УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДЪЁМА ГРУЗА

Разработанное техническое решение относится к простым механизмам для подъема груза с использованием внешних сил, а именно к неподвижному блоку. Заявляемое устройство может быть реализовано промышленным путем, следовательно, соответствует критерию промышленная применяемость. Известно устройство для подъема груза с использованием внешних сил, сведения об устройстве имеются в опубликованном 27.12.2012 патенте RU 123404 Бюл. номер 36.
Устройство обеспечивает снижение энергозатрат при совершении работы по подъёму груза и содержит, находящийся в сохраняемом неравновесии неподвижный блок, имеющий колесо, с желобом, выполненным в виде маховика с горизонтально расположенной, закрепленной опорой, перекинутую через желоб гибкую, бесконечную, грузовую, связь, к связи опускающуюся сверху прикладывается внешняя сила направленная вниз, заставляя связь, идущую снизу подниматься вверх, при этом из сбегающей с маховика связи образован с заданными, сохраняемыми параметрами противовес, который содержит грузовые, временно закрепленные полупетли через промежуток свисающие одна за другой. Противовес циклически после спадания с ускорением вниз с полным прекращением движения по инерции маховика и набегающей на маховик связи взаимодействует с тормозом, который взаимосвязан с элементами преобразующими приложенные силовые воздействия противовеса к элементам тормоза в другие виды энергии, в частности в стабилизированную энергию давления сжатого воздуха, воздействующего на привод механизма поднимающего груз. Недостатком прототипа является малая надежность его работы из-за необходимости установки дополнительного оборудования из-за заданного режима спадания противовеса включающего его полное торможение. Заявляемое устройство имеет возможность создать безостановочное спадание противовеса, не содержит сложного дополнительного оборудования, что обеспечивает надежность его работы при снижении материальных затрат, с большим уменьшением энергозатрат при совершении работы по подъему груза.
Задача, создание простого с надежной работоспособностью устройства обеспечивающего уменьшение энергозатрат при выполнении механической работы, использующего свойства элементов неподвижного блока и действующих полезных сил на его некоторые элементы в моменты циклического, движения с ускорением после замедления.
Указанная задача решается за счет того, что заявляемым устройством используются полезные силы, действующие на имеющее опору с созданным сохраняемым неравновесием тело, при его циклическом спадании и движении с ускорением после замедления с вращающейся вокруг своей оси опоры, увлекаемой неравновесным телом, сочлененным с дополнительной опорой, совокупное взаимодействие которых позволяет использовать полезное силовое движение для снижения энергозатрат работающим устройством с меньшим использованием дополнительного оборудования и его более надежной работы и, включающим неподвижный блок с горизонтально расположенной, закрепленной опорой, перекинутую через желоб гибкую, бесконечную, грузовую связь, образующую, набегающую на колесо и сбегающую с колеса ветви, причем к последней прикладывается внешняя сила для совершения работы по подъему груза и выполнено с возможностью образования на сбегающей с колеса ветви составного противовеса, содержащего чередующиеся участки этой ветви, которые, образуют полупетли из сложенной части ветви на каждом участке при циклически спадающих участках ветви с желоба колеса на нижерасположенную опору, выполненную с возможностью циклически взаимодействовать с участком ветви, с образованием очередной, временно закрепленной полупетли, имеющей возможность в нижней части противовеса освобождаться от временного закрепления с выходом из состава противовеса, имеющего возможность при этом сохранять постоянное количество полупетель, согласно заявляемому устройству, оно выполнено с возможностью безостановочного спадания противовеса с ускорением после замедления и с возможностью спадания противовеса и без приложения внешней силы к сбегающей с колеса ветви, при этом связь выполнена из чередующихся участков грузовых и негрузовых, при этом участки связи расположены поочередно, выполнены с крепежными элементами, один из которых выполнен в виде пряжки, одна часть которой закреплена к одному концу негрузового участка, выполненного в виде ремня, другая ее часть закреплена к одному концу грузового участка, выполненного с другими крепежными элементами парными, которые закреплены к грузовому участку
