Безпечна вантажна підвіска

Реферат: Даний винахід стосується області машинобудування і підйомно-транспортних машин, а саме запобіжних пристроїв для утримання вантажозахватних органів у випадку обриву канатів. Заявлена безпечна вантажна підвіска містить обойму, в якій з можливістю повороту встановлена вісь скоби із жорстко закріпленою на ній скобою з гаком та встановленим з можливістю обертання блоком, по обидва боки від якого з можливістю повороту встановлені ексцентрики. Скоба та ексцентрики кінематично пов'язані між собою через муфти вільного ходу, що встановлені на ексцентриках. Винахід полягає у підвищенні надійності та зниженні динамічного навантаження цілих гілок каната. UA 111421 C2 (12) UA 111421 C2 UA 111421 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до області машинобудування і підйомно-транспортних машин, а саме - до запобіжних пристроїв для утримання вантажозахватних органів у випадку обриву канатів. Відома безпечна поліспастна підвіска, що містить блоки, встановлені на колінчастій осі, змонтованій на гаковій обоймі, та ексцентрикові затиски, закріплені на щоках обойми (див. А.С. СРСР №437703 від 30.07.1974). Недоліками описаної підвіски є низька надійність конструкції та значні динамічні навантаження цілих гілок каната через некерований поворот ексцентриків. За рахунок цього до початку спрацювання механізму та затиску ексцентриками каната проходить деякий час, за який відбувається розгін вантажу, що призводить до збільшення коефіцієнта динамічності цілої гілки каната і значно знижує ефективність таких пристроїв. Задачею даної заявки є створення безпечної вантажної підвіски, в якій за рахунок конструктивного виконання можливо було б підвищити її надійність та знизити динамічні навантаження цілих гілок каната. Розв'язання поставленої задачі забезпечується тим, що безпечна вантажна підвіска містить обойму, в якій з можливістю повороту встановлена вісь скоби із жорстко закріпленою на ній скобою з гаком та встановленими з можливістю обертання блоками, по обидва боки від яких з можливістю повороту встановлені ексцентрики, причому скоба та ексцентрики кінематично пов'язані між собою через муфти вільного ходу, що встановлені на ексцентриках, кінематичний зв'язок скоби зі встановленими в обоймі ексцентриками забезпечений важелями, що розташовані по один бік від блоків та шарнірно сполучені зі скобою і муфтами вільного ходу ексцентриків, або важелями, що розташовані по різні боки від блоків та шарнірно сполучені зі скобою і муфтами вільного ходу ексцентриків, або розташованими по один бік від блоків шестернями, які сполучені з муфтами вільного ходу ексцентриків, та введені в зачеплення з колесом, яке жорстко закріплене на осі скоби, або розташованими по різні боки від блоків шестернями, які сполучені з муфтами вільного ходу ексцентриків, та введені в зачеплення з колесами, які жорстко закріплені на осі скоби, або розташованими по один бік від блоків шестернями, які сполучені з муфтами вільного ходу ексцентриків, та введені, через паразитні коліщатка, що шарнірно встановлені в обоймі, в зачеплення з колесом, яке жорстко закріплене на осі скоби, або розташованими по різні боки від блоків шестернями, які сполучені з муфтами вільного ходу ексцентриків та введені, через паразитні коліщатка, що шарнірно встановлені в обоймі, в зачеплення з колесами, які жорстко закріплені на осі скоби, або ланцюговою передачею, що містить охоплені ланцюгом ведені зірочки, які встановлені по один бік від блоків та сполучені з муфтами вільного ходу ексцентриків, та ведучу зірочку, що жорстко закріплена на осі скоби, або