меньшей мере одну, а преимущественно две выступающие части 93, каждая из которых содержит сквозное отверстие 94 под палец (фиг. 8). Как уже было указано здесь выше, пальцы, пропущенные через отверстия 94 и отверстия в верхней части каркаса 71, позволяют шарнирно соединять кожух 52 с поворотным основанием крана. Резьбовой элемент, прикрепленный к пальцу, преимущественно имеет ручку 95 (фиг. 3). Вращение ручки 95 позволяет вводить палец в отверстие и извлекать его, так что упор 15 стрелы может быть соответственно соединен с каркасом 71 и, следовательно, с поворотным основанием 20, или отсоединен от них.
Второй конец 78 стержня 76 содержит U-образный элемент 79. U-образный элемент имеет более длинный элемент (ветвь) на верхней части, чем на нижней части, что отражает тот факт, что стрела 22 будет входить в зацепление с упором 15 стрелы, когда стрела совершает поворот вверх от низкого угла стрелы в положение, показанное на фиг. 2. Второй конец 78 стержня 76 содержит заплечик 74, который шире чем внутренний диаметр кожуха 52. Этот заплечик 74 используют для передачи усилия от U-образного элемента 79 и второго конца 78 стержня непосредственно к кожуху 52, когда упор 15 стрелы полностью сжат.
Герметизированный конец 54 кожуха 52 преимущественно содержит устройство 97 сброса высокого давления, такое как предохранительный редукционный клапан, настроенный на давление выше максимального ожидаемого давления в системе, но ниже давления разрыва кожуха 52; и проход, имеющий флюидную связь с манометром 96. Устройство 97 сброса высокого давления содержит проход, который может быть открыт для впуска газа в (газовую) камеру, для ее первоначального заполнения и для добавления газа, если камера нуждается в подзарядке. Проходы 99 заполнения (и стравливания) предусмотрены в кожухе 52 поблизости от второго конца 56 кожуха и служат для добавления жидкости в камеры 57 и 59.
Как это лучше всего показано на фиг.9, свободный поршень 62 преимущественно содержит уплотнение, такое как уплотнительное кольцо 83, и две направляющие 84, идущие по окружности свободного поршня 62. Опорный участок 64 стержня также преимущественно содержит направляющую 86, идущую по его окружности. Опорный участок стержня прикреплен к остальной части стержня на первом конце 77 при помощи двух винтов 87. Как это лучше всего показано на фиг.10, второй конец 56 кожуха преимущественно выполнен в виде отдельной головной части 43, которая имеет посадку в остальной части кожуха с использованием уплотнительного кольца 87 и опоры 88 на ее внешней окружности и содержит грязесъемник 66 стержня, уплотнение 67 стержня, буферное уплотнение 68 и направляющую 69 поршня на своей внутренней поверхности. Проход 89 используют для обнаружения возможной утечки жидкости из жидкостного конца устройства. Прозрачный контейнер (не показан) может быть соединен с проходом 89 для сбора любой жидкости, которая просочилась через уплотнения 67 и 68. Таким образом, пользователь крана может контролировать содержимое прозрачного контейнера. Если обнаружена жидкость, то следует произвести соответствующий ремонт. Это лучший способ обнаружения утечки, чем наблюдение за выдвинутым стержнем.
Ранее установки упора 15 стрелы на кране его необходимо зарядить рабочей жидкостью и газом, а затем герметизировать. Газ (преимущественно азот) вводят в газовую камеру 58. Рабочую жидкость вводят в первую и вторую жидкостные камеры 57 и 59. Давление газа будет принудительно смещать свободный поршень 62 вправо, если смотреть на фиг.6. Газовое давление, воздействующее на свободный поршень 62, будет повышать давление жидкости в первой жидкостной камере 57 и принудительно перемещать стержень 76 вправо, как это показано на фиг.6. Количество рабочей жидкости в системе будет диктовать самое дальнее правое положение свободного поршня 62. Это вызвано тем, что когда газовое давление воздействует на свободный поршень, тогда свободный поршень, в свою очередь, создает давление в жидкости, которое воздействует на левую сторону опорного участка 64 стержня и на первый конец 77 стержня 76. Если нет усилия, воздействующего на второй конец 78 стержня 76, стержень будет двигаться вправо, потому что сила, действующая слева на опорный участок 64 стержня и первый конец 77, больше, чем сила, действующая на меньшую площадь поверхности, находящуюся в контакте с жидкостью на правой стороне опорного участка 64 стержня. Жидкость из второй камеры 59 будет протекать через каналы 65 в первую жидкостную камеру 57 до тех пор, пока взаимодействие опорного участка 64 стержня с головной частью 43 кожуха 52 не остановит стержень 76 и не позволит ему полностью выйти из кожуха. Когда опорный участок 64 стержня переместится возможно дальше вправо, тогда свободный поршень 62 стабилизируется.
