Вид РИД
Изобретение
Изобретение относится к крану, в частности к грузоподъемному крану для транспортного средства, содержащему:
- установленную с возможностью поворота вокруг вертикальной оси стойку крана,
- по меньшей мере, одну соединенную со стойкой крана и установленную с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси стрелу и, по меньшей мере, одно расположенное с возможностью перемещения в стреле удлинение стрелы, а также
- по меньшей мере, один узел цилиндра/поршня для выдвигания и втягивания удлинения стрелы по отношению к стреле, причем, по меньшей мере, один узел цилиндра/поршня своим первым концом посредством, по меньшей мере, одной первой области приложения силы воздействует на стрелу, а своим вторым концом посредством, по меньшей мере, одной второй области приложения силы воздействует на по меньшей мере одно удлинение стрелы, причем, по меньшей мере, один узел цилиндра/поршня имеет среднюю плоскость, проходящую в направлении наблюдения параллельно горизонтальной оси, с возможностью поворота вокруг которой установлена стрела, и причем, по меньшей мере, один узел цилиндра/поршня в нагруженном сжатием состоянии при выдвигании претерпевает сжимающую деформацию в направлении, перпендикулярном средней плоскости, а в нагруженном растяжением состоянии при втягивании претерпевает растягивающую деформацию в направлении, противоположном направлению сжимающей деформации.
На фиг. 1 схематически представлено перспективное изображение в общем виде примера крана указанного выше типа, относящегося к предмету настоящего изобретения. Вернее, речь идет о грузоподъемном кране 1, который может быть установлен на транспортном средстве. Среди прочего он содержит установленную с возможностью поворота вокруг вертикальной оси V (на основании 16 крана) стойку 3 крана, соединенную со стойкой 3 крана и установленную с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси H стрелу 4 и расположенное с возможностью перемещения в стреле 4 удлинение 5 стрелы. В контексте представленного примера грузоподъемного крана в отношении стрелы 4 говорят также о второй стреле, а в отношении удлинения 5 стрелы - также о выдвижной секции стрелы. Кроме того, представленный грузоподъемный кран 1 содержит узел 6 цилиндра/поршня для выдвигания и втягивания удлинения 5 стрелы по отношению к стреле 4, причем узел 6 цилиндра/поршня своим первым концом посредством первой области приложения силы воздействует на стрелу 4, а своим вторым концом посредством второй области приложения силы - на удлинение 5 стрелы, и причем узел 6 цилиндра/поршня имеет среднюю плоскость M, проходящую в направлении наблюдения параллельно горизонтальной оси H, с возможностью поворота вокруг которой установлена стрела 4, которая (средняя плоскость M), например, показана штриховой линией на относящейся к уровню техники фиг. 2a. В отношении цилиндра 18 узла 6 цилиндра/поршня в контексте представленного примера грузоподъемного крана часто говорят о цилиндре выдвижной секции стрелы. Между второй стрелой 4 и стойкой 3 крана расположена первая стрела 2. Узлы 9 и 10 цилиндра/поршня служат для того, чтобы перемещать первую и вторую стрелы. Для полноты следует также упомянуть, что представленный на фиг. 1 грузоподъемный кран служит для того, чтобы поднимать на погрузочную площадку транспортного средства или снимать с погрузочной площадки транспортного средства груз, который может быть подвешен к крюку 17. Управление грузоподъемным краном 1 осуществляется посредством узла 15 управления и регулирования. Опора грузоподъемного крана 1 обеспечивается выдвигающимися вбок опорными устройствами, содержащими конструктивные элементы 11-14.
На фиг. 2a и 2b на примере показано, как согласно уровню техники осуществляется передача усилия между узлом 6 цилиндра/поршня и удлинением 5 стрелы при выдвигании или втягивании удлинения 5 стрелы по отношению к стреле 4, причем в отношении фиг. 2a речь идет о схематическом изображенном в виде сбоку, а в отношении фиг. 2b - о схематическом изображении в разрезе необходимого для понимания фрагмента грузоподъемного крана в области головки 20 штока 19 поршня узла 6 цилиндра/поршня. В представленном примере, соответствующем уровню техники, передача усилия осуществляется за счет того, что в головке 20 штока в центрированном положении относительно средней плоскости M узла 6 цилиндра/поршня закреплен болт 23, причем оба конца болта 23 с двух сторон выступают из головки 20 штока (см. фиг. 2b) и, таким образом, образуются две области 8 для передачи усилия. Оба конца болта 23 располагаются в вертикальных продольных отверстиях, которые находятся в двух соединительных шарнирных пластинах 22, причем соединительные шарнирные пластины 22 посредством крепежного устройства 21 соединены с удлинителем 5 стрелы.
