Патент на изобретение №2334671
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) АВТОМОБИЛЬНЫЙ КРАН
(57) Реферат:
Изобретение относится к машиностроению, а именно к подъемно-транспортному машиностроению. Автомобильный кран содержит стрелу, поворотное устройство, неповоротное устройство, две задние выносные опоры с опорами вывешивания крана и две передние выносные опоры с опорами вывешивания крана. Каждая опора вывешивания крана выполнена в виде гидроцилиндра и содержит шток с поршнем, и у двух задних опор вывешивания крана ходы поршней больше ходов поршней двух передних опор вывешивания крана. Обеспечивается увеличение допустимого уклона рабочей площадки автомобильного крана, повышение грузоподъемности крана во время работы на больших уклонах рабочей площадки, увеличение угла наклона крана в продольном направлении в сторону, противоположную сектору работы крана и увеличение глубины задавливания задними опорами вывешивания крана анкеров или свай в грунт. 15 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ Изобретение относится к машиностроению, а именно к подъемно-транспортному машиностроению, и может быть применено при конструировании, производстве и использовании автомобильных кранов, кранов-манипуляторов, различных подъемников для высотных работ. УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ Наряду с шасси, поворотным устройством и стрелой неповоротное устройство с выносными опорами является одним из основных элементов крана. С помощью расположенных на неповоротном устройстве выносных опор увеличивают опорный контур крана в рабочем положении, обеспечивают его работу на наклонных рабочих площадках. Опорный контур проходит через опорные элементы опор вывешивания и, как правило, в плане представляет многоугольник. Одной из важных проблем автомобильного крана является невозможность его работы на больших уклонах рабочей площадки или существенное уменьшение грузоподъемности крана при работе на больших уклонах. Как правило, в настоящее время для безопасной работы крана требуется проведение значительных по объему и времени земляных работ по выравниванию рабочей площадки под кран. Особо остро эта проблема проявляется при работах вблизи котлованов, когда в противоречие между собой вступают две проблемы: проблема – как можно дальше от края на склоне котлована расположить кран, например, для поднятия со дна или опускания на дно котлована груза и проблема уменьшения грузоподъемности крана, если он располагается на склоне котлована с большим уклоном. Заявленное изобретение направлено на разрешение этих противоречий. Аналогом изобретения является автомобильный кран, описанный в патенте US 6341705 с датой публикации 29.01.2002 года. Кран содержит стрелу, поворотное устройство, неповоротное устройство, две задние выносные опоры с опорами вывешивания крана и две передние выносные опоры с опорами вывешивания крана. В качестве опор вывешивания крана используют гидроцилиндры. Все гидроцилиндры вывешивания выполнены идентичными с одинаковыми габаритами. С существенными признаками заявленного изобретения совпадают следующие признаки аналога: автомобильный кран, содержащий стрелу, поворотное устройство, неповоротное устройство, две задние выносные опоры с опорами вывешивания крана и две передние выносные опоры с опорами вывешивания крана, причем каждая опора вывешивания крана выполнена в виде гидроцилиндра. Недостатки аналога следующие: i. Малый допустимый уклон рабочей площадки. ii. Малая грузоподъемность во время работы на больших уклонах рабочей площадки, в частности на краю котлована при опускании или подъеме груза со дна котлована. iii. Малый угол наклона крана в сторону, противоположную сектору работы крана над задними выносными опорами. Прототипом изобретения является автомобильный кран, описанный в источнике (Кран стреловой самоходный на специальном колесном шасси. КС-59711. Руководство по эксплуатации. КС-59711.00.000 РЭ. 2003 г.). Автомобильный кран содержит стрелу, поворотное устройство, неповоротное устройство, являющееся колесным шасси БА3-8026. На неповоротном устройстве установлена опора поворотная, предназначенная для соединения неповоротного устройства крана с поворотным устройством. На неповоротном устройстве расположены две передние выносные опоры с опорами вывешивания крана и две задние выносные опоры с опорами вывешивания крана. Каждая из выносных опор представляет собой сварную балку коробчатого сечения, установленную и перемещающуюся в поперечной балке рымы шасси с помощью гидроцилиндра. Каждая опора вывешивания крана выполнена в виде гидроцилиндра, который содержит шток с поршнем. Диаметр поршня – 125 мм, диаметр штока 100 мм, ход поршня 600 мм. С