RU2682866C1 - Mechanism of manipulator arm lifting - Google Patents

Mechanism of manipulator arm lifting Download PDF

Info

Publication number
RU2682866C1
RU2682866C1 RU2018117610A RU2018117610A RU2682866C1 RU 2682866 C1 RU2682866 C1 RU 2682866C1 RU 2018117610 A RU2018117610 A RU 2018117610A RU 2018117610 A RU2018117610 A RU 2018117610A RU 2682866 C1 RU2682866 C1 RU 2682866C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rod
hydraulic cylinder
boom
column
arm
Prior art date
Application number
RU2018117610A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Иванович Попиков
Ирина Владимировна Четверикова
Алексей Николаевич Журавлев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова"
Priority to RU2018117610A priority Critical patent/RU2682866C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2682866C1 publication Critical patent/RU2682866C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/62—Constructional features or details
    • B66C23/82—Luffing gear

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Jib Cranes (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to crane operator equipment of cranes and manipulators. Lifting mechanism of a manipulator arm contains a hydraulic cylinder lift, which is pivotally attached to the column and arm through rollers, having the possibility of rolling in the guide columns and arrows, and rigidly connected at right angle to the rod, having the rotation axis coinciding with the axis of the hinge connecting the column and arm. Length of the rod is equal to the length of the arm force on the rod at the optimum position of the hydraulic cylinder. Roller, enclosed in the guides mounted on the column, is pivotally connected to the rod of an additional hydraulic cylinder, rod and piston cavities of which are connected with the corresponding cavities of the arm lift cylinder and are connected in parallel by means of hydraulic lines to a distributor. Curved guides fixed on the column are made around a circle whose center coincides with the axis of the articulated joint of the arm and rotary column, and the radius of the circle is determined by the formula.EFFECT: arm is raised to a given angle at a constant angular velocity with minimal force on the rod, the possibility of a roller jamming in the lower position of the arm is excluded, what allows to increase reliability and to expand technological capabilities of the crane operator equipment of load-lifting cranes and manipulators.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к стреловому оборудованию грузоподъемных кранов и манипуляторов.The invention relates to jib equipment of hoisting cranes and manipulators.

Известен навесной универсальный манипулятор ЛВ-185, устройство для изменения вылета стрелы которого выполнено в виде гидроцилиндра, шарнирно соединенного со стрелой и основанием манипулятора.Known hinged universal manipulator LV-185, a device for changing the boom of which is made in the form of a hydraulic cylinder pivotally connected to the boom and the base of the manipulator.

Недостатком известного манипулятора являются повышенные энергозатраты, требующиеся для стрелы манипулятора, обусловленные необходимостью создания больших усилий со стороны исполнительного механизма, которым является гидроцилиндр, для обеспечения поворотов стрелы при подъеме или опускании груза. (Гидроманипуляторы и лесное технологическое оборудование. Монография / И.М. Бартенев, З.К. Емтыль, А.П. Татаренко, М.В. Драпалюк, П.И. Попиков, Л.Д. Бухтояров. М., 2011, 408 с.)A disadvantage of the known manipulator is the increased energy consumption required for the boom of the manipulator, due to the need to create great effort on the part of the actuator, which is the hydraulic cylinder, to ensure the rotation of the boom when raising or lowering the load. (Hydraulic manipulators and forestry technological equipment. Monograph / I.M. Bartenev, Z.K. Emtyl, A.P. Tatarenko, M.V. Drapalyuk, P.I. Popikov, L.D. Bukhtoyarov. M., 2011, 408 p.)

