ограничитель грузоподъемности стрелового крана

Формула изобретения

ОГРАНИЧИТЕЛЬ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ СТРЕЛОВОГО КРАНА, содержащий закрепленный на оси разноплечий рычаг, связанный своим коротким плечом с грузовым канатом, а длинным, подпружиненным - с механизмом отключения привода подъема груза, отличающийся тем, что рычаг выполнен с расположением продольной оси его короткого плеча под острым углом к продольной оси его длинного плеча, определяемым соотношением

tg= ,

где - острый угол между продольными осями короткого и длинного плеч рычага, ^o;

Q_max1 - максимально допустимый вес поднимаемого груза при наибольшем угле наклона стрелы к горизонтали;

Q_max2 - максимально допустимый вес поднимаемого груза при наименьшем угле наклона стрелы к горизонтали;

₁ - наибольший угол наклона стрелы с грузом Q_max1 к горизонтали, ^o;

₂ - наименьший угол наклона стрелы с грузом Q_max2 к горизонтали, ^o.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению, более конкретно к устройствам безопасности - ограничителям грузоподъемности кранов, в частности стреловых.

Известен ограничитель грузоподъемности рычажного типа [1] .

Он содержит рычаг, один конец которого шарнирно закреплен на раме крана, а другой связан с грузовым канатом. Рычаг уравновешен пружиной и при перегрузке может воздействовать на конечный выключатель.

При установке известного ограничителя необходимо соблюдать точность, так как ошибка в установке в 1^о влечет за собой погрешность в 1% . Однако в процессе работы на ограничитель действуют силы трения и колебаний, поэтому его срабатывание происходит с большими погрешностями, что и является его недостатком.

Известен также взятый в качестве прототипа ограничитель грузоподъемности стрелового крана [2] .

Ограничитель состоит из закрепленного на оси разноплечего рычага, причем к короткому плечу прикреплен грузовой канат, а длинное плечо подпружинено и через гибкую связь соединено с механизмом отключения подъема груза, отключающего кран в случае его перегруза.

Недостатком известного ограничителя является то, что его конструкция не позволяет обеспечить работу крана по паспортной характеристике, ограничитель срабатывает при увеличении перегруза более допустимых 10% , поэтому кран эксплуатируется с перегрузом, нарушается техника безопасности, повышается износ крана. Из-за большой погрешности срабатывания известные ограничители почти не применяются.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение точности срабатывания ограничителя путем достижения паспортных характеристик крана, что приведет к более полному использованию возможностей крана.

Цель достигается тем, что в известном ограничителе грузоподъемности стрелового крана, содержащем закрепленный на оси разноплечий рычаг, короткое плечо которого связано с грузовым канатом, а длинное подпружинено и связано с механизмом отключения подъема груза, согласно изобретению короткое плечо рычага выполнено под углом относительно оси длинного плеча, причем угол определен по двум точкам грузовой характеристики крана, а именно: начальной - при наибольшем угле наклона стрелы ₁⁰ (вылет стрелы минимальный) и соответствующем наибольшем рабочем грузе Q_mах1 и конечной - при наименьшем угле наклона стрелы ₂⁰ (вылет стрелы максимальный) и соответствующем наибольшем рабочем грузе Q_mах2 по формуле:

tg= ; где ⁰ - острый угол между продольными осями короткого и длинного плеч рычага;

Q_mах1 - максимально допустимый вес поднимаемого груза при наибольшем угле наклона стрелы к горизонтали;

Q_mах2 - максимально допустимый вес поднимаемого груза при наименьшем угле наклона стрелы к горизонтали;

₁⁰- наибольший угол наклона стрелы с грузом к горизонтали;

₂⁰- наименьший угол наклона стрелы с грузом Q_mах2 к горизонтали.

