ГРУЗОВОЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ПОДЪЕМНИК

Полезная модель относится к грузовым подъемникам вертикального типа, предназначенным для использования преимущественно в строительстве и в складском деле.
Хотя такие подъемники не используют для подъема пассажиров, они являются источником опасности. Подъемники не располагаются как лифты в закрытой со всех сторон шахте, люди присутствуют в непосредственной близости от них, зачастую, несмотря ни на какие запреты, и под ними. Это предъявляет особо жесткие требования к устройствам для остановки грузовой платформы в случае обрыва грузового каната.
Известно грузоподъемное устройство, содержащее силовой каркас, выполняющий одновременно функции направляющих, установленную на роликах тележку, или каретку, с грузовой платформой и приводом с самотормозящимся редуктором, фрикционный или зубчатый ведущий ролик, взаимодействующий с одной из направляющих, механическую защелку для закрепления тележки в крайнем верхнем положении [RU 59553]. Механическая защелка является достаточно надежной защитой от случайного срыва тележки с груженой платформой, но она действует только при одном положении тележки. Во всех остальных положениях остановленная тележка удерживается только силой трения заторможенного червячным редуктором ведущего ролика о направляющую. Проскальзывание ролика по направляющей, на которую случайно попало масло, или обрыв элемента кинематической цепи, например, срезание шпонки на одном из валов, приведет к срыву платформы вниз. Потенциальная опасность известного устройства, а также невозможность работы в вертикальном положении являются его главными недостатками.
Известен также лифт, содержащий кабину, соединенную с оснащенной опорными роликами грузовой кареткой, установленной между направляющими, лебедку, соединенные с нею две параллельные тяговые ветви грузового каната, силовую выравнивающую траверсу, к средней части которой шарнирно подвешена кабина, а к концам - тяговые ветви каната, роликовые ловители, установленные в дополнительных направляющих, скрепленных с вертикальным силовым каркасом, приводимые в действие синхронно поворачивающимися на соединенных с кабиной осях двуплечими рычагами (качалками), установленными над кабиной перпендикулярно плоскости расположения направляющих, с возможностью взаимодействия одних из плеч с ловителями, а других - с выравнивающей траверсой [RU 2253604 по кл. В66В 9/00 с приор. от 10.06.2005].
Главный недостаток известного лифта состоит в медлительности ловителей, принцип действия которых основан на трении роликов о стенки направляющих. Сила трения зависит от коэффициента трения и силы нормального давления роликов на направляющие. Обе эти величины могут сильно варьировать, тем более что в ходе эксплуатации механизм ловителей не работает, что способствует заеданию подвижных частей, длительное время находившихся без движения. Проскальзывание находящегося в шахте лифта вниз на метр-полтора до момента, когда ловители схватят направляющие, не является опасным. Но для грузового подъемника такое же проскальзывание будет очень опасным, если под его платформой в момент обрыва грузового каната окажутся люди. Кроме того, кинетическая энергия падающей платформы пропорциональна квадрату ее скорости, то есть даже небольшое запаздывание в остановке приводит к существенному увеличению кинетической энергии. При поглощении избыточной энергии возрастают динамические нагрузки на все элементы лифта, что может привести к их поломке.
Другим недостатком известного лифта является его высокая стоимость, обусловленная технической сложностью системы безопасности, содержащей большое количество подвижных элементов и дополнительные направляющие.
Известен также грузовой вертикальный подъемник, включающий грузовую каретку, установленную между направляющими, скрепленными с вертикальным силовым каркасом, состоящим из двух соединенных вверху и внизу мачт, лебедку с грузовым канатом, страховочные канаты, установленные на них клиновые ловители, двуплечие рычаги, оси качания которых закреплены на каретке, причем одни из плеч рычагов взаимодействуют с ловителями, а другие подпружинены и соединены с грузовым канатом через отклоняющий блок привода ловителя, взаимодействующим с грузовым канатом [RU 8690 по кл. В66В 9/16 с приор. от 20.05.98].
Главный недостаток известного подъемника состоит в его недостаточной безопасности, обусловленной неопределенностью момента окончательного захвата ловителями страховочных канатов. При работе под открытым небом, например, на стройке, канаты могут быть сухими, мокрыми, покрытыми смазкой или льдом - их состояние определяет длительность пролета каретки вниз до момента остановки. Проскальзывание ловителей до момента остановки будет очень опасным, если под его платформой в момент обрыва грузового каната окажутся люди, например, выглянув из окна промежуточного этажа.
