[1]Полезная модель относится к грузоподъемной технике, в частности, к судовым кранам с гидроцилиндровым механизмом изменения длины телескопической стрелы, имеющей три подвижных телескопических секции, не считая корневой. Заявляемое техническое решение может быть использовано в механизмах с возвратно-поступательными длинноходовыми перемещениями в дорожных, строительных и сельскохозяйственных машинах.
[2]Известны устройства с возвратно-поступательным движением, использующие в качестве силового привода различные конструкции гидроцилиндров одностороннего или двухстороннего действия, с подвижным штоком и гильзой цилиндра в качестве исполнительного звена, с регулируемой скоростью движения или управляемой величиной перемещения (см., например, Т.М. Башта, «Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем», М., «Машиностроение», 1974).
[3]Для реализации больших величин хода (от трех метров и более) в условиях ограниченного пространства, недостаточного для размещения нескольких одинарных гидроцилиндров, используют телескопические цилиндры, состоящие из совмещенных двух или более (возможно до шести)
[4]цилиндров. Величина хода выходного звена телескопического цилиндра, содержащего несколько концентрически расположенных рабочих камер, составит сумму ходов всех штоков с поршнями. Такое суммирование возможно, если внутреннюю полость поршневого штока использовать в качестве цилиндра для поршня второй ступени; внутреннюю полость штока поршня второго цилиндра - для последующего (третьего) цилиндра и т.д. Для подачи рабочей жидкости в концентрические камеры цилиндра относительно часто используют осевые сверления в штоках или полые штоки.
[5]К недостаткам телескопических гидроцилиндров, простых по конструктивному исполнению, следует отнести многочисленность и сложность узлов уплотнения штоков, совершающих возвратно-поступательные движения, причем работоспособность узлов уплотнения снижается по мере увеличения диаметров штоков, роста давления рабочей жидкости и зависит от климатических и иных условий эксплуатации.
[6]Использование телескопических гидроцилиндров в грузоподъемных устройствах, например, с выдвижными стрелами ограничивается из-за относительно высоких массогабаритных показателей.
[7]Известны конструкции грузоподъемных машин с телескопическими стрелами на жесткой опоре, использующих гидроцилиндры в механизмах изменения их длин, которые последовательно выдвигают составные секции стрелы, при этом сами гидроцилиндры размещаются как внутри секции, так и на наружных частях самой стрелы, при этом их кинематическая связь с составными частями стрелы обеспечивается проушинами как штоков, так и гильз цилиндров (см, например, А.А. Вайсон. Подъемно-транспортные машины, М., «Машиностроение», 1974). Однако, при закреплении гидроцилиндров на подвижных секциях стрелы возникают трудности с подводкой рабочей жидкости, когда, кроме гидроцилиндров, необходимо дополнительно разместить относительно длинный гибкий шланг и обеспечить герметизацию его штуцерных соединений. В этой связи
[8]закрепление гидроцилиндров на неподвижных частях стрел, например на корневой секции, имеет преимущество и позволяет использовать жесткие трубопроводы для гидравлических соединений вместо длинных гибких шлангов. Однако, наиболее простое конструктивное решение достигается, если телескопическую стрелу с двумя выдвижными секциями выполнить на базе двух гидроцилиндров, когда каждая секция выдвигается своим гидроцилиндром, если отсутствуют требования по синхронности их перемещений.
[9]Число гидроцилиндров (см. Патент RU 2128622 С1, МПК В66С 23/88), которые необходимо закреплять на выдвижных секциях, может быть сокращено, если в механизмах выдвижения использовать канатный мультипликатор в сочетании с гидроцилиндром на корневой секции. Подобный механизм был применен для выдвижения двух секций телескопической стрелы автомобильного крана КС-5473 (см. Л.В. Зайцев, М.Д. Полосин., Автомобильные краны. М. 1987). Концы каната мультипликатора в этом механизме закреплены на корневой и последней выдвижной секциях, при этом канат пропущен через восьмикратный полиспаст с переменным межосевым расстоянием, задаваемым выходом штока гидроцилиндра, расположенного внутри корневой секции. Канатный мультипликатор в этой конструкции телескопической стрелы упростил узел подводки рабочей жидкости к гидроцилиндру, однако, необходимость размещения восьмикратного полиспаста внутри стрелы, необходимость периодического подтягивания концов каната по мере вытягивания его при эксплуатации, труднодоступность для осмотра и обслуживания шкивных блоков с перемещаемой осью вращения привели к росту массогабаритных показателей стрелы и ограничению количества ее выдвижных секций до двух.
