Подъемное устройство

 

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению. Подъемное устройство представляет собой пространственную структуру, образованную сторонами, имеющими в основании равносторонний многоугольник и выполнеными по крайней мере из трех рядов решеток, образованных Х-образно шарнирно связанными рычагами, концы которых в каждом ряду одной стороны шарнирно связаны с одноименными концами рычагов решетки этого же ряда смежной стороны. При этом концы рычагов нижней решетки установлены в направляющих основания для перемещения к центру многоугольника при увеличении длины устройства. Для изменения длины устройства предусмотрен привод в виде полиспаста, гибкий элемент которого запассован через блоки последовательно по высоте, расположенные в плоскостях под углом к продольной оси подъемного устройства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Настоящее изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению, в частности к подъемным устройствам пантографного типа.

Известно подъемное устройство, содержащее основание с установленным на нем пространственной формы раздвижным механизмом, имеющим в основании равносторонний многоугольник и образованный по крайней мере тремя рядами структурных элементов, каждый из которых выполнен в виде по меньшей мере трех складывающихся по типу пантографа Х-образных решеток, свободные концы рычагов каждой решетки одной стороны шарнирно связаны с одноименными концами рычагов смежной стороны раздвижного механизма, а концы рычагов первого ряда решеток установлены на основании с возможностью радиального перемещения к центру прямоугольника при увеличении длины раздвижного механизма, а также приводной механизм, связанный с решеткой и закрепленный на основании (см. заявку ЕР N 0329346, 1989).

Известное подъемное устройство пространственной конструкции выполнено из шарнирно связанных между собой продольных звеньев, что позволило существенно снизить вес самого устройства по сравнению с традиционно эксплуатируемыми стреловыми подъемниками. При этом связи между звеньями позволили обеспечить складывание образованных звеньями решеток по типу пантографа с сохранением той же грузоподъемности, что и у стрелового подъемника. В то же время такое свойство, как складывание, позволяет в нерабочем состоянии устройства до минимума свести его высоту. Если учесть, что такой подъемник должен работать для обеспечения технологических операций на складе, или в магазине, или на стройплощадке непродолжительное время, то возможность его складывания и удобство хранения представляют собой одно из самых выгодных и перспективных качеств.

Известное подъемное устройство предназначено для подъема малогабаритных и нетяжеловесных грузов типа коробки с продуктами (в магазине) и т. д. Основной задачей создания такого подъемника являлось обеспечение возможности подъема такого груза на превышающую рост человека высоту, например, в хранилище товаров на верхнюю полку стеллажа.

О таком решении задачи указывает и конструкция самого подъемника в части расположения и связей звеньев решеток между собой и с основанием. Прежде всего основание размещено на многоугольной раме, поставленной на колесах. Таким образом, вес поднимаемого груза не должен превышать то усилие на осях колес, при котором устройство может еще передвигаться без поломки самих колес.

Кроме того, для раздвижения пространственного механизма предусмотрен либо ручной, либо любой другой привод. Конструкция расположения решеток и связей такова, что для подъема груза необходимо пользователю в случае ручного привода оказать сдвигающее усилие на одно из звеньев первого ряда решеток. Иначе говоря, чтобы поднять размещенный на верхней площадке подъемного устройства груз, пользователь должен ухватиться руками за имеющую возможность перемещения в зоне опорного многоугольника стойку (часть решетки) и перемещать ее подвижно расположенный конец к центру многоугольника. Если учесть, что все решетки обладают массой и добавить еще массу груза (даже без учета трения в шарнирах), то видно, что для подъема даже небольшого по весу груза необходимо приложить достаточно большое силового воздействие, которое может быть больше возможностей среднего человека.

Даже при использовании механического или электрического привода его мощность должна быть значительной, так как воздействие идет только на одно звено.

Указанные особенности не позволяют широко использовать данный подъемник в социально-бытовой сфере и практически не позволяют использовать его в других областях, например, строительстве. Решение задачи по устранению этих недостатков при сохранении положительных свойств (малые габариты в сложенном состоянии, малый вес) позволили бы получить подъемное устройство практически универсального применения.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка подъемного устройства, обеспечивающего увеличение грузоподъемности при сохранении пространственной конструкции и складывания и упрощение конструкции при улучшении технологии изготовления, а также решение задачи использования маломощного привода при подъеме массогабаритного груза. Достигаемый при этом технический эффект заключается в повышении эксплуатационных характеристик, увеличении грузоподъемности и повышении надежности за счет исключения перекосов структуры.

Указанный механический эффект достигается тем, что в подъемном устройстве, содержащем основание с установленным на нем пространственной формы раздвижным механизмом, имеющим в основании равносторонний многоугольник и образованным по крайней мере тремя рядами структурных элементов, каждый из которых выполнен в виде по меньшей мере трех складывающихся по типу пантографа Х-образных решеток, свободные концы рычагов каждой решетки одной стороны шарнирно связаны с одноименными концами рычагов смежной стороны раздвижного механизма, а концы рычагов первого ряда решеток установлены на основании с возможностью радиального перемещения к центру многоугольника при увеличении длины раздвижного механизма, а также приводной механизм, связанный с решеткой и закрепленный на основании, приводной механизм выполнен в виде полиспаста, блоки которого шарнирно связаны и расположены на концах рычагов каждой решетки, а гибкий элемент первым своим участком закреплен на барабане приводного механизма, а последним участком на блоке верхней решетки и установлен с возможностью охвата блоков, расположенных в одной плоскости под углом к продольной оси раздвижного механизма, с переходом с последнего блока предыдущего ряда на первый блок последующего ряда и закреплением на последнем блоке.

