ЛЕБЕДКА
WINCH

Область техники
Настоящее изобретение относится к лебедке, содержащей барабан, опору вращения барабана, на которой барабан установлен с возможностью вращения вокруг оси вращения, опорное устройство, на котором опора вращения барабана с барабаном установлена с помощью, по меньшей мере, одного поворотного шарнира с возможностью поворота вокруг оси поворота, и установочный привод для принудительного или активного поворота барабана вокруг оси поворота, в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения.
Уровень техники
Из уровня техники известны строительные машины с множеством различных барабанных лебедок. Устройства для разработки грунта, такие как буровой шнек, фрезерное устройство для возведения изоляционных стен, колонна для грунтовой смеси или бурильная штанга, устанавливаются на мачте для направления вдоль нее с подвеской на подъемном тросе. Для привода подъемного троса предусмотрена лебедка.
Далее, лебедки могут использоваться для транспортирующих рукавов, гидравлических шлангов или электрических кабелей. В особенности применительно к транспортирующим рукавам относительно большого диаметра аккуратное наматывание рукава имеет большое значение в аспекте износа.
Для обеспечения длительного срока службы важно аккуратное наматывание на барабан лебедки. Для этой цели известен прием шарнирного поворота барабана для установки желаемого угла входа шланга или троса. Вход очень важен для аккуратного наматывания на барабан, что, в свою очередь, влияет на износ.
Лебедка указанного типа известна из патентного документа DE 10343079 В3. В документе описана лебедка для привода подъемного троса подвески устройства для разработки грунта в строительной машине. Лебедка содержит барабан, раму лебедки, в которой барабан установлен с возможностью вращения вокруг оси вращения, и опорный кронштейн, на котором рама лебедки с барабаном установлена с помощью поворотного шарнира с возможностью поворота вокруг оси поворота. Предусмотрен также установочный привод для активного поворота барабана вокруг оси поворота.
В патентном документе WO 03/053821 А1 описано решение лебедки с барабаном, поворачивающимся вокруг оси поворота. При этом ось поворота пересекает ось барабана, так что при повороте барабана его ось совершает движение качания вокруг оси поворота. Для активного поворота барабана предусмотрен гидроцилиндр.
В патентных документах GB 2296001 А1, US 4002321, FR 2278619 и GB 2132971 А1 раскрыты другие конструкции лебедочных устройств с барабанами, поворачивающимися вокруг оси поворота. В этих случаях для активного поворота барабана предусмотрены гидравлические исполнительные органы.
Патентные документы GB 882874 и GB 1249405 также относятся к лебедочным устройствам с поворотными барабанами, причем здесь поворот осуществляется тягой троса. При этом предусмотрены дополнительные элементы для демпфирования и/или ограничения поворотного перемещения.
Раскрытие изобретения
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании активно поворачиваемого барабана компактной конструкции и надежного действия.
В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается в лебедке, обладающей признаками по пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные примеры осуществления изобретения изложены в зависимых пунктах.
Лебедка по изобретению отличается, кроме других особенностей, тем, что ось поворота проходит внутри барабана, а установочный привод расположен, по меньшей мере, частично внутри барабана.
Основная идея изобретения заключается в том, чтобы использовать внутреннее пространство барабана для размещения различных элементов, в особенности установочного привода. При этом обеспечивается особенно компактная компоновка лебедки. Кроме того, расположенные во внутреннем пространстве барабана элементы особенно хорошо защищены от механических воздействий и погодных влияний и поэтому подвержены меньшему износу. За счет этого повышается долговечность, в особенности чувствительного установочного привода, так что могут быть снижены затраты на техническое обслуживание и ремонт в связи с износом. Дополнительно обеспечиваемая при этом надежная эксплуатация лебедки создает условия для более длительного периода эксплуатации без отказов, связанных с затратами времени и средств.
