Башенный стреловой кран
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к подъемно-транспортным машинам, и предназначено для применения в строительной промышленности. Башенный стреловой кран содержит стойку-мачту с растяжками, грузовую стрелу, механизм подъема и вращения, подвижный противовес с механизмом перемещения и блоком управления. Подвижный противовес с механизмом перемещения размещен на грузокомпенсирующей стреле, установленной параллельно грузовой стреле в противоположном ей направлении. Концы грузовой и грузокомпенсирующей стрел соединены тросом, перекинутым через шкив и снабженным стопорной шайбой с регулируемой подачей и датчиком натяжения, между которыми размещена упорная планка. Технический результат - увеличение степени устойчивости крана против опрокидывания и уменьшение общего веса крана за счет уменьшения веса грузовой стрелы. 1 ил.
Башенный стреловой кран относится к области машиностроения, в частности к подъемно-транспортным машинам, и предназначен для применения в строительной промышленности.
Краны - это универсальные грузоподъемные машины, включающие в себя «остов» в виде металлической конструкции и несколько смонтированных на нем механизмов, называемых крановыми механизмами. Краны выполняются в виде консольных (стреловых) или пролетных конструкций (А.А.Вайнсон. «Подъемно-транспортные машины», Москва, «Госстройиздат», 1959). У стреловых кранов груз подвешен к грузовой стреле, укрепленной на поворотной части крана, и находится вне опорного контура крана. Краны включают следующие типовые крановые механизмы: механизм подъема в виде лебедки в комбинации с полиспастом; механизм передвижения, посредством которого осуществляется перемещение крана или какой либо его части; механизм изменения вылета, изменяющий в стреловых кранах положение грузового крюка относительно остова; механизм вращения поворотной части крана. Механизм изменения вылета стрелы обычно осуществляется одним из двух способов: изменением наклона стрелы, в голове которой располагается блок грузового полиспаста, или передвижением каретки, несущей грузовой полиспаст, по горизонтальной стреле.
Одной из важнейших характеристик кранов является их устойчивость от опрокидывания. В основном устойчивость кранов обеспечивается их собственным весом. Нагрузки в этих кранах, как правило, приложены за пределами опорного контура и создают относительно него опрокидывающий момент. Центр тяжести крана находится внутри его опорного контура и создает соответственно восстанавливающий момент. Соотношение между восстанавливающим и опрокидывающим моментами определяет степень устойчивости крана против опрокидывания. Для разных положений крана величины опрокидывающих и восстанавливающих моментов различны, так как изменяются значения действующих сил и их плечи; изменяется также положение центра тяжести крана. Следовательно, устойчивость крана должна быть обеспечена при всех его положениях при любых возможных комбинациях нагрузок. К этим нагрузкам для передвижного поворотного крана относятся: вес поднимаемого груза; инерционные воздействия в периоды пуска и торможения механизмов крана; центробежные силы, возникающие при вращении поворотной части крана; ветровое давление на груз и элементы крана, а также уклон площадки, на которой установлен кран. При определении устойчивости крана различают грузовую устойчивость, т.е. устойчивость крана при воздействии полезных нагрузок и возможном опрокидывании вперед, в сторону стрелы и груза, и собственную устойчивость - при отсутствии полезных нагрузок и возможном опрокидывании назад, в сторону противовесной части крана. Собственную устойчивость обеспечивают, например, подбором массы противовеса, увеличением площади опорной базы крана или же применением различных тросовых оттяжек. Грузовую устойчивость обеспечивают также автоматическим изменением расстояния от оси опоры крана до противовеса.
Известны, например, портальные краны (А.А.Вайнсон. «Подъемно-транспортные машины», Москва, «Госстройиздат», 1959, стр.170). В данном кране в его хвостовой части установлен рычаг с подвижным противовесом, полностью уравновешивающий стрелу в любом ее положении. Рычаг поворачивается шатуном кривошипного механизма, вал которого приводится во вращение через зубчатые передачи от двигателя механизма изменения вылета.
Известен также кран для перемещения грузов по патенту RU 2214962 с приоритетом от 05.10.2000 г. Кран содержит полую металлическую трубу-сваю, погруженную в землю, внутри которой помещен патрубок. На верхнем конце патрубка установлен поворотный круг для вращения поворотной части крана. Внутри размещается гидравлическая телескопическая стойка-мачта. На мачте установлена телескопическая гидравлическая грузовая стрела с изменяющимся углом наклона, оснащенная механизмом изменения вылета стрелы. Для придания крану грузовой и собственной устойчивости стрела крана оснащена подвижным противовесом и механизмом его перемещения.
