Гаситель колебаний груза на стреле судового крана

Изобретение относится к области подъемно-транспортного машиностроения и может быть использовано в судовых палубных кранах. Гаситель колебаний груза на стреле судового крана включает закрепленные на стреле три стабилизирующие лебедки, барабаны которых связаны с грузовой подвеской судового крана канатами-оттяжками, образующими соответствующий пространственный трифиляр, и гидропривод этих барабанов, содержащий три нерегулируемых гидромотора, трехпозиционный распределитель, к которому подведены напорная и сливная линии гидропривода, и линии питания гидромоторов, соединяющие гидромоторы с трехпозиционным распределителем. В сливной линии гидропривода установлен клапан давления с обеспечением настройкой этого клапана соответствующего крутящего момента на гидромоторах в режиме работы гидропривода на выбирание слабины канатов-оттяжек, в линиях питания гидромоторов в этом режиме работы гидропривода установлены последовательно клапаны давления, шунтированные обратными клапанами, и двухпозиционные распределители, а полости гидромоторов, к которым подведены эти линии питания, соединены через обратные клапаны с пропорциональным клапаном давления, который оснащен пропорциональным электромагнитом с обеспечением дистанционного электрического регулирования этим электромагнитом настроечной пружины затвора этого клапана. Обеспечивается дистанционное формирование в канатах-оттяжках тормозных усилий, пропорциональных массе поднимаемого груза в фазе колебательного движения груза. 2 ил.

 

Заявляемое устройство относится к области подъемно-транспортного машиностроения и может быть использовано в судовых палубных кранах.

В работе судовых палубных кранов проблема пространственных раскачиваний поднятого груза, ограничивающая возможности безопасного выполнения грузовых операций, прослеживается наиболее остро.

Известно устройство по патенту RU №110361, опубл. 20.11.2011, «Устройство для ограничения колебаний груза на крановых стрелах». Известное устройство содержит стрелу с закрепленными на ней боковыми балками с канатными шкивами на концах, двухсекционный барабан грузовой лебедки, вспомогательную лебедку и грузовую подвеску, включающую в себя балансир и гак.

Несущий канат выполнен из образующих бифиляр V-образной формы двух ветвей, концы которых закреплены на двухсекционном барабане грузовой лебедки и на балансире, который соединен также канатом-оттяжкой с барабаном вспомогательной лебедки.

Две ветви несущего каната и канат-оттяжка образуют пространственный трифиляр.

Вспомогательная лебедка включает в себя муфту предельного момента и приводной двигатель, крутящий момент на валу которого задан вручную или автоматически пропорционально массе поднимаемого груза.

При возникновении раскачиваний груза на подвеске их подавление и ограничение обеспечивается по двум плоскостям:

- в плоскости, перпендикулярной к продольной оси стрелы, - за счет демпфирующих свойств бифиляра V-образной формы, образованного ветвями несущего каната;

- в плоскости параллельной продольной оси стрелы, - тяговым усилием на барабане вспомогательной лебедки, воздействие которого с помощью каната-оттяжки передается на грузовую подвеску.

Известное устройство имеет два недостатка. Во-первых, подавление раскачивания груза в горизонтальной плоскости, т.е. перпендикулярно оси стрелы, является пассивным по своему воздействию, так как энергия движущихся масс в этом случае расходуется лишь на деформацию сечения в виде сторон перевернутой трапеции бифиляра V-образной формы.

Во-вторых, в фазе колебательного движения, когда грузовая подвеска движется «на стрелу», при образовании слабины каната-оттяжки вспомогательная лебедка выбирает слабину этого каната, при обратной фазе движения - «от стрелы» - усилие в канате-оттяжке, создаваемое уходящим грузом, нарастает, и, когда оно превысит тяговое усилие барабана вспомогательной лебедки, муфта предельного момента разрывает кинематическую связь между приводным двигателем и барабаном, и начинается «уходящее» движение груза на подвеске.

При этом приводной двигатель продолжает вращение в направлении на выбирание слабины каната-оттяжки, а барабан вспомогательной лебедки реверсируется, и его вращению препятствует не тяговое усилие барабана вспомогательной лебедки, а момент трения в муфте предельного момента, и на этот момент трения приводной двигатель никакого влияния оказать не может, каким бы способом вручную или автоматически ни регулировался крутящий момент на валу этого двигателя.

Следовательно, в известном устройстве подавление раскачиваний груза в плоскости, параллельной продольной оси стрелы по своему воздействию действительно является активным, но пропорциональная зависимость между величиной этого воздействия и массой поднимаемого груза может быть реализована в этом устройстве только соответствующей настройкой момента трения в муфте предельного момента, что автоматически и дистанционно обеспечить проблематично.

