Устройство для определения нагрузки на грузозахватном органе стрелового подъемного крана

 

Изобретение относится к системам безопасности стреловых самоходных кранов, в частности к системам ограничения грузоподъемности кранов с телескопическими стрелами и грузовым полиспастом. Устройство содержит огибаемые грузовым канатом направляющие ролики и расположенный между ними отклоняющий ролик, который связан с силоизмерительным элементом системы обработки и регистрации сигнала. В качестве направляющих роликов использованы канатные ролики, являющиеся направляющими элементами конструкции стрелового оборудования крана. Отклоняющий ролик закреплен на кронштейне, который поворотно установлен на оси канатного ролика, расположенного первым на головке телескопической стрелы по направлению грузового каната в сторону грузозахватного органа. Кронштейн выполнен с возможностью его фиксации в крайних положениях относительно первого канатного ролика телескопической стрелы. Система обработки и регистрации сигнала может быть размещена в корпусе смонтированной на головке телескопической стрелы антенны устройства защиты от опасного приближения к линии электропередачи высокого напряжения. Технический результат - повышение эксплуатационной безопасности подъемного крана за счет более точного определения нагрузки на захватном органе. 3 з.п.ф-лы. 4 ил.

Изобретение относится к системам безопасности стреловых самоходных кранов, в частности к системам ограничения грузоподъемности кранов с телескопическими стрелами и грузовым полиспастом.

Известно устройство для определения нагрузки на грузозахватном органе стрелового подъемного крана, преимущественно с телескопической стрелой и грузовым полиспастом, содержащее закрепленные с возможностью вращения на стреле и огибаемые грузовым канатом направляющие ролики и расположенный между ними отклоняющий ролик для этого каната, а также силоизмерительный элемент, связанный с отклоняющим роликом и с системой обработки и регистрации сигнала с силоизмерительного элемента (RU, 2045861, B 66 C 23/88, опубл. 10.10.95).

При этом силоизмерительный элемент в этом устройстве выполнен в виде тензобалки изгиба, на одном конце которой установлен отклоняющий ролик, а другой ее конец консольно закреплен в корпусе, на тензобалке вдоль продольной оси выполнены параллельные между собой лыски, на плоскостях которых закреплены тензодатчики, подключенные к системе обработки и регистрации сигнала.

Недостатками известного устройства для определения нагрузки на грузозахватном органе подъемного крана являются следующие: - направляющие и отклоняющий ролики помещены в отдельную обойму (корпус), смонтированную на корневой секции стрелы, что усложняет конструкцию крана; - расстояние от роликовой обоймы до блока на оголовке телескопической стрелы меняется при изменении длины стрелы, что в свою очередь вызывает изменение сигнала с силоизмерительного элемента (датчика) при неизменной величине груза на грузозахватном органе крана и увеличивает погрешность измерений нагрузки на грузозахватном органе; - изменение длины стрелы может быть осуществлено не только за счет выдвижения ее звеньев из корневой секции, но и за счет установки на телескопическую стрелу сменного рабочего оборудования типа удлинителя, клюва, гуська. В этом случае так же наблюдается увеличение погрешности измерений нагрузки на грузозахватном органе.

Кроме того, как правило, на стреле устанавливается устройство защиты от опасного приближения к линиям электропередач (ЛЭП) высокого напряжения, содержащее антенну, установленную на головке стрелы, линию связи и блок обработки сигнала (в качестве примера такого устройства можно рассматривать устройство защиты крана от опасного напряжения "Барьер-1А", паспорт Б1А-00.00.00 ПС, 1997, стр. 4,5, 29, 32, рис. 3, 6, копии указанных страниц и титульной страницы паспорта прилагаются).

Системы обработки сигнала обоих устройств разделены между собой, то есть расположены на стреле на расстоянии друг от друга, что усложняет обслуживание крана в целом.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по повышению точности определения нагрузки на крюке крана за счет изменения места монтажа направляющих и отклоняющего роликов на телескопической стреле и выполнению узла крепления этих роликов переналаживаемым для обеспечения возможности использования этих роликов и устройства определения нагрузки в целом для телескопической стрелы, работающей как со сменным рабочим оборудованием, так и без него. Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении эксплуатационной безопасности подъемного крана, в том числе и самоходного, за счет более точного определения нагрузки на захватном органе. Кроме того, в качестве достигаемого технического результата можно рассматривать упрощение конструкции устройства и возможность переналадки устройства для определения нагрузки на грузозахватном органе с тем, чтобы получать результаты требуемых измерений по нагрузке на грузозахватном органе при работе самоходного подъемного крана с телескопической стрелой со сменным рабочим оборудованием, прикрепляемым к головке стрелы, или с телескопической стрелой без указанного дополнительного оборудования.