существенными признаками заявленного изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: автомобильный кран, содержащий стрелу, поворотное устройство, неповоротное устройство, две задние выносные опоры с опорами вывешивания крана и две передние выносные опоры с опорами вывешивания крана, причем каждая опора вывешивания крана выполнена в виде гидроцилиндра и содержит шток с поршнем. Недостатки прототипа, препятствующие получению технических результатов, которые обеспечиваются заявленным изобретением, следующие: i. Малый допустимый уклон рабочей площадки автомобильного крана в вертикальной продольной плоскости крана, не влияющий на возможность горизонтирования крана. У крана-прототипа допустимый уклон рабочей площадки в продольном направлении не должен быть более 3 градусов. При данном уклоне рабочей площадки выносные опоры обеспечивают горизонтирование крана. При уклоне площадки более 3 градусов в продольном направлении выносные опоры уже не обеспечивают горизонтирование крана. В этом случае неповоротное устройство крана при работе находится под углом к местному горизонту. Проведенные исследования в отношении крана-прототипа показали, что с увеличением уклона рабочей площадки с 3 градусов до 5 градусов в сторону сектора работы крана над задними выносными опорами грузоподъемность крана на вылете стрелы, равном 18 метрам, уменьшается на 5%, а с увеличением уклона рабочей площадки с 3 градусов до 10 градусов грузоподъемность крана на вылете стрелы, равном 18 метрам, уменьшается на 23%. С уменьшением вылета стрелы влияние уклона площадки растет. Так, увеличением уклона рабочей площадки с 3 градусов до 5 градусов грузоподъемность крана на вылете стрелы, равном 6 метрам, уменьшается на 8%, а с увеличением уклона рабочей площадки с 3 градусов до 10 градусов грузоподъемность крана на вылете стрелы, равном 6 метрам, уменьшается на 47%. Грузоподъемность может быть увеличена за счет снижений центра масс крана, более низкого расположения противовеса, однако это потребует изменения компоновки крана, больших временных и денежных затрат. ii. Малая грузоподъемность крана во время работы на больших уклонах рабочей площадки, в частности на краю котлована при опускании или подъеме груза со дна котлована. Как указывалось выше, с увеличением уклона рабочей площадки грузоподъемность крана уменьшается. Возможно увеличение грузоподъемности, во-первых, за счет разравнивания-горизонтирования поверхности рабочей площадки, во-вторых, путем установления крана дальше от края котлована на ровной горизонтальной площадке. В первом случае могут потребоваться значительные трудозатраты и время на разравнивание площадки, во втором случае грузоподъемность крана уменьшается из-за увеличения вылета стрелы, а значит может существенно увеличиться время его работы. Для крана-прототипа при опускании и подъеме груза из котлована грузоподъемность на вылете стрелы 12 метров составляет 3.05 тонны, а на вылете 18 метров грузоподъемность составляет уже 1.4 тонны. Таким образом, чем дальше от котлована установлен кран, тем меньше его грузоподъемность. iii. Малый угол наклона крана в продольном направлении в сторону, противоположную сектору работы крана над задними выносными опорами. Известно, что грузоподъемность крана уменьшается при его наклоне в сторону сектора работы, и грузоподъемность крана увеличивается при его наклоне в сторону, противоположную сектору работы. Для крана-прототипа максимальный угол наклона в продольном направлении, который может быть создан за счет разности ходов поршней гидроцилиндров вывешивания, составляет 3 градуса. Исследования показали, что при таком угле наклона крана грузоподъемность может быть увеличена, но не более чем на 5-8%. Если бы разность хода поршней гидроцилиндров вывешивания была больше, то и грузоподъемность могла бы быть больше. iiii. Малая глубина задавливания задними опорами вывешивания крана анкеров или свай в грунт. Исследования, проведенные в НИИ стреловых кранов, показали, что агрегаты, имеющие выносные опоры и вывешивающиеся на них, могут использоваться для осуществления операций задавливания анкеров и свай в грунт. При проведении операции задавливания подпятники гидроцилиндров вывешивания задних выносных опор располагаются сверху на анкерах или сваях. Стрела крана ориентируется над кормой крана. После чего над поверхностью рабочей площадки приподнимается груз весом от 25 до 100% от максимально возможного. Большая нагрузка от приподнятого груза распределяется на подпятники, расположенные на анкерах или сваях. Под действием нагрузки (веса крана или веса крана с поднятым грузом) анкеры или сваи задавливаются в грунт. Чем больше ход поршней гидроцилиндров вывешивания