BRPI1003261A2 - sistema de acionamento de oscilação para guindastes - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE ACIONAMENTO DE OSCILAçãO PARA GUINDASTES. A presente invenção refere-se a um guindaste que inclui i) uma estrutura inferior compreendendo elementos de engate com o solo, ii) uma estrutura superior conectada de modo rotativo à estrutura inferior tal que a estrutura superior pode oscilar com relação à estrutura inferior, em que a estrutura inferior ou a estrutura superior compreende uma primeira estrutura que tem uma engrenagem de coroa dotada de dentes em uma superfície sua e a outra estrutura, inferior ou superior, compreende uma segunda estrutura; e iii) uma lança montada de modo pivotante na estrutura superior, O guindaste inclui ainda um sistema de acionamento que compreende ao menos duas engrenagens de pinhão montadas em uma armação comum e em contato de acionamento com os dentes da engrenagem de coroa, e uma ligação que conecta a armação à segunda estrutura com dois eixos pivós entre a armação e a segunda estrutura.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE ACIONAMENTO DE OSCILAÇÃO PARA GUINDASTES".

ANTECEDENTES

A presente invenção refere-se a um sistema de acionamento arti- culado para guindastes, particularmente útil em guindastes de elevação móveis.

Um guindaste típico inclui uma estrutura inferior, que é suportada sobre elementos de engate com o solo, uma estrutura superior, conectada de modo rotativo à estrutura inferior, tal que a estrutura superior pode oscilar com relação à estrutura inferior em torno de um eixo vertical e uma lança montada de modo pivotante sobre a estrutura superior. Para produzir torque de oscilação, um sistema de acionamento exerce um momento entre as es- truturas superior e inferior. Usualmente, isso é conseguido montando-se uma engrenagem motriz, conhecida como uma engrenagem de pinhão, desloca- da da linha de centro de rotação para produzir o momento. Usualmente, a estrutura inferior ou a estrutura superior terá uma engrenagem de coroa que tem dentes sobre uma superfície sua, e a outra estrutura incluirá a engrena- gem de pinhão que engranza com os dentes da engrenagem de coroa para proporcionar o torque de oscilação. Se o guindaste estiver posicionado de tal modo que o eixo de rotação não seja completamente vertical (como um guindaste de elevação móvel posicionado sobre terreno inclinado), o sistema de acionamento de oscilação também tem que proporcionar uma força de retenção para impedir que a estrutura superior gire quando a rotação não for desejada e o centro de gravidade da combinação do guindaste e de qual- quer carga presa a ele, não esteja no "fundo" da sua trajetória de oscilação.

Tipicamente, os guindastes de elevação móveis incluem uma car- roceria que tem elementos móveis de engate com o solo, como pneus ou esteiras, um leito de rotação conectado de modo rotativo à carroceria, tal que o leito de rotação possa oscilar com relação aos elementos de engate com o solo, uma lança montada de modo pivotante em uma parte frontal do leito de rotação, com uma linha de içar carga que se estende a partir dali e contrapeso para ajudar a equilibrar o guindaste quando o guindaste elevar uma carga. Como o guindaste será usado em diversos locais, ele precisa ser projetado de tal modo que ele possa ser transportado de uma obra para ou- tra. Usualmente, isso requer que o guindaste seja desmontado, onde seus componentes têm um tamanho e um peso que os torna aptos a serem trans- portados por caminhão dentro dos limites de transporte em rodovias. A faci- lidade com a qual o guindaste pode ser desmontado e montado tem um im- pacto sobre o custo total de utilização do guindaste. Deste modo, até o ponto em se precisa de menos homens-hora para montar o guindaste, existe uma vantagem direta para o dono do guindaste.

Para alguns guindastes muito grandes, o torque necessário para articular o guindaste é muito grande, particularmente quando uma grande carga é suspensa desde a linha de içar carga. Assim, o tamanho da engre- nagem de coroa e de seus dentes e o tamanho da engrenagem de pinhão têm que ser grande o suficiente para gerar o torque necessário em um diâ- metro razoável de engrenagem de coroa. Em grandes guindastes, é típico incluir múltiplas engrenagens de pinhão que engranzam, cada uma, com a mesma engrenagem de coroa, de modo a serem capazes de gerar a força necessária. No entanto, a utilização de múltiplas engrenagens de pinhão complica as características de projeto do guindaste, particularmente quando se reconhece que a engrenagem de coroa e a engrenagem de pinhão preci- sam engranzar com uma tolerância rígida, levando em conta o folga neces- sário no sistema de acionamento. Folga é um termo que descreve a quanti- dade de jogo livre que existe entre os dentes da engrenagem - a quantidade de uma engrenagem pode girar antes de começar a girar a outra engrena- gem. Se não existir folga suficiente, os dentes da engrenagem desgastarão muito rápido, já que haverá contato desnecessário entre partes dos dentes. Se a folga for muito grande, haverá altas forças de impacto sobre os dentes quando o leito de rotação começar a oscilar ou mudar sua direção de oscilação.

