Стрела грузоподъемного средства

 

Изобретение относится к подъемно-транспортным машинам с шарнирно-сочлененными стрелами, в частности к гидравлическим кранам и погрузочным манипуляторам, применяемым в промышленности, строительстве и сельском хозяйстве. Стрела грузоподъемного средства содержит корневую секцию и связанную с ней рукоять, установленные с возможностью поворота посредством двух силовых цилиндров. При этом корневая секция выполнена из трех стержней в виде шарнирного треугольника с двумя острыми углами. Рукоять выполнена из двух стержневых шарнирных треугольников с двумя острыми углами и с общей для обоих треугольников связью, один из шарниров которой соединен с силовым цилиндром рукояти. Один из стержней каждого треугольника рукояти выполнен с возможностью регулирования длины. Стержни всех треугольников, включая треугольник корневой секции, шарниры которых соединены с силовыми цилиндрами, выполнены в виде плоских в поперечном направлении ферм. Стрела снабжена двумя дополнительными силовыми цилиндрами, один из которых расположен под углом к цилиндру корневой секции, а другой - параллельно цилиндру рукояти. Все четыре цилиндра имеют общий шарнир с цапфами, соединенными с соответствующими фермами. Противоположные концы фермы корневой секции и ее цилиндры закреплены на грузоподъемном средстве посредством опорно-поворотных устройств с двумя степенями свободы. Техническая задача изобретения - расширение функциональных возможностей, снижение удельной металлоемкости и оптимальное распределение нагрузок на элементы стрелы. 8 ил.

Изобретение относится к подъемно-транспортным машинам с шарнирно-сочлененными стрелами, в частности к гидравлическим кранам и погрузочным манипуляторам, применяемым в промышленности, строительстве и сельском хозяйстве.

Известен погрузчик с шарнирно-сочлененной стрелой, включающей корневую секцию и связанную с ней рукоять, установленные с возможностью поворота посредством силовых цилиндров, при этом корневая секция и рукоять выполнены в виде плоских в вертикальной плоскости ферм (см. , например, книгу Красников В. В. Подъемно-транспортные машины в сельском хозяйстве. - Изд. 2-е. - М. : Колос, 1973, с. 19, рис. 5, ж).

Технический недостаток данной стрелы - ограниченные функциональные возможности и повышенная удельная металлоемкость, поскольку фермы выполнены жесткими и не приспособлены для восприятия повышенных нагрузок в поперечной (горизонтальной) плоскости, отсутствует возможность регулирования зоны действия и нагрузки на силовые цилиндры.

Известна также стрела грузоподъемного средства, содержащая закрепленную на грузоподъемном средстве корневую секцию и связанную с ней рукоять, установленные с возможностью поворота посредством двух силовых цилиндров, при этом корневая секция выполнена из трех стрежней в виде шарнирного треугольника с двумя острыми углами, вершины которых соединены соответственно с грузоподъемным средством и рукоятью, а вершина тупого угла - с указанными силовыми цилиндрами, при этом по крайней мере один из стрежней корневой секции выполнен с возможностью регулирования длины (SU N 1221195 A, МПК⁴ B 66 C 23/04, B 66 F 9/06, 1986).

Технический недостаток этой стрелы - недостаточно широкие функциональные возможности и завышенная удельная металлоемкость из-за того, что рукоять имеет обычное исполнение, а стрела не приспособлена для разворота и восприятия нагрузок в горизонтальной плоскости.

Техническая задача - расширение функциональных возможностей, снижение удельной металлоемкости и оптимальное распределение нагрузок на элементы стрелы за счет разворота и восприятия нагрузок в горизонтальной плоскости, выполнения рукояти в виде двух совмещенных шарнирных треугольников с регулированием длины некоторых стрежней, наличия дополнительных силовых цилиндров.

Согласно изобретению рукоять выполнена из двух стрежневых шарнирных треугольников с двумя острыми углами и с общей для обоих треугольников связью, один из шарниров которой соединен с силовым цилиндром рукояти, один из вышеуказанных треугольников со стороны одного из острых углов соединен с корневой секцией, а другой треугольник со стороны острого угла, наиболее удаленного от корневой секции, - с грузозахватным органом, по крайней мере один из стержней каждого треугольника рукояти выполнен с возможностью регулирования длины, а стрежни всех треугольников, включая треугольник корневой секции, шарниры которых соединены с силовыми цилиндрами, выполнены в виде плоских в поперечном направлении ферм с двумя гнездами для шарниров на каждом конце, при этом стрела снабжена двумя дополнительными силовыми цилиндрами, один из которых расположен под углом к цилиндру корневой секции, а другой - параллельно цилиндру рукояти, все четыре цилиндра имеют общий шарнир с цапфами, соединенными с гнездами плоских ферм, взаимодействующих с этим шарниром, ферма корневой секции противоположными гнездами и ее цилиндры закреплены на грузоподъемном средстве посредством опорно-поворотных устройств с двумя степенями свободы.

