RU167112U1 - CRANE ARROW DAMPING DEVICE - Google Patents

Abstract

Устройство демпфирования колебаний груза, содержащее стрелу с закрепленными на ней боковыми балками, имеющими канатные шкивы на концах, последние выполнены отклоняющимися в горизонтальной и вертикальной плоскостях под действием ветвей несущих канатов бифилярной подвески гака, отличающееся тем, что на торцах боковых балок расположены основные цапфы, на которых с помощью серег со взаимно перпендикулярными осями закреплены обоймы канатных шкивов, огибаемых несущими канатами, вращающихся и имеющих возможность пространственного отклонения под действием несущих канатов бифилярной подвески гака, при этом введены дополнительные цапфы, размещенные на боковых балках стрелы и на внутренних стенках каждой из обойм, на которых с помощью серег шарнирно закреплены проушины амортизаторов.A device for damping cargo vibrations, containing an arrow with side beams fixed on it, having rope pulleys at the ends, the latter are deflected in the horizontal and vertical planes under the action of the branches of the bearing ropes of the bifilar hook suspension, characterized in that the main axles are located on the ends of the side beams, which, with the help of earrings with mutually perpendicular axes, the clips of rope pulleys, enveloped by bearing ropes, rotating and having the possibility of spatial deflection, are fixed under the action of the bearing ropes of the bifilar hook of the hook, additional trunnions are introduced, located on the side beams of the boom and on the inner walls of each of the clips, on which the shock absorber eyes are hinged.

Description

Заявляемое в качестве полезной модели устройство относится к подъемно-транспортному машиностроению и может быть использовано в стреловых грузоподъемных устройствах различного назначения, в частности в судовых палубных кранах.Declared as a utility model, the device relates to hoisting and transport machinery and can be used in boom lifting devices for various purposes, in particular in ship deck cranes.

Особенностью в работе стреловых кранов является проблема раскачивания поднятого груза, ограничивающая возможность безопасного выполнения грузовых операций и вызывающая дополнительные динамические воздействия на металлоконструкции и механизмы крана. Наиболее остро указанные проблемы прослеживаются в работе судовых кранов, выполняющих погрузочные операции на открытой воде в сложных погодных условиях, включая качку, что вызывает необходимость вводить в конструкцию крана различные системы слежения за положением груза, устройства подавления его колебаний.A feature in the operation of jib cranes is the problem of swinging of the lifted load, limiting the possibility of safe cargo operations and causing additional dynamic effects on metal structures and crane mechanisms. The most acute problems are observed in the operation of ship cranes performing open-water loading operations in difficult weather conditions, including pitching, which necessitates the introduction of various tracking systems for the position of the load and devices for suppressing its vibrations into the crane structure.

Известны стреловые краны с противораскачивающими устройствами в виде перемещающегося противовеса, соединенного с помощью тросо-блочных устройств, установленных вдоль продольной оси стрелы, с грузовым захватом крана, выполненным в виде крюковой, грейферной или траверсной подвески. Раскачивания грузовой подвески, возникающие при ее вертикальных перемещениях, вызывают продольные перемещения противовеса по своим направляющим, т.е. происходит преобразование кинетической энергии качающейся грузовой подвески в потенциальную энергию противовеса с частичным ее рассеиванием (Патент RU №2209761, (45). 10. 08. 2003, (51) B66C 13/06 «Устройство для успокоения раскачивания грузозахватного органа»). Однако подавление колебаний в этом случае может происходить только в плоскости продольной оси стрелы, в то время как при поворотах стрелового крана возникают значительные раскачивания грузовой подвески в плоскости, перпендикулярной оси стрелы.Jib cranes are known with anti-sway devices in the form of a moving counterweight connected by cable-block devices installed along the longitudinal axis of the boom with a cargo crane grip made in the form of a hook, clamshell or traverse suspension. Rocking of the cargo suspension arising from its vertical movements cause longitudinal movements of the counterweight along its guides, i.e. the kinetic energy of the swinging load suspension is converted into the potential energy of the counterweight with its partial dissipation (Patent RU No. 2209761, (45). 10. 08. 2003, (51) B66C 13/06 “Device for calming the swinging of the load-gripping body”). However, the suppression of oscillations in this case can occur only in the plane of the longitudinal axis of the boom, while during the rotation of the jib crane significant swaying of the load suspension occurs in a plane perpendicular to the axis of the boom.