Сопоставительный с прототипом анализ показывает, что новым в заявленном ограничителе грузоподъемности является выполнение короткого плеча рычага под углом к оси длинного плеча, причем угол определен с учетом наибольшего и наименьшего углов наклона стрелы и соответствующих им наибольшим весам рабочих грузов. Таким образом эти признаки обеспечивают соответствие технического решения критерию "Новизна". Выполнение короткого плеча рычага под углом к оси длинного, который (угол) определен по заявляемой зависимости, где учтены величины веса наибольшего рабочего груза при наибольшем и наименьшем углах наклона стрелы крана, обеспечивает ограничителю новое свойство: достижение им паспортных характеристик крана, что ведет к получению нового положительного эффекта, превышающего известный - уменьшению погрешности и повышению точности срабатывания ограничителя.

Наличие нового положительного эффекта, превышающего известный, позволяет сделать вывод о том, что новая заявляемая совокупность признаков соответствует критерию "Существенные отличия". Кроме того, при сравнении заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями, не обнаружены решения, обладающие сходными признаками, обеспечивающими ему новые свойства. Это также позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "Существенные отличия".

На чертеже изображен ограничитель грузоподъемности стрелового крана.

Ограничитель грузоподъемности состоит из равноплечего рычага 1, закрепленного на оси 2 и установленного на стреле 3 крана. Короткое плечо 4 рычага 1 выполнено под углом по отношению к оси длинного плеча 5 рычага 1, причем угол рассчитан по заявляемой зависимости. На коротком плече 4 рычага 1 закреплен грузовой канат 6, связанный с полиспастом 7, к которому подвешен крюк 8. Длинное плечо 5 рычага 1 через промежуточное звено 10 связано с пружиной 9 и взаимодействует с механизмом 11 отключения привода подъема груза, в данном случае, с конечным выключателем. Промежуточное звено 10 может состоять, например, из серьги с коленчатым рычагом, к удлиненному концу которого прикреплена на канатике пружина. На представленном чертеже равноплечий рычаг 1 установлен на стреле 3 под углом , образованным их осями. Между осью стрелы 3 и горизонтальной плоскостью образован угол . Кроме того, на чертеже показано усилие S пружины 9, Q - вес груза.

Ограничитель грузоподъемности стрелового крана работает следующим образом.

При монтаже ограничителя на головной части стрелы 3 холостая ветвь грузового каната 6, закрепленная на коротком плече 4 рычага 1, должна находиться в строго вертикальном положении, а длинное плечо 5 рычага 1 под весом наибольшего рабочего груза на крюке 8 при соответствующем угле наклона стрелы (вылете стрелы 3) должно занимать положение, строго параллельное оси стрелы 3 крана, что достигается правильной установкой и регулировкой натяжения пружины 9. Во время эксплуатации крана при подвешенном на крюке 8 грузе момент от веса поднимаемого груза заставляет рычаг 1 преодолевать усилие пружины 9 и повернуться вокруг оси 2 на определенный угол. При превышении веса груза при данном вылете стрелы 3 рычаг 1 поворачивается вокруг оси 2 настолько, что воздействует на механизм 11 отключения, и подъем груза прекращается.

Заявляемый ограничитель грузоподъемности применим на кранах с обычной стрелой постоянной длины, решетчатой или иной конструкции. При изменении длины стрелы за счет установки или демонтажа дополнительных секций одновременно производится замена рычага 1 ограничителя грузоподъемности на рычаг 1 с соответствующим углом, который определяется для каждой конкретной длины стрелы по заявляемой формуле. После установки рычага 1 производят регулировку усилия пружины 9.

Для подтверждения достижения положительного эффекта и одновременно достоверности заявляемой зависимости приводят последовательность и код вывода формулы, а также табл. 1-3, в которых: в графах 1-3 приведены сведения из паспорта крана марки Э-1258 Воронежского экскаваторного завода, а в графах 4-11 отражены все полученные в результате расчетов данные, в графе 12 в процентах показано отклонение веса наибольшего рабочего груза, поднимаемого краном с ограничителя, от паспортной характеристики. Для вывода заявляемой зависимости приняты следующие обозначения:

⁰- угол отклонения оси короткого плеча рычага от оси длинного;

₁⁰- угол наклона стрелы крана наибольший;

₂⁰- угол наклона стрелы крана наименьший;

Q - вес наибольшего рабочего груза при соответствующем угле наклона стрелы (по грузовой характеристике в паспорте крана);

Q_mах1 - максимально допустимый вес груза при наибольшем угле наклона стрелы;

Q_mах2 - максимально допустимый вес груза при наименьшем угле наклона стрелы;

S - усилие, действующее на пружину 9 рычага 1;

n - кратность грузового полиспаста. Для стрел длиной 12,5 м и 15,0 м принято n = 4, для стрел длиной 17,5 м и более n = 2.