Второй недостаток известного подъемника состоит в его высокой стоимости, обусловленной технической сложностью - применением дополнительных страховочных канатов и клиновых ловителей.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является грузовой подъемник, включающий грузовую каретку, установленную между направляющими, лебедку с грузовым канатом, ловители в виде двуплечих рычагов, оси качания которых закреплены на каретке и параллельны плоскости расположения направляющих, причем концы одних из плеч рычагов зазубрены и предназначены для взаимодействия с направляющими, а другие подпружинены и соединены с электрогидравлическим толкателем, срабатывающим при имитации обрыва или обрыве грузового каната, причем пружины установлены так, что они стремятся ввести концы рычагов ловителей в контакт с направляющими [RU 1627489 по кл. В66В 9/20 с приор. от 05.06.86].
Недостатком известного подъемника является низкая надежность удержания грузовой каретки при обрыве грузового каната, поскольку основное назначение его ловителей это фиксация грузовой каретки в неподвижном положении на заданном уровне подъема. Они могут задержать и падающую при обрыве грузового каната каретку, но надежность их будет в этом случае очень низка. Зубцы на плечах рычагов, взаимодействующих с направляющими, изнашиваются, так как постоянно находятся в работе при нормальной эксплуатации подъемника. Динамическая нагрузка на зубцы, рычаги и прочие элементы системы ловителей в случае обрыва грузового каната, значительно превосходит статическую, при фиксации неподвижной каретки, и рычаги ловителей могут просто быть сломаны. Кроме того, такие ловители сильно изнашивают направляющие, врезаясь в них при каждой рабочей остановке подъемника, тем более, что износ происходит в одних и тех же местах, соответствующих уровням остановок. Здесь есть нерешенное противоречие: для хорошего сцепления зубцов с направляющими один из взаимодействующих элементов должен быть из мягкого металла. Но тогда он быстро изнашивается.
Система привода ловителей в действие очень сложна в техническом отношении, что удорожает подъемник и его обслуживание, снижает надежность системы улавливания.
Техническими результатами настоящего предложения является повышение безопасности предложенного подъемника за счет повышения надежности удержания ловителями грузовой каретки и сокращения времени срабатывания ловителей при обрыве грузового каната, а также удешевление подъемника за счет упрощения его конструкции.
Указанные технические результаты достигаются тем, что в известном грузовом вертикальном подъемнике, содержащем грузовую каретку, установленную между направляющими, по меньшей мере, два ловителя в виде двуплечих рычагов, оси качания которых перпендикулярны плоскости расположения направляющих и скреплены с кареткой, одни из плеч ловителей установлены с возможностью взаимодействия с направляющими, а другие подпружинены так, что пружины стремятся ввести ловители в контакт с направляющими, направляющие на сторонах, обращенных друг к другу, имеют отверстия, каретка содержит ограничители углового поворота ловителей и подвешена на грузовых канатах за концы подпружиненных плеч ловителей, а концы других плеч выполнены с возможностью их вхождения в отверстия направляющих под действием пружин.
Кроме того, ловители установлены между направляющими попарно и симметрично относительно плоскости симметрии направляющих.
Кроме того, угол между кромками концов ловителей, образующих пару и опирающихся на края отверстий в направляющих при отсутствии натяжения грузового каната, составляет (130…160) градусов.
Кроме того, кромки концов ловителей, опирающиеся на края отверстий в направляющих, снабжены выступами на расстоянии (3…5)t от концов ловителей, где t - толщина концов в направлении осей ловителей.
Кроме того, концы ловителей, взаимодействующие с отверстиями в направляющих, образованы пересечением двух кромок под углом (60…80)°.
Кроме того, кромка конца ловителя, обращенная к направляющей при натянутом грузовом канате, имеет вырез, начинающийся на расстоянии (0,2…0,4)H от конца ловителя, где H - высота отверстий в направляющих.
Кроме того, ловители изготовлены из плоского металлического листа.
Благодаря наличию отверстий в направляющих, подвеске грузовой каретки на плечах рычагов ловителей, соединенных с тяговыми канатами и возможности вхождения концов других плеч рычагов ловителей в отверстия направляющих при нулевом натяжении тягового каната, обеспечивается повышение безопасности подъемника за счет устранения возможности проскальзывания ловителей относительно направляющих, повышения надежности удержания ловителями грузовой каретки и сокращения времени срабатывания ловителей при обрыве грузового каната.
Установка ловителей между направляющими попарно и симметрично относительно плоскости симметрии направляющих предотвращает перекос и заклинивание грузовой каретки при срабатывании ловителей, облегчает восстановление работоспособности подъемника после восстановления оборванного грузового каната.
Выполнение концов ловителей, взаимодействующих с отверстиями в направляющих таким образом, что угол между кромками концов ловителей, образующих пару и опирающихся на края отверстий в направляющих при отсутствии натяжения грузового каната, составляет (130…160) градусов повышает безопасность подъемника с предложенными ловителями за счет увеличения безотказности их срабатывания и надежности удержания. При срабатывании ловителя, силы, действующие на направляющие, стремятся не раздвинуть их, а сжать, что повышает надежность всего комплекса улавливания, т.к. грузозахватный орган обжимается направляющими.