Известны устройства, в которых для подавления колебаний поднятого груза использованы двухканатные пространственные запасовки, образованные уравнительными шкивными блоками, закрепленными на стреле в определенных положениях (см. патент RU №2006447, (45) 30.01.1994, (51) B66C 13/00 «Грузовая подвеска крановой стрелы»; патент RU №2447009, (45) 10.04.2010, (51) B66C 13/00 «Подвеска грузовой стрелы»). Наличие нескольких шкивных блоков, размещенных на стреле, делают ее громоздкой, усложняется кинематика канатной запасовки с одновременным увеличением числа перегибов несущих канатов, отрицательно влияющих на их работоспособность и долговечность.Known devices in which to suppress vibrations of a raised load, two-rope spatial reserves are used, formed by equalizing pulley blocks fixed to the boom in certain positions (see patent RU No. 20046447, (45) 30.01.1994, (51) B66C 13/00 “Cargo crane suspension "; patent RU No. 2447009, (45) 04/10/2010, (51) B66C 13/00" Suspension of the cargo arrow "). The presence of several pulley blocks placed on the boom makes it cumbersome, the kinematics of rope storage is complicated with a simultaneous increase in the number of bends of the bearing ropes, which negatively affect their performance and durability.

Известны устройства подавления раскачиваний, использующие системы слежения за положением поднятого груза, например, по разности усилий в ветвях несущих кантов, возникающих при колебаниях подвешенного на них груза (номер международной публикации WO 2010/072988 A1, (21) PCT/GB2009/001775, (22) 17.07.2009, (43) 01.07.2010 «Лебедка и способ погрузочно-разгрузочных работ»).Known devices for suppressing rocking using tracking systems for the position of the lifted load, for example, by the difference in effort in the branches of the bearing edges, arising from fluctuations of the load suspended on them (international publication number WO 2010/072988 A1, (21) PCT / GB2009 / 001775, ( 22) 07/17/2009, (43) 07/01/2010 "Winch and method of loading and unloading").

Устройство имеет один уравнительный канатный шкив, ось вращения которого подвижна и перемещается штоком гидроцилиндра слежения в зависимости от разности усилий в ветвях несущего каната, концы которого закреплены на разных барабанах. Наличие двух барабанов, участвующих в подъеме груза, исполнительного гидроцилиндра с уравнительным канатным шкивом на штоке гидроцилиндра следует отнести к недостаткам рассматриваемого технического решения.The device has one equalizing rope pulley, the axis of rotation of which is movable and moves by the rod of the tracking hydraulic cylinder, depending on the difference in effort in the branches of the carrier rope, the ends of which are fixed on different drums. The presence of two drums involved in lifting a load, an executive hydraulic cylinder with a leveling rope pulley on the hydraulic cylinder rod should be attributed to the disadvantages of the technical solution under consideration.

