Результат интеллектуальной деятельности: БАШЕННЫЙ КРАН С ПОДЪЕМНОЙ СТРЕЛОЙ

Изобретение относится к грузоподъемной технике, в частности к башенным кранам, у которых стрела является подъемной и поворачивается в вертикальной плоскости из горизонтального положения в поднятое наклонное положение.

При работе крана с подъемной стрелой она в своем поднятом крайнем положении может взаимодействовать с другими верхними частями башенного крана, что создает опасные моменты, которые являются причиной аварий и падений кранов. Это происходит, когда кран переводят в режим работы с поднятой стрелой или когда кран работает с минимальным вылетом грузового крюка крана и стрела максимально приближена к стойке или к оголовку башни крана.

Существенной задачей предотвращения аварийных моментов является исключение динамических нагрузок на верхнюю часть крана в случае чрезмерного заваливания стрелы в сторону стойки или оголовка.

С целью предотвращения воздействий стрел на стойки кранов в мировой практике используют пружинные упоры, устанавливаемые между верхними частями кранов и стрелами кранов.

Одним из таких известных кранов с подъемной стрелой и пружинным упором является башенный кран, содержащий башню с установленной на ней верхней частью, которая включает раму и шарнирно связанные с ней стрелу, стойку, распорку, а также связанный с верхней частью крана пружинный упор, имеющий неподвижную и подвижную части, при этом между торцом неподвижной части и подвижной частью упора расположена пружина сжатия пружинного упора, один конец неподвижной части упора шарнирно соединен со стойкой крана, а другой конец неподвижной части упора связан со стойкой растяжкой для удержания пружинного упора в рабочем положении, причем конец подвижной части упора, обращенный в сторону стрелы, расположен с возможностью взаимодействия со стрелой крана в крайнем поднятом вверх положении стрелы [1].

В другом известном башенном кране пружинный упор закреплен на стойке крана под острым углом к стойке, наклонно в сторону стрелы [2].

Расположение пружинных упоров под различными углами к стойкам указывает на выбор такого положения пружинного упора в пространстве между стойкой и стрелой, которое бы обеспечивало надежность контакта стрелы с пружинным упором при подъеме стрелы, а также постоянство взаимодействия пружинного упора со стрелой во время работы крана на минимальном вылете.

Известные технические решения обеспечивают взаимодействие стрелы с пружинным упором тогда, когда пружинный упор расположен в точном проектном положении по отношению к стреле крана.

В процессе эксплуатации крана неизбежно появление люфтов в соединениях, возможны отклонения стрелы от проектного положения в результате воздействия на нее порывов ветра и инерционных нагрузок, действующих в горизонтальной плоскости, что не исключает возможность смещения стрелы относительно обращенного к стреле конца пружинного упора. В результате возникает опасность аварийных моментов, когда при подъеме стрелы она по указанным причинам может пройти мимо пружинного упора.

Известен строительный башенный кран с подъемной стрелой и устройством ограничения верхнего положения стрелы, при этом устройство выполняет также функции упругого буфера, ограничивающего верхнее положение стрелы против ее запрокидывания, причем устройство ограничения содержит шарнирно закрепленную на оголовке башни крана стойку и гибкую тягу, один конец которой закреплен на конце распорки, средняя часть тяги перекинута через блок оголовка, ветвь тяги со стороны стрелы взаимодействует с концом стойки и на этой ветви закреплены упоры, удерживающие стойку в горизонтальном положении, а другой конец тяги соединен с башней [3].

Данное известное устройство в основном предназначено для разгрузки оголовка от изгибающих усилий и при этом исключает запрокидывание стрелы. Устройство имеет сложную конструкцию, причем упругость буфера ограничивается упругостью тяги (ее вытяжкой) от растягивающих усилий.

Из известных башенных кранов с подъемной стрелой наиболее близким техническим решением по сущности и достигаемому эффекту является башенный кран с подъемной стрелой, содержащий башню с установленной на ней верхней частью крана, включающей раму башни и шарнирно связанные с рамой башни стрелу, стойку, распорку, а также шарнирно связанный с верхней частью крана пружинный упор, имеющий неподвижную и подвижную части, при этом между неподвижной частью и подвижной частями упора расположена пружина сжатия пружинного упора [1].

Решаемой и достигаемой задачей данного технического решения является повышение безопасности и надежности работы крана.

Поставленная задача решается тем, что в башенном кране с подъемной стрелой, содержащем башню с установленной на ней верхней частью крана, включающей раму башни и шарнирно связанные с рамой башни стрелу, стойку, распорку, а также шарнирно связанный с верхней частью крана пружинный упор, имеющий неподвижную и подвижную части, при этом между неподвижной частью и подвижной частями упора расположена пружина сжатия пружинного упора, - шарнир, соединяющий неподвижную часть упора с верхней частью крана расположен на раме башни, а подвижная часть пружинного упора шарнирно связана со стрелой крана.

Шарнир соединения неподвижной части пружинного упора с рамой башни расположен на задней части рамы башни, на противоположной стороне от стрелы.

Подвижная часть пружинного упора связана с верхним поясом стрелы крана.

Подвижная часть пружинного упора выполнена телескопической.

Такое компоновочное решение башенного крана снимает со стойки крана нагрузки от действия на нее стрелы, уменьшает опрокидывающий момент на кране за счет оптимального расположения шарнира крепления неподвижной части пружинного упора на верхней части крана, а также обеспечивает постоянную и надежную связь стрелы с пружинным упором.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан башенный кран с подъемной стрелой, на фиг.2 показана схема пружинного упора (конструкция которого в данном описании не раскрывается).

