RU2374166C2

RU2374166C2 - Crane jib

Info

Publication number: RU2374166C2
Application number: RU2007148653/11A
Authority: RU
Inventors: Семен Николаевич Степанов (RU); Семен Николаевич Степанов
Original assignee: ГОУ ВПО Московский государственный строительный университет (МГСУ)
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2009-11-27
Also published as: RU2007148653A

Abstract

FIELD: lifting-and-conveying equipment.

SUBSTANCE: invention relates to self-propelled jib cranes. Crane jib comprises telescopic jib pivoted to crane platform, jib extension pivoted to the jib, jib extension drive hydraulic cylinders, hydraulic control assembly communicating aforesaid hydraulic cylinder chambers with pressure and discharge lines, and cargo automatic transfer system comprising inclination potentiometre pickups and amplifier arranged in jib and jib extension hinges. Pickup resistors interconnected in bridge circuit are connected, via aforesaid amplifier, to jib extension inclination drive hydraulic cylinder control circuit. Resistors of aforesaid pickups are designed subject to relationships R₁=R_o1α, R₂=R_o2[180°-{α+arcsin((L/1)sin(α)-H/1)}]. Note that jib extension drive cylinder is fixed at telescopic jib last section.

EFFECT: reduced time of horizontal transfer of cargo, easier operation.

5 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к грузоподъемным машинам, преимущественно к стреловым самоходным кранам.The invention relates to hoisting machines, mainly to jib self-propelled cranes.

Известны стреловые устройства кранов (авторское свидетельство СССР №1070116, кл. В66С 23/64, 1982), гидропривод которых включает гидроцилиндр подъема и опускания стрелы, а стрела оснащена шарнирно-сочлененным гуськом, угол наклона которого изменяется с помощью гибкой оттяжки. Управление гидроцилиндрами осуществляется распределителем с ручным управлением, к его поршневой полости пристыкован гидрозамок, а для плавного опускания стрелы установлен тормозной клапан.Known jib devices of cranes (USSR author's certificate No. 1070116, class B66C 23/64, 1982), the hydraulic actuator of which includes a hydraulic cylinder for raising and lowering the boom, and the boom is equipped with an articulated jib, the angle of which is changed using a flexible guy. The hydraulic cylinders are controlled by a manually operated distributor, a hydraulic lock is attached to its piston cavity, and a brake valve is installed to smoothly lower the boom.

Приводы подъема и опускания стрелы и наклона гуська в этих устройствах не обеспечивают автоматического горизонтального перемещения груза при изменении углов наклона стрелы или гуська, что снижает производительность при выполнении монтажных работ, а применение гибких оттяжек усложняет конструкцию стрелового устройства.The drives for raising and lowering the boom and the inclination of the jib in these devices do not provide automatic horizontal movement of the load when the angles of the boom or jib are changed, which reduces productivity during installation work, and the use of flexible braces complicates the design of the jib device.

Наиболее близким к предложенному является стреловое устройство крана (патент SU №2021968), содержащее гидроцилиндр, установленный на нераздвижной стреле с гуськом, управляемый распределитель, систему автоматического обеспечения горизонтального переноса груза. Недостатком устройства является то, что оно не может применятся на самоходных кранах, оборудованных телескопической стрелой.Closest to the proposed one is a crane jib device (patent SU No. 2021968) containing a hydraulic cylinder mounted on a fixed boom with a jib, a controlled dispenser, and a system for automatically providing horizontal load transfer. The disadvantage of this device is that it cannot be used on self-propelled cranes equipped with a telescopic boom.

Целью изобретения является обеспечение увеличения производительности кранов, оборудованных раздвижной стрелой, за счет уменьшения времени перемещения груза, а также облегчение работы крановщика за счет автоматического обеспечения горизонтального переноса груза при изменении вылета стрелы.The aim of the invention is to provide increased productivity of cranes equipped with a sliding boom, by reducing the time of movement of the cargo, as well as facilitating the operation of the crane operator by automatically ensuring horizontal transfer of cargo when changing the boom.