В судовых плавучих кранах для ограничения раскачиваний груза успешно применяются устройства пространственного подвеса грузового гака на трех ветвях несущих канатов, образующих трехгранную пирамиду с основанием на ноке (конце) стрелы, а вершиной у гака (крюковой подвески). В подъеме груза задействованы все три ветви канатов, концы которых закреплены и наматываются на один барабан, разность усилий в ветвях канатов, возникающая при раскачивании перемещаемого стрелой груза, компенсируется уравнительными шкивными блоками в каждой ветви, перемещаемыми штоками гидроцилиндров, рабочие полости которых гидравлически связаны между собой с использованием регулируемых дросселей. Рассматриваемая трифилярная подвеска гака или ферма Мизеса обладает достаточной эффективностью при подавлении раскачиваний поднятого груза, но приводит к значительному росту массогабаритных показателей грузоподъемного устройства. Этот показатель удалось снизить в судовом кране C2500, у которого трифилярная подвеска канатов с маломощными лебедками-оттяжками по концам используется для стабилизации положений гака, а вертикальные перемещения груза, подвешенного на гак, обеспечиваются основной грузовой лебедкой требуемой грузоподъемности (Васильев И.Н. «Практический аспект разработки способов безударной передачи грузов в условиях волнения моря». ОАО «ЦКБ МТ «Рубин» Материалы конференции «Взгляд в будущее-2015», стр. 33-40).In ship floating cranes, to limit the swing of cargo, devices for the spatial suspension of a cargo hook on three branches of load-bearing ropes, forming a trihedral pyramid with a base on the nose (end) of the arrow and the top at the hook (hook suspension), are successfully used. All three branches of the ropes are involved in lifting the load, the ends of which are fixed and wound on one drum, the difference in the forces in the branches of the ropes that occurs when the load moved by the boom is compensated by equalizing pulley blocks in each branch, moved by the rods of hydraulic cylinders, the working cavities of which are hydraulically interconnected using adjustable chokes. The trifilar hook under consideration or the Mises truss is sufficiently effective in suppressing the swing of the lifted load, but leads to a significant increase in the weight and size characteristics of the lifting device. This indicator was reduced in a ship crane C2500, in which the trifillary suspension of ropes with low-power pull-out winches at the ends is used to stabilize the hook positions, and the vertical movements of the load suspended on the hook are provided by the main cargo winch of the required lifting capacity (I. Vasiliev, “Practical aspect of the development of shock-free cargo transfer methods in conditions of sea waves. ”OJSC Central Design Bureau MT Rubin Materials of the conference“ Looking into the Future-2015 ”, pp. 33-40).

Основным недостатком рассмотренного технического решения, являющегося аналогом заявляемого решения, является необходимость введения, кроме основной грузовой лебедки, нескольких лебедок-оттяжек, размещенных на стреле, что делает стрелу громоздкой по габаритам, при этом возникает сложность настройки синхронной работы всех лебедок одновременно при подъеме грузов различной массы.The main disadvantage of the considered technical solution, which is an analogue of the proposed solution, is the need to introduce, in addition to the main cargo winch, several guy winches placed on the boom, which makes the arrow cumbersome in size, and it becomes difficult to synchronize all the winches simultaneously when lifting different loads masses.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемой полезной модели по совокупности признаков является устройство по патенту RU №110361, (45) 20.11.2011, (51) B63B 27/04 «Устройство для ограничения колебаний груза на крановых стрелах». Указанное устройство, принятое за прототип, включает в себя стрелу с закрепленными на ней боковыми балками, имеющими канатные шкивы на концах, причем последние выполнены отклоняющимися в горизонтальной и вертикальной плоскостях под действием ветвей несущих канатов бифилярной подвески гака. В прототипе самопроизвольные пространственные раскачивания груза, подвешенного на гак, преобразуются с помощью несущих канатов бифилярной подвески в колебания канатных шкивов на боковых балках стрелы, происходящие в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Подавление раскачиваний груза вдоль оси стрелы и связанных с ними колебаний шкивных блоков в вертикальной плоскости осуществляется с помощью лебедки-оттяжки, барабан которой связан с гаком посредством каната. При работе лебедка-оттяжка выбирает слабину этого каната, когда груз и канатные шкивы смещаются к корню стрелы и препятствуют вытравливанию каната, когда смещение груза и канатных шкивов начинается в обратном направлении. Подавление раскачиваний груза и канатных шкивов в горизонтальной плоскости, т.е. перпендикулярно оси стрелы, является пассивным по своему воздействию, так как в этом случае энергия движущихся масс расходуется на деформацию сторон перевернутой трапеции, основаниями у которой являются боковые балки на ноке стрелы с одной стороны и балансир в подвеске гака с другой, а боковыми сторонами этой трапеции служат ветви несущих канатов бифилярной подвески гака, закрепленных по концам его балансира.The closest device of the same purpose to the claimed utility model in terms of features is the device according to patent RU No. 110361, (45) 11/20/2011, (51) B63B 27/04 "Device for limiting the fluctuations of the load on the crane jibs". The specified device, adopted as a prototype, includes an arrow with side beams fixed on it, having rope pulleys at the ends, the latter being deflected in the horizontal and vertical planes under the action of the branches of the bearing ropes of the hook bifilar suspension. In the prototype, spontaneous spatial rocking of a load suspended on a hook is transformed with the help of load-bearing ropes of a bifilar suspension into vibrations of rope pulleys on the side boom beams that occur in horizontal and vertical planes. Suppression of load swings along the boom axis and the associated vibrations of the pulley blocks in the vertical plane is carried out using a pull-out winch, the drum of which is connected to the hook via a rope. During operation, the pull-out winch selects the slack of this rope when the load and rope pulleys are displaced to the boom root and prevent the rope from being etched when the displacement of the load and rope pulleys begins in the opposite direction. Suppression of swaying of cargo and rope pulleys in the horizontal plane, i.e. perpendicular to the boom axis, it is passive in its effect, since in this case the energy of the moving masses is spent on the deformation of the sides of the inverted trapezoid, the bases of which are the side beams on the boom base on one side and the balancer in the hanger suspension on the other, and the sides of this trapezoid the branches of the supporting ropes of the bifilar hook suspension are fixed at the ends of its balancer.