Указанные технические результаты достигаются тем, что в устройстве для определения нагрузки на грузозахватном органе стрелового подъемного крана, преимущественно с телескопической стрелой и грузовым полиспастом, содержащем закрепленные с возможностью вращения на указанной стреле и огибаемые грузовым канатом направляющие ролики и расположенный между ними отклоняющий ролик для этого каната, а также силоизмерительный элемент, связанный с отклоняющим роликом и с системой обработки и регистрации сигнала с силоизмерительного элемента, в качестве направляющих роликов использованы канатные ролики, являющиеся направляющими элементами конструкции стрелового оборудования крана, при этом отклоняющий ролик закреплен на кронштейне, который поворотно установлен на оси канатного ролика, расположенного первым на головке телескопической стрелы по направлению грузового каната в сторону грузозахватного органа, при этом кронштейн выполнен с возможностью его фиксации в первом крайнем положении между направляющими первым и вторым канатными роликами головки телескопической стрелы и во втором крайнем положении при оснащении телескопической стрелы сменным оборудованием между указанным первым направляющим канатным роликом головки самой стрелы и направляющим канатным роликом головки сменного оборудования.

При этом система обработки и регистрации сигнала, поступающего с силоизмерительного элемента, размещена в корпусе смонтированной на головке телескопической стрелы антенны устройства защиты от опасного приближения к линии электропередачи высокого напряжения.

При этом силоизмерительный элемент представляет собой тензобалку изгиба, на одном конце которой смонтирован отклоняющий ролик, а другой закреплен в корпусе, закрепленном на кронштейне, при этом указанная тензобалка выполнена вдоль своей продольной оси с параллельными лысками на противоположных сторонах, на которых закреплены тензодатчики, подключенные к входу системы обработки и регистрации сигнала.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Упрощение конструкции устройства достигается тем, что отклоняющий ролик устанавливается между двумя канатными роликами, являющимися штатными канатными блоками самой телескопической стрелы, расположенными на головке этой стрелы. При этом указанные канатные ролики (канатные блоки) имеются в качестве штатного оборудования на каждом кране с телескопической стрелой и выполняют роль направляющих роликов. Применительно к предлагаемому устройству эти канатные блоки выполняют функцию направляющих роликов как элементов самого устройства для определения нагрузки на грузозахватном органе стрелового подъемного крана.

При этом положение отклоняющего ролика не изменяется в зависимости от длины телескопической стрелы, чем достигается увеличение точности измерений нагрузки на грузозахватном органе. При установке на телескопическую стрелу сменного рабочего оборудования (удлинитель, гусек) отклоняющий ролик имеет возможность устанавливаться в другое фиксированное положение, благодаря чему сохраняется универсальность применения устройства как при работе с основным (телескопическая стрела), так и со сменным (удлинитель, клюв, гусек) рабочим оборудованием. На сменном оборудовании на участке между направляющими роликами (канатными блоками) головок самой стрелы и сменного оборудования возможна установка дополнительного направляющего ролика для поддержки грузового каната.

Для удобства обслуживания электросистем контроля система обработки и регистрации сигнала, поступающего с силоизмерительного элемента, размещена в корпусе антенны, установленной на головке телескопической стрелы.

Силоизмерительный элемент выполнен в виде вала или оси, на одном конце которой смонтирован отклоняющий ролик, а другой закреплен в корпусе, жестко связанном с кронштейном. Этот вал или ось представляют собой тензобалку изгиба, несущую на плоских боковых гранях тензодатчики. Такое исполнение силоизмерительного элемента позволяет совместить установочные и регистрационные функции на одном элементе, что упрощает конструкцию и повышает надежность ее функционирования, отражающуюся на точности измерений.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью существенных признаков требуемого технического результата.

На фиг. 1 представлено устройство для определения нагрузки на грузозахватном органе стрелового подъемного крана, первое положение отклоняющего ролика для телескопической стрелы при работе с основным оборудованием; на фиг. 2 - вид А по фиг. 1; на фиг. 3 - сечение А-А по фиг. 2; на фиг. 4 - устройство для определения нагрузки на грузозахватном органе стрелового подъемного крана, второе положение отклоняющего ролика для телескопической стрелы при работе со сменным рабочим оборудованием (гуськом).