Это достигается тем, что стреловое устройство крана, содержащее телескопическую стрелу, шарнирно соединенную с платформой крана, шарнирно соединенный со стрелой гусек, гидроцилиндры подъема и опускания стрелы и наклона гуська, управляемый распределитель, через который полости гидроцилиндра наклона гуська сообщены с напорной и сливной линиями, и систему автоматического обеспечения горизонтального переноса груза, которая включает в себя установленные в шарнирах стрелы и гуська потенциометрические датчики углов наклона и усилитель, через который сопротивления датчиков, соединенные между собой по мостовой схеме, подключены в цепь управления распределителем гидроцилиндра наклона гуська, при этом сопротивления датчиков углов наклона выполнены по зависимостямThis is achieved by the fact that the crane jib device containing a telescopic boom pivotally connected to the crane platform, pivotally connected to the jib boom, hydraulic cylinders for raising and lowering the boom and the tilt of the jib, a controlled distributor through which the cavities of the jib tilt cylinder communicate with the pressure and drain lines, and a system for automatically providing horizontal load transfer, which includes potentiometric angle sensors and an amplifier mounted in hinges of an arrow and jib, and es that resistance sensors interconnected in a bridge circuit, connected to the distributor jib tilt cylinder control circuit, wherein the sensor resistance angles formed by dependencies

R₁=R_o1αR ₁ = R _o1 α

R₂=R_o2[180°-{α+arcsin((L/l)sin(α)-H/l)}],R ₂ = R _o2 [180 ° - {α + arcsin ((L / l) sin (α) -H / l)}],

где R₁ - сопротивление датчика угла наклона стрелы, Ом;where R ₁ is the resistance of the sensor angle of the boom, Ohm;

R₂ - сопротивление датчика наклона гуська, Ом;R ₂ - resistance of the tilt sensor jib, Ohm;

R_o1, R_o2 - начальные сопротивления реохордов датчиков, Ом;R _o1 , R _o2 - the initial resistance of the rechords of the sensors, Ohm;

α - угол наклона стрелы, град.;α - boom angle, degrees;

L - длина стрелы, м;L is the length of the boom, m;

l - длина гуська, м;l is the length of the jib, m;

Н - высота от шарнира стрелы до нижней точки гуська, м,N - height from the hinge of the boom to the bottom point of the jib, m,

отличается тем, что стрела выполнена телескопической и гидроцилиндр наклона гуська крепится на верхнем поясе последней секции телескопической стрелы.characterized in that the boom is telescopic and the jib tilt cylinder is mounted on the upper belt of the last section of the telescopic boom.

Выполнение сопротивлений датчиков по указанным зависимостям позволяет получить горизонтальные законы передвижения нижней точки гуська при изменении угла наклона стрелы. Применение предложенного устройства, например, на современных пневмоколесных кранах позволяет уменьшить многократность включения привода наклона стрелы и гуська при горизонтальном перемещении груза. Механизмом подъема груз устанавливается на высоту Н, наклоном стрелы автоматически изменяется угол наклона гуська без переключений приводов, что сокращает время на подачу груза в заданное место, а отсутствие гибких оттяжек и лебедки привода гуська уменьшает металлоемкость стрелового устройства крана.Fulfillment of the sensor resistances according to the indicated dependences makes it possible to obtain horizontal laws of movement of the lower point of the jib when the boom angle is changed. The use of the proposed device, for example, on modern pneumatic wheel cranes can reduce the frequency of inclusion of the tilt boom and jib drive when moving the load horizontally. With the lifting mechanism, the load is set to a height N, the tilt of the jib automatically changes the angle of the jib without switching the drives, which reduces the time to feed the load to a given place, and the absence of flexible braces and the winch of the jib drive reduces the metal consumption of the crane jib.

Для обеспечения полного задвижения секции при переводе ее в транспортное положение последняя секция стрелы выполняется со ступенчатой выемкой в передней части, размеры выемки соответствуют размерам гидроцилиндра наклона стрелового гуська, который установлен в выемке.To ensure full movement of the section when moving it to the transport position, the last boom section is made with a step recess in the front part, the dimensions of the recess correspond to the dimensions of the jib boom tilt cylinder, which is installed in the recess.