Известное устройство по патенту RU №182551, опубл. 22.08.2018, «Устройство подавления колебаний груза на крановых стрелах» выбрано прототипом заявляемого гасителя колебаний груза на стреле судового крана.

В прототипе заявляемого устройства для подавления возникших раскачиваний грузовой подвески с грузом использована трифилярная пространственная подвеска канатов, связывающая груз с крановой стрелой тремя канатами.

Две стороны этой пространственной подвески образуют канаты-оттяжки, которые пропущены по направляющим шкивам, расположенным на концах телескопических стрел, и наматываются на два гидроприводных вспомогательных барабана, которые установлены на боковинах крановой стрелы.

Функцию третьей стороны пространственного подвеса выполняет грузовой канат, перемещающий груз с помощью грузовой лебедки.

В прототипе заявляемого устройства эффективность подавления раскачиваний груза повышена за счет увеличения плоскости условного основания трифилярной подвески путем углового отклонения направляющих шкивов и благодаря телескопичности стрел, на которых расположены направляющие шкивы.

Однако в прототипе остается нерешенной проблема дистанционного формирования в канатах-оттяжках тормозных усилий, пропорциональных массе поднимаемого груза в фазе колебательного движения груза, когда он движется «от стрелы».

Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявляемого устройства, заключается в решении обозначенной проблемы.

Для достижения этого технического результата в известном гасителе колебаний груза на стреле судового крана, включающем закрепленные на стреле три стабилизирующие лебедки, барабаны которых связаны с грузовой подвеской судового крана канатами-оттяжками, образующими соответствующий пространственный трифиляр, и гидропривод этих барабанов, содержащий три нерегулируемых гидромотора, трехпозиционный распределитель, к которому подведены напорная и сливная линии гидропривода, и линии питания гидромоторов, соединяющие гидромоторы с трехпозиционным распределителем, согласно заявляемому изобретению, в сливной линии гидропривода установлен клапан давления с обеспечением настройкой этого клапана соответствующего крутящего момента на гидромоторах в режиме работы гидропривода на выбирание слабины канатов-оттяжек, в линиях питания гидромоторов в этом режиме работы гидропривода установлены последовательно клапаны давления, шунтированные обратными клапанами, и двухпозиционные распределители, а полости гидромоторов, к которым подведены эти линии питания, соединены через обратные клапаны с пропорциональным клапаном давления, который оснащен пропорциональным электромагнитом с обеспечением дистанционного электрического регулирования этим электромагнитом настроечной пружины затвора этого клапана.

Заявляемый гаситель колебаний груза на стреле судового крана обладает новыми техническими свойствами, отсутствующими в известном прототипе.

Существенным в заявляемом гасителе является то, что гашение колебательного движения груза в фазе, когда он удаляется от стабилизирующей лебедки, происходит не традиционным способом травления каната путем реверсирования гидромотора распределителем и управляемого отпускания груза в режиме «двигателя с попутной нагрузкой», а путем автоматического перехода гидромотора в режим насоса и дистанционной электрической установкой давления в напорной линии этого насоса пропорциональным клапаном.

Заявляемое техническое решение, сохраняя преимущества прототипа, всей совокупностью своих существенных признаков повышает эффект подавления раскачиваний груза за счет применения в схеме пространственного трифилярного подвеса груза гидроприводных стабилизирующих лебедок с реверсивными гидромоторами, обеспечивает сокращение длительности рабочих циклов выполняемых грузовых операций, увеличение производительности труда и безопасности обслуживающего персонала.

Анализ существующей научно-технической и патентной информации показал неизвестность предлагаемой совокупности существенных отличительных признаков. Неизвестными оказались и отдельные существенные признаки. Таким образом, заявляемое техническое решение можно считать отвечающим критерию патентоспособности «новизна».

В заявляемом техническом решении имеет место нетрадиционное использование известных аппаратов гидропривода - нерегулируемых гидромоторов и клапана давления с пропорциональным управлением.

В фазе колебательного движения груза, когда стабилизирующие лебедки выбирают слабину каната-оттяжки, нерегулируемые гидромоторы выполняют для барабанов стабилизирующих лебедок функцию двигателей.

В фазе колебательного движения груза, когда он удаляется от стабилизирующей лебедки, функция двигателя переходит к барабану, который, вращаясь под действием канатов-оттяжек в противоположную сторону, реверсирует нерегулируемый гидромотор, переводя его в режим насоса, в напорной линии которого установлен пропорциональный клапан давления, формирующий тормозной момент на валу барабана.