задних выносных опор или их ходы вывешивания, тем на большую глубину от поверхности земли могут быть задавлены анкеры или сваи. У прототипа ход вывешивания поршней составляет 27 см, значит на глубину 27 см от поверхности земли могут быть задавлены анкеры или сваи, что является незначительной величиной. РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Заявленный в изобретении автомобильный кран предназначен для выполнения ряда операций: передвижения по дорогам и рабочей площадке, работы на рабочих площадках, в том числе на рабочих площадках с большими уклонами, захвата груза, его подъема к месту назначения, опускания и отцепки груза, подъема и перемещения грузозахватного устройства, а также других операций. Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение эффективности работы крана на наклонных рабочих площадках, например на краю котлованов, траншей, на склонах насыпей. Поставленная задача решается за счет того, что согласно изобретению автомобильный кран содержит стрелу, поворотное устройство, неповоротное устройство, две задние выносные опоры с опорами вывешивания крана и две передние выносные опоры с опорами вывешивания крана, причем каждая опора вывешивания крана выполнена в виде гидроцилиндра и содержит шток с поршнем, и у двух задних опор вывешивания крана ходы поршней больше ходов поршней двух передних опор вывешивания крана. Признаки изобретения, отличительные от прототипа, следующие: у двух задних опор вывешивания крана ходы поршней больше ходов поршней двух передних опор вывешивания крана. Диаметры штоков гидроцилиндров задних выносных опор больше диаметров штоков гидроцилиндров передних выносных опор в 1.15-3.5 раза. Диаметры штоков увеличивают с целью повышения прочностных характеристик гидроцилиндров. Если шток гидроцилиндра полый, то повышение его прочностных характеристик может быть достигнуто за счет увеличения толщины стенок полого штока без увеличения диаметра штока. Ходы поршней гидроцилиндров задних выносных опор больше ходов поршней гидроцилиндров передних выносных опор в 1.15-3.5 раза. Ходы поршней задних опор, в общем случае, могут быть равны, а могут и отличаться. Исследования показали, что для большинства выпускаемых в России автомобильных кранов увеличение ходов поршней гидроцилиндров вывешивания более чем в 3.5 раза по сравнению с существующими значениями этого параметра может привести к тому, что гидроцилиндры будут мешать работе поворотного устройства, а при расположении их ближе к земле могут уменьшаться характеристики проходимости шасси. Однако для крупногабаритных кранов увеличение длины корпуса гидроцилиндра вывешивания может быть больше чем 3.5 раза. Увеличение ходов поршней гидроцилиндров вывешивания менее чем в 1.15 раза по сравнению с существующими значениями этого параметра также обеспечит выполнение заявленных технических результатов, только в меньшей степени, чем при рекомендуемом диапазоне. Конструктивных ограничений на диаметры гидроцилиндра, поршня и штока практически ни на одном кране нет. Изобретение обеспечивает получение нескольких технических результатов: i. Увеличение допустимого уклона рабочей площадки автомобильного крана в вертикальной продольной плоскости крана, при котором уклон не влияет на возможность горизонтирования крана. У прототипа для каждого гидроцилиндра вывешивания общий ход поршня равен 0.6 м, ход вывешивания равен 0.27 м и при этом допустимый уклон рабочей площадки в продольном направлении составляет от 2.6 до 3 градусов (см. фиг.7). На фиг.8 представлена таблица с другой возможной базой выносных опор прототипа. В случае выполнения гидроцилиндров вывешивания задних выносных опор с ходами поршней, равными 1.3 м, ходы вывешивания этих гидроцилиндров составят 1 м, уклон рабочей площадки в сторону кормы (в сторону задних гидроцилиндров вывешивания) может достигать 9.6-11 градусов. При выполнении гидроцилиндров вывешивания задних выносных опор с ходами поршней, равными 2.3 м, ходы вывешивания этих гидроцилиндров составят 2 м, уклон рабочей площадки в сторону задних гидроцилиндров может достигать 19-21 градуса. Описанная конструкция позволит крану горизонтироваться и работать на гораздо больших уклонах при соответствующем расположении крана над котлованом. Схема расположения крана над котлованом показана на фиг.5. На схеме гидроцилиндры вывешивания 1 и 4 с большими ходами поршней опирают на дно котлована, а гидроцилиндры вывешивания с меньшими ходами поршней 2 и 3 опирают на ровную площадку у края котлована. Позициями 13, 14 и 15 условно показаны линии одинакового уровня котлована. Наличие на кране двух задних гидроцилиндров вывешивания с большими ходами поршней позволяет вывесить кран кормовой частью