Также для обеспечения полного задвижения секции при переводе ее в транспортное положение гидроцилиндр наклона гуська можно крепить изнутри последней секции к ее верхнему поясу.Also, to ensure full movement of the section when moving it to the transport position, the jib tilt cylinder can be mounted from the inside of the last section to its upper belt.

Если гидроцилиндр наклона гуська закрепить к стреловому гуську посредством коромысла и тяги, это даст оптимальный эффект по передачи сил от гидроцилиндра к гуську и позволит снизить давление рабочей жидкости в гидравлической системе.If the hydraulic cylinder for tilting the jib is secured to the jib using the rocker arm and traction, this will give an optimal effect on the transfer of forces from the hydraulic cylinder to the jib and will reduce the pressure of the working fluid in the hydraulic system.

Причем этот эффект будет максимальным, если длины кинематических звеньев механизма наклона гуська выполнять по следующим соотношениям:Moreover, this effect will be maximum if the lengths of the kinematic links of the jib tilt mechanism are performed according to the following relationships:

длина стойки α=0,6 l_в.з., м;rack length α = 0.6 l _W , m;

длина большого плеча коромысла К=1,25 l_в.з., м;the length of the large arm of the rocker K = 1.25 l _W , m;

длина тяги Т=0,83 l_в.з., м,traction length T = 0.83 l _. , m

где l_в.з. - расстояния между проушинами гуська.where l _vz - the distance between the eyes of the jib.

На фиг.1 представлена схема стрелового устройства крана; на фиг.2 - схема соединения датчиков; на фиг.3 - схема крепления гидроцилиндра наклона гуська при выполнении последней секции со ступенчатой выемкой; на фиг.4 - схема крепления гидроцилиндра наклона гуська изнутри к верхнему поясу последней секции стрелы; на фиг.5 - схема поворота гуська в виде коромысла и тяги.Figure 1 presents a diagram of a jib device of the crane; figure 2 - connection diagram of the sensors; figure 3 - mounting diagram of the hydraulic cylinder tilt jib when performing the last section with a stepped recess; figure 4 - mounting diagram of the hydraulic cylinder tilt jib inside to the upper belt of the last section of the boom; figure 5 is a diagram of the rotation of the jib in the form of a rocker and traction.

В стреловое устройство крана входит раздвижная стрела 1 с потенциометрическим датчиком 2 угла наклона, включающим сопротивление 3, установленным в нижнем шарнире стрелы. В верхнем шарнире стрелы и стрелового гуська 4 установлен потенциометрический датчик 5 угла наклона стрелового гуська с сопротивлением 6. Стрела 1 шарнирно соединена с гидроцилиндром 7 наклона стрелового гуська, шток которого соединен с гуськом посредством коромысла и тяги. Также к гидроцилиндру 7 наклона стрелового гуська подсоединен управляемый распределитель 8 жидкости, который в свою очередь трубопроводами соединен с электромагнитами 9, которые через усилитель 10 соединены с сопротивлениями 3, 6 датчиков угла наклона стрелы 1 и стрелового гуська 4.The crane boom device includes a sliding boom 1 with a potentiometric angle sensor 2, including resistance 3, mounted in the lower boom hinge. In the upper hinge of the boom and jib boom 4, a potentiometric sensor 5 of the angle of inclination of the jib boom with resistance 6 is installed. Boom 1 is pivotally connected to the hydraulic cylinder 7 of the inclination of the jib boom, the rod of which is connected to the jib by means of a rocker arm and rod. Also, a controlled fluid distributor 8 is connected to the hydraulic cylinder 7 of the tilt of the jib boom, which in turn is connected by pipelines to the electromagnets 9, which through the amplifier 10 are connected to the resistances 3, 6 of the angle sensors of the boom 1 and jib 4.