Благодаря компактной и прочной конструкции лебедки она может также эффективно использоваться в стесненных пространственных условиях. Так, в особенности лебедка может быть предназначена для мобильного несущего транспортного средства с ограниченными габаритами.
Лебедка по изобретению особенно предпочтительна для шлангов и рукавов, но может использоваться также для всех видов тросов, электрических кабелей и кабелей передачи данных. В дальнейшем по соображениям простоты в качестве наматываемого элемента указывается шланг, однако изобретение не ограничивается этим видом.
Установка барабана с возможностью поворота вокруг оси поворота позволяет оптимизировать угол входа шланга на барабан в широких пределах. При этом угол входа может быть соответствующим образом выбран или изменен так, что обеспечивается особенно надежное и точное наматывание при однорядной или многорядной навивке и одновременно особенно низкий износ.
Установочный привод может быть выполнен различным образом. В особенно предпочтительном примере выполнения установочный привод содержит гидравлический элемент, в особенности гидроцилиндр. Такой элемент позволяет при минимальном конструктивном пространстве развивать относительно высокие усилия. За счет этого может осуществляться надежное перемещение особенно тяжелых и полностью нагруженных барабанов. Кроме того, гидроцилиндры отличаются удобством технического обслуживания и надежной работой. Однако в альтернативных вариантах установочный привод может быть пневматическим или электрическим линейным приводом, например, с зубчатой рейкой.
Предпочтительно установочный привод шарнирно соединен с одной стороны с опорой вращения барабана и с другой стороны - с опорным устройством. За счет этого установочный привод может быть шарнирно прикреплен, например, к диску ступицы. При этом особенно простым образом может быть образована ось поворота, которая проходит внутри барабана. При этом одновременно сам установочный привод может быть удобно расположен внутри барабана. Кроме того, за счет такого решения может быть уменьшен ход установочного привода, необходимый для поворота барабана. Решение дает экономию расхода энергии и снижает износ.
В принципе угол между ось поворота и осью вращения может быть острым или тупым углом. В предпочтительном примере выполнения ось поворота ориентирована перпендикулярно оси вращения. Соответственно, угол между осью поворота и осью вращения составляет примерно 90°. Это обеспечивает возможность симметричной конструкции установки барабана, что особенно выгодно для восприятия тяговых усилий, создаваемых при работе строительной машины. Предпочтительно ось поворота проходит примерно перпендикулярно плоскости хода шланга, в которой шланг движется при наматывании на барабан или разматывании с него. При таком решении угол входа может быть приведен к оптимальному при особенно малых углах поворота барабана.
Кроме прочих особенностей лебедка по изобретению отличается тем, что ось поворота проходит внутри барабана. Это создает особенно компактную компоновку. При этом опора вращения барабана с барабаном установлена на опорном устройстве с помощью поворотного шарнира. Такой поворотный шарнир может служить для восприятия значительной части тягового усилия лебедки, что дает возможность поворота барабана вокруг оси поворота с особенно низким усилием. Предпочтительно вдоль оси поворота предусмотрены два поворотных шарнира для установки опоры вращения барабана на опорном устройстве.
Согласно изобретению установочный привод, по меньшей мере, частично расположен внутри барабана. Такое решение обеспечивает особенно компактную конструкцию лебедки при особенно хорошей защите чувствительного установочного привода от внешних механических воздействий.
Далее, согласно изобретению в предпочтительном примере осуществления предусмотрено устройство измерения поворота, в частности угла поворота барабана относительно опорного устройства. При этом устройство измерения поворота предпочтительно содержит датчик установочной величины угла поворота и/или инкрементный датчик.
Предусмотренный изобретением установочный привод для активного поворота барабана вокруг оси поворота обеспечивает особенно надежное наматывание на барабан и разматывание с него при низком износе.