ланцюговими передачами, що містять ведені зірочки, які встановлені по різні боки від блоків та сполучені з муфтами вільного ходу ексцентриків, та ведучі зірочки, що жорстко закріплені на осі скоби, а кожна ведена зірочка сполучена з ведучою зірочкою окремим ланцюгом, або кінематичний зв'язок скоби зі встановленими на ній ексцентриками забезпечений розташованими по різні боки від блоків шестернями, які сполучені з муфтами вільного ходу ексцентриків та введені в зачеплення із зубчастими вінцями, що жорстко закріплені в обоймі, або підвіска містить встановлений з можливістю повороту на скобі над блоками важільстабілізатор, на якому з можливістю обертання встановлені допоміжні блоки, які мають можливість взаємодії з гілками каната та розташовані між ними, або підвіска містить встановлений з можливістю повороту на скобі над блоками важіль-стабілізатор, на якому з можливістю обертання встановлені допоміжні блоки, які мають можливість взаємодії з гілками каната та розташовані поза ними. Виконання в пропонованій безпечній вантажній підвісці кінематичного зв'язку між скобою та ексцентриками через муфти вільного ходу дозволяє виконувати керований поворот ексцентриків і за рахунок цього скоротити час спрацювання механізму та затиску канату між ексцентриком та блоком при обриві однієї з гілок каната, що дозволяє зменшити динамічні навантаження цілих гілок каната та підвищити надійність конструкції. Наявність муфт вільного ходу дозволяє додатково підвищити надійність безпечної вантажної підвіски за рахунок розмикання кінематичного зв'язку між скобою та ексцентриками після затиснення каната між одним із ексцентриків та блоком. Конструкції пропонованих конструкцій безпечних вантажних підвісок показані на кресленнях. На фіг. 1 показана безпечна вантажна підвіска, що містить обойму 1, в якій з можливістю повороту встановлена вісь скоби 2 із жорстко закріпленою на ній скобою 3 з гаком 4 та встановленим з можливістю обертання блоком 5, по обидва боки від якого в обоймі 1 з можливістю повороту встановлені ексцентрики 6, скоба 3 та ексцентрики 6 кінематично пов'язані між собою через муфти вільного ходу 7, що встановлені на ексцентриках 6, 1 UA 111421 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 кінематичний зв'язок скоби 3 з ексцентриками 6 забезпечений важелями 8, що розташовані по один бік від блока 5 та шарнірно сполучені зі скобою 3 і муфтами вільного ходу 7 ексцентриків 6. На фіг. 2 показана безпечна вантажна підвіска, що містить обойму 1, в якій з можливістю повороту встановлена вісь скоби 2 із жорстко закріпленою на ній скобою 3 з гаком 4 та встановленим з можливістю обертання блоком 5, по обидва боки від якого в обоймі 1 з можливістю повороту встановлені ексцентрики 6, скоба 3 та ексцентрики 6 кінематично пов'язані між собою через муфти вільного ходу 7, що встановлені на ексцентриках 6, кінематичний зв'язок скоби 3 з ексцентриками 6 забезпечений важелями 8, що розташовані по різні боки від блока 5 та шарнірно сполучені зі скобою 3 і муфтами вільного ходу 7 ексцентриків 6. На фіг. 3 показана безпечна вантажна підвіска, що містить обойму 1, в якій з можливістю повороту встановлена вісь скоби 2 із жорстко закріпленою на ній скобою 3 з гаком 4 та встановленим з можливістю обертання блоком 5, по обидва боки від якого в обоймі 1 з можливістю повороту встановлені ексцентрики 6, скоба 3 та ексцентрики 6 кінематично пов'язані між собою через муфти вільного ходу 7, що встановлені на ексцентриках 6, кінематичний зв'язок скоби 3 з ексцентриками 6 забезпечений розташованими по один бік від блока 5 шестернями 9, які сполучені з муфтами