Кран

Союз СоветскикСоциалистическихРеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ и 1793371(31) 49241/7183664/71 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Иностранная фирма(54) КРАН Изобретение относится к подъемно- транспортному машиностроению и касается конструирования кранов.Известен кран, в котором применены телескопическая стрела с тензометрическими датчиками усилий и силовые Мйли ндры 1),Недостаток указанного крана заключается в конструктивной сложности; Наиболее близким известным техническим решением является кран, содержащий телескопическую стрелу снеподвижным и выдвижными элементами,установленную на оси с возможностьюповорота на платформе, силовой цилиндр с поршнем и штоком, поворотноустановленный на платформе и связанный со стрелой, и предохранительноеустройство 21Недостаток указанного крана заключается в возможности его опрокидывания и поломки из-за получения неточных данных параметров нагрузки 25и угла наклона стрелы,Цель изобретения - предотвращение опрокидывания стрелы и поломкикрана путем визуального наблюденияза действительно йозникающими на кране более точными величинами усилийи угла наклона стрелы под нагрузкой. Для этого предлагаемяй кран снабжен корпусом с тензометрическими дат чиками, вмонтированными в верхней части штока поршня, и неподвижными контактами, закрепленными на оси стрелы крана, а предохранительное устройство содержит усилитель, потенциометры, сумматор электрических сигналов, селектор, указатели угла подъема стрелы и положения выдвинутых элементов стрелы и источник тока, при этом потенциометры установлены на платформе крана и взаимодействуют с соответствующими неподвижными контактами оси стрелы, причем потенциометры связаны с селектором, один из потенциометров связан с указателем угла поворота стрелы,а тенэометрические датчики электрически соединены между собой по мостовой схеме и через сопротивление и усилитель соединены с сумматором электрических сигналов и источником тока, при этом сумматор электрическик сигналов выполнен со шкалой с опасной и безопасной зонами.Кроме того, силовой цилиндр может быть выполнен с основанием, на котором установлены тензометрические датчики.Корпус с тензометрическими датчиками может быть встроен в цилиндре, который связан с верхним концом штока,Корпус с тензометрическими датчиками может быть встроен в стакане, который связан с верхним концом штока.Кроме того, тензометрические датчики могут быть установлены ярусно. на верхнем конце штока силового цилиндра.На фиг. 1 изображен описываемый кран; на фиг. 2 - силовой цилиндр, разрез,на фиг. 3 - нижний элемент стрелы с осью и потенциометрами; на фиг. 4 - электрическая схема соединения предохранительного устройства; на фиг. 5 - предохранительное устройство с указателями и кнопками управления; на фиг. 6 - второй вариант крепления корпуса с тензометрическими датчиками на штоке силового цилиндра; на фиг. 7 - третий вариант крепления корпуса с тензометрическими датчиками на штоке силового цилиндра; на фиг, 8 - второй вариант силового цилиндра с основанием; на фиг. 9 - характеристические кривые, выражающие зависимость радиуса действия крана и нагрузки в пределах безопасности работы стрелы; на фиг.10- характеристические кривые, выражающие зависимость между углом подъема стрелы и нагрузкой в пределах безопасности работы стрелы; на фиг. 11- характеристические кривые, выражающие зависимость между углом подъема стрелы и выходным сигналом средств указания усилия; на фиг. 12 - четвертый вариант крепления тензометрических датчиков на штоке силового цилиндра.Описываемый кран содержит платформу 1, на которой на оси 2 с возможностью поворота установлена телескопическая стрела с неподвижным 3 и выдвижными 4 и 5 элементами. К элементу 5 на канате 6 подвешен груз И, На платформе 1 также поворотно на оси 7 закреплен силовой цилиндр 8 подъема стрелы с поршнем 9 и штоком 10, на свободном конце которого вмон. тирован корпус 11, который посредств(м штыря 12 связан с неподвижным элементом 13 стрелы. 30 20 30 40 50 Кран снабжен предохранительным устройством, содержащим потенциометры 14-17 установленные на платформе 1 и взаимодействующие с соответствующими контактами 18-21,неподвижно закрепленными на оси 2 и перемещающимися синхронно вместе с поворотом стрелы, при этом расположение контактов 18- 21, потенциометров соответствует оп" уределенным углам поворота стрелы.