Como a engrenagem de coroa não é perfeitamente redonda e co- mo a estrutura que constitui o leito de rotação (especialmente se ele tiver múltiplas peças que são transportadas separadamente e então são presas juntas no local da obra) pode ter tolerâncias associadas à conexão entre o leito de rotação e a carroceria, e as tolerâncias no sistema de acionamento de oscilação, é problemático ter múltiplas engrenagens de pinhão para que elas possam proporcionar torque simultaneamente e com uma quantidade adequada de folga. É óbvio que se todas as engrenagens de pinhão pudes- sem ser montadas no leito de rotação de tal modo que seus pontos de con- tato com a engrenagem de coroa formassem um círculo perfeito, com o mesmo diâmetro que a engrenagem de coroa, isso ajudaria a reduzir o pro- blema, mas este critério de projeto torna muito oneroso a fabricação do guindaste. O problema aumenta com um número maior de engrenagens de pinhão. Uma solução é ter uma engrenagem de coroa grossa, tal que o comprimento engatado de cada dente da engrenagem seja maior e, assim, mais força possa ser transmitida através de cada dente. Embora diminuindo o número de engrenagens de pinhão, esta solução aumenta o peso da en- grenagem de coroa.

Uma solução é ter múltiplas engrenagens de pinhão, todas conec- tadas ao leito de rotação de uma maneira que elas sejam forçadas indepen- dentemente a entrarem em contato com a engrenagem de coroa por meio de uma estrutura que seja montada de modo pivotante no leito de rotação. Isso torna simples acomodar as tolerâncias e o jogo livre na conexão entre o leito de rotação e a carroceria, e as tolerâncias no sistema de acionamento de oscilação. No entanto, isso leva a um grande número de componentes inde- pendentes que têm que ser desmontados, armazenados, transportados e remontados toda vez em que o guindaste é movido. Assim, seria bastante vantajoso se pudesse ser desenvolvido um sistema de acionamento que permitisse que tais guindastes muito grandes utilizassem múltiplas engrena- gens de pinhão sem a necessidade de precisão na montagem das engrena- gens de pinhão e minimizando o número de componentes independentes que têm que ser transportados e montados para construir o guindaste.

BREVE SUMÁRIO

A presente invenção inclui um guindaste que tem sistema de acio- namento em que são usadas múltiplas engrenagens de pinhão para reduzir a espessura necessária da engrenagem de coroa, mas as engrenagens de pinhão são montadas de uma maneira em que não é necessária a precisão na fixação das engrenagens de pinhão ao componente de guindaste ao qual elas são presas, e múltiplas engrenagens de pinhão são montadas em uma estrutura comum, reduzindo assim o número de componentes separados que têm que ser transportados e montados para construir o guindaste.

Em um primeiro aspecto, a invenção é um guindaste que compre- ende i) uma estrutura inferior compreendendo elementos de engate com o solo; ii) uma estrutura superior conectada de modo rotativo à estrutura inferi- or, tal que a estrutura superior pode oscilar com relação à estrutura inferior, em que a estrutura inferior ou a estrutura superior compreende uma primeira estrutura que tem uma engrenagem de coroa tendo dentes em uma superfí- cie sua, e a outra estrutura, a inferior ou a superior, compreende uma se- gunda estrutura, e iii) uma lança montada de modo pivotante na estrutura superior, sendo que o guindaste inclui um sistema de acionamento que compreende ao menos duas engrenagens de pinhão montadas sobre uma armação comum e em contato de acionamento com os dentes da engrena- gem de coroa, e uma ligação que conecta a armação à segunda estrutura, com dois eixos pivôs entre a armação e a segunda estrutura.

Em um segundo aspecto, a invenção é um guindaste de elevação móvel compreendendo: a) uma carroceria tendo elementos móveis de enga- te com o solo; b) um leito de rotação conectado de modo rotativo à carroce- ria, tal que o leito de rotação pode oscilar com relação aos elementos de en- gate com o solo; c) uma lança montada de modo pivotante no leito de rota- ção; d) sendo que a carroceria ou o leito de rotação compreende uma pri- meira estrutura e o outro, a carroceria ou o leito de rotação, compreende uma segunda estrutura; e) uma engrenagem de coroa tendo dentes sobre sua superfície, montada na primeira estrutura; f) uma pluralidade de engre- nagens de pinhão montadas na segunda estrutura em engate de acionamen- to com a engrenagem de coroa; g) sendo que ao menos duas das engrena- gens de pinhão são montadas sobre uma armação comum, e h) uma ligação que conecta a armação à segunda estrutura com dois eixos pivotantes entre a armação e a segunda estrutura.

Ao montar duas engrenagens de pinhão em uma armação comum com a ligação pivotante da presente invenção, as engrenagens de pinhão podem ser mantidas em contato apropriado com a engrenagem de coroa com a quantidade adequada de folga sem a necessidade de grande precisão na montagem das engrenagens de pinhão no leito de rotação e sem a ne- cessidade de precisão no resto da estrutura de acionamento de oscilação. Estas e outras vantagens da invenção, assim como a própria invenção em si, serão mais facilmente entendidas em vista dos desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 é uma vista em elevação lateral de uma modalidade preferida de um guindaste de elevação móvel que utiliza o sistema de acio- namento de oscilação da presente invenção.

A Figura 2 é uma vista lateral ampliada do guindaste da Figura 1 tendo alguns dos componentes removidos, para fins de clareza.

A Figura 3 é uma vista em perspectiva da carroceria e das esteiras do guindaste da Figura 1 tendo instalados portadores de rolamentos frontal e traseiro.

A Figura 4 é uma vista plana de topo da engrenagem de coroa, da armação central do leito de rotação, dos portadores de rolamentos e do sis- tema de acionamento do guindaste da Figura 1, tendo outros componentes do guindaste removidos, para fins de clareza.

A Figura 5 é uma vista plana inferior da engrenagem de coroa, da armação central do leito de rotação, dos portadores de rolamento e do sis- tema de acionamento do guindaste da Figura 1, tendo outros componentes do guindaste removidos para fins de clareza.

