RU2045460C1

RU2045460C1 - Hoisting device

Info

Publication number: RU2045460C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Степанович Григорчук
Original assignee: Владимир Степанович Григорчук
Priority date: 1992-01-22
Filing date: 1992-01-22
Publication date: 1995-10-10

Abstract

FIELD: hoisting devices in cranes. SUBSTANCE: hoisting device has body of running block inside which sheave on axle is installed. Sheave is enveloped by load rope. Hoisting device has also hydraulic cylinder connected with body of running block by means of rod and load hook kinematically connected with hydraulic cylinder. Kinematic train of hydraulic cylinder with hook includes framework inside of which is said hydraulic cylinder made of vertical cylinder closed with cover from the bottom and having several pairs of branches in the upper part of same cross- section located at angle to one another. EFFECT: higher efficiency. 3 cl, 19 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в качестве грузоподъемного устройства в различных подъемных кранах. The invention relates to mechanical engineering and may find application as a lifting device in various cranes.

Известен грузоподъемный механизм, содержащий корпус подвижного блока, внутри которого установлено на оси, закрепленной в корпусе, колесо с желобом, охватываемое грузовым тросом, связанный с корпусом подвижного блока гидроцилиндр и кинематически связанный с гидроцилиндром грузовика крюк. A load-lifting mechanism is known, comprising a housing of a movable unit, inside of which is mounted on an axis fixed in the housing, a wheel with a groove covered by a freight cable, a hydraulic cylinder connected to the housing of the mobile unit and a hook kinematically connected to the truck’s hydraulic cylinder.

Недостатком известного грузоподъемного механизма является невозможность уменьшения давления на грузовой трос. A disadvantage of the known lifting mechanism is the inability to reduce pressure on the cargo cable.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных качеств грузоподъемного механизма путем уменьшения давления груза на трос подъемного крана. The aim of the invention is to improve the performance of the lifting mechanism by reducing the pressure of the load on the cable of the crane.

Указанная цель достигается тем, что в грузоподъемном механизме, содержащем корпус подвижного блока, внутри которого установлено на оси, закрепленной в корпусе, колесо с желобом, охватываемое грузовым тросом, связанный с корпусом подвижного блока гидроцилиндр и кинематически связанный с гидроцилиндром грузовой крюк, связь корпуса подвижного блока с гидроцилиндром представляет собой стержень, а кинематическая связь гидроцилиндра с крюком включает в себя каркас, состоящий из двух вертикальных стоек и нижней горизонтальной планки, выполненной за одно целое со стойками, к которой прикреплен грузовой крюк, и прикрепленной к верхней части вертикальных стоек балки с отверстием в центре, через которое пропущен упомянутый стержень, при этом корпус гидроцилиндра выполнен с направляющими пазами, в которых расположены вертикальные стойки каркаса, установленного с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, причем гидроцилиндр размещен внутри каркаса и выполнен из вертикального цилиндра, закрытого снизу крышкой и имеющего в верхней части несколько пар разветвлений такого же сечения, расположенных под углом друг к другу и имеющих поршни с элементами уплотнения, связанные кинематически с балкой, а механизм снабжен сообщенной через штуцер с гидроцилиндром гидравлической системой, включающей масляный бак, два автоматических распределительных крана и масляный насос, соединенные между собой трубопроводами. This goal is achieved by the fact that in the lifting mechanism containing the housing of the movable unit, inside of which is mounted on an axis fixed in the housing, a wheel with a groove covered by a cargo cable, a hydraulic cylinder connected to the housing of the movable unit and a cargo hook kinematically connected to the hydraulic cylinder, communication of the movable housing block with a hydraulic cylinder is a rod, and the kinematic connection of the hydraulic cylinder with a hook includes a frame consisting of two vertical posts and a lower horizontal bar, made integral with the racks to which the cargo hook is attached, and attached to the top of the vertical racks of the beam with a hole in the center through which the said rod is passed, while the hydraulic cylinder housing is made with guide grooves in which the vertical racks of the frame installed with the ability to move in a vertical plane, and the hydraulic cylinder is placed inside the frame and is made of a vertical cylinder, closed with a lid from the bottom and having several pairs of taco branches in the upper part of the same cross section, located at an angle to each other and having pistons with sealing elements kinematically connected to the beam, and the mechanism is equipped with a hydraulic system connected through a nozzle with a hydraulic cylinder, including an oil tank, two automatic distribution valves and an oil pump connected by pipelines.