В принципе установочный привод может содержать, например, передаточный механизм, который механически преобразует наклон мачты в угол поворота. Однако в особенно предпочтительном примере осуществления установочный привод содержит, по меньшей мере, один гидроцилиндр, который может быть шарнирно прикреплен с одной стороны к диску ступицы опоры вращения барабана и с другой стороны к опорному устройству. При этом создается особенно надежный установочный привод, не требующий значительного технического обслуживания. Предпочтительно установочный привод содержит два гидроцилиндра, шарнирно прикрепленных диаметрально противоположно к диску ступицы опоры вращения барабана и к опорному устройству. Такое диаметральное расположение двух гидроцилиндров, в особенности противоположного действия, обеспечивает особенно надежный и точный поворот барабана при наличии высоких тяговых усилий.
Лебедка в особенно практичном примере осуществления изобретения отличается тем, что предусмотрено устройство измерения длины для измерения длины шланга, наматываемого на барабан или разматываемого с него. При известных размерах лебедки и/или шланга из такого измерения длины может быть определено положение текущей навивки, то есть положение точки входа шланга относительно продольной оси барабана. Из этого может быть определен оптимальный мгновенный угол поворота, и барабан может быть соответственно повернут установочным приводом. За счет этого может обеспечиваться намотка шланга с низким износом даже на особенно широкие барабаны.
Согласно дальнейшему решению по развитию изобретения особенно точный поворот барабана достигается за счет того, что предусмотрено устройство управления для управления установочным приводом, в особенности связанное с устройством измерения поворота. Для особенно эффективной оптимизации угла входа устройство измерения поворота может быть альтернативно или дополнительно связано с устройством измерения длины.
Предпочтительно лебедка по изобретению является лебедкой свободного хода или лебедкой свободного разматывания с остаточным натяжением и/или с автоматической системой управления тягой троса.
В предпочтительном примере осуществления опорное устройство имеет С-образное поперечное сечение с двумя несущими консолями, на которых с помощью шарнирных пальцев установлена опора вращения барабана. При таком решении весьма устойчивая конструкция лебедки достигается с низкими затратами материала. В открытой части опорного устройства особенно легко может направляться выходящий шланг. Две несущие консоли, которые шарнирно прикреплены шарнирными пальцами к диску ступицы опоры вращения барабана, обеспечивают равномерное распределение механических нагрузок на всю поверхность диска ступицы. За счет этого снижаются режимы напряжения, которые могут приводить к поломкам. Наличие двух шарнирных пальцев для образования поворотных шарниров и шарнирное крепление, с одной стороны, к диску ступица и, с другой стороны, к опорному устройству создает ось поворота, проходящую внутри барабана, так что чувствительные поворотные шарниры по существу защищены от внешних воздействий с повышением их надежности.
В предпочтительном примере выполнения предусмотрена соединительная насадка для шланга или кабеля, которая, по меньшей мере, частично проходит по существу в оси вращения барабана. К такой соединительной насадке могут присоединяться шланги для транспортирования текучих сред, например суспензий, или для подачи гидравлической или охлаждающей жидкости. Возможно также наличие соединительной насадки для присоединения кабелей для передачи данных или для электроснабжения. Так называемое вращающееся переходное устройство обеспечивает надежное соединение между неподвижным и вращающимся компонентами.
За счет осевого расположения соединительной насадки относительно оси вращения барабана даже при дальнейшем вращении барабана не может происходить скручивания присоединенного шланга или кабеля. Кроме того, расположение соединительной насадки в этом положении легко доступно для монтера и облегчает присоединение соответствующих проводов или устройств.
В отношении строительной машины решение по изобретению отличается тем, что в машине предусмотрена лебедка по изобретению.
При этом особенно предпочтительно, когда лебедка предусмотрена для привода троса, несущего оборудование для разработки грунта, или для привода шланга или кабеля для транспортирования материала, или для подачи гидравлической среды или электроэнергии.
В дальнейшем решении по развитию изобретения предусмотрено устройство наклона, посредством которого мачта может быть наклонена относительно основного корпуса поперечно, в особенности относительно направления хода шланга и/или относительно оси, проходящей через мачту и основной корпус. Такое устройство наклона позволяет наклонять мачту под углом поперечного наклона величиной до 10°, предпочтительно до 5° и выполнять проходку скважин или возведение свай под соответствующим углом к горизонтали.