Устройство для определения нагрузки на грузозахватном органе стрелового подъемного крана с грузовым полиспастом 1 (фиг. 1 и 2) для телескопической стрелы 2 при работе с основным оборудованием содержит направляющие ролики 3 и 4, установленные на головке 5 указанной стрелы 2, и отклоняющий ролик 6 с корпусом 7 силоизмерительного элемента. Грузовой канат 8 пропущен с огибанием через направляющие ролики 3 и 4 и расположенный между ними отклоняющий ролик 6 так, что натяжение грузового каната, обусловленное нагрузкой на грузозахватном органе, приводит к оказанию давления на отклоняющий ролик.

В качестве направляющих роликов 3 и 4 использованы канатные блоки (ролики) головки телескопической стрелы, являющиеся штатными элементами конструкции стрелового оборудования крана и служащие направляющими элементами для грузового каната. Направляющий канатный ролик 3, являющийся первым по направлению грузового каната в сторону грузозахватного органа, расположен в верхней части головки и установлен на оси 9, смонтированной между щеками головки стрелы. Грузовой канат 8, огибая этот направляющий канатный ролик, поступает на второй направляющий канатный ролик 4, также смонтированный на своей оси между щеками головки стрелы.

Силоизмерительный элемент представляет собой вал или ось (не показана), одним концом закрепленную в корпусе 7 силоизмерительного элемента, а на другом конце которой расположен отклоняющий ролик 6. Корпус 7 жестко связан с кронштейном 10. Указанные вал или ось представляют собой тензобалку изгиба. Для этого вдоль ее оси выполнены на противоположных сторонах параллельные лыски, на которых закреплены тензодатчики, подключенные к входам системы обработки и регистрации сигнала. Иллюстративно данное исполнение силоизмерительного элемента в рамках настоящей заявки не приводится, так как полностью повторяет конструкцию силоизмерительного элемента, описанную в RU, 2045861.

Кронштейн 10 имеет на своем конце трубу 11, надетую на ось первого направляющего ролика 3 с возможностью поворота кронштейна вокруг оси 9. Таким образом, отклоняющий ролик 6 может занимать первое (опущенное) положение (фиг. 1 и 2) между направляющими роликами 3 и 4 и второе (поднятое) положение (фиг. 4), когда этот ролик 6 откинут вверх. Для фиксации в крайних положениях отклоняющего ролика 6 предусмотрен дополнительный кронштейн 12, подвижно установленный на щеке головки стрелы в зоне оси 9 первого направляющего ролика 3. Ось поворота этого дополнительного подвижного кронштейна расположена выше оси 9. Этот кронштейн в своих крайних положениях фиксируется болтовым соединением 13 с щекой головки стрелы. Такое исполнение позволяет фиксировать кронштейн 10 в его опущенном или поднятом положении за счет использования дополнительного кронштейна в качестве опоры, препятствующей перемещению кронштейна 10 под действием нагрузки от грузового каната.

На кронштейне 10 может быть установлен (закреплен) блок 14 системы обработки и регистрации сигнала, поступающего от силоизмерительного элемента. Целесообразно, чтобы система обработки и регистрации сигнала, поступающего с силоизмерительного элемента, была размещена в корпусе смонтированной на головке телескопической стрелы антенны устройства защиты от опасного приближения к линии электропередачи высокого напряжения. А блок указанной антенны также может быть размещен на кронштейне 10. Конструкция как блока антенны устройства защиты от опасного приближения к линии электропередачи высокого напряжения, так и самого устройства защиты иллюстративно не приводится, так как повторяет конструкцию известного устройства защиты "Барьер-1А".

Система обработки и регистрации сигнала, поступающего от силоизмерительного элемента, иллюстративно и конструктивно в рамках данной заявки не представлена, так как представляет собой реализацию простого алгоритма, реализующего следующую функцию: тензодатчики, соединенные в полный мост или в полумост, регистрируют величину изгиба вала или оси, являющейся тензобалкой изгиба, и передают сигнал, пропорциональный величине этого изгиба, системе обработки и регистрации, по величине этого сигнала определяют величину нагрузки на грузозахватном органе и в случае превышения этой величиной допустимой нагрузки - останавливают работу крана путем либо выдачи для оператора звукового или светового, или иного информационного сигнала о необходимости прекращения работы, либо выдачи управляющего воздействия на органы управления работой крана для автоматической остановки работы крана.

Для определения нагрузки на грузозахватном органе стрелового подъемного крана с грузовым полиспастом 1 (фиг. 4) для телескопической стрелы 2 при работе со сменным рабочим оборудованием 15 типа удлинитель, гусек, клюв необходимо, освободив дополнительный кронштейн 12 и перекинув его через его ось вращения, откинуть кронштейн 10 с отклоняющим роликом 6 вверх в поднятое крайнее положение. И в этом крайнем положении зафиксировать отклоняющий ролик 6 дополнительным подвижным кронштейном.