Также поршни на торцовых частях, обращенных в сторону жидкости имеют скосы, выполненные под острым углом. Also, the pistons on the end parts facing the liquid side have bevels made at an acute angle.

Кроме того, масляный насос и автоматические распределительные краны механически через редуктор связаны с электродвигателем, закрепленным с одной стороны корпуса подвижного блока, при этом с другой стороны корпуса подвижного блока закреплен противовес. In addition, the oil pump and automatic distribution valves are mechanically connected through a gearbox to an electric motor fixed on one side of the housing of the mobile unit, while a counterweight is fixed on the other side of the housing of the mobile unit.

На фиг. 1 изображен грузоподъемный механизм, общий вид; на фиг.2 то же, вид сверху; на фиг.3 то же, вид слева; на фиг.4 разрез А-А на фиг.3; на фиг. 5 гидравлический блок, общий вид; на фиг.6 гидроблок, разрез; на фиг.7 то же, вид сверху; на фиг.8 внутренний поршень, общий вид; на фиг.9 то же, вид сверху; на фиг.10 наружный поршень, общий вид; на фиг.11 то же, вид сверху; на фиг. 12 соединение поршня с Т-образной балкой; на фиг.13 насосный узел, общий вид; на фиг. 14 механизм поворота и фиксации золотников распределительных кранов; на фиг. 15 устройство распределительных кранов; на фиг.16 гидравлическая схема грузоподъемного механизма; на фиг.17 схема сил, действующих на внутреннюю полость гидравлического блока; на фиг.18 схема сил, действующих на поршни и основание крышки гидравлического блока; на фиг.19 схема установки грузоподъемного механизма на подъемном кране. In FIG. 1 shows a lifting mechanism, a general view; figure 2 is the same, a top view; figure 3 the same, left view; figure 4 section aa in figure 3; in FIG. 5 hydraulic unit, general view; Fig.6 valve body, section; Fig.7 is the same, a top view; Fig.8 internal piston, General view; Fig.9 is the same, a top view; figure 10 outer piston, General view; figure 11 is the same, a top view; in FIG. 12 connecting a piston to a T-beam; Fig.13 pump unit, General view; in FIG. 14 mechanism for turning and fixing the spools of distribution valves; in FIG. 15 device of distribution valves; in Fig.16 hydraulic diagram of the lifting mechanism; on Fig diagram of the forces acting on the internal cavity of the hydraulic unit; on Fig a diagram of the forces acting on the pistons and the base cover of the hydraulic unit; on Fig installation diagram of a lifting mechanism on a crane.

