Результат интеллектуальной деятельности: КРАНОВЫЕ ВЕСЫ ДЛЯ ВЗВЕШИВАНИЯ КРУПНОТОННАЖНЫХ КОНТЕЙНЕРОВ

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано на железнодорожном транспорте для взвешивания крупнотоннажных контейнеров при их погрузке и разгрузке.

Известно устройство для взвешивания грузов на подъемных кранах, содержащее упругий элемент, выполненный в виде размещенной между выполненными с центральными отверстиями верхней и нижней опорными плитами и охватывающей хвостовик крюка кольцевой пластины, на средней части которой, имеющей толщину, большую толщины верхней и нижней частей, размещены тензометрические преобразователи и верхняя часть которой размещена в кольцевой проточке, выполненной в верхней опорной плите, связанной через упорный подшипник с телами качения с размещенной на конце хвостовика крюка гайкой, и крепежное кольцо, размещенное под кольцевой пластиной, кольцевая проточка верхней опорной плиты выполнена со средним диаметром, равным диаметру расположения центров тел качения упорного подшипника, верхняя часть пластины установлена в упомянутой проточке с натягом, при этом в нижней опорной плите выполнена цилиндрическая расточка, в которой с натягом посредством крепежного кольца размещена нижняя часть кольцевой пластины упругого элемента. (SU 188702, кл. B65G 13/16, 1965 г.)

Недостаток устройства заключается в том, что крюковая подвеска на тросе может устанавливаться под небольшим углом к вертикали и поворот крюка в одном подшипнике не позволит выровнять крюк в вертикальное положение. При таком взвешивании возрастают погрешности взвешивания из-за неправильно подвешенного на крюке груза.

Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату являются крановые весы для взвешивания крупнотоннажных контейнеров, содержащие смонтированный на траверсе в корпусе с верхними и нижними опорными кольцами крюк, установленный посредством двух подшипников с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, на хвостовике крюка размещены крепежная гайка и верхний подшипник, а в полости корпуса между верхним и нижним опорным кольцами размещен упругий элемент датчика, под которым в кольцевом выступе корпуса на цилиндрической части крюка установлен нижний подшипник, причем датчик подключен к блоку обработки сигналов. (SU 1301765, кл. G01G 19/14, 1985 г.)

Недостаток устройства состоит в том, что из-за перекосов в подвеске крюка и сложной конструкции встройки в его корпус упругого элемента датчика невозможна установка крюка в строго вертикальное положение, как следствие, при любом отклонении крюка от вертикали снижается точность взвешивания на нем.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности взвешивания за счет установки каждого крюка поворотного замка в строго вертикальное положение.

Указанный технический результат достигается тем, что крановые весы для взвешивания крупнотоннажных контейнеров, содержащие смонтированный на траверсе в корпусе с верхними и нижними опорными кольцами крюк, установленный посредством двух подшипников с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, на хвостовике крюка размещены крепежная гайка и верхний подшипник, а в полости корпуса между верхним и нижним опорным кольцами размещен упругий элемент датчика, под которым в кольцевом выступе корпуса на цилиндрической части крюка установлен нижний подшипник, причем датчик подключен к блоку обработки сигналов, дополнительно снабжены тремя указанными крюками, крюки установлены по углам рамы траверсы, а каждый упругий элемент датчика выполнен в виде полого цилиндра с тремя внутренними ребрами, радиально установленными под углом 120° по отношению друг к другу, в отверстиях которых размещены две обмотки, первичная подключена к источнику переменного тока, а перпендикулярно расположенная вторичная обмотка через выпрямитель и усилитель подключена к аналого-цифровому преобразователю блока обработки сигналов, соединенному с программируемым таймером.

Кроме того, что крюк выполнен в виде поворотного замка, каждый из которых дополнительно снабжен в корпусе двумя шайбами, установленными над упругим элементом датчика, и шаровым подшипником, смонтированным над ними в верхней цилиндрической части крюка под верхним опорным кольцом, причем нижняя шайба жестко закреплена в уширенной части полости корпуса, а верхнее опорное кольцо закреплено на верхнем подшипнике, установленном в кольцевой выточке корпуса с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, при этом верхняя шайба в нижней части имеет выпуклую сферическую поверхность, а нижняя шайба в верхней части - вогнутую сферическую поверхность.