A Figura 6 é uma vista em perspectiva do portador de rolamento traseiro e componentes associados de acionamento de oscilação do guin- daste da Figura 1.

A Figura 7 é uma vista plana de topo do portador de rolamento frontal e componentes de acionamento associados da Figura 6.

A Figura 8 é uma vista em elevação traseira do portador de rola- mento traseiro e componentes associados do sistema de acionamento de oscilação da Figura 6.

A Figura 9 é uma vista em perspectiva do portador de rolamento frontal e componentes associados do sistema de acionamento de oscilação do guindaste da Figura 1.

A Figura 10 é uma vista plana de topo do portador de rolamento frontal e componentes associados do sistema de acionamento de oscilação da Figura 9.

A Figura 11 e uma vista frontal em elevação do portador de rola- mento frontal e componentes associados do sistema de acionamento de os- cilação da Figura 9.

A Figura 12 é uma vista em perspectiva ampliada de um dos con- juntos de acionamento e da extremidade associada do portador de rolamen- to na posição em uma engrenagem de coroa e trajetória do rolamento no guindaste da Figura 1.

A Figura 13 é uma vista em perspectiva ampliada de um dos esti- cadores no conjunto de acionamento no guindaste da Figura 1.

A Figura 14 é uma ilustração esquemática da ligação entre as en- grenagens de pistão, dos rolamentos guia e da conexão de pivotamento, mostrados com relação à parte da engrenagem de coroa à qual elas estão engatadas, de um dos conjuntos de acionamento do sistema de acionamen- to de oscilação usado no guindaste da Figura 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS E DAS MODALIDADES PRESENTEMENTE PREFERIDAS

A presente invenção será descrita agora. Nas passagens a seguir, diferentes aspectos da invenção são definidos com mais detalhes. Cada as- pecto assim definido pode ser combinado com qualquer outro aspecto ou aspectos, a menos que seja claramente indicado o contrário. Em particular, qualquer característica indicada como sendo preferida ou vantajosa, pode ser combinada com qualquer outra característica ou características indica- das como sendo preferidas ou vantajosas.

Diversos termos utilizados no relatório e nas reivindicações têm um significado que é definido conforme a seguir.

O termo "elemento de engate com o solo" designa uma estrutura que suporta os trabalhos inferiores de um guindaste. Em um guindaste de elevação móvel, os elementos de engate com o solo são tipicamente estei- ras com trilhos ou pneus. Outros guindastes podem ser montados sobre pe- destal ou outra estrutura fixa, caso em que os elementos de engate com o solo são as partes das estruturas fixas seguras no solo. Em um guindaste montado sobre chata, as seções do guindaste que seguram o guindaste na chata são consideradas elementos de engate com o solo para a presente invenção.

Embora a presente invenção tenha aplicabilidade em muitos tipos de guindastes, ela será descrita em conjunto com o guindaste de elevação móvel 10, mostrado em uma configuração operacional na Figura 1. O guin- daste de elevação móvel 10 inclui uma estrutura inferior, também referida como uma carroceria 12 e elementos móveis de engate com o solo na forma de esteiras 14 e 16. Obviamente, existem duas esteiras frontais 14 e duas esteiras traseiras 16, sendo que apenas uma de cada par pode ser vista a partir da visualização da Figura 1. No guindaste 10, os elementos de engate com o solo podem ser apenas um conjunto de esteiras, uma esteira em cada lado. É óbvio que esteiras adicionais àquelas mostradas podem ser usadas, assim como outros tipos de elementos de engate com o solo, como pneus.

Um leito de rotação 20 é parte da estrutura superior do guindaste 10 e é conectado de modo rotativo à carroceria 12, tal que o leito de rotação pode oscilar com relação aos elementos de engate com o solo. A estrutura inferior ou a estrutura superior compreende uma primeira estrutura que tem uma engrenagem de coroa dotada de dentes em uma superfície sua e a ou- tra estrutura, inferior ou superior, compreende uma segunda estrutura à qual o sistema de acionamento da presente invenção está fixado. No guindaste 10, o leito de rotação é montado à carroceria 12 com um anel giratório que inclui a engrenagem de coroa, tal que o leito de rotação 20 pode oscilar em torno de um eixo com relação aos elementos de engate com o solo 14, 16. O leito de rotação suporta uma lança 22 montada de modo pivotante em uma parte frontal do leito de rotação, um mastro 28 montado em sua primeira ex- tremidade no leito de rotação, uma amarração de suporte 30 conectada en- tre o mastro e uma parte traseira do leito de rotação e uma unidade de con- trapeso móvel 34. O contrapeso pode estar na forma de múltiplas pilhas de elementos individuais de contrapeso 44 sobre um elemento de suporte.

Amarração de içar lança (descrita abaixo com mais detalhes) entre o topo do mastro 28 e a lança 22, é usada para controlar o ângulo da lança e para transferir carga, tal que o contrapeso possa ser usado para equilibrar uma carga elevada pelo guindaste. Uma linha de içar carga 24 é passada por uma polia na lança 22 suportando um gancho 26. Na outra extremidade, a linha de içar carga é enrolada em um primeiro tambor principal de içar car- ga 70 conectado ao leito de rotação. O leito de rotação 20 inclui outros ele- mentos comumente encontrados em um guindaste de elevação móvel, como um tambor de içar a cabine do operador 50 para a amarração de içar lança, um segundo tambor principal de içar 80 e um tambor de içar carga auxiliar 90 para uma linha de arremesso. Se for desejado, e conforme é mostrado na Figura 1, a lança 22 pode compreender uma lança de movimentação de grua 23 montada de modo pivotante no topo da lança principal ou outras configu- rações de lança. Quando uma lança de movimentação de grua 23 é incluída, o guindaste pode incluir primeiro e segundo esteios de lança 27 e 29, assim como amarração associada da lança de movimentação da grua e um tambor de içar lança de movimentação de grua 100, que, na modalidade ilustrada, está montado no portador de rolamento frontal do leito de rotação 20. A linha de içar lança de movimentação de grua 19 vai do tambor 100 até a amarra- ção que controla o ângulo entre os esteios de lança 27 e 29.