Является общеизвестным, что узел цилиндра/поршня, в частности, в раздвинутом состоянии и под воздействием максимальной нагрузки подвержен деформациям. На фиг. 3a для описанного выше соответствующего уровню техники примера, в котором передача усилия между узлом цилиндра/поршня и удлинением стрелы посредством расположенных в центрированном относительно средней плоскости узла цилиндра/поршня положении областей приложении силы, представлена кривая изгибающих моментов или напряжений. При этом на фрагменте (1) чертежа представлена кривая изгибающих моментов или напряжений, которая возникает из-за (чистой) внешней деформации f. На фрагменте (2) чертежа представлена кривая изгибающих моментов или напряжений, которая возникает из-за сдвигающей силы FA, а на фрагменте (3) чертежа представлена общая кривая, которая получается наложением участков, представленных на фрагментах (1) и (2). При втягивании удлинения стрелы представленная на фрагменте (2) кривая изгибающих моментов или напряжений отражается наверх.
Недостаток при передаче усилия между узлом цилиндра/поршня и удлинителем стрелы согласно уровню техники состоит в том, что если необходимо задать параметры грузоподъемного крана для более тяжелых грузов, то это возможно (при сохранении принципа построения конструкции) лишь за счет увеличения прочности узла цилиндра/поршня, в частности повышения прочности материала, чтобы сохранить примерно описанные при помощи фиг. 3a деформации узла цилиндра/поршня в требуемых границах. Это, как следствие, сопряжено с большими затратами и большим весом.
Таким образом, в основу настоящего изобретения положена задача, состоящая в том, чтобы избежать описанных выше недостатков и предложить усовершенствованную по сравнению с уровнем техники конструкцию описанного выше крана рассматриваемого типа.
Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что, по меньшей мере, один узел цилиндра/поршня своим вторым концом посредством, по меньшей мере, двух областей приложения силы воздействует на, по меньшей мере, одно удлинение стрелы и за счет того, что одна из этих, по меньшей мере, двух областей приложения силы расположена со смещением по отношению к средней плоскости в направлении, противоположном сжимающей деформации, а другая из этих, по меньшей мере, двух областей приложения силы расположена со смещением по отношению к средней плоскости в направлении, противоположном растягивающей деформации.
Подробности и предпочтительные варианты осуществления изобретения, которые являются предметом зависимых пунктов формулы, детально разъясняются в нижеследующем описании чертежей, которые не были описаны во вступительной части описания. На чертежах представлено:
фиг. 3b - (схематически) кривая изгибающих моментов или напряжений в штоке поршня в случае расположенных со смещением по отношению к средней плоскости областей приложения силы;
фиг. 4a и 4b - схематическое перспективное изображение (фиг. 4a) и схематическое изображение (вид сбоку - фиг. 4b) части крана, существенной для понимания первого примера осуществления изобретения;
фиг. 4c - схематическое изображение (вид сверху) двух участков головки штока в первом примере осуществления изобретения;
фиг. 5a и 5b - схематическое перспективное изображение (фиг. 5a) и схематическое изображение (вид сбоку - фиг. 5b) части крана, существенной для понимания второго примера осуществления изобретения;
фиг. 5c - схематическое изображение (вид сверху) двух участков головки штока во втором примере осуществления изобретения;
фиг. 5d - схематическое изображение в разрезе головки штока во втором примере осуществления изобретения; и
фиг. 6a и 6b - схематическое перспективное изображение (фиг. 6a) и схематическое изображение (вид сбоку - фиг. 6b) части крана, существенной для понимания третьего примера осуществления изобретения.
Как уже изложено выше, основная идея изобретения состоит в том, что, по меньшей мере, некоторые области приложения силы, посредством которых, по меньшей мере, один узел цилиндра/поршня своим вторым концом воздействует на, по меньшей мере, одно удлинение стрелы, расположены со смещением по отношению к средней плоскости узла цилиндра/поршня. Благодаря такому нецентральному приложению сил по отношению к средней плоскости узла цилиндра/поршня сила для выдвигания и втягивания удлинения стрелы в деформированном состоянии может быть значительно увеличена по сравнению со случаем центрального приложения сил по отношению к средней плоскости, причем для этого нет необходимости усиливать узел цилиндра/поршня.