Известен механизм подъема стрелы (А.с. №468868; МПК В66С 23/82; опубл. 30.04.75), состоящий из гидроцилиндра, шарнирно закрепленного на опорной раме и на стреле, при этом шарнир крепления его к стреле помещен в пазу последней и при помощи двух шатунов связан с двумя двуплечими рычагами, поворачивающимися вокруг оси, закрепленной на стреле, и взаимодействующими с цапфами, которыми снабжен гидроцилиндр. Стрела снабжена направляющей с пазом, в котором расположен палец, соединяющий проушину гидроцилиндра со стрелой. Проушина имеет цапфы, которые входят также в отверстия, выполненные в форме пазов на концах двуплечих рычагов. Рычаги могут поворачиваться относительно неподвижной оси, закрепленной на стреле. К противоположным концам этих рычагов с помощью пальцев шарнирно прилеплены шатуны, которые также связаны при помощи пальца с проушиной гидроцилиндра.The known mechanism for lifting the boom (A.S. No. 468868; IPC В66С 23/82; publ. 30.04.75), consisting of a hydraulic cylinder pivotally mounted on the support frame and on the boom, while the hinge for attaching it to the boom is placed in the groove of the last and with the help of two connecting rods it is connected with two two-shouldered levers, rotating around an axis fixed to the arrow, and interacting with the trunnions that the hydraulic cylinder is equipped with. The boom is equipped with a guide with a groove in which a finger is located connecting the eye of the hydraulic cylinder with the boom. The eye has trunnions, which also enter holes made in the form of grooves at the ends of two-arm levers. The levers can be rotated relative to the fixed axis mounted on the boom. Cranks are articulated to the opposite ends of these levers with their fingers, which are also connected by a finger to the eye of the hydraulic cylinder.

Недостатком данного механизма подъема стрелы является то, что при изменении точки присоединения штока гидроцилиндра к стреле положение опорного шарнира не изменяется, но при этом изменяется угол подъема стрелы и растут энергозатраты, так как положения точек присоединения гидроцилиндра не совпадают с оптимальными, при которых энергозатраты имеют минимальные значения. Кроме того, наличие многозвенного рычажного механизма снижает надежность конструкции.The disadvantage of this boom lifting mechanism is that when the point of attachment of the cylinder rod to the boom changes, the position of the support hinge does not change, but the angle of the boom changes and energy costs increase, since the positions of the cylinder attachment points do not coincide with the optimal ones, at which the energy costs are minimal values. In addition, the presence of a multi-link linkage mechanism reduces the reliability of the structure.

Известным является устройство для изменения вылета стрелы подъемно-транспортного средства (Пат. №2404113 РФ, МПК В66С 23/82; опубл. 20.11.2010), содержащий гидроцилиндр, шарнирно соединенный со штангой, один конец которой шарнирно закреплен на основании, а второй конец соединен с ползуном, выполненным с возможностью перемещения по направляющим, которые закреплены на стреле и выполнены с криволинейным профилем.A known device is for changing the boom lift of a truck (Pat. No. 2404113 of the Russian Federation, IPC В66С 23/82; publ. 20.11.2010), comprising a hydraulic cylinder pivotally connected to a bar, one end of which is pivotally mounted on the base, and the other end connected to a slider configured to move along the guides that are mounted on the boom and are made with a curved profile.

Недостатком данного устройства является то, что подъем стрелы происходит при переменной длине плеча и непостоянной угловой скорости, при этом возникают динамические нагрузки и растут энергозатраты.The disadvantage of this device is that the boom rises when the shoulder length is variable and the angular velocity is not constant, while dynamic loads occur and energy costs increase.

Наиболее близким по технической сущности решением, принятым за прототип, является механизм подъема стрелы, содержащий гидроцилиндр, штангу, при этом гидроцилиндр подъема стрелы присоединен к колонне и стреле через ролики, с возможностью их качения в направляющих, закрепленных на колонне и стреле, и жестко соединен под прямым углом со штангой, имеющей ось поворота, совпадающую с осью шарнира, соединяющего колонну и стрелу, при этом длина штанги выбирается равной длине плеча усилия на штоке при оптимальном положении гидроцилиндра (Пат. №2613203; МПК В66С 23/82; опубл. 15.03.2017).The closest in technical essence the solution adopted for the prototype is a boom lifting mechanism containing a hydraulic cylinder, a rod, while the boom lifting hydraulic cylinder is attached to the column and boom via rollers, with the possibility of their rolling in guides mounted on the column and boom, and rigidly connected at right angles with a rod having a pivot axis coinciding with the axis of the hinge connecting the column and the boom, while the length of the rod is chosen equal to the length of the arm shoulder forces at the optimal position of the hydraulic cylinder (US Pat. No. 26132 03; IPC В66С 23/82; publ. 03/15/2017).