Каждый из потенциометров 14-17 установлен так, что при взаимодействии ссоответствующим контактом выдает электрический сигнал, соответствующийуменьшенной или преобразованной величине момента стрелы в пределах безопасности при каждом угле подъемастрелы с выдвинутыми элементами 4 и5 стрелы, Потенциометры 14-17 электрически связаны с источником 22 тока.Корпус 11 выполнен с шейкой 23 и установлен на свободном конце штока 10,в котором установлены тензометрические датчики 24-27, собранные по мостовой схеме и электрически связанныес источником 28 тока и через сопротивление 29 с нулевым проводом 30 с усилителем 31. Усилитель 31 связан ссумматором 32 электрических сигналов.Потенциометры 14-16 электрически подключены к селектору 33, который всвою очередь электрически связан ссумматором 32. Сумматор 32 снабженстрелкой 34 и шкалой с безопасной 35и опасной 36 зонами работы стрелы.Потенциометр 17 связан с указателем37 угла положения стрелы, а селектор33 - с указателем 38 расположениявыдвижных элементов 4 и 5 стрелы.Сумматор также связан с сигнализатором 39 критического положения стрелы.Во втором конструктивном вариантекорпус 11 с тензометрическими датчиками 24-27 встроен в цилиндре 40,который связан с верхним концом штока 10. В третьем конструктивном варианте корпус 11 с тензометрическими датчиками 24-27 встроен в стакане41, который связан с верхним концомштока 10. Во ов м ет ь за до ан ор и за юч а. Об ме 9 И, ЕВ, ч втором конструктивном вариантесил ой цилиндр 8 выполнен с основание 42, на котором смонтированы тензом рические датчики 24-27, усилител 31, селектор 33, сумматор 32,ука тели 37 и 38 и сигнализатор 39.Пре хранительное устройство скомпанов о в ящике 43 с панелью 44, накот ой вынесены шкала с безопасной35 опасной 36 зонами работы стрелы,ука тели 37 и 38 и кнопки 45 и 46вкл ения сумматора 32 и источникатокозначение основных параметров,при няемых в кране, следующие:вылет стрелы,- угол подъема стрелы;кг - вес груза;кг - ко ффициент статическоготрения между поршнем исиловым цилиндром;электрический сигнал предела безопасности при втянутых элементах 4 и 5 вэлемент 3 стрелы,электрический сигнал, выходящий из селектора 33,выходной электрическийсигнал тензометрическихдатчиков;кр, выражающие соответствующие нагрузки впределах безопасности привтянутых элементах 4 и 5,Р - рабочий радиус действиястрелы;М,МИ М- кривые, выражающие моменты при подключении контактов 18,19 и 20 потенциометров соответственно кпотенциометрам 14,15 и 16.Описываемый кран работает следующим образом.Выдвижение элементов стрелы 4 к 5 15 осуществляется обычными средствами.Подъем стрелы на требуемый угол осуществляется силовым цилиндром 8 со штоком 10.Вылет 1 стрелы, угол подъема 920 стрелы и груз В , несомый стрелой, при работе находятся во взаимном соотношении друг с другом, что исключает падение или разрушение крана. Предел безопасности такого крана с 5 устанавливается характеристической схемой или кривой, которая выражает соотношения между этими тремя факторами. В этом случае для удобства на практике вместо угла подъема 8 используется радиус действия или рабочий радиус Р. Кривые , 2 или звыражают соответствующие нагрузки Юй в пределах безопасности в случаях, когда стрела находится в полностью втянутом состоянии или когда второй или третий элементы 4 или 5 находятся полностью в вытянутом состоянии соответственно. На фиг. 9 и 10 показаны соответственно соотношения между радиусом действия или рабочим 40 радиусом Р и таким грузом в пределах безопасности или между углом подъема Й стрелы и таким грузом В в пределах безопасности. Такой груз в пределах безопасности, выраженный этими харак теристическими кривыми, определяют с точки зрения разрушения, а также падения крана. Работа крана безопасна, когда груз Ю ниже груза в пределах безопасности при радиусе В действия или угле поворота 9 при данной дли-не вылетастрелы крана. Вместо определения или измерения каждого из названных трех факторов по отдельности и сравнения определенных или измеренных факторов с данными характерис тическими кривыми определяется усилие Г, которое прилагается к корпусу 11 с тенэометрическими датчиками и изменяется с изменениями в моменте, прилагаемом к стреле. Это усилие срав-що нивается с ранее полученным усилиемв пределах безопасности при данном вылете 1 стрелы и угле подъема 9. стрелы. При подъеме стрелы, т.