Результат интеллектуальной деятельности: Кран-трубоукладчик

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к оборудованию для строительства трубопроводов.

Известен кран-трубоукладчик с боковой стрелой, шарнирно установленной на гусеничной тележке трактора, например патент [U.S. Patent 4132317, Jan. 2, 1979. Pipe laying crane] [1], содержащий стрелу, закрепленную на гусеничной тележке с левой стороны по ходу трактора, механизм управления стрелой, выполненный в виде многократного канатного полиспаста, управляемого гидравлической барабанной лебедкой, механизм подъема-опускания трубы, содержащий многократный канатный полиспаст, управляемый гидравлической барабанной лебедкой, противовес, гидронасосы. Недостатком такого крана-трубоукладчика [1] является сложный механизм управления стрелой, выполненный в виде многократного канатного полиспаста с общей длиной каната порядка 100 м.

Сложная конструкция такого крана является не эффективной и не соответствует уровню современной техники.

Известен кран-трубоукладчик [Патент РФ №2144156, опубл. 10.01.2000 г.] [2], содержащий портал, охватывающий гусеницу, стрелу, закрепленную на гусеничной тележке, гидроцилиндр управления наклоном стрелы, грузовую лебедку подъема груза, противовес. Недостатком устройства [2] является несовершенная конструкция гидравлического механизма изменения угла наклона стрелы. Несовершенство конструкции обусловлено использованием штоковой полости гидроцилиндра в качестве рабочей полости, удерживающей стрелу с грузом, в которой гидроцилиндр работает на деформацию растяжения. Такой режим работы является не свойственным для силовых гидроцилиндров, т.к. характеризуется уменьшением усилия в штоке на 25-30%. Кроме того, гидроцилиндр, работающий на деформацию растяжения, при непосредственном соединении со стрелой имеет неблагоприятные кинематические характеристики.

Недостаточная эффективность известного устройства [2] обусловлена малой величиной плеча вращения стрелы, т.е. расстояния от шарнира крепления стрелы на тележке до шарнира соединения гидроцилиндра со стрелой. В результате этого недостатка большая часть длины стрелы работает на изгиб и как следствие приводит к увеличению массы стрелы.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является кран-трубоукладчик [Патент РФ №2601319 С1, опубл. 10.07.2015 г.] [3], содержащий раму, гусеничные тележки, стрелу, механизм регулирования угла наклона стрелы в виде гидроцилиндра и кулисы, грузоподъемный механизм, выполненный в виде канатного полиспаста и гидравлической барабанной лебедки, противовес.

Недостатком крана-трубоукладчика [3] является зависимость совместной работы стрелового гидроцилиндра и грузовой гидравлической лебедки. При изменении угла наклона стрелы гидроцилиндром необходимо регулировать длину грузового каната путем сматывания или наматывания грузового каната на барабан. Указанный недостаток снижает производительность крана-трубоукладчика.

Задачей изобретения является создание усовершенствованной конструкции крана-трубоукладчика, в котором силовой гидроцилиндр стрелы расположен между стрелой и кулисой, при этом усовершенствована система запасовки грузового каната на участке от барабана грузовой лебедки до грузоподъемного полиспаста при помощи системы направляющих блоков, установленных на концевых шарнирах кулисы и стреле.

Поставленная задача решена за счет того, что в известном кране-трубоукладчике, включающем раму, гусеничные тележки, стрелу, механизм регулирования угла наклона стрелы, выполненный в виде гидроцилиндра, кулису, тягу, соединяющую вершину кулисы с вершиной стрелы, грузоподъемный механизм, выполненный в виде канатного полиспаста, с гидравлической барабанной грузовой лебедкой, противовес, согласно изобретению, гидроцилиндр механизма изменения угла наклона стрелы, шарнирно соединенный с кулисой, расположен между стрелой и кулисой, при этом грузовой канат с барабана гидравлической лебедки запасован в полиспаст грузоподъемного механизма при помощи системы направляющих блоков, установленных на осях концевых шарниров кулисы и на вершине стрелы.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен кран-трубоукладчик в рабочем положении, расположенный вдоль трубы, на фиг. 2 показан вид сбоку на кран-трубоукладчик.

Кран-трубоукладчик содержит раму 1, гусеничные тележки 2, противовес 3, грузовую гидравлическую лебедку с гидромотором и барабаном 4, стрелу 5, кулису 6, тягу 7, силовой гидроцилиндр 8, грузовой канат 9, направляющий блок 10 в нижнем шарнире кулисы, направляющий блок 11 в верхнем шарнире кулисы, направляющий блок 12 на вершине стрелы, грузоподъемный полиспаст 13, нижняя подвеска грузового полиспаста 14, труба 15, горизонтальная площадка 16 рамы трактора.

Дополнительно на фиг. 1 показаны точки: А₁ - верхний шарнир кулисы в правом положении; А₂ - верхний шарнир кулисы в левом положении; В - вершина стрелы; С - центр тяжести удерживаемой трубы.

Сущность крана-трубоукладчика заключается в следующем.

Первый основной режим работы крана-трубоукладчика заключается в следующем. В положении, изображенной на фиг. 1, стрела находится в заданной положении, угол α_СТР=const. Грузоподъемный механизм нагружен определенной постоянной силой от веса трубы 15. Грузовой барабан 4 и силовой гидроцилиндр 8 выключены, т.е. находятся в запертом состоянии. Кран-трубоукладчик перемещается вдоль трубы, обеспечивая укладку трубы в траншею.

Для изменения вертикального положения подвески 14 с крюком и трубы 15 при запертом положении силового гидроцилиндра 8 включают грузовую лебедку 4. При наматывании каната 9 на барабан лебедки 4, длины канатов между барабаном 4 и направляющим блоком 10; длина каната между блоками 10 и 11 и длина каната между блоком 11 и блоком 12, остаются неизменными.

Поэтому изменяется длина грузового полиспаста 13. При наматывании каната на барабан 4 расстояние ВС полиспаста уменьшается, происходит подъем трубы 15. При сматывании каната с барабана 4 увеличивается расстояние ВС - происходит опускание трубы 15.

Для изменения угла наклона стрелы 5 включают подачу рабочей жидкости в поршневую полость гидроцилиндра 8, шток с поршнем выдвигаются из гидроцилиндра и поворачивает кулису 6, вершина которой перемещается из положения А₁ в положение А₂. Стрела 5 крана из рабочего положения перемещается при помощи тяги 7 в транспортное вертикальное положение, показанное на фиг. 1.

Предложенное устройство крана-трубоукладчика обладает положительными качествами. Гидроцилиндр 8 при относительно малом объеме и размерах обеспечивает требуемые силовые характеристики крана-трубоукладчика.

Схема распределения сил в кинематической схеме позволяет уменьшить нагрузки в гидроцилиндре 8 и тяге 7. Поршневая рабочая полость гидроцилиндра 8 обеспечивает надежную работу гидроцилиндра на сжатие. Стрела 5 крана-трубоукладчика и тяга 7 обеспечивают простую и надежную работу по сравнению с известными канатными механизмами и прототипом [3].

Таким образом, в предложенном изобретении получен новый технический результат - усовершенствована конструкция крана-трубоукладчика.