Общий недостаток приведенных конструкций заключается в том, что для обеспечения расчетной грузоподъемности и устойчивости кранов стрелу, соединенную консольно (жестко или шарнирно) со стойкой-мачтой, во избежание прогиба ее конца приходится выполнять массивной. Для придания жесткости стреле в ее конструкцию вводят множество ребер жесткости (В.И.Чернега. «Краткий справочник по грузоподъемным механизмам», Киев, «Техника», 1981). А это увеличивает вес не только стрелы, но и общий вес крана. Чем длинней вылет стрелы крана и чем больше поднимаемый им груз, тем больше прогиб стрелы (кривизна стрелы). Для сохранения устойчивости крана приходится увеличивать и вес противовеса. А чем больше вес противовеса, тем больше расход энергии для приведения механизмов крана в действие.
Целью предлагаемого изобретения является упрощение механизма, обеспечивающего устойчивость крана против опрокидывания; уменьшение прогиба стрелы и общего веса крана за счет уменьшения веса самой грузовой стрелы. Устойчивость крана повышается введением в его конструкцию грузокомпенсирующей стрелы, установленной параллельно грузовой стреле в противоположном ей направлении. На грузокомпенсирующей стреле помещен подвижный противовес с механизмом его перемещения. Устойчивость крана обеспечивает подвижный противовес, автоматически передвигающийся по грузокомпенсирующей стреле и уравнивающий опрокидывающий и компенсирующий момент. Уменьшение веса стрелы достигается тем, что концы грузовой и грузокомпенсирующего стрел соединены тросом, перекинутым через шкив. Трос не позволяет концам стрел прогнуться. Следовательно, можно увеличивать длину пролета стрелы и облегчить ее пространственную конструкцию.
Конструкция башенного стрелового крана приведена на чертеже, где 1 - стойка-мачта, собранная из секций 2 и снабженная растяжками 3. На конце стойки-мачты размещен механизм вращения 4, на котором в диаметрально противоположных направлениях закреплены грузовая 5 и грузокомпенсирующая 6 стрелы. На грузовой стреле смонтирован грузоподъемный и перемещающий механизм 7, установленный на тележке 8. Грузокомпенсирующая стрела снабжена тележкой 9 с механизмом перемещения 10. Концы стрел стянуты тросом 11, перекинутым через шкив 12. На тросе установлен датчик натяжения 13 и стопорная шайба 14 с регулируемой подачей. Между ними размещена упорная планка 15. R1 и R2 - расстояния от оси стойки-мачты до центров тяжести тележки 8 и тележки 9. P1 и Р2 - вес поднимаемого краном полезного груза и вес тележки 9 с механизмом перемещения 10.
Башенный стреловой кран работает следующим образом.
Кран устанавливается в вертикальное положение, набрав заданную высоту стойки-мачты 1 установкой необходимого количества секций 2, и фиксируется в этом положении растяжками 3. После этого к крюку грузоподъемного механизма 7 цепляется полезный груз. Приведя в действие механизм перемещения тележки 7 и механизм вращения 4 стрелы, груз доставляется в нужное место. При перемещении тележки 7 по горизонтальной поверхности грузовой стрелы под воздействием веса груза и в зависимости от расстояния R1 конец стрелы прогибается. Кроме этого возникает опрокидывающий момент, равный произведению R1P1. Чтобы компенсировать опрокидывающий момент, необходимо создать равный ему и противоположный по знаку компенсирующий момент R2P2. Такой момент создает тележка 9, передвигаемая по горизонтальной поверхности грузокомпенсирующей стрелы в противоположную сторону. Сигнал на передвижение механизм перемещения 10 тележки 9 поступает с блока управления, соединенного с датчиком натяжения 13. Датчик натяжения начинает работать, когда груз прогибает грузовую стрелу. При этом натягивается трос 11 и передвигает закрепленную на нем стопорную шайбу 14 с регулируемой подачей к концу грузовой стрелы. Дойдя до упорной планки 15, шайба упирается в нее. Дальнейшее натяжение троса приводит в действие датчик натяжения. Сигнал с датчика натяжения поступает в блок управления (на чертеже не указан), который подает команду на механизм перемещения 10, и передвигает тележку 9 в противоположную сторону до тех пор, пока момент опрокидывания не сравняется с компенсирующим моментом. При этом трос 11, перекинутый через шкив 12, удерживает концы грузовой и грузокомпенсирующей стрел от прогиба.
Башенный стреловой кран, содержащий стойку-мачту с растяжками, грузовую стрелу, механизмы подъема и вращения, подвижный противовес с механизмом перемещения и блоком управления, отличающийся тем, что подвижный противовес с механизмом перемещения размещен на грузокомпенсирующей стреле, установленной параллельно грузовой стреле в противоположном ей направлении, причем концы грузовой и грузокомпенсирующей стрел соединены тросом, перекинутым через шкив и снабженным стопорной шайбой с регулируемой подачей и датчиком натяжения, между которыми размещена упорная планка.