Этот эффект виден из фиг. 3b: на нем, как и на описанной выше фиг. 3a, схематически представлена кривая изгибающих моментов или напряжений в штоке поршня, причем на фрагменте (1) фиг. 3b представлена возникающая из-за (чистой) внешней деформации f кривая изгибающих моментов или напряжений, на фрагменте (2) чертежа представлена кривая изгибающих моментов или напряжений, которая возникает из-за нецентрально приложенной сдвигающей силы FA, причем ссылочной позицией e обозначен эксцентриситет приложения силы, а на фрагменте (3) чертежа представлена общая кривая, которая получается наложением участков, представленных на фрагментах (1) и (2). При сравнении двух фрагментов (3) фиг. 3a и фиг. 3b непосредственно видно, что максимальная амплитуда в случае фиг. 3b значительно меньше по сравнению с фиг. 3a. Это означает, что при неизменной деформации узла цилиндра/поршня может быть значительно увеличен груз, перемещаемый при помощи узла цилиндра/поршня или стрелы и удлинителя стрелы.
На фиг. 4a, 4b и 4c представлен первый пример осуществления изобретения, причем, соответственно, показана лишь существенная для понимания изобретения область грузоподъемного крана. В этом первом примере осуществления изобретения узел 6 цилиндра/поршня своим первым концом (в этом случае речь идет о том конце, который содержит цилиндр 18) посредством первой области 7 приложения силы воздействует на стрелу 4, а своим вторым концом (который в этом случае является головкой 20 штока 19 поршня) посредством четырех областей 8 приложения силы воздействует на удлинение 5 стрелы. Эти четыре области 8 приложения силы, из которых на чертежах в силу выбранного представления показаны, соответственно, лишь две, в данном примере осуществления изобретения выполнены в виде имеющих по существу форму цилиндра закладных участков 26 и 26′, причем эти участки 26 и 26′ с образованием геометрического замыкания расположены соответственно в отверстии 30 в головке 20 штока 19 поршня узла 6 цилиндра/поршня, а именно таким образом, что они расположены в отверстии 30 с возможностью поворота вокруг оси R вращения, проходящей параллельно горизонтальной оси H, с возможностью поворота вокруг которой установлена стрела 4. Закладные участки 26 и 26′ с одной стороны имеют, соответственно, плоскую поверхность 31, которой они прилегают к соединительным шарнирным пластинам 22, причем обе соединительные шарнирные пластины 22 посредством крепежного устройства 21 соединены с удлинением 5 стрелы. Обе соединительные шарнирные пластины 22 с образованием геометрического замыкания с зазором установлены в расположенных симметрично по обеим сторонам головки 20 штока выемках 29. Это означает, что выемки 29 выполнены немного большими по размеру по сравнению с соединительными шарнирными пластинами 22. Благодаря этому геометрическому замыканию с зазором, а также тому факту, что участки 26 и 26′, которые соединены с соединительными шарнирными пластинами 22, установлены с возможностью поворота, соединительные шарнирные пластины 22 могут в целом поворачиваться в выемках 29 в ограниченном угловом диапазоне α вокруг оси вращения, проходящей параллельно горизонтальной оси H, с возможностью поворота вокруг которой установлена стрела 4. При слишком большом угловом отклонении между штоком 19 поршня и удлинением 5 стрелы или соединительными шарнирными пластинами 22 эффективно возникает геометрическое замыкание, и соединение фиксируется, и, таким образом, предотвращается продольный изгиб штока 19 поршня. Смещение соединительных шарнирных пластин 22 (см. фиг. 4b) вверх или вниз предотвращается, с одной стороны, закрепленным на головке 20 штока при помощи двух винтов 25 стопором 24, а с другой стороны - приданием специальной формы в областях 27 соединительных шарнирных пластин 22. Что касается точного расположения четырех областей 8 приложения силы в этом примере осуществления изобретения, необходимо отметить, что две из этих четырех областей 8 приложения силы расположены с видимой на фиг. 4b стороны головки 20 штока, а две другие области 8 приложения силы расположены симметрично с противоположной стороны головки 20 штока. Кроме того, соответственно, одна из двух имеющихся с обеих сторон областей 8 приложения силы расположена со смещением вверх, а другая из двух областей 8 приложения силы расположена со смещением вниз по отношению к средней плоскости M узла 6 цилиндра/поршня. Иначе говоря, одна из двух областей 8 приложения силы расположена со смещением по отношению к средней плоскости M в направлении, противоположном сжимающей деформации D, а другая из двух областей 8 приложения силы расположена со смещением по отношению к средней плоскости M в направлении, противоположном растягивающей деформации Z, причем сжимающая деформация D возникает в состоянии под воздействием сжимающей нагрузки при выдвигании удлинения 5 стрелы (см. также фиг. 3b), а растягивающая деформация Z возникает в состоянии под действием растягивающей нагрузки при втягивании удлинения 5 стрелы. Это означает, что расположенная со смещением вверх на расстояние A′ по отношению к средней плоскости M область 26′ приложения силы обеспечивает разгружающее действие в нагруженном сжатием состоянии, а расположенная со смещением вниз на расстояние A по отношению к средней плоскости M область 26 приложения силы обеспечивает разгружающее действие в нагруженном растяжением состоянии.