грузового участка, выполненного с другими крепежными элементами парными, которые закреплены к грузовому участку с возможностью спадать совместно с желоба колеса на опору и с возможностью при взаимодействии с опорой образования сбегающей ветвью связи для противовеса грузовых полупетель при сцеплении парных крепежных элементов, при этом грузовой участок выполнен в виде звеньевой цепи, к которой со стороны противовеса один из крепежных элементов выполнен в виде прутка поперечно закрепленный своей средней частью к верхним звеньям цепи, другой крепежный элемент расположен в нижней части цепи и выполнен в виде расположенных под прямым углом, разной длины полос с прямоугольными торцами, более длинная полоса закреплена к цепи выше более короткой полосы с возможностью при спадании своим незакрепленным окончанием, выполненным с фиксатором полупетли, последовательно взаимодействовать с опорой, цепью с крепежным прутком, при этом фиксатор выполнен в виде двух пластин прямоугольной формы и выполненных с однотипными пазами, пластины закреплены перпендикулярно к обоим краям внешней плоскости полосы с возможностью совместно с плоскостью этой полосы образования открытой полости для расположения прутка с цепью, и каждая пластина имеет закрепленную к средней части внешней стороны защелку прутка, выполненную в виде корпуса с двумя отверстиями в котором установлена отжимная пружина, в полость которой и отверстия с возможностью перемещения параллельно грани края полосы установлен с конусным торцом шток с упором, при этом пружина установлена между конусным торцом и упором штока с возможностью сжиматься из-за воздействия силы тяжести штока находящегося в вертикальном положении конусным торцом направленным вниз в моменты взаимодействия с опорой этих полос, при этом более короткая полоса закреплена средней частью своей внешней плоскости к участку цепи и имеет торец, выполненный со стержнем, который закреплен своей средней частью параллельно к краю плоскости внутренней стороны полосы с возможностью взаимодействовать с опорой, выполненной в виде, имеющего горизонтально закрепленную опору, колеса с желобом, выполненного с поперечными пазами равномерно расположенными по окружности, имеющих возможность кромками своих сторон при вращении колес взаимодействовать с частью стержня, удерживать стержень, расположенный в верхней части нижнего колеса до момента поворота этого
колеса, во время которого образуется временно закрепленная полупетля противовеса, при этом опора блока выполнена с закрепленным колесом с желобом меньшего диаметра, через который перекинута бесконечная, гибкая связь с возможностью закрепления к ней поднимаемого груза. Сущность заявляемого устройства поясняется схемами, где на Фиг.1 показано расположение гибкой связи и элементов устройства в статическом состоянии, на Фиг.2 расположение гибкой связи и элементов устройства в рабочем положении.
Заявляемое устройство обеспечивает более надежную работоспособность, большее снижение энергозатрат, с уменьшением материальных затрат, при совершении работы и по подъему груза, находится в сохраняемом неравновесии и может быть осуществлено, если выполнено, например, с колесом имеющим желоб, через желоб которого перекинута, например, гибкая, бесконечная, грузовая, содержащая разной конструкции поочередно чередующиеся участки, например, грузовые, не грузовые, например, равной длины. Гибкая связь, например, выполнена с возможностью образования набегающей на маховик ветви, сбегающей с маховика ветви, которая выполнена с возможностью, например, образования при взаимодействии, например, с желобом ниже расположенного, с горизонтально закрепленной опорой второго колеса, например, составного противовеса, содержащего например, чередующиеся участки этой ветви, грузовые, которые образуют грузовые полупетли через негрузовой участок свисающие друг за другом, например, в виде гирлянды, при этом каждая полупетля, например, имеет возможность после образования входить в состав противовеса, выходить из его состава в нижней его части, при этом противовес сохраняет постоянное количество полупетель в своем составе, с сохранением примерно постоянной разности веса противоположных ветвей связи. Опоры колес, например, должны быть закреплены к конструктивным элементам здания на достаточной высоте, позволяющей создание сохраняемого неравновесия у устройства и, например, при разности грузовых полупетель в противовесе с противоположной ветвью равной примерно трем, противовес, например, может спадать с возникающим при образовании очередной петли замедлением после ускорения без приложения внешней силы к сбегающей с верхнего колеса ветви связи и с учетом сопротивления суммарной силы трения может спадать, например, безостановочно и в таком режиме из-за увеличения силы возникающей при спадании с ускорением противовеса на заданное расстояние без замедления при воздействии силы тяжести на него и, например, при последующем увеличении количества полупетель, например, от одной до трех поднимаемый груз может быть равен весу этих полупетль. Негрузовой участок может быть выполнен в виде ремня противоположные концы которого, закреплнены, например, к одному из стержней, например, соответствующей пряжки, другой стержень которой, например, закреплен к