Грузоподъемный механизм 1 содержит перевернутый П-образный каркас 2, к которому сверху болтами привернута Т-образная балка 3, имеющая в центре отверстие, в которое вставлен вертикальный стержень 4, выполненный в верхней части как одно целое с корпусом 5 подвижного блока, а в нижней части привернутый гайкой к корпусу гидравлического блока 6, к которому с одной стороны привернут насосный узел 7, шлицевой вал 8 которого вставлен внутрь шлицевого полого вала 9 электродвигателя 10, закрепленного на корпусе подвижного блока, имеющего ось 11, на которой установлено колесо 12 с желобом. На нижнем конце шлицевого вала закреплена ведущая шестерня 13 масляного насоса 14, которая входит в зацепление с ведомой шестерней 15 этого насоса, а также шестерня 16 понижающего редуктора, приводящая в движение распределительные краны 17 и 18 через шестерни 19-23. Стопорный механизм, содержащий полукруглый сектор 24 и четырехугольник 25 с полукруглыми выемками 26, удерживает золотники 27 и 28 распределительных кранов в нужном положении. Золотники имеют перепускные отверстия 29 и 30. С противоположной стороны к корпусу гидравлического блока привернуты масляный бак 31, который установлен таким образом, чтобы масло к насосу подавалось самотеком, противовес 32, который предназначен для уравновешивания электродвигателя и насосного узла. Гидравлический блок представляет собой цилиндрический корпус 33 прямоугольного или круглого сечения с фланцем 34, закрытый снизу крышкой 35, выполненной заодно с планками 36, на концах которых закреплены направляющие 37 и 38, установленные с возможностью скольжения в них П-образного каркаса в вертикальной плоскости. В верхней части цилиндрический корпус разветвляется на две пары цилиндров такого же сечения, установленных в одной плоскости под углом 54^о один относительно другого в каждой паре (наружная пара цилиндров 39 и 40, внутренняя пара цилиндров 41, 42). Наружных цилиндров может быть две пары, которые могут располагаться в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (не показано). Внутрь этих цилиндров вставлены наружные поршни 43, 44 и внутренние поршни 45, 46, с уплотнительными элементами 47. Наружные поршни имеют на торцовой части, обращенной в сторону жидкости, скосы 48, выполненные под углом φ= 28^о по отношению к продольной оси поршня. Внутренние поршни на торцовой части, обращенной в сторону жидкости, имеют скосы 49, выполненные под углом β 35^о по отношению к продольной оси поршня. На противоположной стороне каждого поршня выполнен паз 50, в который входит выступ Т-образной балки. В нижней цилиндрической части корпуса установлен штуцер 51, который трубопроводом соединен с гидравлической системой грузоподъемного механизма. В гидравлическую систему включен клапан 52, ограничивающий давление. Распределительные краны одинаковы по конструкции и содержат корпуса 53, 54 с площадками 55, 56 для их крепления. Внутрь корпусов вставлены золотники. Снаружи на корпусах установлены штуцеры 57, 58 для соединения распределительных кранов с гидравлической системой. Отверстие одного золотника смещено относительно отверстия другого золотника на 90^о. Для предотвращения вытекания масла золотники имеют уплотнительные кольца 50, 60. Один из золотников имеет хвостовик 61 с пазом, в который входит выступ 62 другого золотника. Использование цилиндров и поршней прямоугольного сечения обусловлено необходимостью получения наибольшего сечения поршней при наименьшем сечении крышки гидравлического блока. Электродвигатель насосного узла соединен с источником электрического тока посредством кабеля 63, наматываемого на барабан пои подъеме груза и сматываемого с барабана при опускании груза (не показано).The lifting mechanism 1 contains an inverted U-shaped frame 2, to which a T-shaped beam 3 is screwed on top with bolts in the center, with a hole in which a vertical rod 4 is inserted, made in the upper part as a unit with the housing 5 of the movable unit, and in the lower parts screwed with a nut to the housing of the hydraulic unit 6, to which the pump unit 7 is screwed on one side, the splined shaft 8 of which is inserted inside the spline hollow shaft 9 of the electric motor 10, mounted on the housing of the movable unit having an axis 11 on which mounted wheel 12 with a groove. At the lower end of the splined shaft, the pinion gear 13 of the oil pump 14 is fixed, which engages with the pinion gear 15 of this pump, as well as the pinion gear 16 of the reduction gear, which drives the control valves 17 and 18 through the gears 19-23. A locking mechanism comprising a semicircular sector 24 and a quadrangle 25 with semicircular recesses 26 holds the spools 27 and 28 of the distribution valves in position. The spools have bypass holes 29 and 30. On the opposite side, an oil tank 31 is mounted to the body of the hydraulic unit, which is installed so that the oil is fed to the pump by gravity, counterweight 32, which is designed to balance the electric motor and the pump unit. The hydraulic unit is a cylindrical body 33 of rectangular or circular cross section with a flange 34, closed at the bottom by a cover 35, made integral with the straps 36, at the ends of which are mounted rails 37 and 38, mounted with the possibility of sliding in them a U-shaped frame in a vertical plane. In the upper part, the cylindrical body branches out into two pairs of cylinders of the same cross section, mounted in the same plane at an angle of 54 ° ^to one in the other (the outer pair of cylinders 39 and 40, the inner pair of cylinders 41, 42). The outer cylinders can be two pairs, which can be located in two mutually perpendicular planes (not shown). Inside these cylinders inserted outer pistons 43, 44 and inner pistons 45, 46 with sealing members 47. The outer pistons have on the end portion facing the fluid bevels 48 formed at an angle φ = ²⁸ ° relative to the longitudinal axis of the piston. Inner pistons on the end portion facing towards the liquid has chamfers 49 formed at an angle β ^of 35 with respect to the longitudinal axis of the piston. On the opposite side of each piston, a groove 50 is made, into which the protrusion of the T-shaped beam enters. A fitting 51 is installed in the lower cylindrical part of the housing, which is connected by a pipeline to the hydraulic system of the lifting mechanism. A pressure limiting valve 52 is included in the hydraulic system. Distribution valves are the same in design and contain housings 53, 54 with platforms 55, 56 for their fastening. Spools are inserted inside the housings. Outside on the housings, fittings 57, 58 are installed for connecting the distribution valves to the hydraulic system. The hole of one spool is offset relative to the hole of another spool by 90 ^° . To prevent oil leakage, the spools have o-rings 50, 60. One of the spools has a shank 61 with a groove, which includes the protrusion 62 of the other spool. The use of cylinders and pistons of rectangular cross section is due to the need to obtain the largest cross section of the pistons with the smallest section of the cover of the hydraulic unit. The electric motor of the pump unit is connected to a source of electric current through a cable 63 wound around the drum when lifting the load and reeling from the drum when lowering the load (not shown).

