упругая грузовая подвеска

Формула изобретения

1. Упругая грузовая подвеска, содержащая пустотелый цилиндрический корпус, упругий элемент, возвратную пружину и выходящий за пределы корпуса шток с грузозахватным органом, отличающаяся тем, что упругий элемент выполнен в виде концентрично, без контакта, установленных эластичных цилиндрических обечаек, в зазор между которыми помещено податливое передаточное звено, торцы обечаек окантованы эластичными накладками, на которые опираются торцовые опоры, центрируемые своим кольцевым выступом в зазоре между обечайками, при этом упругий элемент охватывает шток, который снабжен поршнем, воздействующим на верхнюю торцовую опору, возвратная пружина размещена над поршнем, а между наружной обечайкой и корпусом предусмотрен кольцевой зазор при свободном состоянии упругого элемента.

2. Подвеска по п.1, отличающаяся тем, что податливое передаточное звено выполнено из материала на кремнийорганической основе в виде пустотелого цилиндра, высота которого меньше высоты обечаек.

3. Подвеска по п.1, отличающаяся тем, что эластичные обечайки, кроме накладок, выполнены из материала на кремнийорганической основе повышенной твердости.

4. Подвеска по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что твердость обечаек в 2-3 раза больше твердости передаточного звена, но меньше твердости накладок на торцах, а твердость последних меньше твердости торцовых опор.

5. Подвеска по п.1, отличающаяся тем, что конец штока выполнен с возможностью поочередного крепления сменных грузозахватных органов посредством, например, резьбы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к грузоподъемным машинам и погрузчикам ограниченной грузоподъемности, работающим со сменными грузозахватными органами, в частности с крюком и грейферным захватом.

Известна упругая крановая подвеска, содержащая пустотелый корпус, расположенные в корпусе крюк, упругий элемент и возвратную пружину, при этом упругий элемент выполнен в виде цилиндрической резиновой обечайки, а возвратная пружина - бочковидная с возможностью контакта с цилиндрическим упругим элементом (RU 2051859 С1, МПК ⁶ В66С 1/34, 1996).

Технический недостаток подобных упругих крановых подвесок: ограниченная область применения (единственным грузозахватным органом является крюк и его использование с вибрирующими грузами); опосредованное задействование цилиндрического упругого (резинового) элемента путем контакта и некоторого трения с выступающими витками бочковидной возвратной пружины.

Известна также грузовая подвеска крана, содержащая пустотелый цилиндрический корпус с несущими дисками по торцам, стержень с двумя пружинами, между которыми размещена дополнительная масса и грузозахватный орган, при этом подвеска снабжена дополнительным упругим элементом цилиндрической формы с продольными каналами, имеющими различную глубину (SU 929531, МПК³ В66С 1/34, 1982).

Технический недостаток этой грузовой подвески крана: ограниченная область применения (возможность работы с вибрирующими грузами); отсутствие непосредственной нагрузки на дополнительный эластичный упругий элемент (демпфер), который задействован опосредованно в силовом потоке - за счет колебательных явлений в корпусе; поскольку нижний торец этого элемента не имеет контакта с нагруженными деталями, то его роль незначительна в гашении колебаний.

Более близким устройством к заявленному является упругая крановая подвеска, содержащая пустотелый корпус, упругий элемент, возвратную пружину и выходящий за пределы корпуса шток с грузозахватным органом. Подвеска содержит дополнительные упругие (резиновые) элементы в виде усеченных призм и находящийся в контакте с ними подпружиненный полый клин с хвостовиком крюка и с еще одним - бочковидным упругим элементом (демпфером) (см. SU 852759, МПК ³ В66С 1/34, 1981).

Технический недостаток данной упругой крановой подвески: неэффективное использование дополнительных упругих (резиновых) элементов в виде усеченных призм, которые деформируются за счет силового воздействия опускающегося полого клина; при таком воздействии на резину усеченных призм возможно заклинивание полого клина и механический износ, вплоть до разрывов поверхности призм; указанные явления не приводят к существенному гашению вибрации; ограниченная область применения за счет использования одного грузозахватного органа - крюка; неприспособленность к снижению динамических нагрузок на «слабые» конструкции грузоподъемного средства при отрыве груза, например силоса посредством грейфера.

Техническая задача: расширение области применения и снижение динамических нагрузок на грузоподъемные средства.

Технический результат: возможность работы грузоподъемного средства со сменными грузозахватными органами, в частности с грейферами, эффективное использование упругого элемента за счет его особого исполнения и принципа действия.