концу грузового участка, например, выполненного в виде звеньевой цепи. Например, каждая такая цепь выполнена с парными крепежными элементами, один из которых, например, выполнен в виде прутка и, например, со стороны сбегающей с колеса ветви поперечно закреплен своей средней частью к верхним крайним звеньям цепи и, например, имеет возможность при спадании, например, на правую боковую часть поверхности желоба второго вращающегося колеса, входить в зацепление с установленным в крайней нижней части этой цепи вторым парным крепежным элементом с образованием временно закрепленной грузовой полупетли из этой цепи. Второй парный крепежный элемент выполнен, например, в виде расположенных под прямым углом различной длины двух полос с прямоугольными торцами, одна из которых более длинная со стороны противовеса расположена выше другой полосы и закреплена к свисающей цепи. Незакрепленное окончание более длинной полосы, например, выполнено с фиксатором прутка, который выполнен, например, в виде двух подобных пластин прямоугольной формы, выполненных с подобными пазами, каждая пластина закреплена, например, к крайнему краю внешней плоскости полосы под прямыми углом, с совместным образованием полости для расположения при их взаимодействии с частью прутка с цепью и, например, к средней части внешней стороны этих пластин со стороны края торца полосы параллельно ее внешней плоскости закреплен, например, прямоугольный корпус защелки прутка цепи. Защелка может содержать, например, корпус с отверстиями, установленную в корпус отжимную пружину, с конусным и неконусным торцами шток с упором, установленный с возможностью перемещения в полость пружины и отверстий, при этом, пружина расположена между конусным торцом и упором штока с возможностью сжиматься из-за силы тяжести штока конусным торцом направленным вниз в моменты расположения торца с фиксатором более длинной полосы на боковой поверхности желоба второго колеса, при этом, конусная часть торца штока максимально выдвинута из корпуса защелки, имеет возможность при взаимодействии с прутком не препятствовать перемещению прутка в полость паза и временно препятствовать обратному его перемещению. Например, вдоль средней части внешней плоскости короткой полосы, например, закреплена нижняя часть цепи и, например, к окончанию торца более короткой полосы, например, параллельно кромке
торца может быть закреплен стержень, например, имеющий возможность взаимодействовать с поверхностью желоба в верхней части второго колеса, желоб которого, например, выполнен с равномерно расположенными по окружности пазами овальной формы, параллельные кромки которых расположены под углом, позволяющим спадающему на желоб стержню перемещаться через полость паза, удерживаться в полости при повороте этого колеса до момента удержания прутка в полости фиксатора и образования очередной временно закрепленной полупетли для противовеса. В момент образования полупетли ускорение спадания противовеса замедляется из-за притормаживающего воздействия второго колеса, временно сочлененного с элементами полос и цепью, с последующим увеличением ускорения после момента спадания очередной полупетли совместно с противовесом. Противовес может в нижней своей части располагаться, например, на имеющий уклон в сторону набегающей на колесо ветви настил, при взаимодействии, с поверхностью которого элементы полупетли могут изменять свое положение, позволяющее сжатой пружине защелки разжиматься, перемещая шток с упором в исходное положение при котором пруток не удерживается нижней плоскостью конусного торца штока, перемещается из полости пазов фиксатора, позволяя цепи полупетли выйти из сцепления с элементами более длинной полосы, выйти из состава противовеса с последующим перемещением в противоположную ветвь после образования очередной полупетли в верхней части противовеса. Из-за конструкции полупетель в противовесную ветвь можно уложить большее количество грузовых участков, чем имеет противоположная ветвь и при равенстве плеч силы, к которым приложен вес ветвей, образуется разность моментов силы стремящуюся повернуть маховик в противовесную сторону с сохранением такого положения в процессе работы устройства и в заданных пределах полезная разность может использоваться для подъема груза. Противовес может быть остановлен, например, стопорным канатом одним концом, например, закрепленным работником к основанию, другим, например, к расположенному на поверхности настила звену цепи, который поднимаясь вверх, подтягивает канат, до полной остановки ветвей, движение которых может начаться после, например, ликвидации крепления каната к звену цепи. На опоре маховика может быть закреплено колесо с желобом меньшего диаметра, например,
через которое перекинут бесконечный канат, имеющий возможность набегать на колесо, сбегать с колеса при его вращении. К канату может быть, например, закреплена одним концом крепежная веревка для закрепления, например, груза, например, установленного на основании, на котором может быть расположена часть подвешенного каната, при этом груз может быть поднят на заданную высоту, например, при закреплении свободного конца поднимающейся совместно с канатом крепежной веревки к грузу. На заданной высоте груз может быть освобожден от закрепления с веревкой и может быть спущен, например, на подготовленное основание.