вільного ходу 7 ексцентриків 6 та введені в зачеплення з колесом 10, яке жорстко закріплене на осі скоби 2. На фіг. 4 показана безпечна вантажна підвіска, що містить обойму 1, в якій з можливістю повороту встановлена вісь скоби 2 із жорстко закріпленою на ній скобою 3 з гаком 4 та встановленим з можливістю обертання блоком 5, по обидва боки від якого в обоймі 1 з можливістю повороту встановлені ексцентрики 6, скоба 3 та ексцентрики 6, кінематично пов'язані між собою через муфти вільного ходу 7, що встановлені на ексцентриках 6, кінематичний зв'язок скоби 3 з ексцентриками 6 забезпечений розташованими по різні боки від блока 5 шестернями 9, які сполучені з муфтами вільного ходу 7 ексцентриків 6 та введені в зачеплення з колесом 10, яке жорстко закріплене на осі скоби 2. На фіг. 5 показана безпечна вантажна підвіска, що містить обойму 1, в якій з можливістю повороту встановлена вісь скоби 2 із жорстко закріпленою на ній скобою 3 з гаком 4 та встановленим з можливістю обертання блоком 5, по обидва боки від якого в обоймі 1 з можливістю повороту встановлені ексцентрики 6, скоба 3 та ексцентрики 6, кінематично пов'язані між собою через муфти вільного ходу 7, що встановлені на ексцентриках 6, кінематичний зв'язок скоби 3 з ексцентриками 6 забезпечений розташованими по один бік від блока 5 шестернями 9, які сполучені з муфтами вільного ходу 7 ексцентриків 6 та введені, через паразитні коліщатка 11, що шарнірно встановлені в обоймі 1, в зачеплення з колесом 10, яке жорстко закріплене на осі скоби 2. На фіг. 6 показана безпечна вантажна підвіска, що містить обойму 1, в якій з можливістю повороту встановлена вісь скоби 2 із жорстко закріпленою на ній скобою 3 з гаком 4 та встановленим з можливістю обертання блоком 5, по обидва боки від якого в обоймі 1 з можливістю повороту встановлені ексцентрики 6, скоба 3 та ексцентрики 6 кінематично пов'язані між собою через муфти вільного ходу 7, що встановлені на ексцентриках 6, кінематичний зв'язок скоби 3 з ексцентриками 6 забезпечений розташованими по різні боки від блока 5 шестернями 9, які сполучені з муфтами вільного ходу 7 ексцентриків 6 та введені, через паразитні коліщатка 11, що шарнірно встановлені в обоймі 1, в зачеплення з колесом 10, яке жорстко закріплене на осі скоби 2. На фіг. 7 показана безпечна вантажна підвіска, що містить обойму 1, в якій з можливістю повороту встановлена вісь скоби 2 із жорстко закріпленою на ній скобою 3 з гаком 4 та встановленим з можливістю обертання блоком 5, по обидва боки від якого в обоймі 1 з можливістю повороту встановлені ексцентрики 6, скоба 3 та "ексцентрики 6, кінематично пов'язані між собою через муфти вільного ходу 7, що встановлені на ексцентриках 6, кінематичний зв'язок скоби 3 з ексцентриками 6 забезпечений ланцюговою передачею, що містить охоплені ланцюгом 12 ведені зірочки 13, які встановлені по один бік від блока 5, та сполучені з муфтами вільного ходу 7 ексцентриків 6, та ведучу зірочку 14, що жорстко закріплена на осі скоби 2. На фіг. 8 показана безпечна вантажна підвіска, що містить обойму 1, в якій з можливістю повороту встановлена вісь скоби 2 із жорстко закріпленою на ній скобою 3 з гаком 4 та встановленим з можливістю обертання блоком 5, по обидва боки від якого в обоймі 1 з можливістю повороту встановлені ексцентрики 6, скоба 3 та ексцентрики 6, кінематично пов'язані між собою через муфти вільного ходу 7, що встановлені на ексцентриках 6, забезпечений ланцюговими передачами, що містять ведені зірочки 13, які встановлені по різні боки від блока 5 та сполучені з муфтами вільного ходу 7 ексцентриків 6, та ведучі зірочки 