Когда стрела 22 находится при низких углах, стержень 76 будет выходить из кожуха 52 и упор 15 стрелы будет опираться на амортизатор 75 для поддержания упора 15 стрелы в правильном положении, причем U-образный элемент 79 будет входить в зацепление с элементом 41 зацепления с упором стрелы, когда угол стрелы становится более крутым. Упор 15 стрелы будет входить в зацепление со стрелой при первом угле стрелы относительно плоскости вращения поворотного основания. Как уже было указано здесь выше, при этом первом угле опорный участок 64 стержня находится в контакте с головной частью 43, образующей второй конец 56 кожуха 52 упора стрелы. Если стрела 22 продолжает двигаться назад, то она нажимает на U-образный элемент 79, принудительно перемещая стержень 76 внутрь в кожух 52. Когда это происходит, тогда рабочая жидкость вытекает из камеры 57 в камеру 59 через каналы 65. Однако так как каждая единица длины камеры 59 имеет меньший объем чем единица длины камеры 57, за счет присутствия стержня на правой стороне опорного участка 64 стержня, то жидкость будет принудительно перемещать свободный поршень 62 влево, создавая таким образом объем в кожухе, который занимает вдвигающийся (входящий) стержень 76. Сжатие газа в камере 58 повышает давление газа. Это повышенное давление передается к жидкости и затем воздействует на первый конец 77 стержня 76. Таким образом, величина усилия, которое необходимо для сжатия упора стрелы, увеличивается по мере принудительного введения стержня в кожух 52. Степень этого увеличения первоначально является функцией отношения диаметра стержня к диаметру внутренней поверхности 53 кожуха 52. Таким образом, перемещение стрелы 22 от первого угла до второго более крутого угла побуждает стержень 76 принудительно входить в кожух 52, за счет чего опорный участок 64 стержня принудительно перемещается в направлении свободного поршня 62, при этом жидкость вытекает из первой жидкостной камеры 57 во вторую жидкостную камеру 59, когда стержень перемещается, создавая увеличенный объем во второй жидкостной камере, но пониженный объем в первой жидкостной камере и создавая соразмерное повышение давления в газовой камере 58 и на опорном участке 64 стержня, что препятствует перемещению стрелы в направлении второго более крутого угла.
Когда стрела доходит до второго угла, вся жидкость из первой камеры 57 перетечет во вторую камеру 59, как это показано на фиг.7. Дополнительное сжатие упора стрелы в этой точке требует, чтобы опорный участок 64 стержня непосредственно толкал свободный поршень 62 и сжимал газ в камере 58, одновременно создавая разрежение в жидкостных камерах 57 и 59. Для этого необходима дополнительная сила, которая прямо пропорциональна внутреннему диаметру кожуха 52. По мере того как угол стрелы становится круче, стрела доходит до третьего угла, при котором заплечик 74 на втором конце 78 стержня 76 входит в контакт с головной частью 43, образующей второй конец 56 кожуха 52, как это показано на фиг.8, при этом упор стрелы позволяет предотвратить любое дополнительное увеличение угла стрелы. При этом третьем угле стрелы упор стрелы дополнительно не может быть сжат.Таким образом, конструкция кожуха 52 предотвращает опрокидывает стрелы 22 назад за счет любого дополнительного увеличения угла стрелы. Если стрела в этом положении будет иметь отскок назад за счет внезапного сброса груз, то кожух 52 упора стрелы должен быть достаточно прочным для того, чтобы стопорить стрелу, так что стрела 22 начинает изгибаться, но не может продолжать поворот в заднем направлении.