Для обеспечения безопасности и плавности поршневая полость гидроцилиндра соединена через гидрозамок 11 и тормозной клапан 12 с распределителем.To ensure safety and smoothness, the piston cavity of the hydraulic cylinder is connected through a hydraulic lock 11 and a brake valve 12 to the distributor.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При изменении угла наклона стрелы α пропорционально изменяется сопротивление 3 датчика 2 по линейному закону R₁=R_o1 α. Сопротивление 6 датчика 5 соединено с сопротивлением 3 и предварительно сбалансировано. Датчики углов наклона соединены по мостовой схеме, представленной на фиг.2. При изменении сопротивления 3 возникает электрический сигнал, который через усилитель 10 подается к одному из электромагнитов 9 распределителя 8, вызывая его срабатывание и перемещение штока гидроцилиндра 7, изменяющего угол γ наклона гуська.When changing the angle of the boom α proportionally changes the resistance 3 of the sensor 2 according to the linear law R ₁ = R _o1 α. The resistance 6 of the sensor 5 is connected to the resistance 3 and pre-balanced. The angle sensors are connected according to the bridge circuit shown in figure 2. When the resistance 3 changes, an electric signal occurs, which is fed through an amplifier 10 to one of the electromagnets 9 of the distributor 8, causing it to operate and move the rod of the hydraulic cylinder 7, which changes the angle of inclination of the jib.

При изменении угла γ происходит изменение сопротивления 6 до величины выравнивания с сопротивлением 3, при этом прекращается подача электрического сигнала на электромагниты 9, включающие работу гидроцилиндра 7.When the angle γ is changed, the resistance 6 changes to the leveling value with the resistance 3, and the electric signal to the electromagnets 9, including the operation of the hydraulic cylinder 7, is stopped.

Таким образом, при изменении угла α происходит автоматическое изменение угла γ. Горизонтальное перемещение груза при изменении угла обеспечивается при условии Н=const и требуемым соотношением α=f(γ). На основании геометрических соотношений (фиг.1) зависимость между углами α=f(β) представляется в видеThus, when the angle α changes, the angle γ automatically changes. The horizontal movement of the load when changing the angle is provided under the condition H = const and the required ratio α = f (γ). Based on the geometric relationships (Fig. 1), the relationship between the angles α = f (β) is represented as

где β - угол наклона гуська относительно горизонтальной плоскости.where β is the angle of inclination of the jib relative to the horizontal plane.

Груз перемещается горизонтально при выполнении соотношенияThe load moves horizontally when the ratio

отсюда следует, что функция γ=f(β) описывается формулойit follows that the function γ = f (β) is described by the formula

а угол γ=180°-(α+β) формулойand the angle γ = 180 ° - (α + β) by the formula

Равенство сопротивлений датчиков 2, 5 обеспечивается при законах изменения сопротивленияEquality of resistances of sensors 2, 5 is ensured under the laws of resistance change

На основании выражения (4) при линейном законе изменения сопротивления 3Based on the expression (4) with the linear law of resistance change 3

закон изменения сопротивления 6 определяется формулой

the law of change of resistance 6 is determined by the formula

R₂=R_o2γ=R_o2[180°-{α+arcsin((L/l)sin(α)-H/l)}].R ₂ = R _o2 γ = R _o2 [180 ° - {α + arcsin ((L / l) sin (α) -H / l)}].

Таким образом, при выполнении сопротивлений 3, 6 изменения по законам (6), (7) наклон стрелы на угол α вызывает сопротивление датчика 2, которое не соответствует величине R₂ сопротивления датчика 5. Электрический сигнал вызывает срабатывание гидроцилиндра 7 и изменения угла γ, в результате чего сопротивление 6 изменяется по закону R₂=f(γ) по уравнению (7), в результате чего перемещение штока гидроцилиндра изменением угла α "следит" за углом по условию горизонтального перемещения.Thus, when performing resistances 3, 6, changes according to the laws (6), (7), tilting the boom by an angle α causes a resistance of the sensor 2, which does not correspond to the value R _{2 of the} resistance of the sensor 5. An electric signal triggers the hydraulic cylinder 7 and changes the angle γ, as a result, the resistance 6 changes according to the law R ₂ = f (γ) according to equation (7), as a result of which the displacement of the cylinder rod by changing the angle α "monitors" the angle according to the horizontal displacement condition.

Для обеспечения полного задвижения секции при переводе ее в транспортное положение последнюю секцию стрелы 1 выполняют со ступенчатой выемкой в передней части (см. фиг.3), размеры выемки соответствуют размерам гидроцилиндра наклона стрелового гуська 7, который установлен в выемке и шарнирно прикреплен к верхнему поясу последней секции стрелы.To ensure full movement of the section when moving it to the transport position, the last section of the boom 1 is performed with a step recess in the front part (see Fig. 3), the dimensions of the recess correspond to the dimensions of the tilting boom of the jib 7, which is installed in the recess and pivotally attached to the upper belt last section of the arrow.