А - длина короткого плеча 4 рычага 1 (условно равно 1),

В - длина длинного плеча 5 рычага 1 (условно равно 2).

Расчет угла начат с составления уравнения, которое обеспечивает равенство моментов короткого 4 и длинного 5 плеч рычага 1: откуда ACos(+) = SB;

Величина S усилия пружины 9 определена для каждой длины стрелы из граф 1,9 и занесена в графу 10 таблиц. Эта величина теоретическая и необходима только для расчета веса наибольшего рабочего груза, при котором срабатывает заявляемый ограничитель грузоподъемности. Практически же величина S пружины 9 намного меньше и зависит от того, насколько вынесена пружина 9 от оси длинного плеча 5 рычага 1 и коэффициента редукции усилия промежуточного звена 10, откуда

Q = ;

Величина Q - вес наибольшего рабочего груза, при котором срабатывает ограничитель грузоподъемности, занесена в графу 11 таблиц. Так как предельная длина хода подпружиненной пружиной 9 точки длинного плеча 5 рычага 1 должна быть постоянной, что обусловлено срабатыванием механизма 11 отключения, то и предельное значение усилия S на пружину 9 рычага 1 во всех случаях грузовой характеристики при данной длине стрелы будет постоянно, тогда

S = ;

S = ; отсюда приравнивают оба уравнения и производят преобразования:

= ; Q_max1Cos(₁+)= Q_max2Cos(₂+); т. к. Cos()= CosCosSinSin; Q_max1Cos₁Cos+Q_max1Sin₁Sin= Q_max2Cos₂Cos+Q_max2Sin₂Sin; Cos(Q_max1Cos₁-Q_max2Cos₂)= Sin(Q_max2Sin₂-Q_max1Sin₁);

Sin = ;

tg = ;

Грузовые характеристики ограничителей грузоподъемности крана представлены в табл. 1 (ограничитель грузоподъемности (ОГП) по прототипу, (рычаг прямой) стрела длиной 12,5 м).

ОГП по заявляемому изобретению, стрела длиной 12,5 м (табл. 2).

ОГП по заявляемому изобретению, скорректированный (грузоподъемность увеличена на 4% ), стрела длиной 12,5 м (табл. 3).

Из табл. 1 можно сделать вывод о том, что ограничитель грузоподъемности, взятый в качестве прототипа, имеет отклонения от паспортной характеристики в плюсовую сторону, т. е. он срабатывает с запаздыванием, допускает перегруз крана. Заявляемый же ограничитель (табл. 2) в начальной и конечной точках графика кривой грузоподъемности вообще не имеет отклонений, т. е. срабатывает точно, а в промежуточных значениях имеет минусовые отклонения, что свидетельствует о срабатывании ограничителя при недогрузе крана в промежуточных значениях. Учитывая, что допускается перегруз крана до 10% , значения графы 12 заявляемого изобретения можно привести в большее соответствие с паспортной характеристикой крана, скорректировав расчеты. Для этого нужно увеличить значение грузоподъемности крана при наибольшем угле наклона стрелы 3 и значение грузоподъемности при наименьшем угле наклона стрелы, определяемые грузовой характеристикой, на процент недогруза и снова пересчитать угол . Как видно из графы 12 табл. 3, при скорректированном угле в пределах допустимых 10% перегруза заявляемый ограничитель грузоподъемности срабатывает так, что возможности крана используются полностью.

Предлагаемый ограничитель грузоподъемности стреловых кранов прост в изготовлении, дешев, надежен в эксплуатации, обеспечивает безопасную, бесперебойную работу крана, позволяя полностью использовать его возможности, исключая его работу с недогрузом или перегрузом.