е. повороте оси 2, находящиеся на нем контакты у 5 18, 19 и 20 взаимодействуют с нотенциометрами 14, 15 и 16, выдают электрический сигнал Чр при каждом углеподъема ф при полностью выдвинутыхэлементах 4 и 5 стрелы. Электрическиесигналы Ч соответствуют усилию впределах безопасности в полностьювтянутых элементах 4 и 5 стрелы илив полностью вытянутых, а электрический сигнал Чб - действительному усилию в этом состоянии.Предохранительное устройство подсчитывает соотношение сигнала Ч выВфходящего из устройства, для указанияусилия к сигналу Чц. Выходящему иэодного потенциометра 14,15 или 16 через селектор 33, и это соотношениеуказывается на сумматоре 32 в процентах. Поворот стрелки 34 в опасную зону 36 шкалы не допускается,так как в этом случае возможно повреждение стрелы крана или его опрокидывание,В .этом случае, поскльку сигналЧ, выходящий от селектора 33, соответствует величине усилия в преде"лах безопасности при данном угле подьема 8 стрелы, предохранительное устройство показывает соотношение 1007если Ч 6= Чц, что выражает собой предел безопасности крана, и это устройство показывает соотношение нижеили выше 100, если Чб ( Ч или Ч )Ч5что указывает на условия безопаснойили опасной работы крана, Практически такая величина в пределах безопасности устанавливается несколько нижевеличины, при которой в действительности возможно падение или поломкакрана. Если величина сигнала Ч пре 5вышает величину Ч на немного, токран не падает и не ломается немедленно и оператор может поправить работу крана понижением соотношенияЧб к Ч, когда устройство показалосоотношение выше 100.Потенциометр 17 связан с указателем 37 угла подъема, который заключен в ящик 43 и показывает уголподъема 9 . Кроме того, к селектору33 подсоединен указатель 38, который указывает на выдвинутое состояние стрелы. Наблюдением за стрелкой34 сумматора 32 обеспечивается нормальная работа крана(безопасная).В случае выхода параметров за пределы нормальной работы срабатываетсигнализатор 39. Другие конструктивные варианты монтирования тензометрических датчиков не изменяют работу электрической схемы предохранительного устройства,Формула изобретения1. Кран, содержащий телескопическую стрелу с неподвижным и выдвижными элементами, установленную на оси793371 г.2 возможностью поворота на платформе, силовой цилиндр с поршнем и штоком, поворотно установленный на платформе и связанный со стрелой, и предохранительное устройство, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью предотвращения опрокидывания стрелы и поломки крана путем визуального наблюдения за действительно возникающими на кране более точными величинами усилий и угла наклона стрелы под нагрузкой, он снабжен корпусом с тензометрическими датчиками, вмонтированными в верхней части штока поршня и неподвижными контактами, закрепленными на оси стрелы крана, а предохранительное устройство содержит 5 усилитель, потенциометры, селектор, сумматор электрических сигналов, указатели угла подъема стрелы и положения выдвинутых элементов стрелы и источник тока, при этом потенциомет О ры установлены на платформе крана взаимодействуют с соответствующими неподвижными контактами оси стрелы, причем потенциометры связаню с селектором, один из потенциометров связан с указателем угла поворота стрелы, а тензометрические датчики электрически соединены между собой по мостовой схеме и через сопротивление и усилитель соединены с сумматором электрических сигналов и источником тока, при этом сумматор электрических сигналов выполнен со шкалой с опасной и безопасной зонами.2. Кран по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что силовой цилиндр выполнен с основанием, на котором установлены тензометрические датчики.3. Кран по п. 1, о т л и ч а ющ и й с.я тем, что корпус с тензометрическими датчиками встроен в цилиндре, который связан с верхним концом штока.4, Кран по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что корпус с тензо/ метрическими датчиками встроен в стакане, который связан с верхним концом штока.5. Кран по п, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что тензометрические датчики установлены ярусно на верхнем конце штока силового цилиндра.Приоритет по пунктам:13.09.71 по пп, 1,2 и 5;06.07,71 по пп. 3 и 4. Йсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США Р 3489294,кл. 212-31, опублик. 1968,2. Патент США Р 3724679,кл, 212-31,опублик, 1970 (прототип).793371 фиг. 9 фиг. а чр г. фиг, 11 Составитель Б. Даньшин Редактор Т. Горячева Техред Ж,Кастелевич Коррект Заказ 9632/67 Ти аж 932 По писн Муск рНИИПИ Государственного Рпо делам изобретений и13035 Москва, Ж, Раилиал ППП "Патент", г. жгород, ул. Проектная,4 д оекомитета СССоткрытийушская наб.,У