Когда стрела движется между первым и вторым углами, стрела сначала принудительно вводит стержень 76 в кожух 52, вызывая увеличение приложенного к стержню усилия пропорционально диаметру стержня до тех пор, пока опорный участок 64 стержня не будет находиться рядом со свободным поршнем 62. После этого дополнительное перемещение стрелы 22 побуждает стержень 76 толкать как опорный участок 64 стержня, так и свободный поршень 62 в направлении герметизированного конца 54 кожуха, вызывая увеличение приложенного к стержню усилия пропорционально внутреннему диаметру кожуха. Во время первой части хода от полностью выдвинутого положения до точки, в которой опорный участок стержня контактирует со свободным поршнем, усилие является функцией диаметра стержня. Во время остальной части хода усилие является функцией диаметра свободного поршня, который равен внутреннему диаметру кожуха. Разность диаметров создает четкое увеличение усилия в той точке хода, в которой контактируют опорный участок стержня и свободный поршень.
Само собой разумеется, что в некоторых конструктивных вариантах точка контакта между свободным поршнем 62 и опорным участком 64 стержня может совпадать с точкой входа в контакт заплечика 74 с кожухом 52, или находиться очень близко от нее. Это позволяет исключить уплотнения, которые выдерживают создание разрежения в жидкостных камерах 57 и 59. Однако это означает, что пока заплечик 74 не войдет в контакт со вторым концом 56 кожуха, будет существовать только одно соотношение усилие-сжатие.
В соответствии с одним из конструктивных вариантов первый угол, когда стрела 22 впервые входит в зацепление с упором 15 стрелы, составляет ориентировочно от 75º до 80º, а преимущественно составляет около 78º, а третий угол, когда заплечик 74 стержня 76 входит в контакт со вторым концом 56 кожуха 52, составляет ориентировочно от 88º до 90º, а преимущественно составляет около 88º.
В примерном варианте сжимаемого стопора стержень 76 имеет диаметр 8.25 дюйма, цилиндрическая расточка имеет диаметр 9.00 дюймов и опорный участок стержня содержит четыре канала, каждый из которых имеет диаметр 0.781 дюйма, предназначенные для протекания жидкости через опорный участок 64 стержня. Для сравнения укажем, что при этих диаметрах стержня и цилиндрической расточки, единственный канал диаметром 0.125 дюйма еще позволяет обеспечивать скорость перемещения стержня, составляющую 3 дюйма в секунду. Таким образом, совершенно ясно, что число и размер отверстий в примерном варианте сжимаемого стопора обеспечивают беспрепятственный поток между жидкостными камерами 57 и 59. Газовое давление в камере 58 может быть предварительно доведено до 1340 psi (фунт на квадратный дюйм), в зависимости от веса стрелы и дополнительной подъемной стрелы. Направляющие 84 и 86 могут быть сделаны из тефлона.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения участок гидравлического цилиндра сжимаемого стопора и накопитель объединены и содержатся внутри единственного кожуха сжимаемого стопора. Это устраняет необходимость в любых трубных соединениях между двумя указанными элементами, что снижает себестоимость. Дополнительно, в объединенном блоке накопитель/ гидравлический цилиндр не нужно клапанное устройство, так как только поток жидкости протекает через свободные каналы. Это упрощает сжимаемый стопор и снижает расходы на его изготовление. Кроме того, конфигурация стержня и конфигурация кожуха выбраны так, что после принудительного ввода стержня в первое положение в кожухе стержень и свободный поршень могут иметь прямой физический контакт друг с другом, так что дополнительное перемещение стержня на некоторое расстояние за первое положение в кожухе будет непосредственно побуждать свободный поршень перемещаться на такое же расстояние.
Кроме того, предпочтительный вариант может быть использован как для создания эффекта двухступенчатого усилия, так и для создания эффекта одноступенчатого усилия. Оказалось, что одна и та же механическая конструкция может быть использована для создания сжимаемого стопора с эффектом двухступенчатого усилия и с эффектом одноступенчатого усилия. Количество жидкости, введенной в жидкостные камеры 57 и 59, может быть выбрано так, чтобы свободный поршень 62 и опорный участок 64 стержня контактировали друг с другом в некотором промежуточном положении, как это показано на фиг.7, или не входили в контакт, пока заплечик 74 не войдет в контакт со вторым концом 56 кожуха. Эта характеристика позволяет фирме-изготовителю проектировать и собирать кран и после этого решать, будет ли сжимаемый стопор работать в соответствии с одноступенчатой кривой усилие-сжатие или в соответствии с двухступенчатой кривой, причем во второй ступени сжатия создается большее усилие просто за счет сжатия газа в газовой камере.