В статическом состоянии грузовая, составная, бесконечная, гибкая связь, элементы устройства расположены и взаимосвязаны, как показано на ФИГ. 1. К основанию 1 закреплена рамой 2 горизонтально расположенная опора 3, имеющего возможность вращения в одном направлении с ускорением после притормаживания колеса 4 с желобом 4', через который перекинута грузовая, бесконечная, гибкая, состоящая из попеременно чередующихся двух видов участков связь 5, образующая равновесные, провисающие ветви, одна, имеет возможность сбегать с колеса 4 ветвь 6, выполнена с возможностью образования из участков связи 5 составного противовеса 6', другая ветвь 7 имеет возможность набегать на колесо 4, обои имеют возможность своими нижними частями опираться на наклонную в сторону ветви 7 плоскость настила 8, опирающегося на основании 9. Связь 5 составлена из грузовых участков 10 образующих временно закрепленные полупетли 10', участков 11 промежуточных и составлена с возможностью сохранения большего суммарного количества участков 10, 11 из-за конструкции полупетель 10' в противовесе 6' и с сохранением полезной разности моментов силы. Каждый из промежуточных участков 11, выполнен в виде ремня 1Г каждый противоположными конец которого закреплен к одному из стержней своей пряжкам 12, к противоположному стержню которой закреплен конец участка 10, каждый выполнен в виде звеньевой цепи 13 с установленными парными элементами 14 со стороны ветви 6, один парный элемент выполнен в виде прутка 15, закрепленного поперек крайних, верхних звеньев цепи 13 с возможностью образования полупетли 10' при взаимодействии с другим парным элементом, закрепленным к нижней части цепи 13 и выполненным в виде, расположенных под прямым углом одна к другой с прямоугольными торцами двух полос, одной более длинной полосы 16, закрепленной к нижней части цепи 13 и расположенной выше другой полосы 17. К незакрепленному окончанию полосы 16 закреплен фиксатор 18 содержащий перпендикулярно закрепленные к обоим краям внешней плоскости полосы 16, с однотипными пазами овальной формы 19,19', две пластины прямоугольной формы 20, 20', совместно с плоскостью полосы 16 образующие полость для расположения прутка 15 цепи 13. К средней торцевой части внешней плоскости пластин 20, 20' фиксатора 18 закреплена соответствующая защелка 21, 2 Г, каждая имеет возможность удерживать торец прутка 15 расположенного в полости пазов 19, 19' нижней плоскостью
своего конусного торца 22, 22' с упорами штоков 23, 23', установленными с возможностью перемещения, каждый в полости расположенной между упором и конусным торцом своей отжимной пружины 24, 24' и отверстий своего корпуса 25, 25', в момент сжатия пружин 24, 24' и близкого к вертикальному положению штоков 23, 23' с направленными вниз конусными торцами 22, 22' и в этом положении имеющие возможность смещения через отверстия в соответствующий корпус 25, 25', в момент взаимодействия конусной своей части с поверхностью торца прутка 15 пересекающего полость пазов 19, 19' с обратным перемещением при отсутствии взаимодействия с поверхностью прутка 15. При положении штоков 23, 23' отличном от близкого к вертикальному пружины 24, 24' имеют возможность разжиматься, перемещая их и конусные торцы 22, 22' за пределы взаимодействия с торцами прутка 15 цепи 13. К нижнему участку цепи 13 параллельна закреплена средней частью внешней стороны полоса 17, параллельно к краю торца которой закреплен своей средней частью стержень 26, имеющий возможность спадания с ускорением после притормаживания на опору 27. Опора 27 составлена из рамы 28 закрепленной к основанию 1, к нижней части рамы 28 горизонтально закреплена опора 29 колеса 30 с желобом 31, имеющего равномерно расположенные по его окружности