Необходимо также отметить, что на фиг. 4c представлено составное изображение (вид сверху) головки 20 штока, причем в левой части изображения показан стопор 24, который предотвращает смещение соединительных шарнирных пластин 22 вверх (т.е. в сторону наблюдателя), а в правой части представлено изображение в сечении в области участков 26 вставки.
На фиг. 5a, 5b, 5c и 5d представлен второй предпочтительный вариант осуществления изобретения, причем на фиг. 5a, 5b и 5c выбраны те же типы изображения, что и на фиг. 4a, 4b и 4c. Передача усилия между головкой 20 штока 19 поршня узла 6 цилиндра/поршня и удлинением 5 стрелы осуществляется посредством областей 8 приложения силы таким же образом, как и в первом, описанном выше примере осуществления изобретения. Лишь способ крепления соединительных шарнирных пластин 22 на головке 20 штока в этом примере осуществления изобретения является другим. Как уже изложено, в первом примере осуществления изобретения смещение соединительных шарнирных пластин 22 вверх предотвращается за счет прикрепленного винтами к головке 20 штока стопора. Во втором примере осуществления изобретения этот эффект по сравнению с первым примером осуществления изобретения достигается за счет винтового соединения соединительных шарнирных пластин 22 с головкой 20 штока. Это винтовое соединение, в частности, видно на фиг. 5d: ссылочной позицией 28 отмечен винт, ссылочной позицией 32 - две подкладочные шайбы, а ссылочной позицией 30 - гайка, которая имеет соответствующую винту 28 внутреннюю резьбу.
На фиг. 6a и 6b показан третий предпочтительный вариант осуществления изобретения, причем показан фрагмент крана, существенный для понимания этого варианта осуществления изобретения. При этом в отношении фиг. 6a речь идет о схематическом перспективном изображении, а в отношении фиг. 6b - о схематически показанном виде сбоку. В этом третьем примере осуществления изобретения области 8 приложения силы, посредством которых узел 6 цилиндра/поршня воздействует на удлинение 5 стрелы, выполнены в виде двух имеющих форму цилиндра болтовых устройств 35 и 35′, которые с образованием геометрического замыкания расположены в отверстиях в головке 20 штока узла 6 цилиндра/поршня. Концы болтовых устройств 35 и 35′ выступают наружу с обеих сторон головки 20 штока и расположены в продольных отверстиях 33 и 33′ двух промежуточных устройств 36, выполненных в виде по существу прямоугольных пластин. Оба расположенных по обеим сторонам головки 20 штока промежуточных устройства 36 расположены, в свою очередь, в выемках 34, которые находятся в соединительных шарнирных пластинах 22, причем выемки 34 (показаны на фиг. 6b) расширены вверх и вниз таким образом, что промежуточные устройства 36 могут смещаться по высоте по отношению к соединительным шарнирным пластинам. Две соединительные шарнирные пластины 22, в свою очередь (так же, как и в двух других примерах осуществления изобретения), посредством крепежного устройства 21 соединены с удлинением 5 стрелы. В этом третьем примере осуществления изобретения болтовое устройство 33 расположено со смещением вниз на расстояние A по отношению к средней плоскости M и обеспечивает разгружающее действие в нагруженном сжатием состоянии. Второе болтовое устройство 33′ расположено со смещением вверх на расстояние A′ по отношению к средней плоскости M и обеспечивает разгружающее действие в нагруженном растяжением состоянии.