Если газ добавляют в камеру 58 без полного откачивания камеры 58, внутри камеры 58 может быть остаточная влажность. В этом случае желательно нанести хромированное покрытие на внутреннюю поверхность кожуха 52.
На фиг.1 показан кран 10, снабженный упором 45 дополнительной подъемной стрелы. Упор 45 дополнительной подъемной стрелы может иметь такую же внутреннюю конструкцию, что и упор 15 стрелы. Само собой разумеется, что отдельные детали сжимаемого стопора проектируют с учетом ожидаемых нагрузок, которые могут быть приложены к сжимаемому стопору. Так как эти ожидаемые нагрузки являются различными для упора 15 стрелы и упора 45 дополнительной подъемной стрелы, то и размеры различных деталей соответствующих упоров могут быть различными. Кроме того, в различных моделях кранов и даже в различных конфигурациях стрелы для одного и того же крана могут быть различные ожидаемые нагрузки, приложенные к упору стрелы и к упору дополнительной подъемной стрелы. Однако в них может быть использована одна и та же базовая конструкция и, в некоторой степени, одни и те же кожух, свободный поршень и стержень с различными количествами сжимаемого газа и рабочей жидкости, введенными в сжимаемый стопор.
На фиг.11-15 показан упор 45 дополнительной подъемной стрелы, прикрепленный к вершине 49 стрелы 22, и к дополнительной подъемной стреле 23. (Как и в случае упора 15 стрелы, в действительности имеется пара упоров 45 дополнительной подъемной стрелы, но только один из них можно видеть в виде сбоку, показанном на фиг.11.) Дополнительная подъемная стрела 23 имеет хвостовик дополнительной подъемной стрелы с кронштейнами 121 для крепления балки 125. Балка 125 может быть шире или уже чем хвостовик дополнительной подъемной стрелы, в зависимости от того, где установлены упоры дополнительной подъемной стрелы на верхней части основной стрелы. Балка 125 содержит элемент зацепления с упором дополнительной подъемной стрелы, аналогичный элементу 41 зацепления с упором стрелы. (Кронштейны 121 и балка 125 альтернативно могут быть сконструированы в виде одной сварной детали, так что элемент зацепления с упором дополнительной подъемной стрелы может быть объединен с дополнительной подъемной стрелой.) Стержень в упоре 45 дополнительной подъемной стрелы заканчивается U-образным элементом 129, размер и форма которого выбраны так, чтобы обеспечивать зацепление с элементом зацепления упора дополнительной подъемной стрелы на балке 125. Цилиндр 131 установки в заданное положение и звено связи 133 удерживают упор 45 дополнительной подъемной стрелы в правильном положении, пока дополнительная подъемная стрела 23 не входит в зацепление с упором 45 дополнительной подъемной стрелы.
На фиг.11 показана дополнительная подъемная стрела 23 в положении начального контакта с упором 45 дополнительной подъемной стрелы. В этом положении цилиндр 131 установки в заданное положение полностью втянут. Цилиндр 131 установки в заданное положение имеет регулируемый стержневой конец, который может быть использован для получения желательного набора зазоров, причем, когда цилиндр полностью втянут, одна сторона U-образного элемента 129 находится в контакте с участком для пальца между кронштейнами, образующими элемент зацепления с упором дополнительной подъемной стрелы на балке 125, однако палец еще не введен в нижнюю часть U-образного элемента 129.