поперечные пазы 32 овальной формы, каждый своими кромками сторон образующий полость 32', имеющую возможность при поворотах колес 4, 30 удерживать опустившийся сверху в паз 32 стержень 26 и после поворота колеса 30 на угол, зависящий от момента срабатывания фиксатора 18 с удержанием прутка 15 с цепью 13 на внешней поверхности полосы 16 с образованием временно закрепленной, очередной полупетли 10' противовеса 6' и их совместного спадания вниз, до момента расположения этой полупетли 10' на плоскости настила 8 и изменения горизонтального положения штоков 23, 23' с последующим перемещением их конусных торцов 22, 22' в полость корпуса 25, 25' с освобождением прутка 15 с цепью 13 от закрепления фиксатором 18 и последующим выходом этой полупетли 10' из состава противовеса 6' после образования вверху очередной полупетли 10'. К опоре 3 закреплено колесо 33 с желобом меньшего диаметра, чем диаметр колеса 4, через который перекинут бесконечный гибкий канат 34 с возможностью закрепления нижней его части к концу крепежной веревки 35, другим концом закрепленной к поднимаемому грузу 36, установленному на основании 9'.
Груз 36 поднимаемый на заданную высоту имеет возможность опускаться при устранении закрепления верхнего конца веревки 35 с канатом 34. К основанию 9 одним концом закреплен стопорный трос 37, другим концом закрепляемый для торможения ветвей связи 5 к звену цепи 13, расположенную на плоскости настила 8 со стороны ветви 7.
Работа устройства осуществляется в следующей последовательности. На Фиг. 2 показано расположение грузовой связи, элементов устройства в рабочем положении. В статическом положении ветви 6,7 ленты 5 равноудалены от оси вращения опоры 3, имеют равный вес, находятся в равновесии. Элементы устройства заранее подготавливают для создания сохраняемого неравновесия, с сохранением полезной разности моментов силы стремящейся вращать с ускорением после притормаживания колесо 4, сопряженное с противовесом 6', который с ускорением после притормаживания возникающего в момент образования очередной его полупетли 10' при взаимодействии элементов составной связи 5 с элементами желоба 31 спадает с колеса 30 из-за заданной возможности пртивовесу 6' иметь постоянный больший вес, чем у противоположной ветви 7. Работники закрепляют конец стопорного троса 38 к звену цепи 13, расположенную на плоскости настила 8 со стороны ветви 7 и собирают противовес 6' из элементов ветви 6 фиксируя в фиксаторе 18 прутки 15, закрепляя цепь 13 на внешней поверхности полосы 16, тем самым образуя временно закрепленные полупетли 10', имеющие вид прямоугольных угольников, к внешней плоскости полос которых закреплены отрезки цепи 13 конструктивно позволяющие противовесу 6' иметь большее количество отрезков цепи 13, чем имеет противоположная ветвь 7, а их количество подбирается в зависимости от необходимости создания достаточной полезной разности моментов силы для вращения колес, образования очередных полупетель 10', поднятия груза 36, с учетом высоты устройства, при этом его работоспособность зависит от подбора длины отрезков ремней 1Г, определяющей путь спадания с ускорением между притормаживаниями противовеса 6' и набора устройством необходимой мощности. Работники устраняют закрепление верхнего конца троса 37 к канату 34 и из-за большего веса противовеса 6' чем у ветви 7 колесо 4 поворачивается в сторону противовеса 6'. Расположенные на боковой поверхности начинающего вращение желоба 31 пластины 16, 17 с закрепленной к ним цепью 13, начинают по заданной траектории спадать вниз совместно с противовесом 6', при этом элементы, участвующие в образовании времена закрепленной полупетли 10' находятся в следующем положении. Стержень 26 находится в полости паза 32 в нижней части желоба 31 и, не имея