Недостатком прототипа является то, что подъем стрелы происходит на незначительный угол, что ограничивает технологические возможности механизма, кроме того, возможно заклинивание ролика в крайнем положении в направляющих, закрепленных на колонне, при нижнем положении стрелы.The disadvantage of the prototype is that the boom is raised to a slight angle, which limits the technological capabilities of the mechanism, in addition, it is possible to jam the roller in the extreme position in the guides mounted on the column, with the lower position of the boom.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности и расширение технологических возможностей механизма подъема стрелы манипулятора, заключающихся в увеличении угла подъема стрелы манипулятора.The problem to which the invention is directed, is to increase the reliability and expand the technological capabilities of the mechanism for lifting the boom of the manipulator, which consists in increasing the angle of lifting of the boom of the manipulator.

Это достигается тем, что в механизме подъема стрелы манипулятора, содержащем гидроцилиндр, штангу, при этом гидроцилиндр подъема стрелы присоединен к колонне и стреле через ролики, с возможностью их качения в направляющих, закрепленных на колонне и стреле, и жестко соединен под прямым углом со штангой, имеющей ось поворота, совпадающую с осью шарнира, соединяющего колонну и стрелу, при этом длина штанги выбирается равной длине плеча усилия на штоке при оптимальном положении гидроцилиндра, согласно изобретению, ролик, установленный в направляющих, закрепленных на колонне, шарнирно соединен со штоком дополнительного гидроцилиндра, штоковая и поршневая полости которого сообщаются с соответствующими полостями гидроцилиндра подъема стрелы и параллельно подсоединены посредством гидролиний к распределителю, причем направляющие имеют криволинейный профиль, закреплены на колонне и выполнены по окружности, центр которой совпадает с осью шарнирного соединения стрелы и поворотной колонны, а радиус окружности определяется по формуле

Figure 00000001
, где lш - длина штанги, lk - длина участка гильзы гидроцилиндра от центра ролика до места крепления штанги к гидроцилиндру.This is achieved by the fact that in the lifting mechanism of the boom of the manipulator containing the hydraulic cylinder, the rod, while the hydraulic lifting cylinder of the boom is attached to the column and the boom through the rollers, with the possibility of rolling in guides mounted on the column and the boom, and is rigidly connected at right angles to the rod having an axis of rotation coinciding with the axis of the hinge connecting the column and the boom, the length of the rod being chosen equal to the length of the arm shoulder forces at the optimal position of the hydraulic cylinder, according to the invention, the roller mounted in the They are mounted on a column and pivotally connected to the rod of an additional hydraulic cylinder, the rod and piston cavities of which communicate with the corresponding cavities of the boom lifting hydraulic cylinder and are parallelly connected to the distributor by means of hydraulic lines, the guides having a curved profile mounted on the column and made in a circle whose center coincides with the axis of articulation of the boom and the rotary column, and the radius of the circle is determined by the formula
Figure 00000001
where l w is the length of the rod, l k is the length of the section of the liner of the hydraulic cylinder from the center of the roller to the place of attachment of the rod to the hydraulic cylinder.

На фиг. 1 изображена гидрокинематическая схема механизма подъема стрелы манипулятора.In FIG. 1 shows a hydrokinematic diagram of a mechanism for lifting a boom of a manipulator.

Механизм подъема стрелы манипулятора состоит из гидроцилиндра 1, имеющего шарнирное соединение со стрелой 2 и колонной 3 через ролики 4 и 5 с возможностью их качения в направляющих 6 и 7, которые выполнены с криволинейным профилем и жестко закреплены на стреле и колонне, а корпус гидроцилиндра 1 жестко соединен под прямым углом со штангой 8, имеющей подвижное соединение с осью 9, совпадающей с осью шарнира, соединяющего колонну и стрелу, дополнительного гидроцилиндра 10, шток которого шарнирно соединен с роликом 5, а корпус шарнирно соединен с колонной 3, при этом штоковая и поршневая полости дополнительного гидроцилиндра 10 сообщаются с соответствующими полостями гидроцилиндра 1 подъема стрелы 2 и параллельно подсоединены к распределителю 11 посредством гидролиний 12 и 13, причем направляющие 6, закрепленные на колонне 3, имеют криволинейный профиль и выполнены по окружности, центр которой совпадает с осью шарнирного соединения стрелы 1 и поворотной колонны 3, а радиус окружности определяется по формуле