Согласно изобретению в упругой грузовой подвеске, содержащей пустотелый цилиндрический корпус, упругий элемент, возвратную пружину и выходящий за пределы корпуса шток с грузозахватным органом, упругий элемент выполнен в виде концентрично, без контакта, установленных эластичных цилиндрических обечаек, в зазор между которыми помещено податливое передаточное звено, торцы обечаек окантованы эластичными накладками, на которые опираются торцовые опоры, центрируемые своим кольцевым выступом в зазоре между обечайками, при этом упругий элемент охватывает шток, который снабжен поршнем, воздействующим на верхнюю торцовую опору, возвратная пружина размещена над поршнем, а между наружной обечайкой и корпусом предусмотрен кольцевой зазор при свободном состоянии упругого элемента.

Наряду с этим, податливое передаточное звено выполнено из материала на кремнийорганической основе в виде пустотелого цилиндра, высота которого меньше высоты обечаек; эластичные обечайки, кроме накладок, выполнены из материала на кремнийорганической основе повышенной твердости; твердость обечаек в 2-3 раза больше твердости передаточного звена, но меньше твердости накладок на торцах, а твердость последних меньше твердости торцовых опор; конец штока выполнен с возможностью поочередного крепления сменных грузозахватных органов посредством, например, резьбы.

На чертежах: на фиг.1 изображена упругая грузовая подвеска, подвешенная на конце стрелы погрузчика - манипулятора и несущая на себе крюк; на фиг.2 - то же, но несущая грейферный захват; на фиг.3 - общий вид в разрезе упругой грузовой подвески без нагрузки; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.3; на фиг.5 - фрагмент упругого элемента в разрезе; на фиг.6 - общий вид в разрезе упругой грузовой подвески под нагрузкой.

Упругая грузовая подвеска 1 может навешиваться на конец стрелы (рукоять) 2 грузоподъемных средств ограниченной грузоподъемности - до одной тонны - со сменными грузозахватными органами, в частности с крюком 3 (фиг.1) и с грейферным захватом 4 (фиг.2). Их крепление к упругой грузовой подвеске 1 осуществляется к выходящему за пределы пустотелого цилиндрического корпуса 5 (фиг 1-3) штока 6 посредством, например, резьбы на хвостовике 7 штока. Упругая грузовая подвеска (фиг.3-6), кроме упомянутого пустотелого цилиндрического корпуса 5, содержит упругий элемент 8, возвратную пружину 9 и выходящий за пределы корпуса упомянутый шток 6. Упругий элемент 8 выполнен в виде концентрично, без контакта, установленных эластичных цилиндрических обечаек 10 и 11, в зазор между которыми помещено податливое передаточное звено 12. Торцы обечаек 10 и 11 окантованы эластичными накладками 13 и 14 соответственно, на которые опираются торцевые опоры 15, центрируемые своими кольцевыми выступами в зазоре между обечайками 10 и 11.

Упругий элемент 8 своей внутренней обечайкой 11 охватывает шток 6. Последний снабжен поршнем 16, воздействующим на верхнюю торцовую опору 15. Возвратная пружина 9 размещена над поршнем 16 - между поршнем и глухой верхней крышкой 17 с присоединительной проушиной 18. На поршне 16 и на крышке 17 имеются цилиндрические выступы, центрирующие пружину 9. Шток 6 скреплен с поршнем 16 посредством резьбового хвостовика 19, унифицированного с выступающим за пределы корпуса хвостовиком 7. Поршень снабжен антифрикционным кольцом 20, взаимодействующим с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 5. Нижняя торцовая опора 15 упругого элемента 8 опирается на нижнюю крышку 21 с отверстием; между штоком 6 и отверстием крышки имеется сальниковое уплотнение. На верхней 17 и нижней 21 крышках выполнены внутренние цилиндрические выступы, на которые посажен цилиндрический корпус 5. Эти детали стянуты наружными шпильками 22 посредством гаек на их концах. Между наружной цилиндрической обечайкой 10 и корпусом 5 предусмотрен кольцевой зазор 23 при свободном состоянии упругого элемента 8 (фиг.3, 4).

Податливое передаточное звено 12 выполнено из материала на кремнийорганической основе в виде пустотелого цилиндра, высота которого меньше высоты обечаек 10 и 11. Эластичные обечайки выполнены из материала на кремнийорганической основе, эластичные окантовочные накладки 13 и 14 на торцах могут быть выполнены из другого материала, например из резиноткани. Твердость обечаек 10 и 11 в 2-3 раза больше твердости передаточного звена 12, но меньше твердости накладок 13 и 14 на торцах, а твердость последних меньше твердости торцовых опор 15. Обечайки 10 и 11 (вместе с накладками 13 и 14 соответственно) и передаточное звено 12 выполнены методом формирования подобно резиновым деталям. Торцовые опоры 15 могут быть выполнены методом точения из полимерного материала. Сборка упругого элемента 8 производится при сборке всей упругой грузовой подвески 1. Шток 6, кроме резьбовых хвостовиков 7 и 19, и внутренняя поверхность цилиндрического корпуса 5 имеют хромовое покрытие.