Грузоподъемный механизм работает следующим образом. The lifting mechanism operates as follows.

На крюк каркаса 2 подвешивается груз. Включается лебедка подъемного крана, и груз начинает подниматься. Одновременно с подъемом груза включается электродвигатель 10, ток к которому поступает по кабелю 63. При этом золотники 27 и 28 распределительных кранов 17 и 18 неподвижны и занимают положение, показанное на фиг.16. Валы 9 и 8 вращаются и вращают шестерни 13 и 15 масляного насоса 14. Масло подается внутрь гидравлического блока 6, а его цилиндрическую часть 33 через штуцер 51. Под давлением масла поршни 43-46 с небольшой скоростью поднимаются вверх, скользя в поперечном направлении по балке 3, и вместе с ними поднимается каркас 2 с грузом, скользя в направляющих 37 и 38. Подъем груза происходит на небольшую высоту порядка 50-60 мм, после чего промежуточные шестерни 16, 19, 20, 21 понижающего редуктора повернут зубчатый сектор 22. Полукруглый сектор 24 выйдет из зацепления с четырехугольником 25. Шестерня 23 повернется на 90^о и вместе с ней повернутся золотники 27 и 28, которые займут положение, показанное на фиг.16 пунктиром. Масло станет откачиваться насосом 14 в масляный бак 31, и поршни 43-46 станут опускаться вниз вместе с грузом. Полукруглый сектор 24 снова войдет в соприкосновение с четырехугольником 25, фиксируя золотники 37 и 28 в нужном положении.A load is suspended from the hook of the frame 2. The crane winch turns on and the load begins to rise. Simultaneously with the lifting of the load, the electric motor 10 is turned on, the current to which is supplied via cable 63. At the same time, the spools 27 and 28 of the distribution valves 17 and 18 are stationary and occupy the position shown in Fig. 16. The shafts 9 and 8 rotate and rotate the gears 13 and 15 of the oil pump 14. The oil is fed into the hydraulic unit 6, and its cylindrical part 33 through the fitting 51. Under the pressure of the oil, the pistons 43-46 rise at low speed, sliding in the transverse direction along the beam 3, and together with them the frame 2 rises with the load, sliding in the guides 37 and 38. The load is lifted to a small height of about 50-60 mm, after which the intermediate gears 16, 19, 20, 21 of the reduction gear are rotated by the gear sector 22. Semicircular sector 24 will disengage from even rehugolnikom 25. The pinion 23 is rotated by ⁹⁰ ° and with it turn the spools 27 and 28, which will occupy the position shown in Figure 16 in phantom. The oil will be pumped out by the pump 14 into the oil tank 31, and the pistons 43-46 will fall down together with the load. The semicircular sector 24 will again come into contact with the quadrangle 25, fixing the spools 37 and 28 in the desired position.