Figure 00000002
, где lш - длина штанги 8, lk - длина участка гильзы гидроцилиндра 1 от центра ролика 5 до места крепления штанги к гидроцилиндру.The manipulator boom lifting mechanism consists of a hydraulic cylinder 1 having a swivel connection with the boom 2 and the column 3 through rollers 4 and 5 with the possibility of their rolling in the guides 6 and 7, which are made with a curved profile and are rigidly fixed to the boom and column, and the cylinder body 1 rigidly connected at right angles to the rod 8 having a movable connection with the axis 9, coinciding with the axis of the hinge connecting the column and the boom, an additional hydraulic cylinder 10, the rod of which is pivotally connected to the roller 5, and the body is pivotally connected to the count 3, while the rod and piston cavities of the additional hydraulic cylinder 10 communicate with the corresponding cavities of the hydraulic cylinder 1 of the boom 2 and are connected in parallel to the distributor 11 via hydraulic lines 12 and 13, and the guides 6 mounted on the column 3 have a curved profile and are made around the circumference, the center of which coincides with the axis of articulation of the boom 1 and the rotary column 3, and the radius of the circle is determined by the formula
Figure 00000002
where l w - the length of the rod 8, l k - the length of the plot of the liner of the hydraulic cylinder 1 from the center of the roller 5 to the place of attachment of the rod to the hydraulic cylinder.

Механизм подъема стрелы манипулятора работает следующим образом. При выдвижении штоков гидроцилиндра 1 и дополнительного гидроцилиндра 10 стрела 2 поднимается, а ролики 4 и 5, соединенные с гидроцилиндром 1 и дополнительным гидроцилиндром 10, перемещаются в направляющих 6 и 7. Так как штоковые и поршневые полости гидроцилиндра 1 и дополнительного гидроцилиндра 10 параллельно подсоединены к распределителю посредством гидролиний 12 и 13, то в процессе подъема стрелы 2 давление рабочей жидкости в соответствующих полостях гидроцилиндров будет одинаковое, а гидроцилиндр 1 автоматически будет занимать оптимальное положение с минимальным усилием на штоке, поэтому снижаются энергозатраты механизма подъема манипулятора, обеспечивается подъем стрелы на заданный угол и исключается возможность заклинивания ролика в нижнем положении стрелы, что позволяет повысить надежность и расширить технологические возможности стрелового оборудования грузоподъемных кранов и манипуляторов.The lifting mechanism of the boom of the manipulator operates as follows. When extending the rods of the hydraulic cylinder 1 and the additional hydraulic cylinder 10, the boom 2 rises, and the rollers 4 and 5 connected to the hydraulic cylinder 1 and the additional hydraulic cylinder 10 move in the guides 6 and 7. Since the rod and piston cavities of the hydraulic cylinder 1 and the additional hydraulic cylinder 10 are connected in parallel to the distributor by means of hydraulic lines 12 and 13, then in the process of lifting the boom 2 the pressure of the working fluid in the corresponding cavities of the hydraulic cylinders will be the same, and the hydraulic cylinder 1 will automatically occupy the optimum position with minimal effort on the rod, therefore, the energy consumption of the manipulator lifting mechanism is reduced, the boom is raised to a predetermined angle and the possibility of jamming the roller in the lower position of the boom is eliminated, which improves reliability and enhances the technological capabilities of the boom equipment of hoisting cranes and manipulators.

Claims (1)