препятствия от горизонтально расположенных кромок сторон этого паза 32, увлекаемый противовесом 6' спадая вниз выходит из зацепления с желобом 31. Пруток 15 расположен в полости пазов 19, 19', над его торцами выступающими за их кромки расположены конусные торцы 22, 22', каждый своей нижней плоскостью препятствует обратному перемещению прутка 15, шток с упором 23, 23', примерно вертикально расположен, максимально выдвинут из соответствующего корпуса 25, 25', пружина 24, 24' максимально сжата и с сохранением такого положения этих элементов очередная, временно закрепленная полупетля 10', увлекаемая противовесом 6' спадает, вниз вращая колесо 30. За этой полупетлей 10' опираясь на боковую часть поверхности желоба 31 спадает с ускорением ремень 1 Г, за которым следует очередная полоса 16 и своим свободным от закрепления окончанием опускается на верхнюю часть поверхности желоба 31, с поворотом полосы 17 и ее стержня 26 ближе к поверхности желоба 31 и стержень 26 опускается в полость очередного паза 32, который кромками своих сторон в начальный момент расположенными в пределах вертикальной линии, удерживает стержень 26 при повороте колеса 30 до момента примерно горизонтального расположения кромок сторон этого паза 32 в нижней части желоба 31. После расположения стержня 26 в полости паза 32 в верхней части желоба 31 и полосы 16 с фиксатором 18 эти элементы в таком положении начинают совершать поворот, при этом повороте цепь 13 и плоскость полосы 16 сближаются, пруток 15 перемещается через полость пазов 19, 19' своей нижней плоскостью торцов воздействует на конусы торцов 22, 22' временно вверх перемещая их штоки 23, 23' в полости через отверстия соответствующих корпусов 25, 25' с последующим из-за силы тяжести возвратным их перемещением с образованием препятствия от нижней плоскости конусных торцов 22, 22' обратному перемещению прутка 15 и временным закреплением очередной полупетли 10'. Затормаживание спадания противовеса 6', вращения колес 4, 30 происходит в момент образования очередной полупетли 10' которая спадая до нижней части с противовесом 6' располагается на поверхности настила 8, при котором пластина 16 изменяет свое положение относительно вертикальной линии совместно со штоками 23, 23' с уменьшением сжимающего воздействия на свои пружины 25, 25' которые разжимаются, перемещая свои штоки 23, 23' через отверстия в полость соответствующих корпусов 25, 25' и выводят
конусные торцы 22, 22' из фиксирующего пруток 15 положения с перемещением прутка 15 из полости пазов 19, 19', расфиксации цепи 13 и выходом временно закрепленной полупетли 10' из состава противовеса 6' и перемещения по наклонной плоскости настила 8 цепи 13 с крепежными элементами в сторону ветви 7. Сохраняемое повторяющееся образование очередных полупетель 10' вверху противовеса 6' с последующим их выходом из состава в нижней части противовеса 6' позволяет колесу 33 медленно вращаться с примерно равномерной скоростью позволяющей работникам конец веревки 35 закреплять к поднимаемому грузу 36, с последующим снятием закрепления на заданной высоте.
Перечень элементов устройства.
1. Основание.
2. Рама.
3. Опора.
4. Колесо.
4'. Желоб.
5. Гибкая связь.
6. Ветвь связи.
6'.Противовес.
7. Ветвь связи.
8. Настил.
9. Основание.
10. Грузовой участок.
10'. Полупетля.
11. Участок промежуточный.
11'. Ремень.
12. Пряжка.
13. Цепь звеньевая.
14. Парные элементы
15. Пруток
16. Полоса.
17. Полоса.
18. Фиксатор.
19.19'. Паз.
20.20'. Пластина.
21.21'. Защелка.
22.22'. Конусный торец.
23.23'. Шток с упором.
24.24'. Пружина.
25.25'. Корпус.
26. Стержень.
27. Опора.
28. Рама.
29. Опора.
30. Колесо.
31. Желоб.
32. Паз.
33. Колесо.
34. Канат.
35. Веревка.
36. Груз.
37. Стопорный трос