К основным недостаткам прототипа следует отнести:The main disadvantages of the prototype include:

- эффективность подавления раскачиваний груза вдоль оси стрелы зависит от его положения относительно нока стрелы со шкивными блоками и от величины вылета стрелы, при этом на минимальных вылетах, когда груз находится в нижнем опущенном положении, эффективность подавления колебаний минимальна и практически не зависит от массы груза, но по мере подъема груза и приближения его к шкивным блокам эффективность увеличивается, аналогичное воздействие оказывает и увеличение вылета стрелы;- the effectiveness of suppressing the swinging of the load along the axis of the boom depends on its position relative to the bottom of the boom with pulley blocks and on the size of the boom of the boom, while at minimum departures, when the load is in the lower lowered position, the effectiveness of suppressing vibrations is minimal and practically independent of the mass of the load but as the load is lifted and closer to the pulley blocks, the efficiency increases, an increase in the outreach also has a similar effect;

- эффективность подавления колебаний груза, перпендикулярных оси стрелы, зависит от соотношения линейных размеров «перевернутой трапеции» в бифилярной подвеске гака, которая увеличивается по мере сокращения свободной длины ветвей несущих канатов, а повышение эффективности возможно лишь за счет изменения соотношения длины оснований, например, путем увеличения расстояния между шкивными блоками на боковых балках стрелы или уменьшения длины балансира гака, что вступает в противоречие с массогабаритными характеристиками стрелы и нагрузочными параметрами грузовой лебедки.- the effectiveness of the suppression of load vibrations perpendicular to the boom axis depends on the ratio of the linear dimensions of the “inverted trapezoid” in the hook bifilar suspension, which increases as the free length of the branches of the supporting ropes decreases, and the efficiency can be increased only by changing the ratio of the length of the bases, for example, by increasing the distance between the pulley blocks on the side boom beams or reducing the length of the hook beam, which conflicts with the weight and size characteristics of the boom and load chnymi parameters of the cargo winch.