14, що 2 UA 111421 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 жорстко закріплені на осі скоби 2, а кожна ведена зірочка 13 сполучена з ведучою зірочкою 14 окремим ланцюгом 12. На фіг. 9 показана безпечна вантажна підвіска, що містить обойму 1 в якій з можливістю повороту встановлена вісь скоби 2 із жорстко закріпленою на ній скобою 3 з гаком 4 та встановленим з можливістю обертання блоком 5, по обидва боки від блока 5 на скобі 3 з можливістю повороту встановлені ексцентрики 6, з якими через муфти вільного ходу 7, пов'язані шестерні 9, які введені в зачеплення із зубчастими вінцями 15, що жорстко закріплені в обоймі 1. На фіг. 10 показана безпечна вантажна підвіска, що містить обойму 1, в якій з можливістю повороту встановлена вісь скоби 2 із жорстко закріпленою на ній скобою 3 з гаком 4 та встановленим з можливістю обертання блоком 5, по обидва боки від якого в обоймі 1 з можливістю повороту встановлені ексцентрики 6, скоба 3 та ексцентрики 6, кінематично пов'язані між собою через муфти вільного ходу 7, що встановлені на ексцентриках 6, кінематичний зв'язок скоби 3 з ексцентриками 6 забезпечений важелями 8, що розташовані по один бік від блока 5 та шарнірно сполучені зі скобою 3 і муфтами вільного ходу 7 ексцентриків 6, підвіска містить встановлений з можливістю повороту на скобі 3 над блоком 5 важільстабілізатор 16, на якому з можливістю обертання встановлені допоміжні блоки 17, які мають можливість взаємодії з гілками каната 18 та розташовані між ними. Важіль-стабілізатор 16 призначений для уникнення повертання скоби 3 та затиску каната при коливаннях вантажу під час роботи підвіски із цілими канатами. На фіг. 11 показана безпечна вантажна підвіска, що містить обойму 1, в якій з можливістю повороту встановлена вісь скоби 2 із жорстко закріпленою на ній скобою 3 з гаком 4 та встановленим з можливістю обертання блоком 5, по обидва боки від якого в обоймі 1 з можливістю повороту встановлені ексцентрики 6, скоба 3 та ексцентрики 6, кінематично пов'язані між собою через муфти вільного ходу 7, що встановлені на ексцентриках 6, кінематичний зв'язок скоби 3 з ексцентриками 6 забезпечений важелями 8, що розташовані по один бік від блока 5 та шарнірно сполучені зі скобою 3 і муфтами вільного ходу 7 ексцентриків 6, підвіска містить встановлений з можливістю повороту на скобі 3 над блоком 5 важільстабілізатор 16, на якому з можливістю обертання встановлені допоміжні блоки 17, які мають можливість взаємодії з гілками каната 20 та розташовані поза ними. Важіль-стабілізатор 16 призначений для уникнення повертання скоби 3 та затиску каната при коливаннях вантажу під час роботи підвіски із цілими канатами. Пропонована безпечна вантажна підвіска працює наступним чином. При цілих лівій 21 та правій 22 гілках каната (фіг. 12) і робочому режимі підйому, між ексцентриками 6 і канатом на блоці 5 гарантовано забезпечено зазор z, оскільки сили ваги вантажу Gв на гаку 4, натягу канатів S1 і S2 утворюють врівноважену систему паралельних сил - канат буде намотуватись на барабан зі швидкістю VK, обойма 1 буде рівномірно рухатись вгору зі швидкістю Vв, блок 5 обертатися на осі скоби 2 з кутовою швидкістю ω бл, ексцентрики 6, важелі 8 та скоба 3 будуть знаходитись відносно обойми 1 в нерухомому положенні. При обриві правої гілки каната 22 (фіг. 13) зусилля її натягу S2 зменшується до нуля, а зусилля в лівій гілці 21 каната S1 зростає до величини Gв, в результаті чого з'являється неврівноважений момент Μ = Gвh, який спричиняє короткочасне падіння вантажу зі швидкістю Vn, повертання обойми 1 відносно скоби 3 на осі 2 з кутовою швидкістю