Снабжение кромок концов ловителей, опирающихся на края отверстий в направляющих, выступами на расстоянии (3…5)t от концов ловителей, где t - толщина концов в направлении осей ловителей повышает надежность и безопасность подъемника, так как исключает возможность перекоса каретки в направляющих.
Образование концов ловителей, взаимодействующих с отверстиями в направляющих, как пересечения двух кромок под углом (60…80)° повышает безопасность подъемника с предложенными ловителями за счет повышения прочности ловителей при сохранении их быстродействия.
Снабжение кромки конца ловителя, обращенной к направляющей при натянутом грузовом канате, вырезом, начинающимся на расстоянии (0,2…0,4)H от конца ловителя, где H - высота отверстий в направляющих, повышает безопасность подъемника за счет увеличения скорости срабатывания ловителей, позволяя одновременно снизить его массу, поскольку увеличение скорости уменьшает динамические нагрузки на элементы конструкции подъемника.
Изготовление ловителей из металлического листа упрощает и удешевляет производство подъемника.
Существо предложенной полезной модели поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен узел направляющие-каретка в сборе в состоянии нулевого натяжения (обрыва) грузового каната.
На фиг.2 изображен узел направляющие-каретка в сборе в состоянии, когда каретка подвешена через ловители на грузовом канате.
На фиг.3 изображен конец ловителя, взаимодействующий с направляющей.
На фиг.4 изображены моменты захвата конца направляющей концов ловителей с предложенным вырезом и без него.
Для предложенного подъемника не имеет значения, является ли он мачтовым или прикреплен к стене сооружения, где установлена и какова по конструкции его лебедка, сколько в нем используется грузовых канатов, как исполнена и скреплена с грузовой кареткой грузовая платформа. Поэтому указанные элементы на чертежах не показаны.
Предложенный подъемник (фиг.1) содержит, по меньшей мере, две вертикальные направляющие 1, например, из профиля корытообразного сечения, в которых с возможностью перемещения на роликах 2 установлена грузовая каретка 3. К грузовой каретке 3 может быть прикреплена грузовая платформа той или иной конструкции. Грузовая каретка 3 выполнена в виде рамы, в верхней части которой между жесткими щеками 4 из листового материала (на левой части фиг.1 и фиг.2 одна из щек 4 не показана) на осях 5 установлены ловители 6.
Направляющие 1 на сторонах, обращенных друг к другу, имеют отверстия 7, расположенные со сравнительно небольшим, не свыше полуметра, шагом. Отверстия 7 могут иметь круглую, овальную или прямоугольную форму. Чем меньше высота отверстий, измеренная вдоль направляющих, тем меньше должен быть шаг, с которым они расположены. Так, для круглых отверстий величина шага должна быть примерно равной их удвоенному диаметру.
Для равномерного распределения нагрузки и исключения перекосов, ловители 6 устанавливаются попарно, симметрично относительно каретки 3 и плоскости симметрии направляющих. Их число может быть равно числу направляющих 1, но может быть и вдвое больше, если их установить еще и в нижней части каретки 3.
Ловители 6 имеют концы, выступающие за оси 5, и установлены на осях 5 с возможностью качания. Таким образом, они являются двуплечими рычагами, или качалками.
Удаленные от направляющих концы 8 ловителей 6, соединены с грузовыми канатами 9, каждый со своим (фиг.1), или, если в подъемнике используется только один грузовой канат, то с одним общим через уравнительную траверсу 10 (фиг.2). Эти же концы 8 соединены с пружинами 11 так, что усилие пружин противодействует натяжению грузовых канатов 9 и стремится ввести другие концы 12 ловителей в контакт с направляющими. Пружины 11 снабжены устройствами 13 для регулировки их натяжения.
Для ограничения угла поворота ловителей 6 под воздействием тягового усилия грузовых канатов 9 и передачи усилий каретке 3, последняя снабжена ограничителями 14 углового поворота ловителей. На чертежах, в качестве примера, представлены ограничители 14 в виде пластин из толстого листового металла, скрепленных с элементами каркаса каретки 3 и со щеками 4.