Задачей заявляемого на полезную модель технического решения является повышение эффективности подавлений пространственных раскачиваний (колебаний) груза на крановой стреле, возникающих в результате внешних воздействий на него, а технический результат - эффективное устройство демпфирования колебаний канатных шкивов на стреле, связанных упругими связями с качающимся грузом.The objective of the claimed technical solution for a utility model is to increase the efficiency of suppressing the spatial swaying (oscillations) of the load on the crane arm resulting from external influences on it, and the technical result is an effective device for damping the vibrations of rope pulleys on the arrow connected by elastic ties with the swinging load.

Указанная задача достигается тем, что на торцах боковых балок расположены основные цапфы, на которых с помощью серег со взаимно перпендикулярными осями закреплены обоймы, содержащие канатные шкивы и имеющие возможность пространственного отклонения под действием несущих канатов бифилярной подвески гака, при этом шарнирная подвеска шкивов на ноке стрелы, имеющих упругие связи с качающимся грузом, позволяет отслеживать пространственные перемещения груза, подвешенного на гак, по колебаниям обойм с канатными шкивами и позволяет воздействовать на них для подавления качаний груза.This task is achieved by the fact that on the ends of the side beams there are main trunnions on which clips containing rope pulleys and having the possibility of spatial deflection under the action of the bearing ropes of the bifilar hook suspension are fixed using earrings with mutually perpendicular axes, while the hinged suspension of pulleys on the boom having elastic ties with the swinging load, allows you to track the spatial movement of the load suspended on the hook, according to the vibrations of the clips with cable pulleys and allows you to Shock on them to suppress load swings.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, на котором показано устройство демпфирования колебаний груза на крановой стреле, где крановая стрела - 1; боковые балки - 2; канатные шкивы - 3; несущие канаты - 4; цапфы основные - 5; серьги - 6; обоймы канатных шкивов 7; цапфы дополнительные - 8; амортизаторы - 9.The claimed technical solution is illustrated by the drawing, which shows a device for damping oscillations of the load on the crane arm, where the crane arm - 1; side beams - 2; rope pulleys - 3; bearing ropes - 4; axles main - 5; earrings - 6; clips of rope pulleys 7; additional trunnions - 8; shock absorbers - 9.

Заявляемое устройство содержит стрелу 1 с закрепленными на ней боковыми балками 2, имеющими канатные шкивы 3 на концах, последние выполнены отклоняющимися в горизонтальной и вертикальной плоскостях под действием ветвей несущих канатов 4 бифилярной подвески гака, при этом на торцах боковых балок расположены основные цапфы 5, на которых с помощью серег 6 со взаимно перпендикулярными осями закреплены обоймы 7 канатных шкивов 3, вращающихся под действием несущих канатов, огибающих их, и имеющих возможность пространственного отклонения под действием несущих канатов бифилярной подвески гака, одновременно на боковых балках стрелы и на внутренних стенках каждой из обойм размещены дополнительные цапфы 8, на которых с помощью аналогичных по конструкции серег шарнирно закреплены проушины амортизаторов 9, демпфирующих колебания обойм.The inventive device comprises an arrow 1 with side beams 2 fixed on it, having rope pulleys 3 at the ends, the latter being deflected in the horizontal and vertical planes under the action of the branches of the bearing ropes 4 of the bifilar hook suspension, while the main axles 5 are located on the ends of the side beams, which, with the help of earrings 6 with mutually perpendicular axes, clips of 7 rope pulleys 3 are fixed, rotating under the action of load-bearing ropes, enveloping them, and having the possibility of spatial deflection under action tviem carrier ropes bifilar suspension hook, while on the side beams and the boom on the inner walls of each of the yokes has additional spigot 8 on which via similar in design earrings hinged eyelets damper 9, the damping oscillations yokes.