ωn на кут α. Цей поворот скоби та обойми за рахунок наявності між скобою та ексцентриками кінематичного зв'язку, спричиняє поворот останніх. При цьому зазор між одним із ексцентриків і канатом збільшується до максимального, а зазор між іншим ексцентриком та канатом зменшується до нуля. Наприклад, поворот скоби 3 та обойми 1 спричиняє поворот важелями 8 ексцентриків 6 через муфти вільного ходу 7 (вони при цьому замкнені) на кут φ, до моменту початку затиснення каната між ексцентриком 6 та блоком 5. Після захоплення каната ексцентриком 6, муфта 7 розмикається і відбувається остаточне затиснення каната ексцентриком 6, що супроводжується його поворотом на кут γ, після цього ексцентрик 6 заклинює канат відносно блока 5 і вантаж повисає на одній лівій гілці 21 каната чим виключається його падіння при обриві каната. Виконання в пропонованій безпечній вантажній підвісці кінематичного зв'язку між скобою та ексцентриками через муфти вільного ходу дозволяє виконувати керований поворот ексцентриків і за рахунок цього скоротити час спрацювання механізму та затиску каната між ексцентриком та блоком при обриві однієї з гілок каната, що дозволяє зменшити динамічні навантаження цілих гілок каната та підвищити надійність конструкції. Наявність муфт вільного ходу дозволяє додатково підвищити надійність безпечної вантажної підвіски за рахунок розмикання кінематичного зв'язку між скобою та ексцентриками після затиснення канату між одним із ексцентриків та блоком. 3 UA 111421 C2 5 10 15 Сукупність наведених ознак є новим технічним рішенням, неочевидним з базового рівня техніки, їх втілення можливе в умовах реального промислового виробництва при незначній зміні базових технологічних процесів. Виконання конструкції можливе в широкому діапазоні розмірів. Наприклад, для суднового крана NMF 2-6,5015 вантажопідйомністю 6,5 т, в якому механізм підйому містить двократний одинарний поліспаст впровадження пропонованої вантажної підвіски дозволить суттєво підвищити безпечність роботи палубної команди та надійність крана в цілому. Економічний ефект запропонованого технічного рішення полягає в запобіганні руйнуванню крана та палубних механізмів і конструкцій при падінні вантажу в результаті обриву каната. Наприклад, для описаного крана, вартістю до 15000000 у.о., витрати на виготовлення та монтаж безпечної вантажної підвіски становлять близько 5 000 у.о., при цьому, додаткові витрати в 3000 разів менші за вартість нового крана. При загальній потребі подібних кранів для країни близько 100 шт. на рік, сумарний ефект складе: ΕΣ = (15000000-5000)100  1,5 млрд у.о. Сукупність наведених даних свідчить про доцільність широкого застосування запропонованих безпечних вантажних підвісок. В даний час виконується підготовка до впровадження запропонованих безпечних вантажних підвісок на кранах суден компанії "Укррічфлот". ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1. Безпечна вантажна підвіска, що містить обойму, в якій з можливістю повороту встановлена вісь скоби із жорстко закріпленою на ній скобою з гаком та встановленим з можливістю обертання блоком, по обидва боки від якого з можливістю повороту встановлені ексцентрики для затиску каната, яка відрізняється тим, що скоба та ексцентрики кінематично пов'язані між собою через муфти вільного ходу, що встановлені на ексцентриках. 2. Безпечна вантажна підвіска за п. 1, яка відрізняється тим, що кінематичний зв'язок скоби зі встановленими в обоймі ексцентриками забезпечений важелями, що розташовані по один бік від блока та шарнірно сполучені зі скобою і муфтами вільного ходу ексцентриків. 