Таким образом, при работе электродвигателя 10 груз, подвешенный на крюке, периодически поднимается и опускается на небольшую высоту и с небольшой скоростью. При этом масло производит давление на поршни 43-46 и крышку 35, с которой это давление передается через корпус гидравлического блока 6, стержень 4, корпус подвижного блока 5 и колесо 12 на трос подъемного крана. Так как площадь сечения крышки 35 в несколько раз меньше, чем площадь сечения всех поршней, то давление на крышку 35 и соответственно на трос подъемного крана в несколько раз меньше, чем давление на поршни гидроблока (см. фиг. 18). Силы F_В и F_B1, действующие на внутренние поршни 45, 46, направлены под углом 54^о друг к другу. Их равнодействующая F_р направлена вверх и составляет 99,1% от суммы этих сил (на фиг.18 показано в масштабе). Силы F_н и F_н1, действующие на наружные поршни 43, 44, также действуют под тем же углом друг к другу. Их равнодействующая F_р1 также направлена вверх и составляет 99,1% от суммы этих сил. Эти две равнодействующие силы складываются и дают силу F_пор. На крышку 35 действует сила F_кр, равная по величине силе, действующей на один из внутренних поршней так, как площадь сечения крышки равна площади сечения одного внутреннего поршня. Площадь наружных поршней может быть больше площади внутренних поршней за счет длины, ширина же тех и других одинакова (см. фиг.17).Thus, when the electric motor 10 is operating, the load suspended on the hook periodically rises and falls to a small height and at a low speed. When this oil produces pressure on the pistons 43-46 and the cover 35, with which this pressure is transmitted through the housing of the hydraulic unit 6, the rod 4, the housing of the movable unit 5 and the wheel 12 on the cable of the crane. Since the cross-sectional area of the cover 35 is several times smaller than the cross-sectional area of all the pistons, the pressure on the cover 35 and, accordingly, on the crane cable is several times less than the pressure on the hydraulic unit pistons (see Fig. 18). The forces F _B and F _B1 acting on the internal pistons 45, 46 are directed at an angle of 54 ^about each other. Their resultant F _{p is} directed upward and amounts to 99.1% of the sum of these forces (Fig. 18 is shown to scale). The forces F _n and F _n1 acting on the outer pistons 43, 44 also act at the same angle to each other. Their resultant F _{p1 is} also directed upwards and amounts to 99.1% of the sum of these forces. These two resultant forces add up and give the force F _pores . A force F _cr acts on the cap 35, which is equal in magnitude to the force acting on one of the internal pistons, since the cross-sectional area of the cap is equal to the cross-sectional area of one internal piston. The area of the external pistons may be larger than the area of the internal pistons due to the length, the width of both is the same (see Fig. 17).