Сменное рабочее оборудование 15 присоединяется по посадочным местам к головке телескопической стрелы, а грузовой канат 8 протягивается от первого направляющего ролика 3 головки стрелы к направляющему канатному ролику 16 головки сменного рабочего оборудования, являющемуся так же штатным элементом конструкции стрелового оборудования крана. Грузовой канат при этом пропускается под отклоняющим роликом 6. При необходимости, обусловленной, например, достаточно большим расстоянием между направляющими роликами стрелы и оборудования, можно на раме гуська или удлинителя смонтировать дополнительный направляющий канатный ролик 17. Этот дополнительный направляющий канатный ролик должен быть расположен на сменном рабочем оборудовании на участке между отклоняющим роликом головки телескопической стрелы и направляющим канатным роликом головки сменного рабочего оборудования. Второй канатный отклоняющий ролик головки стрелы при этом не задействуется.

Устройство работает следующим образом. При работе с телескопической стрелой с основным оборудованием (фиг. 1) грузовой канат 8 при прохождении через направляющие канатные ролики 3 и 4 и отклоняющий ролик 6 создает нагрузку на отклоняющий ролик пропорционально нагрузке на грузозахватном органе (крюковая обойма на фиг. 1 не показана), подвешенном на головке 5 стрелы 2 с помощью грузового полиспаста 1. Нагрузка с отклоняющего ролика 6 передается тензобалке изгиба силоизмерительного элемента, сигнал с тензодатчиков которой, пропорциональный величине нагрузки на грузозахватном органе, поступает в систему обработки и регистрации сигнала, где происходит сравнение поступающего сигнала с предельно допустимым. По результату сравнения выдается либо информационный сигнал для оператора о превышении допустимой нагрузки, либо управляющий сигнал на принудительную (автоматическую) остановку работы крана.

Работа устройства с телескопической стрелой, оснащенной сменным рабочим оборудованием, ничем не отличается от ранее описанной.

Настоящее изобретение позволяет получить более точные результаты измерений нагрузки на грузозахватном органе, не зависящие от вылета стрелы, как основного параметра, влияющего на точность измерений, и обеспечить повышение безопасности проведения подъемных работ на самоходном подъемном кране. При этом устройство универсально, так как позволяет проводить подъемные работы на телескопической стреле как с основным оборудованием, так и со сменным рабочим оборудованием.

Настоящее изобретение промышленно применимо, так как не требует переделки или изменения конструкции самой стрелы и сменного рабочего оборудования. А для изготовления самого устройства не требуется создания специальной технологии и специального оборудования.

Формула изобретения

1. Устройство для определения нагрузки на грузозахватном органе стрелового подъемного крана с телескопической стрелой и грузовым полиспастом, содержащее закрепленные с возможностью вращения на телескопической стреле и огибаемые грузовым канатом направляющие ролики и расположенный между ними отклоняющий ролик, а также силоизмерительный элемент, связанный с отклоняющим роликом и с системой обработки и регистрации сигнала с силоизмерительного элемента, отличающееся тем, что в качестве направляющих роликов используют канатные ролики, являющиеся направляющими элементами конструкции стрелового оборудования или сменного оборудования крана, при этом отклоняющий ролик закреплен на кронштейне, который установлен с возможностью поворота на оси канатного ролика, расположенного первым на головке телескопической стрелы по направлению грузового каната в сторону грузозахватного органа, причем кронштейн выполнен с возможностью его фиксации в первом крайнем положении между направляющими первым и вторым канатными роликами головки телескопической стрелы или во втором крайнем положении при оснащении телескопической стрелы сменным оборудованием между первым направляющим канатным роликом головки телескопической стрелы и направляющим канатным роликом головки сменного оборудования.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система обработки и регистрации сигнала, поступающего с силоизмерительного элемента, размещена в корпусе смонтированной на головке телескопической стрелы антенны устройства защиты от опасного приближения к линии электропередачи высокого напряжения.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система обработки и регистрации сигнала, поступающего с силоизмерительного элемента, выполнена в виде блока, расположенного на кронштейне.

4. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что силоизмерительный элемент выполнен в виде тензобалки изгиба, на одном конце которой смонтирован отклоняющий ролик, а другой закреплен в корпусе, жестко связанном с кронштейном, при этом на противоположных сторонах тензобалки вдоль ее продольной оси выполнены параллельные лыски, на которых размещены тензодатчики, подключенные ко входу системы обработки и регистрации сигнала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 12.06.2006

Извещение опубликовано: 10.05.2007        БИ: 13/2007

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 12.06.2007

Извещение опубликовано: 20.04.2008        БИ: 11/2008

---