На фиг.12 показан упор 45 дополнительной подъемной стрелы, введенный в зацепление с дополнительной подъемной стрелой 23, когда начинается действие торможения. В показанном варианте это может начинаться, когда дополнительная подъемная стрела имеет угол около 20º относительно оси основной стрелы. Цилиндр 131 установки в заданное положение все еще полностью втянут. На фиг.13 показана дополнительная подъемная стрела 23, которая уже имеет угол около 7° относительно оси основной стрелы. В этом положении, упор 45 дополнительной подъемной стрелы доходит до жесткого ограничителя, аналогично тому, что происходит тогда, когда заплечик 74 соударяется с концом 56 кожуха упора 15 стрелы. Таким образом, упор 45 дополнительной подъемной стрелы создает торможение при угле около 13º. Цилиндр 131 установки в заданное положение все еще полностью втянут.Пара подпружиненных распорок 135 (только одна из которых видна в виде сбоку на фиг.11-15) прикреплены к кольцу вокруг упора 45 дополнительной подъемной стрелы и соединены с цилиндром 131 установки в заданное положение, чтобы предотвратить нежелательный поворот упора 45 дополнительной подъемной стрелы и обеспечить контакт между элементом 125 зацепления с упором дополнительной подъемной стрелы и упором 45 дополнительной подъемной стрелы. Распорки 135 используют для того, чтобы удерживать звено 133 связи соединенным с цилиндром 131 установки в заданное положение у упора 45 дополнительной подъемной стрелы. Это обеспечивает правильное положение, когда дополнительная подъемная стрела 23 не введена в зацепление с упором 45 дополнительной подъемной стрелы. Пружины в распорках 135 позволяют упору 45 дополнительной подъемной стрелы совершать поворот в направлении удаления от звена 133 связи и цилиндра 131 установки в заданное положение, когда дополнительная подъемная стрела 23 введена в зацепление с упором 45 дополнительной подъемной стрелы. Пружины предварительно нагружены, чтобы поддерживать положение упора при желательных динамических характеристиках крана.
На фиг.14 и 15 показано, как происходит расцепление упора 45 дополнительной подъемной стрелы, когда стрелу 22 и дополнительную подъемную стрелу 23 опускают на землю для демонтажа. Когда угол дополнительной подъемной стрелы 23 является достаточно большим, например составляет около 30º относительно оси основной стрелы (как это показано на фиг.14), даже когда цилиндр 131 установки в заданное положение полностью втянут, упор 45 дополнительной подъемной стрелы не будет находиться в зацеплении с элементом зацепления с упором дополнительной подъемной стрелы на балке 125. Однако для дополнительного опускания стрелы 22 и дополнительной подъемной стрелы 23 дополнительная подъемная стрела может поворачиваться до отрицательного угла относительно оси стрелы. При этом цилиндр 131 установки в заданное положение выдвинут, как это показано на фиг.15, чтобы создать зазор для подъема упора 45 дополнительной подъемной стрелы, так чтобы отвести упор дополнительной подъемной стрелы. Когда угол дополнительной подъемной стрелы изменяется от 30º относительно оси стрелы, как это показано на фиг.14, ориентировочно до -7º, как это показано на фиг.15, тогда цилиндр 131 установки в заданное положение позволяет удерживать упор 45 дополнительной подъемной стрелы в отведенном положении.
В дополнение к упору 15 стрелы и упору 45 дополнительной подъемной стрелы, которые имеют кожух, выполненный в виде одного неразрезного цилиндра с выполненной в нем расточкой, сжимаемый стопор в соответствии с настоящим изобретением может иметь и другие конструкции кожуха, как это показано на фиг.16-19. Когда трудно произвести механическую обработку кожуха с достаточно длинной расточкой, отвечающей проектным требованиям специфического сжимаемого стопора, тогда можно сделать сжимаемый стопор 150 так, как это показано на фиг.16, содержащий кожух, изготовленный из двух сваренных вместе элементов 151 и 152 кожуха, например с использованием сварной опорной пластины 153, имеющей сварной шов с двусторонним скосом.