над котлованом ближе к объекту подъема или опускания. На фиг.6 представлены грузовысотные характеристики: крана-прототипа КС-59711, вывешенного на краю котлована (верхняя шкала расстояний с нулем отсчета за задними опорами); заявленного крана, у которого задние опоры опираются на дно котлована (нижняя шкала расстояний с нулем отсчета между задними и передними опорами). Заявленный кран может быть вывешен над котлованом на 4 метра ближе к центру котлована, чем прототип. Это приведет к существенному увеличению грузоподъемности на одних и тех же вылетах стрелы. ii. Повышение грузоподъемности крана во время работы на больших уклонах рабочей площадки на краю котлована при опускании или подъеме груза со дна котлована. Сравнительный анализ грузовысотных характеристик крана КС-59711, вывешенного на краю котлована, и крана, заявленного в изобретении, вывешенного кормовой частью над котлованом, показывает, что на большом вылете стрелы (при выдвинутых 3-х секциях стрелы) максимальная грузоподъемность увеличивается с 1.4 т до 2.41 т, на среднем вылете стрелы (при выдвинутых 2-х секциях стрелы) грузоподъемность увеличивается с 3.05 т до 6.82 т), на малом вылете стрелы (при втянутых секциях стрелы) грузоподъемность увеличивается с 10 т до 32 т. iii. Увеличение угла наклона крана в продольном направлении в сторону, противоположную сектору работы крана над задними выносными опорами, с целью повышения грузоподъемности установленного на выносные опоры автомобильного крана. При выполнении на кране гидроцилиндров вывешивания задних выносных опор с ходами поршней большими, чем ходы поршней гидроцилиндров вывешивания передних выносных опор и при максимальном их выдвижении (при вывешивании крана на горизонтальной поверхности), опорный контур 36 крана будет четырехугольным с опорой на четыре подпятника (см. фиг.11). Кран устойчив, если вектор силы тяжести 37 крана, проходящий через его центр масс 38, проходит внутри опорного контура 36. С увеличением угла наклона крана в сторону, противоположную сектору работы крана, увеличивается его грузоподъемность. И наоборот, с увеличением угла наклона крана в сторону работы крана его грузоподъемность уменьшается. В таблице на фиг.10 представлена зависимость массы максимально допустимого груза от угла наклона крана в сторону поднимаемого груза. Аналогична (в относительных величинах) зависимость массы допустимого груза от угла наклона крана в сторону, противоположную сектору работы крана. С увеличением угла на 10 градусов в сторону, противоположную сектору работы крана, грузоподъемность может увеличиваться от 1.3 до 1.5 раз в зависимости от вылета стрелы. С увеличением угла на 20 градусов грузоподъемность может увеличиваться от 1.7 до 2.4 раз в зависимости от вылета стрелы. iiii. Увеличение глубины задавливания задними опорами вывешивания крана анкеров или свай в грунт за счет перераспределения на эти опоры большей нагрузки от веса крана. При проведении операции задавливания подпятники гидроцилиндров вывешивания задних выносных опор располагаются сверху на анкерах или сваях. Штоки данных гидроцилиндров выдвигаются на максимальную длину. Стрела крана ориентируется над кормой в продольной вертикальной плоскости. После чего над поверхностью рабочей площадки приподнимается груз весом от 25 до 100% от максимально возможного. Большая нагрузка от приподнятого груза распределяется на подпятники, расположенные на анкерах или сваях. Под действием нагрузки (веса крана или веса крана с поднятым грузом) анкеры или сваи задавливаются в грунт. Чем больше ход поршня или ход вывешивания, тем на большую глубину от поверхности земли может быть задавлен анкер или свая. Если ход вывешивания поршня составляет 27 см, как у прототипа, значит на глубину 27 см от поверхности земли может быть задавлен анкер или свая. Если ход вывешивания поршня составляет 150 см, значит на глубину 150 см от поверхности земли может быть задавлен анкер или свая. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ На фигуре 1 изображен автомобильный кран, у которого две задние опоры снабжены гидроцилиндрами вывешивания с ходами поршней большими, чем ходы поршней передних гидроцилиндров вывешивания. На фигуре 2 изображен автомобильный кран в вывешенном положении, причем кормовая часть корпуса крана расположена над котлованом. На фигуре 3 представлен макет автомобильного крана в вывешенном положении над котлованом, у которого задние выносные опоры снабжены гидроцилиндрами вывешивания с ходами поршней большими, чем ходы поршней гидроцилиндров вывешивания передних выносных опор. На фигуре 4 представлен макет автомобильного крана в вывешенном положении над котлованом, у которого наклонные задние выносные опоры