Заявляемое устройство работает следующим образом: возникающие в силу инерционных и других внешних воздействий пространственные раскачивания груза, перемещаемого стрелой 1, подвешенного на гак с бифилярной грузовой подвеской, образованной боковыми балками 2 с канатными шкивами 3 по концам и огибающими их несущими канатами 4, преобразуются в соответствующие колебания обойм 7 канатных шкивов 4, возможность пространственных перемещений которых обеспечивается за счет использования серег 6, шарнирно закрепленных на основных цапфах 5 на торцах боковых балок 2. Для демпфирования (подавления) колебаний обойм 7 и соответственно перемещаемого груза, связанного с обоймами 7 упругими связями в виде несущих канатов 4, используются амортизаторы 9, проушины на концах которых шарнирно соединены с использованием серег аналогичной конструкции, с дополнительными цапфами 8, расположенными на боковых балках 2 и на внутренней стенке каждой из обойм 7.The inventive device operates as follows: spatial swaying of a load arising due to inertial and other external influences, moved by an arrow 1, suspended on a hook with a bifilar cargo suspension formed by side beams 2 with cable pulleys 3 at the ends and load-bearing ropes 4 enveloping them, are converted into the corresponding oscillations of the clips 7 of the rope pulleys 4, the possibility of spatial movements of which is provided through the use of earrings 6, pivotally mounted on the main pins 5 at the ends side beams 2. For damping (suppressing) the vibrations of the clips 7 and, accordingly, the transported load connected with the clips 7 by elastic ties in the form of load-bearing ropes 4, shock absorbers 9 are used, the eyes at the ends of which are pivotally connected using earrings of a similar design, with additional trunnions 8, located on the side beams 2 and on the inner wall of each of the clips 7.

Заявляемое устройство позволяет путем амортизации обойм канатных шкивов, шарнирно подвешенных на боковых балках стрелы, достичь более эффективного подавления раскачиваний перемещаемого стрелой груза, возникающих под воздействием на него инерционных и других внешних нагрузок.The inventive device allows for the depreciation of the clips of cable pulleys pivotally suspended on the side beams of the boom to achieve more effective suppression of the swaying of the load of the boom of the load arising under the influence of inertial and other external loads.

Устройство для ограничения колебаний груза, подвешенного на гаке с бифилярной грузовой подвеской, прошло испытания в составе палубного крана КЭГ 20031С судна ВТР-79, а введение амортизации обойм канатных шкивов без существенных доработок конструкции крана расширяет возможности проведения грузовых операций на судне в открытом море на волнении.The device for limiting the fluctuations of the load suspended on a hook with a bifilar cargo suspension was tested as part of the KEG 20031C deck crane of the VTR-79 vessel, and the introduction of shock-absorbing clips of cable pulleys without significant modifications to the crane design expands the possibilities of carrying out cargo operations on a vessel on the high seas .

Claims (1)

Устройство демпфирования колебаний груза, содержащее стрелу с закрепленными на ней боковыми балками, имеющими канатные шкивы на концах, последние выполнены отклоняющимися в горизонтальной и вертикальной плоскостях под действием ветвей несущих канатов бифилярной подвески гака, отличающееся тем, что на торцах боковых балок расположены основные цапфы, на которых с помощью серег со взаимно перпендикулярными осями закреплены обоймы канатных шкивов, огибаемых несущими канатами, вращающихся и имеющих возможность пространственного отклонения под действием несущих канатов бифилярной подвески гака, при этом введены дополнительные цапфы, размещенные на боковых балках стрелы и на внутренних стенках каждой из обойм, на которых с помощью серег шарнирно закреплены проушины амортизаторов.

A device for damping cargo vibrations, containing an arrow with side beams fixed on it, having rope pulleys at the ends, the latter are deflected in the horizontal and vertical planes under the action of the branches of the bearing ropes of the bifilar hook suspension, characterized in that the main axles are located on the ends of the side beams, which, with the help of earrings with mutually perpendicular axes, the clips of rope pulleys, enveloped by bearing ropes, rotating and having the possibility of spatial deflection, are fixed under the action of the bearing ropes of the bifilar hook of the hook, additional trunnions are introduced, located on the side beams of the boom and on the inner walls of each of the clips, on which the shock absorber eyes are hinged.

Images