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид весов на траверсе крана; на фиг.2 - траверса, вид сверху; на фиг.3 - механизм привода поворотных замков; на фиг.4 - сечение по А-А на фиг.2; на фиг.5 - узел, расположенный в углах траверсы; на фиг.6 - сечение по Б-Б на фиг.4; на фиг.7 - сечение по В-В на фиг.4; на фиг.8 - вид С на фиг.4; на фиг.9 - магнитоанизотропный датчик; на фиг.10 - блок-схема управления весами и на фиг.11 - график включения весов.

Крановые весы для взвешивания крупнотоннажных контейнеров содержат смонтированные на траверсе 1 в корпусах 2 с верхними 3 и нижними 4 опорными кольцами крюки 5. На траверсе 1 смонтирован электродвигатель 6 и тяги 7, на одной из которых жестко закреплена приводная гайка 8, например как у червячной передачи. Сверху на каждом крюке 5 установлен фигурный рычаг 9. Каждый крюк 5 установлен посредством двух подшипников 10 и 11 с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, на хвостовике 12 крюка 5 размещены крепежная гайка 13 и верхний подшипник 10. В полости корпуса 2 между верхним 3 и нижним 4 опорным кольцами размещен упругий элемент 15 датчика 16, под которым в кольцевом уступе 17 корпуса 2 на цилиндрической части 18 крюка 5 установлен нижний подшипник 11. Все датчики 16 подключены к блоку обработки сигналов 19.

Крановые весы выполнены в виде установленных по углам рамы траверсы 1 четырех поворотных замков 20, каждый из которых дополнительно снабжен в корпусе 2 двумя шайбами 21 и 22, установленными над упругим элементом 15. Шаровой подшипник 23 смонтирован над ними в верхней цилиндрической части 18 крюка 5 под верхним опорным кольцом 3. Нижняя шайба 21 на каждом крюке 5 жестко закреплена в уширенной части 14 полости его корпуса 2. Верхнее опорное кольцо 3 закреплено на верхнем подшипнике 10, установленном в кольцевой выточке 24 корпуса 2 с возможностью поворота вокруг вертикальной оси. Верхняя шайба 22, установленная на нижней шайбе 21, в нижней части имеет выпуклую сферическую поверхность, а нижняя шайба 21 в верхней части - вогнутую сферическую поверхность.

Каждый упругий элемент 15 датчика 16 выполнен в виде полого цилиндра с внутренними ребрами 25 под углом 120° по отношению друг к другу, в отверстиях которых размещены две обмотки 27 и 28. Первичная обмотка 27 подключена к источнику переменного тока 29, а перпендикулярно расположенная вторичная обмотка 28 через выпрямитель 30 и усилитель 31 подключена к аналого-цифровому преобразователю 32 блока обработки сигналов 19, соединенному с программируемым таймером 33 с возможностью включения и выключения им привода 34 подъема груза на кране.

Устройство работает следующим образом. После опускания краном траверсы 1 с поворотными замками 20 на крышу крупнотоннажного контейнера производится его захват. При этом электродвигатель 6 вращает гайку 8 на тяге 7, которая перемещается в ту или иную сторону (фиг.2). Эта тяга вместе с тремя тягами образует замкнутый прямоугольный контур внутри рамы траверсы 1. Каждый замок 20 размещен в цилиндрическом корпусе 2, имеющем внизу кольцевую проточку и фланец, которыми он вставлен в угловую коробку рамы траверсы 1. В верхней части замка 20 на крюке 5 под крепежной гайкой 13 смонтирован фигурный рычаг 9, в двух разнесенных отверстиях которого шарнирно закреплены две тяги 7. Одна тяга служит для поворота в замке 20 крюка 5 в его корпусе, а другая - для передачи движения на фигурный рычаг 9 соседнего замка 20 и так далее по указанному контуру до всех четырех замков 20. При перемещении одной тяги синхронно перемещаются остальные три тяги. Одновременно все четыре замка поворачиваются на угол, равный 90°. Заплечики каждого крюка 5 поворачиваются внутри соответствующего овального отверстия (фитинга) контейнера и устанавливаются в нем поперек. Таким образом, подъем траверсы 1 производится после захвата крюками 5 контейнера за его угловые фитинги.