снабжены гидроцилиндрами вывешивания с ходами поршней большими, чем ходы поршней гидроцилиндров вывешивания передних выносных ненаклонных опор. На фигуре 5 представлен вид сверху на макет автомобильного крана в вывешенном положении над котлованом. У крана задние опоры 1 и 4 снабжены гидроцилиндрами вывешивания с ходами поршней большими, чем ходы поршней гидроцилиндров вывешивания передних опор 2 и 3. На фигуре 6 представлены графики грузовысотных характеристик автомобильного крана в положении, когда краны расположены на краю котлована и когда кран расположен кормовой частью над котлованом. На фигуре 7 изображена таблица зависимости допустимого уклона рабочей площадки от хода вывешивания гидроцилиндров в продольном направлении крана-прототипа КС-59711 с базой выносных опор равной 5.125 м. На фигуре 8 изображена таблица зависимости допустимого уклона рабочей площадки от хода вывешивания гидроцилиндров в продольном направлении крана типа КС-8973 с базой выносных опор равной 5.9 м. На фигуре 9 представлена таблица с расчетными вариантами нагружения крана. На фигуре 10 представлена таблица с зависимостью массы максимально допустимого груза от угла наклона крана в сторону поднимаемого груза. На фигуре 11 представлен макет автомобильного крана, опирающегося на четыре выносные опоры с наклоном в сторону, противоположную сектору работы крана. На фигуре 12 представлен макет автомобильного крана, опирающегося на выносные опоры, причем наклон задних выносных опор к плоскости местного горизонта (или к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства) больше наклонов передних выносных опор к плоскости местного горизонта. На фигуре 13 представлен чертеж гидроцилиндра вывешивания крана. На фигуре 14 изображена таблица с вариантами технических обликов гидроцилиндров вывешивания кранов. На фигуре 15 изображена схема нагружения крана. ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид автомобильного крана в транспортном положении. Автомобильный кран содержит телескопическую стрелу 7, поворотное устройство 6, неповоротное устройство 5, выносные опоры с опорами вывешивания крана, которые выполнены в виде гидроцилиндров вывешивания 1, 2, 3 и 4. Гидроцилиндры вывешивания 1 и 4 выполнены длиннее других гидроцилиндров с ходами поршней большими ходов поршней гидроцилиндров 2 и 4. На неповоротном устройстве 5 установлена опора поворотная 8, предназначенная для соединения неповоротного устройства крана с поворотным устройством. Каждая выносная опора имеет два фиксированных положения – полностью выдвинутое (рабочее) и полностью втянутое (транспортное). Каждая выносная опора представляет собой сварную балку коробчатого сечения, которая перемещается в поперечной балке рамы шасси гидроцилиндром. На конце каждой выносной опоры сваркой или болтами закреплена опора вывешивания крана, выполненная в виде гидроцилиндра вывешивания крана. Каждый гидроцилиндр вывешивания крана содержит шток с поршнем, расположенные в корпусе гидроцилиндра. При этом гидроцилиндры вывешивания крана задней левой и задней правой выносных опор содержат штоки с поршнями, и ходы поршней составляют величину 1800 мм. Диаметры штоков составляют 120 мм, диаметры поршней составляют 145 мм, давление под поршнями составляет 20.5 МПа. Гидроцилиндр вывешивания крана передней левой выносной опоры содержит шток с поршнем, и ход поршня составляет величину 600 мм. Диаметр штока 100 мм, диаметр поршня 125 мм, давление под поршнем 20.5 МПа. Гидроцилиндр вывешивания крана передней правой выносной опоры содержит шток с поршнем, и ход поршня составляет величину 600 мм. Диаметр штока 100 мм, диаметр поршня 125 мм, давление под поршнем 20.5 МПа. На фиг.14 в таблице приведены другие варианты технических обликов гидроцилиндров вывешивания. Варианты рассчитывались для модернизации выпускаемых кранов КС-59711, КС-8973 и КС-45717К-1 и создания перспективных автомобильных кранов с повышенной односторонней устойчивостью. На фиг.2 изображен автомобильный кран в вывешенном положении. Подпятник 9 гидроцилиндра вывешивания 1 опирается на дно 11 котлована в районе подпятника. Подпятник 10 гидроцилиндра вывешивания 4 опирается на дно 12 котлована в районе подпятника. Подпятники гидроцилиндров вывешивания передних выносных опор опираются на грунт у края котлована. На фиг.3 для наглядности представлена фотография макета автомобильного крана, находящегося кормовой частью над котлованом. Гидроцилиндры задних выносных опор своими подпятниками 9 и 10 опираются на площадки дна 11 и 12 котлована. На фиг.4 также представлена фотография макета автомобильного крана, находящегося кормовой частью над котлованом. Гидроцилиндры 1 и 4 закреплены на наклонных выносных