3. Безпечна вантажна підвіска за п. 1, яка відрізняється тим, що кінематичний зв'язок скоби зі встановленими в обоймі ексцентриками забезпечений важелями, що розташовані по різні боки від блока та шарнірно сполучені зі скобою і муфтами вільного ходу ексцентриків. 4. Безпечна вантажна підвіска за п. 1, яка відрізняється тим, що кінематичний зв'язок скоби зі встановленими в обоймі ексцентриками забезпечений розташованими по один бік від блока шестернями, які сполучені з муфтами вільного ходу ексцентриків та введені в зачеплення з колесом, яке жорстко закріплене на осі скоби. 5. Безпечна вантажна підвіска за п. 1, яка відрізняється тим, що кінематичний зв'язок скоби зі встановленими в обоймі ексцентриками забезпечений розташованими по різні боки від блока шестернями, які сполучені з муфтами вільного ходу ексцентриків та введені в зачеплення з колесами, які жорстко закріплені на осі скоби. 6. Безпечна вантажна підвіска за п. 1, яка відрізняється тим, що кінематичний зв'язок скоби зі встановленими в обоймі ексцентриками забезпечений розташованими по один бік від блока шестернями, які сполучені з муфтами вільного ходу ексцентриків та введені, через паразитні коліщатка, що шарнірно встановлені в обоймі, в зачеплення з колесом, яке жорстко закріплене на осі скоби. 7. Безпечна вантажна підвіска за п. 1, яка відрізняється тим, що кінематичний зв'язок скоби зі встановленими в обоймі ексцентриками забезпечений розташованими по різні боки від блока шестернями, які сполучені з муфтами вільного ходу ексцентриків та введені, через паразитні коліщатка, що шарнірно встановлені в обоймі, в зачеплення з колесами, які жорстко закріплені на осі скоби. 8. Безпечна вантажна підвіска за п. 1, яка відрізняється тим, що кінематичний зв'язок скоби зі встановленими в обоймі ексцентриками забезпечений ланцюговою передачею, що містить охоплені ланцюгом ведені зірочки, які встановлені по один бік від блока та сполучені з муфтами вільного ходу ексцентриків, та ведучу зірочку, що жорстко закріплена на осі скоби. 9. Безпечна вантажна підвіска за п. 1, яка відрізняється тим, що кінематичний зв'язок скоби зі встановленими в обоймі ексцентриками забезпечений ланцюговими передачами, що містять ведені зірочки, які встановлені по різні боки від блока та сполучені з муфтами вільного ходу ексцентриків, та ведучі зірочки, що жорстко закріплені на осі скоби, а кожна ведена зірочка сполучена з ведучою зірочкою окремим ланцюгом. 10. Безпечна вантажна підвіска за п. 1, яка відрізняється тим, що кінематичний зв'язок скоби зі встановленими на ній ексцентриками забезпечений розташованими по різні боки від блока 4 UA 111421 C2 5 10 шестернями, які сполучені з муфтами вільного ходу ексцентриків та введені в зачеплення із зубчастими вінцями, що жорстко закріплені в обоймі. 11. Безпечна вантажна підвіска за п. 1, яка відрізняється тим, що підвіска містить встановлений з можливістю повороту на скобі над блоком важіль-стабілізатор, на якому з можливістю обертання встановлені допоміжні блоки, які мають можливість взаємодії з гілками каната та розташовані між ними. 12. Безпечна вантажна підвіска за п. 1, яка відрізняється тим, що підвіска містить встановлений з можливістю повороту на скобі над блоком важіль-стабілізатор, на якому з можливістю обертання встановлені допоміжні блоки, які мають можливість взаємодії з гілками каната та розташовані поза ними. 5 UA 111421 C2 6 UA 111421 C2 7 UA 111421 C2 8 UA 111421 C2 9 UA 111421 C2 10 UA 111421 C2 11 UA 111421 C2 12 UA 111421 C2 13 UA 111421 C2 14 UA 111421 C2 15 UA 111421 C2 16 UA 111421 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 17