Упругая грузовая подвеска работает следующим образом.

Сборка расположенных внутри корпуса 5 деталей производится на консистентной смазке. Между эластичными обечайками 10 и 11 пропускают податливое передаточное звено 12, компоновка упругого элемента 8 завершается после центрирования в зазоре между обечайками (своим кольцевым выступом) нижней и верхней торцовых опор 15. Механическое крепление между собой деталей 10-12 и 15 не предусматривается (накладки 13 и 14 выполнены за одно целое с соответствующими обечайками 10 и 11). Описанный упругий элемент 8 обладает высокой эластичностью, высокими демпфирующими и диссипативными свойствами при любых нагрузках в пределах заданного диапазона. Это достигается за счет того, что концентрично расположенные и не скрепленные между собой эластичные обечайки 10 и 11 и податливое передаточное звено 12 работают подобно рессоре - каждое ее звено работает независимо, имеется возможность перемещения (проскальзывания) обечаек относительно передаточного звена. При этом осевая нагрузка, действующая на упругий элемент 8 - через его торцовые опоры 15 - посредством поршня 16 и нижней крышки 21, воспринимается не только обечайками 10, 11, но и передаточным звеном 12. Указанные свойства упругого элемента 8 достигаются и за счет материала на кремнийорганической основе («силиконовая» резина), который, в отличие от обычной резины, обладает свойством сжимаемости. Под действием осевой нагрузки, приложенной к штоку 6 со стороны грузозахватного органа - крюка 3 или грейферного захвата 4, обечайки 10 и 11 и передаточное звено 12 не только деформируются (упругий элемент 8 заполняет кольцевой зазор 23 между наружной обечайкой 10 и корпусом 5), но и сжимаются, запасая потенциальную энергию.

Известно, что начало подъема груза посредством крюка 3 сопровождается скачкообразным нарастанием усилия на конце стрелы 2, что вызывает всплеск динамической нагрузки и колебание легкой и «слабой» (пружинящей) конструкции грузоподъемного средства. Остановка груза (после его поднятия) и укладка груза (разгрузка системы) приводят к подобным явлениям. Особо неблагоприятный характер нагружения грузоподъемного средства происходит при отрыве посредством грейферного захвата 4 липкой и связной массы - силоса, навоза и т.п. Отрыв этой массы сопровождается мощным всплеском динамической нагрузки - по существу ударом. Указанные явления, динамические и ударные нагрузки демпфирует упругая грузовая подвеска 1 за счет деформации и сжатия упругого элемента 8 с накоплением энергии. Процесс начала подъема груза или отрыва связной массы «растягивается» во времени с «поглощением» энергии толчка или удара. Далее происходят слабо выраженные колебательные явления в упругом элементе 8 и диссипация (рассеяние) энергии. Укладка груза и сброс связной массы, т.е. освобождение крюка 3 или грейферного захвата 4 от нагрузки, приводят к возвращению упругого элемента в исходное положение - потенциальная энергия высвобождается. При этом возвратная пружина 9 сжимается (в ней нарастает сила сопротивления) и предотвращает «подпрыгивание» упругого элемента 8 и штока 6 с поршнем 16. После непродолжительных затухающих колебаний и диссипации энергии система успокаивается.

При такой работе упругой грузовой подвески существенно - в 5-10 раз - снижаются динамические нагрузки на «слабую» конструкцию грузоподъемного средства, сводятся к минимуму его колебания. Это, кроме всего прочего, способствует безопасному проведению подъемно-перегрузочных операций и повышению производительности (не требуется остановка работ для «успокоения» системы). Плавной и надежной работе упругой грузовой подвески способствуют также: герметизация ее внутренней полости; центрирование поршня 16 относительно корпуса 5; центрирование обечаек 10 и 11 относительно штока 6 и друг относительно друга (посредством торцовых опор с кольцевым выступом); наличие смазки, в том числе между обечайками 10,11 и передаточным звеном 12; снижение трения между поршнем 16 и корпусом 5 за счет антифрикционного кольца 20; хромирование цилиндрической части штока 6 и внутренней поверхности корпуса 5; предотвращение выдавливания упругой массы обечаек 10 и 11 за счет накладок 13 и 14 на их торцах, отсутствия зазора между поршнем 16 и корпусом 5, наличия торцовых центрирующих опор 15. Упругая грузовая подвеска характеризуется простотой конструкции и технологичностью сборки.

В конечном итоге достигается расширение области применения описанной подвески и существенное снижение динамических нагрузок, предотвращается раскачивание «слабых» грузоподъемных средств.