Масло, поступающее внутрь гидроблока, производит давление не только на поршни, но и на внутренние стенки цилиндров (см. фиг.17). Скосы 48 и 49 поршней делят внутреннюю поверхность на равные участки l l₁; l₂ l₃; l₄ l₅; l₆ l₇; l₈ l₉; l₁₀ l₁₁. Силы, действующие на эти участки, также равны и уравновешивают друг друга F₈ F₉, F₁₀ F₁₁, а силы F и F₂, действующие под углом друг к другу, равны и уравновешивают силы F₁ и F₃, действующие под таким же углом в противоположном направлении. Силы F₄ и F₆, действие под углом, равны и уравновешивают силы F₅ и F₇, действующие под таким же углом в противоположном направлении. Таким образом, силы, действующие на какой-либо участок внутренней поверхности гидроблока, уравновешены силами, действующими в противоположном направлении. Не уравновешены только силы, действующие на поршни 43-46, приводящие их в движение, и силы, действующие на крышку 35, давление на которую передается на подвижный блок и соответственно на трос подъемного крана. В момент, когда электродвигатель 10 выключается и поршни гидроблока останавливаются, давление на трос подъемного крана не увеличивается, так как сила давления груза на поршни передается крышке 35 через жидкость и в этом случае грузоподъемный механизм выполняет роль гидравлической опоры. Необходимость в движении поршней и периодическом поднятии и опускании груза обусловлена предотвращением заедания, перекосов и заклинивания поршней, что может привести к передаче давления груза на трос подъемного крана не через жидкость, а через корпус гидроблока, что приведет к поломке или аварии. Чтобы грузовой крюк располагался строго вертикально на грузоподъемном механизме, установлен противовес 32, который уравновешивает электродвигатель 10 и насосный узел 7.The oil entering the valve body produces pressure not only on the pistons, but also on the inner walls of the cylinders (see Fig. 17). Bevels 48 and 49 of the pistons divide the inner surface into equal sections ll ₁ ; l ₂ l ₃ ; l ₄ l ₅ ; l ₆ l ₇ ; l ₈ l ₉ ; l ₁₀ l ₁₁ . The forces acting on these sections are also equal and balance each other F ₈ F ₉ , F ₁₀ F ₁₁ , and the forces F and F ₂ acting at an angle to each other are equal and balance the forces F ₁ and F ₃ acting under such same angle in the opposite direction. The forces F ₄ and F ₆ , the action at an angle, are equal and balance the forces F ₅ and F ₇ acting at the same angle in the opposite direction. Thus, the forces acting on any part of the inner surface of the valve body are balanced by forces acting in the opposite direction. Not only the forces acting on the pistons 43-46, causing them to move, and the forces acting on the cover 35, the pressure on which is transmitted to the movable unit and, accordingly, to the crane cable, are not balanced. At the moment when the electric motor 10 is turned off and the hydraulic unit pistons are stopped, the pressure on the crane cable does not increase, since the pressure force of the load on the pistons is transmitted to the cover 35 through the liquid, and in this case, the load-lifting mechanism acts as a hydraulic support. The need for piston movement and periodic lifting and lowering of the load is due to the prevention of jamming, skewing and jamming of the pistons, which can lead to the transfer of the load pressure to the crane cable not through the liquid, but through the valve body, which will lead to breakdown or accident. To the cargo hook was located strictly vertically on the lifting mechanism, a counterweight 32 is installed, which balances the electric motor 10 and the pump unit 7.

Предлагаемый грузоподъемный механизм обеспечивает уменьшение давления груза на трос подъемного крана, меньшее усилие, необходимое для подъема груза, экономию электроэнергии и облегчение конструкции крана. Грузоподъемный механизм может быть использован на башенных стреловых и козловых кранах. The proposed lifting mechanism provides a reduction in the pressure of the load on the crane cable, less effort required to lift the load, save energy and facilitate the construction of the crane. The lifting mechanism can be used on tower jib and gantry cranes.

Claims

1. A lifting mechanism comprising a housing of a mobile unit, inside of which is mounted on an axis fixed in the housing, a wheel with a groove covered by a freight cable, a hydraulic cylinder connected to the housing of the mobile unit and a cargo hook kinematically connected to the hydraulic cylinder, characterized in that the housing of the mobile unit with the hydraulic cylinder is a rod, and the kinematic connection of the hydraulic cylinder with a hook includes a frame consisting of two vertical posts and a lower horizontal bar made for one a rack with racks to which a cargo hook is attached, and a beam attached to the top of the vertical racks of the beam with a hole in the center through which the aforementioned shaft is passed, while the hydraulic cylinder housing is made with guide grooves in which there are vertical racks of the frame mounted with the possibility of moving in vertical plane, and the hydraulic cylinder is placed inside the frame and is made of a vertical cylinder, closed with a lid from the bottom and having several pairs of branches of the same cross section in the upper part, p located at an angle to each other and having pistons with sealing elements kinematically connected to the beam, and the mechanism is equipped with a hydraulic system communicated through a nozzle with a hydraulic cylinder, including an oil tank, two automatic distribution valves and an oil pump connected by pipelines.

2. The mechanism according to p. 1, characterized in that the pistons on the end parts facing the liquid side have bevels made at an acute angle.

3. The mechanism according to p. 1, characterized in that the oil pump and automatic distribution valves are mechanically connected through a gearbox to an electric motor fixed on one side of the housing of the mobile unit, while a counterweight is fixed on the other side of the housing of the mobile unit.