[10]Указанный недостаток устранен в конструкции, в которой канатный мультипликатор заменен гидроцилиндром, телескопическая стрела выполнена с тремя подвижными, синхронно перемещающимися секциями
[11](см. Патент RU 2434089, C1, В66С 23/00). В рассматриваемой конструкции телескопической стрелы упрощен узел подводки рабочей жидкости к гидроцилиндру.
[12]Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому по совокупности признаков является устройство изменения длины телескопической стрелы крана КС-7471 (см. стр. 91-92, Смирнов О.А., Улитенко И.П. Гидравлические стреловые краны на специальных шасси. - М., «Высшая школа», 1987), принятое за прототип.
[13]Телескопическая стрела этого крана имеет три подвижных и корневую (относительно неподвижную) секции и приводной механизм с двумя гидроцилиндрами, размещенными внутри стрелы, при этом гидроцилиндры соединены с выдвижными секциями проушинами своих штоков и обеспечивают выдвижение секций при перемещении штоков под действием потока рабочей жидкости, поступающей в гидроцилиндры по гибким шлангам.
[14]К недостаткам устройства, принятого за прототип, следует отнести многоэтапный процесс изменения длины телескопической стрелы, когда необходимо предварительно выдвинуть две последние секции, механически соединенные между собой съемным пальцем, затем палец освобождается, а предпоследняя секция втягивается обратно в исходное положение. Снятый палец затем используется для соединения последней (вытянутой) секции с предпоследней (втянутой), превращая тем самым две выдвижные секции стрелы в одну удлиненную, при этом кинематика механизма изменения длины сводится к выдвижению двух секций стрелы двумя гидроцилиндрами. Однако, динамические нагрузки в узлах шарнирного закрепления гидроцилиндров внутри выдвижных секций, толчки, удары, возникающие при движении секций, особенно удлиненной, по направляющим под воздействием перемещающихся штоков остаются заметными.
[15]Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является устранение всех выше перечисленных в аналогах недостатков и обеспечение выполнения всех требований, которые предъявляются к устройству выдвижения секций телескопических стрел, а именно:
[16]- синхронность и плавность движения секций стрелы с заданной скоростью;
[17]- снижение динамической нагруженности в узлах шарнирного крепления проушин штоков и гильз гидроцилиндров внутри выдвижных секций после длительного пребывания под внешним гидростатическим воздействием;
[18]- надежная работоспособность и долговечность гидромеханизма в сочетании с простотой технического обслуживания.
[19]Технический результат заявляемого устройства заключается в конструктивном исполнении устройства изменения длины телескопической стрелы с заданным числом выдвижных секций с определенными массогабаритными показателями каждой из них, а также в реализации гидравлической схемы последовательного соединения рабочих полостей гидроцилиндров, обеспечивающей компактность, надежность и долговечность устройства.
[20]Указанный технический результат достигается тем, что устройство выдвижения секций телескопических стрел содержит корневую секцию, три выдвижных телескопических секции и гидроцилиндры, соединенные с ними своими гильзами и проушинами штоков, снабженных осевыми сверлениями, обеспечивающие выдвижение секций под действием потока рабочей жидкости, поступающей в поршневые полости гидроцилиндров, а при втягивании секций в штоковые полости гидроцилиндров. Новизна заключается в том, что для выдвижения телескопических секций использованы гидроцилиндры, гильзы которых закреплены на корневой секции, а также гидроцилиндры, помещенные внутри средней секции,
[21]гильзы последних стянуты друг с другом хомутами, один из которых снабжен осью, соединяющей его с боковинами средней секции, а другой имеет разнесенные относительно друг друга ролики, опирающие его на нижнюю ездовую полку, выполненную на концевой секции, при этом проушины разнонаправленных штоков этих гидроцилиндров шарнирно соединены осями со второй и концевой секциями, одновременно штоковые и поршневые полости всех гидроцилиндров соединены гидравлически в отдельные магистрали с помощью трубопроводов и осевых сверлений отверстий в подвижных штоках, а поршневые полости на выходе из гидроцилиндров снабжены встроенными ограничителями расхода с дросселями, при этом подвод рабочей жидкости выполнен через штуцер одного из гидроцилиндров на корневой секции присоединенным к нему питающим трубопроводом гидросистемы крана, а магистраль, связывающая штоковые полости, соединена непосредственно со сливом гидросистемы.