A amarração de suporte 30 é conectada adjacente ao topo do mastro 28, mas abaixo do mastro o suficiente para que não interfira com ou- tros itens conectados ao mastro. A amarração de suporte 30 pode compre- ender um elemento de treliça, conforme é mostrado na Figura 1, projetado para carregar tanto carga de compressão quanto de tração. No guindaste 10, o mastro é mantido a um ângulo fixo com relação ao leito de rotação du- rante operações do guindaste, como uma operação de captura, movimento e ajuste.

A unidade de contrapeso 34 é móvel com relação ao resto do leito de rotação 20. Um elemento de tração 32, conectado adjacente ao topo do mastro, suporta a unidade de contrapeso em um modo suspenso. Uma es- trutura de movimento de contrapeso é conectada entre o leito de rotação e a unidade de contrapeso, tal que a unidade de contrapeso pode ser movida para e ser mantida em uma primeira posição à frente do topo do mastro e movida para e ser mantida em uma segunda posição para trás do topo do mastro, o que é melhor descrito no pedido de patente norte-americano N0 de série 12/023.902.

Ao menos um dispositivo de atuação linear 36, como um cilindro hidráulico, ou, alternativamente, um conjunto de cremalheira e pinhão, e ao menos um braço conectado de modo pivotante em uma primeira extremida- de ao leito de rotação em uma segunda extremidade ao dispositivo de atua- ção linear 36, é usado na estrutura de movimento de contrapeso do guindas- te 10 para mudar a posição do contrapeso. O braço e o dispositivo de atua- ção linear 36 são conectados entre o leito de rotação e a unidade de contra- peso, tal que a extensão e a retração do dispositivo de atuação linear 36 muda a posição da unidade de contrapeso em comparação com o leito de rotação. Embora a Figura 1 mostre a unidade de contrapeso em sua posição mais avançada, o dispositivo de atuação linear 36 pode ser parcialmente ou totalmente estendido, o que move a unidade de contrapeso para as posições do meio e perto da popa ou qualquer posição intermediária, tal como quando uma carga é suspensa pelo gancho 26.

Na modalidade preferida da estrutura de movimento de contrape- so, uma armação pivô 40, que pode ser uma estrutura de placa soldada sóli- da, é conectada entre o leito de rotação 20 e a segunda extremidade do dis- positivo de atuação linear 36. O braço traseiro 38 é conectado entre a arma- ção pivô 40 e a unidade de contrapeso. O braço traseiro 38 também é uma estrutura de placa soldada com uma parte em ângulo 39 na extremidade que se conecta a armação pivô 40. Isso permite que o braço 38 se conecte dire- tamente em linha com a armação pivô 40. A amarração de suporte 30 tem uma configuração em formato de A1 com pernas inferiores separadas, o que permite que a estrutura de movimento de contrapeso passe entre as pernas, quando for necessário.

O guindaste 10 pode ser equipado com um sistema de suporte de contrapeso 46, o que pode ser necessário para atender às regulamentações de guindastes em alguns países. A estrutura de movimento de contrapeso e a estrutura de suporte de contrapeso são descritas com mais detalhes no pedido de patente norte-americano N0 de série 12/023.902.

O aparelhamento de içar lança inclui uma linha de içar lança na forma de cabos de aço 25 enrolados em um tambor de içar lança 50, e pas- sados através de roldanas em um equalizador inferior 47 e um equalizador 48. O tambor de içar lança é montado em uma armação 60 (Figura 2) conec- tada ao leito de rotação. O aparelhamento também inclui guardins 21 com comprimento fixo conectados entre o topo da lança e o equalizador superior 48. O equalizador inferior 47 é conectado ao leito de rotação 20 através do mastro 28. Esta disposição permite a rotação do tambor de içar lança 50 pa- ra que mude a quantidade de linha de içar lança 25 entre o equalizador infe- rior 47 e o equalizador superior 48, mudando, deste modo, o ângulo entre o leito de rotação 20 e a lança 22.

A armação do tambor de içar lança 60, o equalizador inferior 47 e o equalizador superior 48 incluem, cada um, estruturas de fixação cooperan- tes, pelo que os equalizadores inferior e superior podem ser conectados, de modo separável, à armação do tambor de içar lança, tal que o tambor de içar lança, o equalizador inferior, o equalizador superior e a linha de içar lança podem ser transportados como um conjunto combinado. O tambor de içar lança 50, a armação 60, o equalizador inferior 47 e o equalizador superior 48 combinados, dispostos como estariam para transporte entre locais de obra, são descritos no pedido de patente norte-americano N0 de série 61/098.632.