Сжимаемый стопор 150 имеет много элементов, аналогичных элементам упора 15 стрелы, в том числе кожух, имеющий первый герметизированный конец и второй конец. Внутренняя поверхность кожуха содержит первую цилиндрическую поверхность, имеющую первый диаметр, образованную при помощи элемента 151 кожуха, и вторую цилиндрическую поверхность, имеющую второй диаметр, образованную при помощи элемента 152 кожуха. Как и в упоре 15 стрелы, сжимаемый стопор 150 содержит свободный поршень 155, введенный с возможностью скольжения в кожух при герметичном зацеплении с первой цилиндрической поверхностью кожуха, образующий камеру 158 сжатого газа в кожухе между свободным поршнем 155 и первым герметизированным концом кожуха. Сжимаемый стопор 150 содержит стержень 156, имеющий первый конец и второй конец, и содержащий цилиндрический участок с диаметром меньше, чем второй диаметр кожуха и опорный участок 157 стержня. Стержень 156 выходит из второго конца кожуха при скользящем герметичном зацеплении у второго конца кожуха. Второй конец стержня находится снаружи от указанного кожуха. Опорный участок 157 стержня введен с возможностью скольжения в кожух, при скользящем зацеплении с внутренней поверхностью кожуха. Аналогично опорному участку 64 стержня опорный участок 157 стержня разделяет объем между свободным поршнем 155 и вторым концом кожуха, не занятый стержнем 156, на первую и вторую жидкостные камеры, причем первая жидкостная камера 154 содержит объем внутри кожуха между свободным поршнем 155 и опорным участком 157 стержня, а вторая жидкостная камера 159 содержит пространство между опорным участком стержня и вторым концом кожуха. Опорный участок 157 стержня содержит по меньшей мере один канал 197, позволяющий жидкости беспрепятственно протекать между первой и второй жидкостными камерами, когда опорный участок 157 стержня скользит внутри кожуха.
В дополнение к использованию состоящего из двух частей кожуха сжимаемый стопор 150 отличается от упора 15 стрелы другим существенным образом. Вместо использования жесткой упорной конструкции, в которой второй конец стержня содержит заплечик, который входит в зацепление со вторым концом кожуха, сжимаемый стопор 150 имеет жесткий упор, образованный за счет внутреннего упора, расположенного внутри кожуха, за который не может двигаться опорный участок 157 стержня. В этом случае сварная опорная пластина 153 имеет внутренний диаметр меньше, чем диаметр опорного участка 157 стержня. Когда стержень 156 принудительно вводят в кожух, тогда в конечном счете опорный участок 157 стержня будет жестко упираться в сварную опорную пластину 153, что прекращает дальнейшее перемещение стержня. Внутренний диаметр сварной опорной пластины 153 является достаточно большим для того, чтобы жидкость легко проходила через него при первоначальном введении стержня 156 в кожух, что вызывает перемещение свободного поршня 155, когда стержень все глубже входит в кожух.
Другой вариант сжимаемого стопора 160, который имеет состоящий из двух частей кожух, показан на фиг. 17. Сжимаемый стопор 160 очень похож на сжимаемый стопор 150, за исключением того, что вместо использования сварного соединения элементы 161 и 162 кожуха соединены вместе при помощи сболченного фланцевого соединения 163. При этом типе соединения первая цилиндрическая поверхность, имеющая первый диаметр, образованная при помощи элемента 161 кожуха, и вторая цилиндрическая поверхность, имеющая второй диаметр, образованная при помощи элемента 162 кожуха, образуют одну непрерывную поверхность. Оба свободный поршень 165 и опорный участок 167 стержня 166 могут перемещаться при скольжении за стык в соединении 163, если относительное количество газа в камере 168 и жидкости в камерах 164 и 169 и требуемое перемещение стержня позволяют такое движение. В сжимаемом стопоре 160 жесткий упор образован при помощи заплечика на стержне 166, контактирующего с концом кожуха, как и в упоре 15 стрелы. Кроме того, аналогично упору 15 стрелы количество жидкости в кожухе, конфигурация стержня и конфигурация кожуха выбраны таким образом, что сжимаемый стопор 170 может быть выполнен так, что если цилиндрический участок стержня 166 является достаточно длинным, то после принудительного введения стержня 166 в первое положение в кожухе (не показано), стержень и свободный поршень 165 будут иметь прямой физический контакт друг с другом, так что дополнительное перемещение стержня на некоторое расстояние за первое положение в кожухе будет непосредственно побуждать свободный поршень перемещаться на такое же расстояние.