[22]Конструктивное размещение однотипных гидроцилиндров на телескопической стреле с тремя выдвижными секциями, объединение при этом двух гидроцилиндров в один узел с использованием хомутов, шарнирно раскрепленных внутри одной выдвижной секции, последовательное гидравлическое соединение рабочих полостей всех гидроцилиндров магистралями с помощью трубопроводов и штоков, в которых выполнены осевые сверления, а также использование встроенных ограничителей расходов с дросселями позволяют решить поставленные выше задачи.
[23]Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где представлены: на фиг. 1 - устройство телескопической стрелы, состоящей из корневой и трех подвижных секций; на фиг. 2 - устройство гидроцилиндра с осевым подведением рабочей жидкости, оборудованного ограничителем расхода с дросселем; на фиг. 3 - конструкция хомута с осью шарнирного закрепления; на фиг. 4 - конструкция хомута с разнесенными направляющими роликами.
[24]На фиг. 1 заявляемое устройство выдвижения секций телескопических стрел включает в себя, кроме корневой 1 (относительно неподвижной), три выдвижных телескопических секции 2, 3 и 4, а также гидроцилиндры 5, 6 и 7, соединенные с ними своими гильзами 8 (фиг. 2) и проушинами 14 (фиг. 2) штоков 9 (фиг. 2), обеспечивающих выдвижение телескопических секций при своих перемещениях под действием потока жидкости, поступающей в рабочие полости гидроцилиндров 5, 6 и 7, при этом для выдвижении секций использованы гидроцилиндры 5 (гидроцилиндр 5 и второй идентичный ему гидроцилиндр, расположенный на корневой секции, на противоположной стороне ее, параллельно гидроцилиндру 5), гильзы которых закреплены на корневой секции 1, а также гидроцилиндры 6 и 7, помещенные внутри средней секции 3, а гильзы этих гидроцилиндров стянуты друг с другом хомутами 10 и 11, при этом хомут 10 снабжен осью 12 (фиг. 3), соединяющей его с боковинами средней секции 3, а хомут 11 имеет разнесенные относительно друг друга ролики 13 (фиг. 4), опирающие его на нижнюю ездовую полку 25 концевой секции 4, при этом проушины 14 разнонаправленных штоков гидроцилиндров 6 и 7 шарнирно соединены осями 15 и 16 со второй и концевой 4 секциями. Одновременно штоковые 17 (фиг. 2), а также поршневые полости 18 (фиг. 2) всех гидроцилиндров соединены гидравлически с помощью трубопроводов 19 (фиг. 1) и осевых сверлений их подвижных штоков 9 в отдельные магистрали, а поршневые полости 18 на выходе из гидроцилиндров 5 и 6 снабжены встроенными ограничителями расходов 20 (фиг. 2) с дросселями 22 (фиг. 2), при этом подвод потока рабочей жидкости осуществлен через штуцер 21 (фиг. 2) одного из гидроцилиндров 5 на корневой секции 1 и присоединенный к нему питающий трубопровод гидросистемы крана, а магистраль, соединяющая штоковые полости 17, связана непосредственно со сливом этой гидросистемы.
[25]Заявляемое устройство до начала работы находится в исходном (походном) положении, при котором выдвижные секции 2, 3 и 4 втянуты
[26]внутрь корневой секции 1, а кинематически связанные с ними штоки 9 расположены внутри своих гидроцилиндров 5, 6 и 7, при этом рабочая жидкость, заполняющая в этом положении штоковые полости, удерживается в них гидрозамками крана (на работу заявляемого устройства гидрозамки влияние не оказывают и для упрощении на рисунках не показаны).
[27]Для начала процесса выдвижения секций 2, 3 и 4 к питающему штуцеру 21 одного из гидроцилиндров 5 на корневой секции 1 подается поток рабочей жидкости, который поступает в поршневые полости гидроцилиндров 5. Одновременно рабочая жидкость из магистрали штоковых полостей через открытый гидрозамок начнет поступать в сливную гидромагистраль крана.
[28]Поток рабочей жидкости из поршневых полостей гидроцилиндров 5 по осевым сверлениям в их штоках поступит в поршневую полость 18 гидроцилиндра 6, отжав при этом клапан ограничителя расхода 20, перекрывающего этот осевой канал, и одновременно через соединительный штуцер 23 (фиг. 2) по присоединенному к нему трубопроводу 19 в поршневую полость последнего гидроцилиндра 7. По мере нарастания давления в поршневых полостях всех гидроцилиндров их штоки начнут выдвижения секций, при этом штоки гидроцилиндров 5, опираясь на ось 15, закрепленную на корневой секции 1, начнет выдвигать секцию 2, а разнонаправленного движения штоки гидроцилиндров 6 и 7, опираясь на оси 12 и 16, соединенные с секциями 3 и 4, начнут соответственно выдвигать их в рабочее положение.