O guindaste 10 inclui quatro tambores, cada um montado em uma armação e conectado ao leito de rotação em uma configuração empilhada, assim como um quinto tambor montado em uma armação fixada ao portador de rolamento frontal. Armações de dois dos quatro tambores empilhados são conectadas diretamente ao leito de rotação, enquanto as armações dos ou- tros dois tambores são conectadas indiretamente ao leito de rotação ao se- rem conectadas diretamente a pelo menos uma das duas armações de tam- bor, conectadas diretamente ao leito de rotação. Neste caso, os quatro tam- bores empilhados são, de preferência, o primeiro tambor principal de içar carga 70 com linha de içar carga 24 enrolada nele, o segundo tambor princi- pal de içar carga 80 com linha de içar carga 17 enrolada nele, o tambor de içar carga auxiliar 90 com a linha de arremesso 13 enrolada ali, e o tambor de içar lança 50 com a linha de içar lança 25 enrolada ali. De preferência, a armação 91 do tambor de içar carga auxiliar 90 e a armação 81 do segundo tambor principal de içar carga 80 são conectadas diretamente ao leito de rotação, a armação 71 do primeiro tambor principal de içar carga 70 é conec- tada a ambas as armações 81 e 91, enquanto a armação 60 para o tambor de içar lança 50 é conectada à armação 81. Neste aspecto, a armação de tambor de içar lança 50 é empilhada no topo de unida por pino diretamente à segunda armação de tambor principal de içar carga 81, e a primeira armação de tambor principal de içar lança 71 é empilhada no topo de e unida por pino diretamente à armação do tambor de içar carga auxiliar 91. No guindaste 10, tanto o mastro 28 quanto o batente de lança 15 são fixados indiretamente ao leito de rotação 20 através de uma conexão à armação 71.

Conforme melhor apreciado na Figura 3, a parte inferior do leito de rotação 20 do guindaste 10 é constituída de três conjuntos principais, uma armação central de leito de rotação 41, um portador de rolamento frontal 42 e um portador de rolamento traseiro 43. A Figura 3 também mostra a trajetó- ria do rolamento 31 e a engrenagem de coroa 33, que são parte da carroce- ria 12. Os dentes 35 (Figura 4) na engrenagem de coroa 33, ilustrada nos desenhos, estão sobre uma superfície interna da engrenagem de coroa.

Conforme descrito no pedido de patente norte-americano N0 de série 61/099.098, a carroceria pode ser construída a partir de peças separadas e a trajetória do rolamento 31 e a engrenagem de coroa 33 são feitas, de pre- ferência, de segmentos que são presos por cavilha a e transportados com as seções da carroceria. A trajetória de rolamento completa 31 e a engrenagem de coroa 33 são então criadas conforme as seções da carroceria 12 são montadas no local da obra. É óbvio que a presente invenção pode ser apli- cada a guindastes com engrenagens de coroa feitas de um modo conven- cional. Os portadores de rolamento se movem sobre rolamentos 37 (Figura 5) sobre a trajetória de rolamento e permanecem conectados à carroceria através de conjuntos convencionais de gancho e cilindro 53, conforme me- lhor visualizado na Figura 12.

O guindaste 10 usa uma pluralidade de engrenagens de pinhão em contato de acionamento com os dentes da engrenagem de coroa 35. Na modalidade mostrada nos desenhos, existem oito engrenagens de pinhão no sistema de acionamento de oscilação, cada qual tendo associada um motor de acionamento hidráulico e caixa de transmissão. Por questão de simplici- dade, e já que as combinações de motor hidráulico, caixa de transmissão e engrenagem de pinhão são convencionais, e sempre conectadas juntas quando usadas na invenção, esta combinação será referida como um acio- namento por engrenagem de pinhão. Os oitos acionamentos por engrena- gem de pinhão são dispostos como quatro conjuntos independentes de a- cionamento de oscilação 45, cada um contendo um par de acionamentos de engrenagem de pinhão 49, conforme visto nas Figuras 4 e 5. Cada conjunto de acionamento de oscilação 45 é fixado a uma das extremidades laterais de cada um dos portadores de rolamento frontal e traseiro 42 e 43. Cada par de acionamentos de engrenagem de pinhão no conjunto de acionamento de oscilação 45 é montado em uma armação comum 63. A parte da armação que segura os dois acionamentos de pinhão de engrenagem é rígida, o que significa que os acionamentos de engrenagem de pinhão são mantidos pela armação em uma posição fixa com relação um ao outro. A armação 63 tam- bém inclui pelo menos um e, de preferência, dois rolamentos guia 55 monta- dos na mesma armação, engatando a engrenagem de coroa 33 em uma su- perfície oposta à superfície que tem dentes 35. Assim, os rolamentos guia funcionam mantendo as engrenagens de pinhão em engranzamento com uma engrenagem de coroa com dentes internos com grande diâmetro 33.

A armação 63 inclui uma estrutura de ajuste que permite o ajuste da distância entre as engrenagens de pinhão e pelo menos um rolamento guia 55. Quando o conjunto de acionamento 45 incluir dois rolamentos guias 55, são usadas duas estruturas de ajuste que permitem o ajuste indepen- dente das distâncias entre as engrenagens de pinhão e os dois rolamentos guias. Os rolamentos guias 55 são montados sobre um elemento (constituí- do de primeiro e segundo retentores de rolamento) que inclui um pino articu- lado entre os dois rolamentos guias e está conectado ao restante da arma- ção 63 por meio de um segundo pino articulado. Conforme melhor visualiza- do na Figura 12, a armação 63 inclui primeiro e segundo retentores de rola- mento 64 e 65 e primeiro e segundo pinos articulados 66 e 67. O pino articu- lado 66 conecta o primeiro retentor de rolamento 64 à parte principal da ar- mação 63. O pino articulado 67 conecta o segundo retentor de rolamento 65 ao primeiro retentor de rolamento 64.