Также для обеспечения полного задвижения секции при переводе ее в транспортное положение гидроцилиндр наклона гуська 7 можно шарнирно крепить изнутри последней секции 1 к ее верхнему поясу (см. фиг.4).Also, to ensure full movement of the section when moving it to the transport position, the jib tilt cylinder 7 can be pivotally mounted from the inside of the last section 1 to its upper belt (see Fig. 4).

Для обеспечения максимальных эргономических показателей механизма поворота стрелового гуська гидроцилиндр наклона стрелового гуська 7, одной стороной шарнирно прикрепленный к верхнему поясу последней секции 1, другой стороной крепится к стреловому гуську 4 через систему коромысла 13 и тяги 14 (см. фиг.5), причем длины кинематических звеньев этого механизма должны определятся следующим образом:To ensure maximum ergonomic indicators of the jib boom rotation mechanism, the jib boom tilt cylinder 7, pivotally attached to the top belt of the last section 1 on one side, is attached to the jib 4 through the rocker arm 13 and rod 14 (see FIG. 5), the length the kinematic links of this mechanism should be defined as follows:

длина стойки α=0,7 l_в.з., м;rack length α = 0.7 l _W , m;

длина большого плеча коромысла К=1,3 l_в.з., м;the length of the large arm of the rocker K = 1.3 l _W , m;

длина тяги Т=0,85 l_в.з., м.traction length T = 0.85 _l.c. , m

Применение предложенного устройства на современных пневмоколесных кранах позволит уменьшить время горизонтального перемещении груза, облегчить работу крановщика, а отсутствие гибких оттяжек и лебедки привода гуська уменьшает металлоемкость стрелового устройства крана.The application of the proposed device on modern pneumatic wheel cranes will reduce the time of horizontal movement of the load, facilitate the work of the crane operator, and the absence of flexible braces and a winch of the jib drive reduces the metal consumption of the crane jib device.

Claims

1. A crane jib device containing a telescopic boom pivotally connected to a crane platform, pivotally coupled to a jib boom, hydraulic cylinders for raising and lowering the boom and tilting the jib, a controlled distributor through which the cavities of the jib tilt hydraulic cylinder are connected with pressure and drain lines, and an automatic system providing horizontal cargo transfer, which includes potentiometric tilt angle sensors mounted in the hinges of the boom and jib and an amplifier through which Ia sensors interconnected in a bridge circuit, connected to the distributor jib tilt cylinder control circuit, wherein the sensor resistance angles formed by dependencies
R ₁ = R _o1 α;
R ₂ = R _o2 [180 ° - {α + arcsin ((L / 1) sin (α) -H / 1)}], where R ₁ is the resistance of the boom angle sensor, Ohm;
R ₂ - resistance of the tilt sensor jib, Ohm;
R _o1 , R _o2 - the initial resistance of the rechords of the sensors, Ohm;
α - boom angle, degrees;
L is the length of the boom, m;
l is the length of the jib, m;
H - height from the hinge of the boom to the bottom point of the jib, m; characterized in that the boom is telescopic, the jib tilt cylinder is attached to the upper belt of the last section of the telescopic boom.

2. The crane boom device according to claim 1, characterized in that the last boom section is made with a step recess in the front part, the dimensions of the recess correspond to the dimensions of the jib boom tilt cylinder that is installed in the recess.

3. The crane jib according to claim 1, characterized in that the jib tilt cylinder is attached from the inside of the last section to its upper belt.

4. The crane jib according to claims 1 to 3, characterized in that the jib tilt cylinder is attached to the jib via a beam and a link.

5. The crane jib according to claim 4, characterized in that the lengths of the kinematic links of the jib tilt mechanism are determined by the following relationships:
long racks α = 0.6 l _W , m;
the length of the large arm of the rocker arm K = 1.25 l _W , m;
thrust length T = 0.83 l _W , m;
where l _century - the distance between the eyes of the jib.