На фиг. 1 показана стрела грузоподъемного средства, общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид В на фиг. 1; на фиг. 5 - вид Г на фиг. 1; на фиг. 6, 7, 8 - сечения Д-Д, Е-Е, Ж-Ж на фиг. 1 соответственно.

Стрела грузоподъемного средства содержит корневую секцию 1 и связанную с ней рукоять 2. Для подъема и разворота корневой секции и, следовательно, всей стрелы предусмотрено два силовых цилиндра 3 и 4. Эти цилиндры расположены под углом друг к другу, их штоки сведены вместе и посредством шарнира 5 особой конструкции соединены между собой и со стрелой. Корневая секция 1 и противоположные концы (корпуса) цилиндров 3 и 4 закреплены на основании 6 грузоподъемного средства посредством опорно-поворотных устройств 7 и 8 с двумя степенями свободы. Шарнир 5 имеет цапфы 9, на которых шарнирно закреплены два расположенных параллельно силовых цилиндра 10 рукояти, а также плоские в поперечном направлении фермы 11 и 12 - посредством двух своих гнезд 13 и 14 для шарниров на каждом конце этих ферм. Фермы 11 и 12, выполняющие функции стержней, и стержень 15 с телескопической частью 16 образуют шарнирный треугольник - корневую секцию с двумя острыми углами. Их вершины соединены с основанием 6 и с рукоятью 2, а вершина тупого угла несет указанный шарнир 5.

Рукоять выполнена из двух стержневых шарнирных треугольников 17 и 18 с двумя острыми углами и с общей для обоих треугольников связью 19, один из шарниров который соединен со штоками параллельных цилиндров 10 рукояти. Это предопределяет выполнение связи 19 и примыкающего к корневой секции стержня 20 в виде плоских в поперечном направлении (и более узких) ферм со своими гнездами для шарниров. Один из острых углов треугольника 17 соединен с корневой секцией 1, а острый угол другого треугольника 18, наиболее удаленного от корневой секции, несет на себе грузозахватный орган 21. В каждом треугольнике 17 и 18 по крайней мере один из стержней 22 и 23 выполнен с возможностью регулирования длины, - собран из собственно стержня и телескопической части. Стержень 24, взаимодействующий со штоками цилиндров 10 и с грузозахватным органом 21, имеет на концах соответствующие скобы.

В итоге корневая секция 1 стрелы в сечении имеет жесткое пространственное треугольное образование, набранное из труб (фиг. 6). Подобное образование, но меньших размеров, имеется и в сечении треугольника 17 рукояти 2 (фиг. 7). Лишь сечение треугольника 18 представляет набор из двух труб (фиг. 8), но нижняя труба - стержень 24 имеет повышенные поперечные размеры, а на ее концах, как было отмечено, предусмотрены скобы.

Стрела грузоподъемного средства работает следующим образом.

Работой силовых цилиндров 3 и 4 стреле корневой секции 1 и рукояти 2 сообщается подъем - опускание в вертикальной плоскости, разворот на определенные углы в горизонтальной плоскости. Опорно-поворотные устройства 7 и 8 на основании 6 грузоподъемного средства обеспечивают корневой секции 1 и корпусам цилиндров 3, 4 необходимые подвижности - две степени свободы. В шарнире 5 особой конструкции происходят взаимные перемещения штоков цилиндров 3, 4 друг относительно друга и относительно плоских ферм 11 и 12 корневой секции 1. Указанные эволюции шарнира 5 относительно ферм 11 и 12 происходят в их гнездах 13 и 14. При задействовании силовых цилиндров 10 (оба цилиндра работают параллельно как одно кинематическое звено) рукояти 2 вместе с грузозахватным органом 21 сообщается дополнительный разворот в вертикальной плоскости - плоскости стрелы. При этом рукоять разворачивается относительно корневой секции в шарнире, соединяющем стержень 15 и ферму 12 секции, а корпуса цилиндров 10 проворачиваются на цапфах 9 шарнира 5. Штоки цилиндров 10 разворачиваются относительно шарнира, расположенного на конце связи 19, являющейся общим звеном для обоих шарнирных треугольников 17 и 18.