опорах и подпятниками опираются на дно котлована. Если смотреть сверху на автомобильный кран (как показано на фиг.5), расположенный над котлованом, то можно оценить, на сколько ближе ко дну котлована или к центру котлована расположен кран по сравнению с ситуацией, когда кран вывешен на краю котлована. На фиг.5 обозначены выносные опоры крана с гидроцилиндрами 1, 2, 3 и 4. Гидроцилиндр 1 задней левой опоры и гидроцилиндр 4 задней правой опоры выполнены с ходами поршней большими, чем ходы поршней других гидроцилиндров вывешивания, и подпятники гидроцилиндров 1 и 4 опирается на дно котлована. Позициями 13, 14 и 15 условно показаны линии одинакового уровня котлована. Видно, что если автомобильный кран обладает возможностью кормовой частью вывешиваться над котлованом или над пологим склоном котлована, то он может быть размещен ближе к тому грузу, который необходимо поднять со дна котлована, или к тому месту на дне или на склоне котлована, куда необходимо опустить груз. Эффект от применения на кране гидроцилиндров вывешивания задних выносных опор (их еще называют задними гидроцилиндрами вывешивания) с ходами поршней большими ходов поршней других гидроцилиндров вывешивания показан на графике фиг.6. Кривые на графиках – грузовысотные или грузовые характеристики крана. По оси ординат – высота подъема стрелы. По оси абсцисс – расстояние от края котлована вглубь котлована, причем верхняя ось отражает ситуацию, когда кран находится на краю котлована, а нижняя ось – когда кран кормовой частью находится над котлованом. Исследования показали, что при разности уровней площадок, расположенных на дне котлована и перед котлованом, в один метр кран типа КС-59711 может быть размещен на 4-5 метров над котлованом (смотри фиг.6). На больших вылетах стрелы размещение кормовой части крана над котлованом позволит увеличить поднимаемый груз в 1.7-2.0 раза. На малых вылетах стрелы величина поднимаемого груза может быть увеличена от 2.2 до 3.2 раза. На фиг.13 представлен гидроцилиндр вывешивания крана. Гидроцилиндры вывешивания 1 и 4 выполнены с ходом поршня, равным 1.8 м (позиция 33 на фиг.13), который в 3 раза больше ходов поршней других гидроцилиндров 2 и 3. Ход вывешивания гидроцилиндров 1 и 4 составляет 1.5 м. Допустимый уклон рабочей площадки в продольном направлении крана составляет 16 градусов (см. таблицу на фиг.7) или 29 см/м, что в пять раз больше допустимого угла рабочей площадки прототипа и других современных автомобильных кранов. На фиг.13 обозначены следующие позиции: 16 – шток; 17 – грязесъемник; 18, 32 – кольцо стопорное; 19 – втулка; 20 – кольцо опорное; 21, 25 – кольца уплотнительные; 22 – корпус гидроцилиндра; 23 – манжета; 24 – кольцо защитное; 26 – поршень; 27 – гайка; 28 – винт; 29 – кольца резиновые подвижные; 30 – кольца профильные; 31 – кольцо; 33 – ход поршня; 34 – диаметр поршня; 35 – диаметр штока. С увеличением хода поршня увеличивается масса гидроцилиндра. Увеличение массы гидроцилиндра может быть рассчитано по формуле:
где
П=3.14;
С изменением геометрических характеристик элементный состав гидроцилиндра не меняется. Оценочные расчеты показали, что для современных гидроцилиндров вывешивания увеличение хода поршня на 1 метр приведет к увеличению массы гидроцилиндра на 25-75 кг. Имеется конструктивная возможность обеспечения работы крана на больших уклонах при меньших увеличениях размеров гидроцилиндров 1 и 4. Для этого необходимо, чтобы в вывешенном положении крана наклон каждой из задних выносных опор в ее продольном направлении к перпендикуляру 42 к плоскости неповоротного устройства был больше наклона передних выносных опор в их продольных направлениях к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства. На фиг.12 показан макет автомобильного крана, у которого наклон выносной опоры, например задней правой 41 (и задней левой), в ее продольном направлении к перпендикуляру 42 к плоскости неповоротного устройства больше наклона передних выносных опор в их продольных направлениях к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства. Угол 43 между верхней поверхностью выносной опоры 41 в ее продольном направлении и перпендикуляром к плоскости неповоротного устройства составляет 105 градусов. Угол 44 между верхней поверхностью левой задней выносной опоры в ее продольном направлении и перпендикуляром 42 к плоскости неповоротного устройства также составляет 105 градусов. Углы между верхними поверхностями передних выносных опор в их продольных направлениях и перпендикуляром 42 к плоскости неповоротного устройства составляет 90 градусов. При этом разность углов равна 15 градусам. При такой конструкции задних выносных опор у их гидроцилиндров ходы поршней могут быть