De preferência, as distâncias entre os rolamentos guias e as en- grenagens de pinhão são ajustadas por meio de um par de esticadores, me- lhor visto nas Figuras 4 e 5. Um dos esticadores 56 pode ser visto em deta- lhes nas Figuras 12 e 13. O ajuste dos esticadores controla a folga entre pi- nhão e engrenagem de coroa. O primeiro esticador age ajustando a distân- cia do primeiro retentor de rolamento 64 com o resto da armação. Ambos os esticadores agem ajustando a distância do segundo retentor de rolamento 65 com o resto da armação 63, mas esta distância pode ser ajustadas inde- pendentemente por meio da ação do segundo esticador na extremidade a- fastada do segundo retentor de rolamento 65.

Uma ligação pivotante 74 conecta a armação 63 ao resto da estru- tura de guindaste com dois eixos pivôs entre a armação e a estrutura de guindaste. A ligação pivotante, em particular, permite que o conjunto de a - cionamento 45 opere de maneira mais suave. A ligação 74 compreende uma estrutura de placa conectada em cada extremidade a um dos dois pinos pi- vôs 75 e 76 e os eixos pivôs são proporcionados por uma primeira conexão pivotante entre a armação 63 e o pino pivô 75 e a segunda conexão pivotan- te é proporcionada entre o segundo pino pivô 76 e a armação principal do portador de rolamento. Conforme melhor visualizado na Figura 12, a estrutu- ra de placa compreende dois conjuntos de placas 77 e 78 unidas por pinos 79. Os pinos 79 permitem que as placas 77 e 78 sejam reconfiguradas de tal modo que a armação 63 possa ser movida para uma posição de armazena- mento. O pino de topo 79 pode ser removido e a armação 63 ser elevada, tal que a placa 77 pivote em torno do pino inferior 79. Então, o pino superior é inserido novamente através de um segundo orifício 69 na placa 78 que se alinha com um orifício (não visto) na placa 77. Nesta posição, o esticador 56 pode ser desconectado da parte principal da armação 63 e os rolamentos guias 55 podem oscilar além da engrenagem de coroa 33. Neste modo de armazenamento, o esticador 56 e os retentores de rolamento 64 e 65 pivo- tam em torno do pino 66, tal que os rolamentos 55 fiquem do lado dos acio- namentos de engrenagem de pinhão 49. O retentor 58 mostrado nas Figuras 12 e 13, é conectado à extremidade do esticador que foi desconectado da parte principal da armação 63 para manter o esticador 56 em uma posição estável para transporte. Toda a armação 63 e a ligação 74 podem então pi- votar em torno do pino 76, tal que o sistema de acionamento oscile perto do portador de rolamento. Se o peso dos portadores de rolamento 42 ou 43 precisar ser reduzido para transporte, o sistema de acionamento pode ser completamente removido puxando-se os pinos 79.

Como as engrenagens de pinhão são acionadas por caixas de câmbio, o conjunto de engrenagem produz uma força radial para dentro que tenta tirar a engrenagem de pinhão do engranzamento com a engrenagem de coroa 33. Os rolamentos guias 55, montados na armação primaria 63, são projetados para manter a engrenagem de pinhão em engranzamento se movimentando ao longo do diâmetro externo da engrenagem de coroa 33. Ao encurtar e aumentar os esticadores de ajuste 56, é possível controlar a folga. O uso da ligação pivotante 74 acrescenta um grau de liberdade a este sistema que permite que o conjunto de acionamento de oscilação "flutue" sobre a engrenagem de coroa 33. A ligação pivotante 74 transfere toda a força de acionamento de oscilação tangencial para os portadores de rola- mento. Desconsiderando as forças verticais (gravidade e tolerância), as en- grenagens de pinhão e os rolamentos guias se movem independentemente da estrutura de montagem principal. Por causa disso, o movimento da estru- tura de suporte virtualmente não tem efeito sobre o engranzamento da en- grenagem e, consequentemente, a posição verdadeira do pino pivô sobre a estrutura de suporte é muito menos crítica do que nos sistemas anteriores.

Isso permite que as tolerâncias do orifício do pino sejam maiores e a folga nos mancais do pino e componentes relacionados possa aumentar também, reduzindo potencialmente custos gerais.

Existem alguns efeitos que o movimento da estrutura de suporte (neste caso, o portador de rolamento ao qual o sistema de acionamento está fixado) tem sobre o sistema de acionamento de oscilação que devem ser levados em conta ao se projetar os componentes individuais usados no con- junto de acionamento de oscilação e ligação da presente invenção. Primeiro, o movimento radial da estrutura de suporte faz com que a ligação pivotante desvie de sua posição neutra. Isso cria um desequilíbrio nas cargas de com- pressão sofridas pelos rolamentos guia 55. Dependendo da direção em que a ligação pivotante desvia, a carga sobre um rolamento guia aumentará, en- quanto a outra diminuirá. É preciso tomar cuidado durante o projeto para assegurar que as cargas do rolamento guia nunca sejam reduzidas para va- lores próximos de zero. Caso isso aconteça, o pinhão de acionamento, que corresponde àquele rolamento guia, tenderá a funcionar sem lastro, o que resulta em raspagem e rápido desgaste dos dentes. A quantidade de desvio que causa esta redução na carga do rolamento guia será o desvio máximo absoluto permissível que um projetista levará em conta ao projetar a ligação pivotante.