Такое выражение в обобщенном виде предусматривает широкую гамму возможных вариаций по запасовке гибкого элемента с охватом всех рычагов всех решеток, что позволяет существенно повысить не только грузоподъемность при сохранении тех же габаритов самого устройства, но и исключить перекосы устройства при увеличении длины и расположении центра масс груза вне зоны плоскости, через которую проходит продольная ось подъемного устройства.

Так, возможен вариант исполнения, когда блоки полиспаста могут располагаться в плоскости, перпендикулярной продольной оси раздвижного механизма. При таком расположении блоков имеет место четкое пространственное расположение всех векторов сил, действующих через блоки на рычаги, вдоль продольной оси устройства и перпендикулярно продольной оси подъемного устройства.

Четкая ориентация направления всех сил, равенство которых в одноименных плоскостях обеспечивается кинематическими свойствами полиспаста, позволяет удерживать пространственную структуру в строго вертикальном вполне уравновешенном положении.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточных для достижения указанного технического эффекта.

Так, установка шарнирно посаженных блоков на концах рычагов Х-образных решеток и на серединах половин рычагов в каждой решетке позволяет пропустить единую гибкую связь от барабана до последнего блока через все последовательно расположенные блоки. В этом случае наматывание гибкой связи на барабан приводит к равномерному силовому воздействию на каждый рычаг в сторону его разворота, возникающему за счет передачи усилия от связи через блок на рычаги. Одновременное силовое воздействие на все рычаги механизма позволяет обеспечить надежное и гарантированное изменение длины подъемного устройства независимо от массы перемещаемого груза. При этом решена задача сохранения пространственной структуры, компактности в сложенном положении и повышения грузоподъемности за счет иного, чем в прототипе, выполнения привода раздвижения подъемника.

При этом гибкая связь полиспаста может располагаться с последовательным прохождением блоков по каждому ряду отдельно или последовательно с ряда на ряд. В случае использования нескольких приводов, отдельных для каждой стороны ряда или для нескольких рядов, создаются условия по использованию существенно маломощных машин с повышением надежности подъема груза в случае выхода из строя полиспаста или барабана с его приводом.

Использование полиспаста и блоков позволяет решить задачу по снижению энергозатрат на привод за счет разложения сил в блоках. Кроме того, равномерные одинаковые усилия на все рычаги вместе при подъеме груза повышают срок службы подъемника по сравнению с одноточечным мощным приложением усилия к одному звену в прототипе.

Изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического эффекта.

На фиг. 1 представлен общий вид подъемного устройства с первым примером запасовки гибкого элемента; на фиг. 2 подъемное устройство по фиг. 1 со вторым примером запасовки гибкого элемента.

Подъемное устройство (см. фиг. 1) представляет собой раздвижной механизм пространственной структуры, составленный из по крайней мере трех вертикально смонтированных на основании 1 сторон, боковыми гранями связанных между собой с образованием равностороннего многоугольника в основании. Каждая сторона образована по крайней мере тремя рядами 2, 3 и 4, образованных Х-образно шарнирно связанными рычагами 5 и 6, концы которых шарнирно связаны с соответствующими концами рычагов смежной решетки одной стороны и одноименными концами рычагов решетки этого же ряда смежной стороны. Таким образом, в одном шарнирном узле 7 связаны между собой концами четыре рычага. Такое выполнение решеток по каждой стороне позволяет механизму складываться по типу пантографа. Это же свойство распространяется и на весь пространственный раздвижной механизм в целом.

Свободные концы рычагов 5 и 6 нижнего ряда каждой решетки каждой стороны пространственной структуры установлены с возможностью перемещения от угла равностороннего многоугольника в основании к центру его по направляющим 8, выполненным в основании.

Удержание пространственного раздвижного механизма в заданной форме на требуемой высоте обеспечивается приводным механизмом, включающим в себя барабан 9 с приводом любого типа, к которому присоединен первый участок гибкого элемента 10 полиспаста. Для запасовки гибкого элемента 10 раздвижной механизм снабжен блоками 11, шарнирно связанными с рычагами 5 и 6 на любом участке их длин, а также с шарнирными узлами 7.

Прикрепленный к барабану первый участок гибкого элемента протягивается через первый блок на рычаге 5 или 6 нижней решетки любой стороны в зоне направляющей 8, центральный участок гибкого элемента, в качестве которого может использоваться трос или иная гибкая связь, например, цепь, канат, последовательно пропускается через все блоки, расположенные в общей горизонтальной плоскости, перпендикулярно продольной оси устройства, последовательно с одного уровня на другой, превышающий первый по высоте. При переходе с уровня запасовки на другой уровень гибкий элемент пропускается в вертикальном направлении через смежно расположенные боковые блоки 11. Такой пример запасовки показан на фиг. 1.