уменьшены с 1.8 м до 1.3 м. Соответственно проще будет изготовить большие гидроцилиндры. Как было сказано выше, наклон выносной опоры в ее продольном направлении к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства определяется углом между верхней поверхностью выносной опоры в ее продольном направлении и перпендикуляром к плоскости неповоротного устройства. Угловое положение плоскости неповоротного устройства относительно плоскости местного горизонта определяется указателем угла наклона. В качестве указателей наклона крана применяются креномеры жидкостного типа, электронные угломеры (типа Geo-Fennel Multi Diget Pro.), электронные уровни (типа Stabila 86) и другие приборы. Плоскость неповоротного устройства – плоскость, проходящая через поверхность неповоротного устройства, на которой расположен указатель угла наклона неповоротного устройства (например, ходовой рамы) к плоскости местного горизонта. Для опоры левого борта угол 44 между верхней поверхностью выносной опоры в ее продольном направлении и перпендикуляром 42 к плоскости неповоротного устройства замеряется от перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства против часовой стрелки при следующем положении опоры к человеку, осуществляющему замер (см. фиг.12): – неповоротное устройство крана справа от человека; – выносная опора выдвигается влево от человека. Для опоры правого борта угол 43 между верхней поверхностью выносной опоры в ее продольном направлении и перпендикуляром 42 к плоскости неповоротного устройства замеряется от перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства по часовой стрелке при следующем положении опоры к человеку, осуществляющему замер (см. фиг.12): – неповоротное устройство крана слева от человека; – выносная опора выдвигается вправо от человека. Каждая задняя опора, например опора 41, выдвигается из поперечной балки неповоротного устройства – направляющей для выносной опоры, которая расположена на ходовой раме под тем же углом 43, что и опора, а именно под большим углом к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства, чем передние поперечные балки. В данном конструктивном решении именно угол наклона поперечной балки задает угол наклона выносной опоры. Поперечные балки – направляющие для передних выносных опор располагаются на ходовой раме под меньшим углом, равным 90 градусов. В общем случае, наклоны задних выносных опор к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства могут быть разными, например 115 и 120 градусов. Исследования показали, что эти углы могут отличаться на величину до 15%. Это может обуславливаться компоновочными особенностями крана. Таким образом, неповоротное устройство содержит две задние поперечные балки – направляющие для выносных опор с большими гидроцилиндрами, у которых углы наклона в их продольном направлении к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства больше углов наклона передних поперечных балок – направляющих для передних выносных опор в их продольных направлениях к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства. Исследования показали, что угол наклона выносной опоры (а также поперечной балки – направляющей) в ее продольном направлении к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства может составлять величину от 90 до 135 градусов. Наклонное положение задней направляющей и задней выносной опоры позволяет выполнить эту выносную опору большей длины (при условии не выхода ее за габариты крана), чем передние опоры на кране. Если длина выносной опоры больше, значит больше площадь, охватываемая опорным контуром. На фиг.15 введены следующие позиции: «G» – позиция 45, «с» – позиция 46, «b» – позиция 47, «h1» – позиция 48, «а» – позиция 49, «h» – позиция 50, «Q» – позиция 51, « Автомобильный кран работает следующим образом. К месту работы кран передвигается собственным ходом по дорогам к рабочей площадке. Исходное положение крана – транспортное. В этом положении секции стрелы полностью втянуты, стрела находится в транспортном положении на стойке поддержки стрелы, крюковая подвеска закреплена на раме шасси или неповоротном устройстве; гусек, если такой имеется, закреплен на стреле на ее боковой поверхности, выносные опоры втянуты и застопорены фиксаторами, двигатель крана включен, кран находится на рабочей площадке. Ориентируют кран (как показано на фиг.5) таким образом, чтобы продольная вертикальная плоскость, проходящая через центр вращения поворотного устройства совпадала с направлением наибольшего уклона рабочей площадки. Уровень рабочей площадки под подпятниками задних гидроцилиндров с большими ходами поршней (больших гидроцилиндров) ниже уровня площадки под подпятники передних