Далее, согласно предпочтительному примеру осуществления изобретения предусмотрено устройство измерения наклона для измерения поперечного наклона мачты относительно основного корпуса, причем этом устройство измерения наклона связано с устройством управления установочным приводом лебедки, так что установочный привод может служить для наклона барабана в соответствии изобретением. За счет этого обеспечивается возможность поворота барабана вокруг оси поворота в зависимости от угла поперечного наклона мачты, что в значительной мере снижает изгибающую нагрузку на трос при его входе на барабан.
Для развития особенно высоких тяговых усилий в предпочтительном примере выполнения лебедка расположена на основном корпусе. При этом выгодным образом лебедка расположена на той части основного корпуса, которая не наклоняется относительно основного корпуса действием устройства наклона.
Краткий перечень чертежей
Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будет подробно описан пример осуществления изобретения.
Фиг.1 изображает лебедку по изобретению, виде в перспективе спереди и сбоку,
фиг.2 изображает лебедку по фиг.1, виде сзади,
фиг.3 изображает лебедку в повернутом положении, и
фиг.4 изображает лебедку в не повернутом положении.
Осуществление изобретения
Лебедка 1 по изобретению показана на фиг.1-4. Лебедка 1 содержит цилиндрический барабан 10 для приема шланга или подобного объекта. На наружной поверхности барабана 10 предусмотрен профиль 12 в виде рифленых возвышений для контролируемого направления и наматывания шланга (не показан). Вблизи торцевых сторон 14, 14' на барабане 10 образованы круглые реборды 15, 15' для бокового ограничения витков шланга. Барабан 10 может приводиться во вращение вокруг оси 13 вращения с помощью не показанного приводного мотора, который закрепляется фланцевым соединением на наружной центральной опоре 17, причем ось 13 вращения совпадает с продольной осью цилиндрического барабана 10.
Как показано на фиг.2, шланг сходит с барабана 10 сбоку по сходному пандусу 39 и проходит в соединительный патрубок 37. Соединительный патрубок 37 ведет к вращающемуся проходному направляющему устройству 36 на оси 13 вращения барабана 10. Вращающееся вместе с барабаном 10 вращающееся переходное устройство 36 образует непосредственный переход к неподвижной соединительной насадке 35 (фиг.1), посредством которой шланг может быть соединен с внешними устройствами, например с насосом.
Барабан 10 установлен с возможностью вращения на диске 25 ступицы с помощью опоры 20 вращения барабана. На диске 25 ступицы с помощью двух поворотных шарниров 40, 40' укреплено опорное устройство 50, выполненное в виде вилки С-образного поперечного сечения с двумя несущими консолями 55, 55'. Поворотные шарниры 40, 40' на консолях 55, 55' выполнены в виде шарниров с шарнирными пальцами. Опорное устройство 50 шарнирно соединено поворотными шарнирами 40, 40' с диском 25 ступицы с возможностью его поворота. Ось 43 поворота образована соединительной линией между поворотными шарнирами 40, 40' и проходит перпендикулярно оси 13 вращения барабана 10.
Кроме того, между опорным устройством 50 и диском 25 ступицы предусмотрен установочный привод 30, выполненный в виде гидроцилиндра. Поршневой шток гидроцилиндра шарнирно соединен с опорным устройством 50 и диском 25 ступицы.
В показанном на фиг.3 положении лебедки 1 в отличие от не повернутого положения барабана 10 поршневой шток гидроцилиндра втянут на такую величину хода, что ось 13 вращения барабана 10 повернута вокруг оси 43 поворота на угол а поворота относительно опорного устройства 50. В положении по фиг.4 поршневой шток гидроцилиндра выдвинут из корпуса, и барабан 10 находится в своем не повернутом положении.