Ближайшие к направляющим концы 12 ловителей 6, выполнены в форме зуба. При отсутствии натяжения (обрыве) грузовых канатов 9 (фиг.1), концы 12 входят в отверстия 7 направляющих 1 под действием усилия пружин 11, стремящихся повернуть рычаги ловителей так, чтобы их концы 12 вошли в соприкосновение с направляющими 1, а, когда напротив них окажутся отверстия 7, - то и в эти отверстия. При натянутых грузовых канатах 9 (фиг.2), натяжение каната преодолевает действие пружин 11, рычаги ловителей 6 поворачиваются и концы 12 выходят из отверстий 7 направляющих 1, не препятствуя, таким образом, движению каретки 3 вверх или вниз. Усилие пружин 11 с помощью натяжных устройств 13 регулируется так, чтобы рычаги ловителей поворачивались до упора в ограничитель 14, освобождая каретку 3 под воздействием грузовых канатов 9, нагруженных весом каретки 3 и порожней грузовой платформы.
Предложенный подъемник наиболее прост в изготовлении, когда его ловители 6 выполнены из металлического листа, толщина которого определяется требуемым значением грузоподъемности. Для подъемника на 2500 кН достаточной является толщина листа из стали Ст.3 в 8 мм, а для подъемника на 5000 кН - 10 мм. Выбор профиля концов 12 ловителей 6 определяет их надежность и время срабатывания.
Экспериментально установлено, что наиболее четкое и надежное срабатывание ловителей происходит, когда угол α между опирающимися на края отверстий 7 кромками 15 пары ловителей (фиг. 1), составляет (130…160)°. При α>160° становится возможным выскальзывание концов 12 из отверстий 7 из-за прогиба направляющих и ловителей в момент их соударения. При α<130° затрудняется растормаживание ловителей при восстановлении тяги канатов 9.
Из-за неизбежных люфтов в конструкции подъемника, возрастающих по мере его эксплуатации, возможно выскальзывание из отверстия 7 конца 12 одного из ловителей при бокового смещении каретки 3 в направляющих 1. Для предотвращения этого, кромки 15 ловителей имеют выступы 16, ограничивающие поперечное перемещение концов ловителей 6 в отверстиях 7. Выступы 16 располагаются на расстоянии (3…5)t от крайней точки конца 12, где t - толщина концов 12 ловителей 6, измеренная в направлении осей 5.
При l<3t запас величины захода конца 12 в отверстие 7 становится недостаточным для обеспечения надежного захвата ловителей.
При l>5t растет вероятность полного выхода из отверстия 7 конца 12 одного из ловителей, за счет поперечного смещения каретки 3.
На чертежах в качестве примера представлен один из возможных вариантов исполнения, когда выступ образован при вырезании части кромки 15 ловителя, соприкасающейся с краем отверстия 7. Наилучшие результаты получаются, когда угол β (фиг.3) между кромкой 15 и выступом 16 составляет (90…135)°.
Наибольшая прочность носителей получается, когда конец 12 ловителя 6 из листового металла выполнен в виде треугольного зуба, образованного пересечением двух его кромок 15 и 17 под углом γ=(60…80) градусов (фиг.3), причем кромка 15 обращена книзу, а плоскость кромки 17 обращена к направляющей. При γ<60°, снижается прочность конца 12 под воздействием ударных нагрузок. При γ>80°, увеличивается время срабатывания ловителей.
Последствия обрыва грузового каната, возникающие при срабатывании ловителей динамические нагрузки и требуемая для их принятия прочность и массивность всей конструкции подъемника, тем меньше, чем быстрее срабатывают ловители, чем меньший путь проходит грузовая каретка 3. При прочих равных условиях, этот путь тем меньше, чем меньше высота Н отверстий 7 в направляющих 1.
Для сокращения времени срабатывания ловителей и повышения безотказности срабатывания кромка 15, обращенная к направляющей, может иметь вырез, начинающийся на расстоянии (0,2…0,4)H конца ловителя.
На левой части фиг.4 показано взаимодействие направляющей 1 и конца 12 ловителя в случае отсутствия указанного выреза, а на правой - при наличии выреза. Оба чертежа выполнены в одном масштабе и на одном уровне. Видно, что при отсутствии выреза каретка 3 должна пройти путь на величину Δh, больший, чем при наличии выреза для того, чтобы конец 12 проник в отверстие 7 на всю толщину направляющей 1. Это позволяет уменьшить высоту H отверстий 7, вплоть до перехода от прямоугольных отверстий 7 к более технологичным круглым.
При расстоянии начала выреза от конца 12 ловителя, меньшем, чем 0,2H, существенно падает прочность конца ловителя. При расстоянии, большем 0,4H, вырез уменьшает общую жесткость соответствующего плеча рычага носителя. Глубина выреза и его профиль устанавливаются расчетным путем исходя из конкретных геометрических размеров направляющих и ловителей.
Предложенный подъемник с грузоподъемностью 10 кН при высоте подъема 100 м (гостиница Украина) уже испытан на практике и показал высокую надежность срабатывания ловителей при приемо-сдаточных и периодических испытаниях.