Для специалиста такое решение логически не следует из известного технического уровня гасителей колебаний груза на стреле судового крана. Таким образом, заявляемое изобретение отвечает критерию «изобретательский уровень».

Устройство и работа заявляемого гасителя колебаний груза объяснены ниже со ссылкой на приложенные рисунки:

на фиг. 1 показана конструктивная схема трифилярной подвески груза на стреле судового крана; на фиг. 2 показана гидравлическая схема гидропривода стабилизирующих лебедок.

Заявляемый гаситель колебаний груза содержит боковые кронштейны 1 и 2, закрепленные на боковой части стрелы 3 судового крана, канатные шкивы 4 и 5, установленные на концах боковых кронштейнов 1 и 2, три гидроприводные стабилизирующие лебедки 6, 7 и 8, установленные на стреле в зоне, доступной для обслуживания, два перемещающиеся по шкивам 4 и 5 каната-оттяжки 9 и 10, выполненные одинаковой длины, и канат-оттяжку 11, соединяющие грузовую подвеску 12 соответственно со стабилизирующими лебедками 6, 7 и 8, образуя при этом пространственный трифиляр.

Гидропривод стабилизирующих лебедок 6, 7 и 8 содержит три нерегулируемых гидромотора соответственно 13, 14, 15 и трехпозиционный распределитель 16, к которому подведены напорная 17 и сливная 18 линии гидропривода и линии питания АА и ВВ, соединяющие гидромоторы с трехпозиционным распределителем 16.

В сливной линии 18 установлен клапан давления 19, настройкой которого задается крутящий момент на гидромоторах 13, 14 и 15 в фазе колебательного движения груза, когда соответствующие стабилизирующие лебедки выбирают слабину канатов-оттяжек.

В линиях питания АА установлены шунтированные обратными клапанами 20 клапаны давления 21 и двухпозиционные распределители 22, обеспечивающие раздельную настройку и испытания нерегулируемых гидромоторов 13, 14 и 15.

Линии питания АА через обратные клапаны 23 подведены к пропорциональному клапану давления 24, оснащенному пропорциональным электромагнитом 25 с обеспечением дистанционного электрического регулирования этим электромагнитом настроечной пружины 26 затвора 27.

Во время работы крана золотник трехпозиционного распределителя 16 всегда находится в положении, при котором линия питания АА сообщается с напорной линией 17, а линия питания ВВ со сливной линией 18.

В фазе колебательного движения груза, когда он движется «на стрелу», гидромоторы 13, 14 и 15 вращают барабаны стабилизирующих лебедок 6, 7 и 8 на выбирание слабины канатов-оттяжек 9, 10 и 11 с постоянным минимальным крутящим моментом, задаваемым настройкой клапана давления 19.

В фазе колебательного движения груза, когда он движется «от стрелы», канаты-оттяжки 9, 10 и 11 реверсируют барабаны стабилизирующих лебедок 6, 7 и 8, кинематически связанные с барабанами гидромоторы 13, 14 и 15, которые переходят из моторного режима работы в насосный режим. При этом нагнетаемый гидромоторами поток через обратные клапаны 23 подводится к пропорциональному клапану давления 24. Пропорциональный электромагнит 25 сжимает настроечную пружину 26 затвора 27 клапана давления 24 с усилием, пропорциональным поднимаемому грузу. Соответствующий электрический сигнал дистанционно передается пропорциональному электромагниту 25 системой управления.

Гаситель колебаний груза на стреле судового крана, включающий закрепленные на стреле три стабилизирующие лебедки, барабаны которых связаны с грузовой подвеской судового крана канатами-оттяжками, образующими соответствующий пространственный трифиляр, и гидропривод этих барабанов, содержащий три нерегулируемых гидромотора, трехпозиционный распределитель, к которому подведены напорная и сливная линии гидропривода, и линии питания гидромоторов, соединяющие гидромоторы с трехпозиционным распределителем, отличающийся тем, что в сливной линии гидропривода установлен клапан давления с обеспечением настройкой этого клапана соответствующего крутящего момента на гидромоторах в режиме работы гидропривода на выбирание слабины канатов-оттяжек, в линиях питания гидромоторов в этом режиме работы гидропривода установлены последовательно клапаны давления, шунтированные обратными клапанами, и двухпозиционные распределители, а полости гидромоторов, к которым подведены эти линии питания, соединены через обратные клапаны с пропорциональным клапаном давления, который оснащен пропорциональным электромагнитом с обеспечением дистанционного электрического регулирования этим электромагнитом настроечной пружины затвора этого клапана.