[29]Скорость выдвижения секций задается усилием пружин, поджимающих клапана к седлам ограничителей расхода 20. Удержание рабочей жидкости в полостях гидроцилиндров и удержание их штоков в фиксированных положениях обеспечивается гидрозамками, установленными в питающей гидросистеме. Втягивание секций 2, 3 и 4 производится в том же алгоритме, но при этом поток рабочей жидкости от питающей гидросистемы подается к штоковому штуцеру 24 (фиг. 2) второго
[30]гидроцилиндра 5, расположенного на корневой секции 1, а штуцер 21 запитки поршневых полостей соединен трубопроводом непосредственно со сливом (на рисунках не показан). Однако, во избежание ударов штоков гидроцилиндров и секций об упоры в процессе втягивания, а также возможных повреждений гидромагистралей и падения давления в поршневых полостях скорость втягивания секций и штоков замедляется за счет дросселей 22 ограничителя расхода.
[31]Заявляемое устройство выдвижения секций телескопических стрел, включающее в себя, кроме корневой (относительно неподвижной), три выдвижных телескопических секции и гидроцилиндры, соединенные с ними своими гильзами и проушинами штоков, обеспечивающие их выдвижение при своих относительных перемещениях под действием потока рабочей жидкости, поступающей в поршневые полости, а при втягивании секций в штоковые полости гидроцилиндров по осевым сверлениям их штоков, позволяет обеспечить простоту конструктивного исполнения, когда каждая секция телескопической стрелы перемещается посредством шарнирно связанного с нею гидроцилиндра, внешние гидравлические соединения которого выполнены в виде трубопроводов и осевых сверлений штока, при этом для выдвижения телескопических секций использованы гидроцилиндры, гильзы которых закреплены на корневой секции, а также гидроцилиндры, помещенные внутри средней секции, гильзы которых стянуты друг с другом хомутами, один из которых снабжен осью, соединяющей его с боковинами средней секции, а другой имеет разнесенные относительно друг друга ролики, опирающие его на нижнюю ездовую полку концевой секции, при этом проушины разнонаправленных штоков этих гидроцилиндров шарнирно соединены осями со второй и концевой секциями.
[32]Принятое размещении однотипных гидроцилиндров обеспечивает оптимальную компактность телескопических стрел с увеличенным числом выдвижных секций по сравнению с широко распространенной классической
[33]конструкцией этих стрел с двумя выдвижными секциями. Увеличение полезной длины телескопических стрел за счет числа секций широко используется в современном краностроении. Заявляемое устройство, например, позволяет увеличить число секций путем добавления еще одной к концевой секции, снабдив шток гидроцилиндра для ее выдвижения осевым сверлением по образцу предыдущего, либо добавить секцию между корневой и первой выдвижной секциями, расположив ее приводной гидроцилиндр снаружи и/или внутри, если допускает компоновка стрелы.
[34]Использование осей для шарнирного соединения проушин гидроцилиндров с выдвижными секциями, упор гидроцилиндров на ездовые полки выдвижных секций с использованием роликов делают процесс перемещения секций устойчивым, без возможных колебаний и дополнительных динамических воздействий, при этом указанные устройства размещены с учетом их доступности для проведения осмотров, технического обслуживания и других регламентных работ.
[35]Заявляемое устройство содержит гидроцилиндры со штоковыми, а также поршневыми полостями, соединенными гидравлически в отдельные магистрали с помощью трубопроводов и осевых сверлений отверстий в их подвижных штоках, а поршневые полости на выходе из гидроцилиндров снабжены встроенными ограничителями расхода с дросселями, при этом подвод рабочей жидкости осуществлен через штуцер одного из гидроцилиндров на корневой секции присоединенным к нему питающим трубопроводом гидросистемы крана, а магистраль, соединяющая штоковые полости, соединена непосредственно со сливом этой гидросистемы.
[36]Схема гидравлических соединений, в которой поршневые и штоковые полости соединены отдельными магистралями, позволяет обеспечить одновременное и синхронное перемещение всех секций, причем заданная скорость их выдвижения определяется настройкой ограничителей расходов,
[37]установленных на штоках внутри гидроцилиндров, при этом ограничители расходов не подвергаются внешнему гидростатическому воздействию.
[38]Конструкция заявляемого устройства выдвижения секций телескопической стрелы с тремя подвижными секциями может быть реализована на базе унифицированных и стандартизированных узлов и деталей судовых кранов, работоспособность которых подтверждена длительной эксплуатацией в морских условиях на судах с неограниченным районом плавания.