После начала подъема контейнера через некоторый промежуток времени t_З производится его взвешивание за время t_ВЗ. Например, эти промежутки времени можно принять t_З=3-5 c, a t_ВЗ=3 с. График включения весов показан на фиг.11.

Включение в работу весов осуществляется по настраиваемой на эти промежутки времени программе программируемого таймера 33, подключенного к блоку обработки сигналов 19 и приводу 34 подъема.

Усилие от веса контейнера с заплечиков каждого крюка 5 через три подшипника 10, 11 и 23, два опорных кольца 3 и 4 и две шайбы 21 и 22 передается на установленный между ними упругий элемент 15 датчика 16. Остальные элементы располагаются в следующей последовательности сверху вниз 23, 22, 21, 15, 4, 11 на цилиндрической части 18 крюка 5. Подшипники 10 и 11 выполнены радиально упорными и служат для облегчения поворота и исключения заедания крюка 5 в горизонтальной плоскости. Подшипники 10 и 11 разнесены по длине крюка 5 для его устойчивого вертикального положения.

На фиг.4 показано нижнее опорное кольцо 4 со ступицей (втулкой) или может быть выполнено составным, под которым в кольцевом уступе 17 корпуса 2 установлен нижний подшипник 11. Упругий элемент 15 установлен с зазором и неподвижно с помощью шпилек во внутренней полости 14 корпуса 2. Нижняя шайба 21 также установлена с зазором и неподвижно с помощью шпилек на уступе корпуса 2. Крюк 5 установлен на верхнем опорном кольце 3, которое расположено под фигурным рычагом 9 и крепежной гайкой 13 на хвостовике 12 и смонтировано в корпусе 2 на подшипнике 10. Верхнее кольцо 3 насажено на цилиндрическую часть 18 крюка 5 на плотной посадке. Верхняя шайба 22 «плавает» в углублении нижней шайбы 21 таким образом, что крюк 5 принимает строго вертикальное устойчивое положение. Сепаратор шарового подшипника 23 обеспечивает такую установку верхней шайбы 22. Под нижним опорным кольцом 4 нижний подшипник 11 также помогает самоустанавливаться крюку 5 в корпусе 2. Последним на цилиндрическую часть 18 насажен нижний подшипник 11.

Перекос крюка 5 относительно вертикальной оси симметрии ликвидируется самоустановкой верхней шайбы 22, на которой установлен шаровой подшипник 23, в углублении нижней шайбы 21. Сферические поверхности обеспечивают строго вертикальное положение крюка 5 при качании спредера или неравномерной загрузки взвешиваемого контейнера. Сила тяжести от взвешиваемого контейнера перераспределяется на четыре замка, измеряется каждым из четырех датчиком 16 и затем складывается в блоке обработки сигналов 19. Упругий элемент 15, представляющий собой сердечник магнитоанизотропного датчика, выполнен из магнитоупругого сплава, а его обмотки 27 и 28 - из медного провода. При сжатии сердечника, первичные обмотки 27 которого подключены к источнику переменного тока 29, происходит угловое смещение магнитного потока. Со вторичных обмоток 28 этот сигнал поступает на выпрямитель 30, усиливается в усилителе 31 и обрабатывается в АЦП 32 блока обработки сигналов 19. Полученный результат взвешивания выдается на цифровой указатель пульта крана.

Программируемый таймер 33 осуществляет выключение привода 34 через один промежуток времени после его начала работы и снова выключает через другой промежуток времени. Эти промежутки могут быть разными по длительности один или несколько раз.

На время взвешивания t_ВЗ программируемый таймер 33 отключает привод 34 подъема. После фиксирования результатов массы контейнера привод 34 автоматически включается программируемым таймером 33.

Специальное выполнение упругого элемента 15 в виде трех боковых ребер под углом 120° позволит отцентрировать нагрузку от веса контейнера, а измерение в трех плоскостях исключит влияние случайных погрешностей при последующем его усреднении. Сигналы каждого датчика 16 складывают, а затем делят на три.

После того, как контейнер взвешен, он поднимается краном на необходимую высоту, переносится на расстояние и ставится на новое место площадки или вагона.

Использование предлагаемого устройства позволит повысить точность взвешивания контейнеров датчиками, встроенными в траверсу, за счет строго вертикальной самоустановки крюков и исключения их перекосов при качании и неравномерной загрузки.