Existem duas considerações de projeto que não apenas simplifi- cam a análise do projeto como também diminuem as cargas aplicadas aos componentes do sistema e, consequentemente, são usadas na modalidade preferida da invenção. Estas considerações podem ser mais bem compre- endidas em vista de um desenho esquemático Figura (14) em que as forças que agem sobre os diversos componentes do sistema de acionamento estão representadas. A Figura 14 ilustra a disposição das engrenagens de pinhão, dos rolamentos guias e ligação de conexão pivotante, mostrado com relação à parte da engrenagem de coroa à qual ele está engatado. As engrenagens de pinhão são representadas na Figura 14 por suas circunferências primiti- vas 99, que são as circunferências nas quais se pode considerar que os dentes de acionamento engatam e transmitem força. Do mesmo modo, a engrenagem de anel é representada sobre uma superfície pela circunferên- cia primitiva da engrenagem de coroa ou arco primitivo da engrenagem de coroa 98, já que apenas uma parte da engrenagem de coroa está ilustrada. A circunferência externa da engrenagem de coroa e os rolamentos guias são ilustrados, já que é onde as forças sobre aqueles elementos são transmiti- das.

A primeira consideração de projeto é que cada rolamento guia 55 esteja alinhado, de preferência, com seu respectivo pinhão de acionamento. Em outras palavras, cada rolamento guia está alinhado sobre um raio da engrenagem de oscilação com uma das engrenagens de pinhão, conforme visto na Figura 14. Isso faz com as forças normais no engranzamento da engrenagem (FN) sejam equilibradas pelas forças radiais exercidas pelos rolamentos guia (R1 e R2) sem exercer um momento sobre o conjunto de acionamento de oscilação.

A segunda consideração de projeto é localizar a posição neutra da ligação pivotante 74 tal que sua linha de ação caia sobre a interseção das forças tangenciais oriundas do engranzamento da engrenagem. Devido ao fato de serem montados verticalmente, os dois eixos pivôs ficam no mesmo plano vertical, ilustrado pela linha 85 na Figura 14, e aquele plano intercepta, no ponto 88, a interseção das linhas 86 e 87, representando as forças tan- genciais (FT) do engranzamento das engrenagens de pinhão e dos dentes da engrenagem de coroa. Devido ao fato de as engrenagens de pinhão ope- rarem sobre uma trajetória circular, as cargas de cada engranzamento são direcionadas para diferentes direções e criam um momento, caso a ligação pivotante não esteja adequadamente ajustado. A análise das cargas ainda será necessária quando o desvio da ligação pivô for considerado, mas isso simplificará o projeto inicial.

Quando o guindaste 10 é montado e o sistema de acionamento de oscilação é instalado, o procedimento de montagem e ajuste de folga é con- forme a seguir: 1) Com o conjunto de oscilação preso à máquina, esticar ambos os esticadores 56 até as engrenagens de pinhão serem colocadas em engranzamento com a engrenagem de coroa 33. 2) Afrouxar o esticador mais próximo da estrutura de suporte meia volta. 3) Afrouxar o esticador mais afastado da estrutura de suporte até ser alcançada a folga específica. 4) Afrouxar o esticador mais próximo da estrutura de suporte até ser alcan- çada a folga específica. 5) Após todos os ajustes de folga terem sido reali- zados, oscilar a máquina lentamente através de 360 graus de movimento para assegurar que a folga é suficiente. A folga especificada irá variar de acordo com cada configuração do sistema de acionamento e engrenagem de coroa (particularmente com o diâmetro da engrenagem de pinhão e com o passo diametral dos dentes), assim como outro aspecto do guindaste. No entanto, a folga adequada pode ser determinada por uma pessoa que tenha conhecimento comum da técnica após previa consulta a um manual de pro- jeto de engrenagem padrão. Na modalidade ilustrada nos desenhos em ane- xo, com uma engrenagem de pinhão tendo um diâmetro de passo de cerca de 15 polegadas e um tamanho de dente com passo diametral de 1, deter- minou-se que era adequada uma folga de 0,06 polegadas entre o rolamento guia e a circunferência externa da engrenagem de coroa, produzindo uma folga de 0,061 polegada no conjunto de engrenagens.

Usar duas engrenagens de pinhão de acionamento em uma arma- ção reduz à metade o número de componentes que têm que ser desconec- tados independentemente, transportados e reconectados para utilizar o mesmo número de engrenagens de pinhão em um sistema de acionamento de oscilação em comparação a ter cada engrenagem de pinhão instalada independentemente. Além das vantagens discutidas acima, a presente in- venção permite o uso de motores com menos torque para as engrenagens de pinhão, ao contrário do que seria necessário se fossem usadas menos engrenagens de pinhão. Para guindastes muito grandes, isso reduz o custo porque combinações de motor com menos torque e caixa de transmissão custam menos da metade do preço do que para um motor e caixa de trans- missão que pudessem gerar o dobro do torque. Além disso, o projeto resulta em um sistema de acionamento com uma expectativa de vida maior.

Deve-se entender que diversas mudanças e modificações nas modalidades presentemente preferidas descritas aqui, ficarão aparentes pa- ra aqueles que são versados na técnica. Por exemplo, ao invés das engre- nagens de pinhão serem mantidas no lugar contra a engrenagem de coroa por um ou dois rolamentos guia, alguma outra estrutura poderia ser usada, como uma estrutura que gerasse uma força a partir de trás das engrenagens de pinhão, em comparação à engrenagem de coroa. Embora o sistema te- nha sido mostrado com a engrenagem de coroa montada sobre a carroceria, a engrenagem de coroa poderia ser montada sobre o leito de rotação e as engrenagens de pinhão poderiam ser montadas sobre a carroceria. Além disso, embora a engrenagem de coroa tenha sido mostrada com dentes so- bre a superfície de seu diâmetro interno, os dentes podem estar posiciona- dos no diâmetro externo da engrenagem de coroa. Tais mudanças e modifi- cações podem ser feitas sem que se afaste do espírito e escopo da presente invenção e sem que suas vantagens sejam diminuídas. Logo, pretende-se que tais mudanças e modificações sejam cobertas pelas reivindicações em anexo.