гидроцилиндров. Работа на рабочей площадке начинается с перевода крана из транспортного в рабочее положение. Кран устанавливают на выносные опоры и горизонтируют посредством гидроцилиндров вывешивания крана. Ход поршней задних гидроцилиндров (составляющий величину до 1.8 м) больше, чем ходы поршней передних гидроцилиндров (составляющих величину до 0.6 м). С такими характеристиками гидроцилиндров вывешивания угол рабочей площадки может составлять от 0 до 16 градусов. После горизонтирования крана осуществляют работу по подъему и опусканию грузов, например, на дно котлована, перемещению грузозахватного устройства и груза по строительной площадке. Описанная конструкция автомобильного крана обеспечит увеличение допустимого уклона рабочей площадки, при котором уклон не влияет на возможность горизонтирования крана. Кроме того, учитывая возможность заявленного автомобильного крана горизонтироваться на больших уклонах, повышается его грузоподъемность во время работы на больших уклонах рабочей площадки, например на краю котлована при опускании или подъеме груза со дна котлована. Как прототип, так и заявленный автомобильный кран имеет возможность устанавливаться на выносных опорах таким образом, чтобы его неповоротное устройство было наклонено в сторону, противоположную сектору работы крана. В отличии от прототипа заявленный кран в большей степени может реализовать такую возможность при работе в секторе над задними гидроцилиндрами вывешивания. В описанном примере реализации изобретения неповоротное устройство может быть наклонено к плоскости горизонтальной площадки под углом 14-16 градусов. Прототип – лишь под углом 3 градуса. Установление неповоротной части под углом наклона в 15 градусов в сторону, противоположную сектору работы 40 над задними гидроцилиндрами (см. фиг.11), позволит увеличить грузоподъемность на больших вылетах стрелы приблизительно в 1.48 раза (на 48%), на малых вылетах – в 1.7 раза (на 70%) и более. У прототипа увеличение грузоподъемности на больших вылетах за счет наклона (на три градуса) в сторону, противоположную сектору работы, возможно до 8%, а на малых вылетах стрелы – до 18% (см. таблицы фиг.9 и фиг.10). На фиг.10 варианты с углами наклона альфа до 3 градусов могут быть использованы для оценки увеличения (уменьшения) грузоподъемности прототипа. А варианты с углами наклона альфа от трех до тридцати градусов могут быть использованы для оценки увеличения (уменьшения) грузоподъемности заявленного крана. С увеличением хода вывешивания поршня с 0.275 м до 1.5 м соответственно увеличивается глубина задавливания анкера или сваи. У прототипа ход вывешивания поршня составляет 27.5 см, значит на глубину 27.5 см от поверхности земли может быть задавлен анкер или свая. Если ход вывешивания поршня составляет 2 м, значит на глубину 2 м от поверхности земли может быть задавлен анкер или свая. Заявленный кран с помощью одной из опор (не важно какой, например, задней левой, или задней правой) или с помощью обеих задних опор может эффективно решать задачу задавливания анкеров или свай в грунт. Таким образом, будет осуществлено изобретение, реализовано его назначение и достигнуты технические результаты. ЛИТЕРАТУРА 1. Зайцев Л.В., Полосин М.Д. Автомобильные краны: Учебник для сред. проф. – техн. уч-щ. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. школа, 1978. – 327 с., ил. 2. Кран стреловой самоходный на специальном колесном шасси. КС-59711. Руководство по эксплуатации. КС-59711.00.000 РЭ. 2003 г. 3. Международный стандарт ИСО 4306/1-1985, Грузоподъемные краны – Словарь – Часть 1: Общие положения. 4. Большой толковый словарь русского языка. / Составитель и главный редактор С.А.Кузнецов. – СПб.: «Норинт», 2000.
Формула изобретения
Автомобильный кран, содержащий стрелу, поворотное устройство, неповоротное устройство, две задние выносные опоры с опорами вывешивания крана и две передние выносные опоры с опорами вывешивания крана, причем каждая опора вывешивания крана выполнена в виде гидроцилиндра и содержит шток с поршнем, отличающийся тем, что у двух задних опор вывешивания крана ходы поршней больше ходов поршней двух передних опор вывешивания крана.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
– плотность материала корпуса и штока гидроцилиндра;
l – увеличение хода поршня большего гидроцилиндра 1 или 4 по отношению к ходу поршня гидроцилиндров 2 или 3 (позиция 33 на фиг.13) или к ходу поршня прототипа;
– наружный диаметр корпуса гидроцилиндра;
– диаметр поршня (позиция 34 на фиг.13);
– наружный диаметр штока (позиция 35 на фиг.13):
– внутренний диаметр штока. Если шток без внутренней полости, то 
=0.
» – позиция 39. Обозначения согласуются с параметрами фиг.9 и 10.