На фиг. 2 показан пример исполнения запасовки гибкого элемента в общем случае, когда блоки одного уровня лежат в плоскости, расположенной под углом к продольной оси раздвижного механизма. При этом часть блоков может располагаться в горизонтальной плоскости, а часть блоков в плоскости под углом к продольной оси раздвижного механизма, образуя спиралеобразную форму.

По достигаемому результату в части удержания пространственной структуры от перекосов оба примера запасовки совпадают. Различие в последовательности запасовки обусловлено скорее возможностью решения задачи изменения грузоподъемности при сохранении тех же габаритов и надежностью, так как последняя зависит от величины угла охвата гибким элементом блока. Во втором примере охват больше, следовательно вероятность срыва гибкого элемента с блока меньше.

Подъемное устройство эксплуатируется следующим образом.

В сложенном состоянии раздвижного механизма все рычаги каждой решетки занимают положение, определенное конструкцией шарнирных узлов в точках их связей, а также длиной максимально смотанного с барабана 9 гибкого элемента 10. В этом положении подъемное устройство имеет минимальную высоту, что позволяет производить размещение груза на площадку, расположенную на рычагах верхних решеток каждой стороны.

Для подъема груза на требуемую высоту необходимо уменьшить длину гибкого элемента, для чего производят его намотку на барабан 9. Уменьшение длины приводит к деформации углового положения рычагов решеток относительно друг друга, при которой свободные концы рычагов 5 и 6 нижней решетки каждой стороны начинают перемещаться к центру основания многоугольника по направляющим 8. Ширина устройства уменьшается, а его высота увеличивается. Увеличение высоты происходит вследствие воздействия усилий на рычаги, возникающих в местах схвата гибким элементом блоков 11 и направленных к продольной оси подъемного устройства.

Для опускания груза необходимо стравить гибкий элемент, что позволит раздвижному механизму принять иное положение рычагов, которые под действием массы груза и/или собственного веса будут складываться.

Ввиду того, что запасовка гибкого элемента производится по четко ориентированным в пространстве по отношению к продольной оси устройства блокам, существенно уменьшается вероятность перекоса устройства из-за несовпадения его центра масс и продольной оси устройства. При наличии опрокидывающего момента, вызывающего ускорение складывания рычагов одной стороны по отношению к рычагам других сторон, происходит ослабление натяжения гибкого элемента с этой стороны. Но учитывая, что гибкий элемент общий для всей структуры, ослабление не может иметь место, и это обстоятельство вызвано особенностями кинематики полиспаста, при которой усилие во всех блоках будет одинаково. И если усилие в одном блоке по каким-либо причинам изменится, то тут же автоматически будет компенсировано и выравнено усилие за счет других блоков.

Использование полиспаста в качестве приводного механизма придает конструкции такие свойства по надежности, простоте, которые ни один другой вид привода не обеспечивает. Прежде всего, полиспаст не требует технологически трудоемких в изготовлении элементов с точными поверхностями, может легко изготавливаться в любых условиях, где есть слесарные приспособления. Полиспастсистема самоуравнивающаяся и самоустанавливающаяся с распределением равномерного усилия по всем своим элементам. Этим обусловлены высокая надежность привода и всего устройства в целом. Кроме того, полиспаст не требует мощного приводного двигателя к барабану, что указывает на высокую энергетическую экономичность.

Грузоподъемность раздвижного механизма практически ограничена несущей способностью рычагов и шарниров и самим гибким элементом, что указывает на широкие возможности применения подъемного устройства в любых отраслях деятельности человека. А компактность подъемного устройства позволяет не только хранить его в стесненных условиях, но и легко транспортировать без демонтажа.

Формула изобретения

1. ПОДЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее основание с установленным на нем пространственной формы раздвижным механизмом, имеющим в основании равносторонний многоугольник и образованным по меньшей мере последовательно расположенными рядами структурных элементов, каждый из которых выполнен в виде трех складывающихся по типу пантографа Х-образных решеток, свободные концы рычагов каждой решетки одной стороны шарнирно связаны с одноименными концами рычагов соответствующей решетки сопряженной стороны, и приводной механизм, связанный с решеткой и закрепленный на основании, причем концы рычагов первого ряда решеток установлены на основании с возможностью радиального перемещения к центру многоугольника при увеличении длины раздвижного механизма, отличающееся тем, что приводной механизм выполнен в виде полиспаста, блоки которого шарнирно связаны и расположены на концах рычагов каждой решетки, а гибкий элемент первым своим участком закреплен на барабане приводного механизма, а последним участком на блоке верхней решетки и установлен с возможностью охвата блоков, расположенных в одной плоскости под углом к продольной оси раздвижного механизма, переходя при этом с последнего блока предыдущего ряда на первый блок последующего ряда вплоть до закрепления на последнем блоке.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что что блоки полиспаста расположены в плоскости, перпендикулярной продольной оси раздвижного механизма.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2