Первый и второй диаметры внутренней поверхности кожуха не обязательно должны быть одинаковыми. Сжимаемые стопоры 170 и 180, показанные на фиг.18 и 19, имеют примерные кожухи, в которых эти диаметры являются различными. Внутренняя поверхность кожуха сжимаемого стопора 170 содержит первую цилиндрическую поверхность, образованную при помощи элемента 171 кожуха и имеющую первый диаметр, который меньше диаметра второй цилиндрической поверхности, образованной при помощи элемента 172 кожуха. Элементы 171 и 172 кожуха соединены при помощи болтового соединения между концевой деталью 173, приваренной к первому элементу 171 кожуха, и приваренным ко второму элементу 172 кожуха концевым участком 193.
Функциональные возможности сжимаемого стопора 170 такие же, как и в других конструктивных вариантах. Когда усилие приложено к стержню 176, стержень перемещается вправо (если смотреть на фиг.18), при этом жидкость будет вытекать из камеры 174 в камеру 179 через канал 198 в опорном участке стержня 177. Так как камера 179 имеет меньший объем на единицу расстояния, чем камера 174, то свободный поршень 175 также будет принудительно перемещаться вправо, повышая давление в камере 178 и, таким образом, повышая давление жидкости в камере 174, воздействующее на опорный участок стержня 177. В сжимаемом стопоре 170 жесткий упор может быть образован либо при помощи заплечика на конце стержня 176, который контактирует с кожухом, либо, если регулировать взаимное положение (spacing), при помощи опорного участка стержня 177, который контактирует с приваренным концевым участком 193, имеющим отверстия под болты, которые используют для соединения элементов кожуха вместе.
Сжимаемый стопор 180 имеет внутреннюю поверхность кожуха, в которой диаметр первой цилиндрической поверхности, образованной при помощи элемента 181 кожуха, больше, чем диаметр второй цилиндрической поверхности, образованной при помощи элемента 182 кожуха. Соединение между элементами кожуха обеспечено при помощи сварки с кольцевым элементом 183. Сжимаемый стопор 180 отличается от описанных здесь раньше вариантов тем, что выступающая часть 195 образована на стержне 186 впереди опорного участка 187 стержня. Если выступающая часть 195 является достаточно длинной по сравнению с количеством использованной жидкости, то сжимаемый стопор 180 будет иметь двухступенчатую кривую усилия, когда выступающая часть 195 выполнена так, что стержень 186 и свободный поршень 185 могут входить в прямой физический контакт друг с другом таким образом, что дополнительное перемещение стержня будет непосредственно принудительно вводить свободный поршень дальше в камеру 188.
Предпочтительные варианты настоящего изобретения позволяют обеспечивать компактную расстановку компонентов, которые могут создавать большие усилия торможения (останова) и могут поглощать большие количества энергии, что необходимо в случае упора стрелы или упора дополнительной подъемной стрелы для крана большой грузоподъемности. Кроме того, сжимаемый стопор позволяет накапливать больше энергии, которую используют для сжатия стопора, так что она может быть использована для помощи при перемещении стойки назад в нормальное положение после окончания режимов, которые сжимали стопор, или по меньшей мере может быть использована для того, чтобы стержень сопровождал стойку, когда она движется назад в свое нормальное положение.
Следует иметь в виду, что различные изменения и модификации могут быть введены в описанные предпочтительные варианты настоящего изобретения. Например, первый конец 77 стержня и опорный участок 64 стержня могут быть выполнены в виде единой детали или же опорный участок 64 стержня может быть выполнен в виде нескольких деталей или в виде отдельной одной детали, прикрепленной к внешнему диаметру первого конца 77 стержня 76. Внутренняя поверхность кожуха может иметь диаметр в секции, где перемещается опорный участок стержня, который больше или меньше, чем диаметр, который образует вторую жидкостную камеру. Кроме того, в дополнение к ограничению перемещения стоек на кране, сжимаемый стопор в соответствии с настоящим изобретением может быть использован в других применениях, в которых необходимо ограничивать перемещение элементов крана и когда желателен эффект амортизации и возврата или последействия. Все такие изменения и модификации могут быть сделаны не выходя за рамки настоящего изобретения, в соответствии с его духом и без снижения заявленных преимуществ. Поэтому можно полагать, что все такие изменения и модификации перекрываются приложенной формулой изобретения.