Башенный кран с подъемной стрелой содержит башню 1 (фиг.1), на которой установлена верхняя часть 2 крана. Последняя включает раму 3 башни и шарнирно связанные с ней стрелу 4, стойку 5, распорку 6, а также связанный с верхней частью крана пружинный упор 7. Упор имеет неподвижную часть 8, шарниром 9 закрепленную на раме 3 башни, и подвижную часть 10, установленную с возможностью перемещения в продольном направлении относительно неподвижной части 8. Между неподвижной и подвижной частями 8 и 10 пружинного упора (фиг.2) установлена, по крайней мере, одна пружина 11 сжатия. Подвижная часть 10 упора своим концом 12, расположенным между стрелой 4 и пружиной сжатия 11, связана шарниром 13 со стрелой 4 крана. Более конкретно, шарнир 13 расположен на верхнем поясе 14 стрелы, при этом шарнир 9 крепления неподвижной части 8 упора расположен на задней части 15 рамы 3 башни в сторону от стрелы.

Подвижная часть 10 пружинного упора в одном варианте исполнения пружинного упора может быть телескопической, состоящей из двух телескопически соединенных между собой частей 16 и 17. Шарнирами 18 стрела 4 связана с рамой 3 башни.

Работает башенный кран с подъемной стрелой при следующих двух условиях работы.

Первое условие работы, когда на грузовом крюке крана нет груза и кран переводится в положение его работы на минимальном вылете крюка при максимально поднятой стреле. Для этого переводят стрелу 4 (фиг.1) из горизонтального или иного ее (наклонного) положения в крайнее левое положение, когда она будет максимально приближена к стойке 5 крана. Стрелу 4 поворачивают в вертикальной плоскости вокруг шарниров 18 ее крепления к раме 3 башни 1 в сторону стойки 5. При повороте стрелы усилие от ее верхнего пояса 14 через шарнир 13 передается на подвижную часть 10 упора, который перемещается относительно неподвижной части 8 упора. Подвижная часть 10 упора упирается в пружину 11, которая сжимается и передает усилие от движущейся стрелы на неподвижную часть 8 упора. При сжатии пружины сопротивление подъему стрелы возрастает, при этом в начале сжатия пружины гасятся возможные ударные нагрузки, передающиеся от стрелы на упор. Далее нагрузка передается от неподвижной части 8 упора на шарнир 9 и через него - на заднюю часть 15 рамы 3 башни. При этом контур действия нагрузки от действия массы движущейся стрелы замыкается на башне, а плечо действия нагрузки, передающейся на башню 1 крана, в существенной мере минимизируется. Соответственно уменьшению плеча действия нагрузки снижается действующий на башню 1 крана опрокидывающий момент.

При опускании стрелы из поднятого положения в горизонтальное положение усилие от верхнего пояса 14 стрелы через шарнир 13 передается в обратном направлении и подвижная часть 10 пружинного упора перемещается относительно неподвижной части 8 пружинного упора в обратном направлении вместе со стрелой 4. При этом пружина 11 разгружается от усилия сжатия, стрела приводится в горизонтальное положение, а ее связь с пружинным упором сохраняется для надежности выполнения следующих циклов работы.

Вторым условием является работа крана с максимально поднятой стрелой, когда на грузовом крюке крана имеется груз. В этом положении стрелы пружина 11 пружинного упора находится в постоянно сжатом состоянии и стрела 4 взаимодействует со стойкой 5 крана и с рамой 3 башни через пружину 11. При этом между стойкой и стрелой действует усилие пружины, направленное в сторону стрелы, и это усилие обеспечивает плавность работы стрелы на минимальном вылете путем гашения динамических нагрузок, которые возникают на стреле, например, в начале движения крана по подкрановому пути.

В условиях работы крана с грузом на крюке стрела крана поднимается, опускается и перемещается в пространстве. При этом она испытывает знакопеременные, действующие в вертикальной и горизонтальной плоскостях нагрузки, которые от нее передаются на раму 3 башни.

Нагрузки, действующие в вертикальной плоскости, частично гасятся пружиной 11 и передаются через неподвижную часть 8 упора на заднюю часть рамы 3 башни описанным выше образом, а нагрузки, действующие в горизонтальной плоскости, воспринимаются от стрелы 4 передней частью рамы 3 башни через шарниры 18 соединения стрелы с рамой. При действии нагрузок на стрелу в горизонтальной плоскости она смещается от оси симметрии рамы 3 башни в допустимых пределах, при этом связь пружинного упора 7 со стрелой 4 сохраняется благодаря шарнирной связи подвижной части 10 пружинного упора с верхним поясом 14 стрелы. Это обеспечивает постоянство и надежность взаимодействия стрелы 4 с рамой 3 башни через пружинный упор 7 при любых положениях стрелы 4 в пространстве, что исключает прохождение стрелы мимо пружинного упора и опрокидывание стрелы, а также существенно гасит ударные нагрузки при движении стрелы в сторону стойки.

Источники информации

1. Pointing the way: The HC-L cranes. Проспект фирмы Liebherr, Printed in Germany by Eberl LBC-487-12.97-10e (прототип).

2. Turmdrehkran 224 HC-L, Проспект фирмы Liebherr, Printed in Germany FEM (Section 1) Krangruppe A3.03.1997.

3. SU 181252, 15.04.1966.