Под действием веса груза, передаваемого на рукоять 2 от грузозахватного органа 21, возникают продольные усилия в стрежнях и плоских фермах - растягивающие в верхних трубчатых звеньях 23 и 22, менее благоприятные сжимающие - в стрежне 24 со скобами на концах, ферме 20 и ферме связи 19. От звеньев 19, 20, 24 усилия передаются на силовые цилиндры 10 рукояти, а посредством цапф 9 шарнира 5 и гнезд 13 - на ферму 11 корневой секции и на силовые цилиндры 3 и 4. Усилия от фермы 11 и цилиндров 3, 4 воспринимаются основанием 6 грузоподъемного средства посредством опорно-поворотных устройств 7 и 8. Растягивающие усилия верхнего пояса от стержней 23 и 22 передаются на стержень 15 с телескопической частью 16, частично на ферму 12 корневой секции и далее на основание 6 посредством тех же устройств 7, 8 с задействованием цилиндров 3, 4 через гнезда 14 и цапфы 9. В общем случае усилия, действующие на цилиндры 3 и 4, не равны между собой, неравномерно также загружаются устройства 8.

Дополнительно к этому при горизонтальном развороте стрелы за счет различного перемещения штоков силовых цилиндров 3 и 4 возникают боковые (горизонтальные, поперечные) составляющие усилий. Эти усилия возникают из-за различной нагрузки на штоках цилиндров 3 и 4 и инерционных сил, действующих главным образом со стороны груза на максимальном плече, равном вылету стрелы. Боковые усилия воспринимаются: 1) скобами стержня 24 шарнирного треугольника 18 (здесь вылет минимален); 2) связью фермой 19 и остальными более мощными плоскими фермами стрелы 20, 12, 11. По мере приближения к опорно-поворотному устройству 7, воспринимающему как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, прочность и жесткость этих ферм возрастает. Следовательно, плоские фермы стрелы находятся под действием сил сжатия и изгибающих моментов в поперечной плоскости. Повышению жесткости всей стрелы способствуют треугольные в сечении пространственные образования из труб (фиг. 6 и 7). Оси цилиндров 3 и 4 не совпадают с осями нижних опорно-поворотных устройств 8. Поэтому эти устройства воспринимают взаимно перпендикулярные нагрузки.

Зона действия в вертикальной плоскости стрелы и ее грузозахватного органа 21, а также нагрузки на силовые цилиндры 3, 4, 10 зависят от размеров шарнирного треугольника корневой секции 1 и треугольников 17 и 18 рукояти 2. При регулировании длины стрежней, находящихся в растянутой зоне, - 23, 22, 15 (с телескопической частью 16) изменяются: высота подъема грузозахватного органа 21, вылет стрелы, грузоподъемность системы. За счет длины регулируемых стержней перераспределяются нагрузки на звенья шарнирно-стрежневой системы, включая силовые цилиндры.

В итоге достигается оптимальное распределение нагрузок растяжения - сжатия на стержни и плоские фермы; за счет разворота стрелы в горизонтальной плоскости увеличивается зона действия системы, при этом возникающие поперечные нагрузки "поглощаются" средствами, способствующими повышению жесткости шарнирно-стержневой пространственной конструкции. Это способствует расширению функциональных возможностей стрелы при снижении ее удельной металлоемкости.

Формула изобретения

Стрела грузоподъемного средства, содержащая закрепленную на грузоподъемном средстве корневую секцию и связанную с ней рукоять, установленные с возможностью поворота посредством двух силовых цилиндров, при этом корневая секция выполнена из трех стрежней в виде шарнирного треугольника с двумя острыми углами, вершины которых соединены соответственно с грузоподъемным средством и рукоятью, а вершина тупого угла - с указанными силовыми цилиндрами, при этом по крайней мере один из стержней корневой секции выполнен с возможностью регулирования длины, отличающаяся тем, что рукоять выполнена из двух стрежневых шарнирных треугольников с двумя острыми углами и с общей для обоих треугольников связью, один из шарниров которой соединен с силовым цилиндром рукояти, один из указанных треугольников со стороны одного из острых углов соединен с корневой секцией, а другой треугольник со стороны острого угла, наиболее удаленного от корневой секции, - с грузозахватным органом, по крайней мере один из стержней каждого треугольника рукояти выполнен с возможностью регулирования длины, а стержни всех треугольников, включая треугольник корневой секции, шарниры которых соединены с силовыми цилиндрами, выполнены в виде плоских в поперечном направлении ферм с двумя гнездами на каждом конце для соответствующих шарниров, при этом стрела снабжена двумя дополнительными силовыми цилиндрами, один из которых расположен под углом к цилиндру корневой секции, а другой - параллельно цилиндру рукояти, все четыре цилиндра имеют общий шарнир с цапфами, соединенными с гнездами плоских ферм, взаимодействующих с этим шарниром, ферма корневой секции противоположными гнездами и ее цилиндры закреплены на грузоподъемном средстве посредством опорно-поворотных устройств с двумя степенями свободы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8