Claims (18)

1. Guindaste compreendendo i) uma estrutura inferior que com- preende elementos de engate com o solo, ii) uma estrutura superior conec- tada de modo rotativo à estrutura inferior, tal que a estrutura superior pode oscilar com relação à estrutura inferior, em que a estrutura inferior ou a es- trutura superior compreende uma primeira estrutura tendo uma engrenagem de coroa com dentes sobre sua superfície e a outra estrutura, inferior ou su- perior, compreende uma segunda estrutura, e iii) uma lança montada de modo pivotante na estrutura superior, sendo que o guindaste inclui um sis- tema de acionamento que compreende: a) ao menos duas engrenagens de pinhão montadas sobre uma armação comum e em contato de acionamento com os dentes da engrena- gem de coroa, e b) uma ligação que conecta a armação à segunda estrutura com dois eixos pivôs entre a armação e a segunda estrutura.

2. Guindaste, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo um guindaste de elevação móvel em que: a) a estrutura inferior compreende uma carroceria que tem ele- mentos móveis de engate com o solo; b) a estrutura superior compreende um leito de rotação conecta- do de modo rotativo à carroceria, tal que o leito de rotação pode oscilar com relação aos elementos móveis de engate com o solo; e c) a carroceria ou o leito de rotação compreende a dita primeira estrutura e o outro, dentre a carroceria e o leito de rotação, compreende a dita segunda estrutura.

3. Guindaste, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, compreendendo adicionalmente ao menos um rolamento guia montado na armação e que engata a engrenagem de coroa em uma superfície oposta à superfície que tem dentes sobre ela.

4. Guindaste, de acordo com a reivindicação 3, compreendendo adicionalmente uma estrutura de ajuste que permite o ajuste da distância entre as engrenagens de pinhão e ao menos um rolamento guia.

5. Guindaste, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, compreendendo adicionalmente dois rolamentos guia montados na ar- mação e engatando a engrenagem de coroa em uma superfície oposta à superfície que tem dentes sobre ela.

6. Guindaste, de acordo com a reivindicação 5, compreendendo adicionalmente duas estruturas de ajuste que permitem o ajuste independen- te das distâncias entre as engrenagens de pinhão e os dois rolamentos guia.

7. Guindaste, de acordo com a reivindicação 6, em que os rola- mentos guia são montados sobre um elemento que inclui um pino de articu- lação entre os dois rolamentos guia e é conectado ao restante da armação por um segundo pino de articulação.

8. Guindaste, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 e 6 a 7, em que a estrutura de ajuste compreende um esticador.

9. Guindaste, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 8, em que cada rolamento guia está alinhado em um raio da engrenagem de articulação com uma das engrenagens de pinhão.

10. Guindaste, de acordo com qualquer uma das reivindicações -1 a 9, em que os dois eixos pivôs ficam, ambos, no mesmo plano e este pla- no intercepta a interseção das linhas de forças tangenciais oriundas do en- granzamento das engrenagens de pinhão e dos dentes da engrenagem de coroa.

11. Guindaste, de acordo com qualquer uma das reivindicações -1 a 10, em que os dentes da engrenagem de coroa estão sobre uma super- fície interna da engrenagem de coroa.

12. Guindaste, de acordo com qualquer uma das reivindicações -1 a 11, em que a primeira estrutura que tem sobre ela a engrenagem de co- roa é a estrutura inferior, e as engrenagens de pinhão são fixadas à estrutu- ra superior.

13. Guindaste, de acordo com qualquer uma das reivindicações -1 a 12, em que o guindaste inclui oito engrenagens de pinhão dispostas com duas engrenagens de pinhão cada montadas sobre quatro armações inde- pendentes, cada armação estando conectada à segunda estrutura com dois eixos pivôs entre a armação e a segunda estrutura.

14. Guindaste, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, em que a ligação compreende uma estrutura de placa conectada em cada extremidade a um dentre dois pinos pivôs, e os eixos pivôs são propor- cionados por uma primeira conexão pivotal entre a armação e um dos pinos pivôs e uma segunda conexão pivotal entre o segundo pino pivô e a segun- da estrutura.

15. Guindaste, de acordo com a reivindicação 14, em que a es- trutura de placa compreende dois conjuntos de placas unidas entre si por pinos de travamento, tal que a remoção dos pinos de travamento permite que a armação, as engrenagens de pinhão e o primeiro pino pivô sejam des- conectados da segunda estrutura.

16. Guindaste, de acordo com a reivindicação 2, em que a en- grenagem de coroa é montada na carroceria e as engrenagens de pinhão são presas ao leito de rotação.

17. Guindaste, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 e 16, em que o leito de rotação compreende portadores de rolamento fron- tal e traseiro e duas armações independentes com duas engrenagens de pinhão, cada uma montada no portador de rolamento frontal e duas arma- ções independentes com duas engrenagens de pinhão, cada uma montada no portador de rolamento traseiro.

18. Guindaste, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, compreendendo adicionalmente ao menos dois motores, um dos quais sendo conectado a cada uma das ditas pelo menos duas engrenagens de pinhão por uma caixa de transmissão.