Механизм подъема стрелы, содержащий гидроцилиндр, штангу, при этом гидроцилиндр подъема стрелы присоединен к колонне и стреле через ролики с возможностью их качения в направляющих, закрепленных на колонне и стреле, и жестко соединен под прямым углом с штангой, имеющей ось поворота, совпадающую с осью шарнира, соединяющего колонну и стрелу, при этом длина штанги выбирается равной длине плеча усилия на штоке при оптимальном положении гидроцилиндра, отличающийся тем, что ролик, установленный в направляющих, закрепленных на колонне, шарнирно соединен с штоком дополнительного гидроцилиндра, штоковая и поршневая полости которого сообщаются с соответствующими полостями гидроцилиндра подъема стрелы и параллельно подсоединены посредством гидролиний к распределителю, причем направляющие имеют криволинейный профиль, закреплены на колонне и выполнены по окружности, центр которой совпадает с осью шарнирного соединения стрелы и поворотной колонны, а радиус окружности определяется по формуле
Figure 00000003
, где lш - длина штанги, lk - длина участка гильзы гидроцилиндра от центра ролика до места крепления штанги к гидроцилиндру.The boom lifting mechanism comprising a hydraulic cylinder, a boom, while the boom lifting hydraulic cylinder is connected to the column and the boom through rollers with the possibility of rolling in guides mounted on the column and the boom, and is rigidly connected at right angles to the rod having a rotation axis coinciding with the axis the hinge connecting the column and the boom, while the length of the rod is chosen equal to the length of the shoulder forces on the rod with the optimal position of the hydraulic cylinder, characterized in that the roller mounted in the rails mounted on the column is pivotally connected to the rod of the additional hydraulic cylinder, the rod and piston cavities of which are connected with the corresponding cavities of the boom lifting hydraulic cylinder and are parallelly connected by means of hydraulic lines to the distributor, and the guides have a curved profile, are mounted on the column and are made in a circle, the center of which coincides with the axis of the articulated joint of the boom and the rotary columns, and the radius of the circle is determined by the formula
Figure 00000003
where l w is the length of the rod, l k is the length of the section of the liner of the hydraulic cylinder from the center of the roller to the place of attachment of the rod to the hydraulic cylinder.
RU2018117610A 2018-05-11 2018-05-11 Mechanism of manipulator arm lifting RU2682866C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018117610A RU2682866C1 (en) 2018-05-11 2018-05-11 Mechanism of manipulator arm lifting

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018117610A RU2682866C1 (en) 2018-05-11 2018-05-11 Mechanism of manipulator arm lifting

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2682866C1 true RU2682866C1 (en) 2019-03-21

Family

ID=65858545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018117610A RU2682866C1 (en) 2018-05-11 2018-05-11 Mechanism of manipulator arm lifting

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2682866C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111661764A (en) * 2020-05-12 2020-09-15 杨顺钊 High wheeled hoist of security

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4303166A (en) * 1977-01-18 1981-12-01 Algoship International Limited Horizontal slewing crane
US5394761A (en) * 1990-12-20 1995-03-07 Diebolt; Remy Linkage actuator for effecting all rectilinear or rotative movements
RU2404113C1 (en) * 2009-05-21 2010-11-20 Юрий Иванович Дрон Device for lift-and-carrying facility boom reach change (versions)
RU2613203C1 (en) * 2015-12-31 2017-03-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова" Mechanism for manipulator-boom lifting

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4303166A (en) * 1977-01-18 1981-12-01 Algoship International Limited Horizontal slewing crane
US5394761A (en) * 1990-12-20 1995-03-07 Diebolt; Remy Linkage actuator for effecting all rectilinear or rotative movements
RU2404113C1 (en) * 2009-05-21 2010-11-20 Юрий Иванович Дрон Device for lift-and-carrying facility boom reach change (versions)
RU2613203C1 (en) * 2015-12-31 2017-03-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова" Mechanism for manipulator-boom lifting

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111661764A (en) * 2020-05-12 2020-09-15 杨顺钊 High wheeled hoist of security

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3995746A (en) Hydraulic crane mechanism operable to provide enlarged parallel movement
US4602462A (en) Boom articulating mechanism for aerial devices
EP0048076A1 (en) Mobile crane structure
KR20100015920A (en) Adjusting mechanism for a winch
RU2682866C1 (en) Mechanism of manipulator arm lifting
RU2613203C1 (en) Mechanism for manipulator-boom lifting
RU165029U1 (en) LIFT ARROWS
CN211255059U (en) Movable arm tower crane scissor fork combined type movable counterweight device
US4303166A (en) Horizontal slewing crane
RU2404113C1 (en) Device for lift-and-carrying facility boom reach change (versions)
US3306468A (en) Boom and pivotal jib structure
SU745853A1 (en) Hoisting and positioning arrangement
US20230150803A1 (en) Tower crane with adjustable counter-ballast
RU142452U1 (en) LIFT ARROWS
CN103523682A (en) Movable arm tower crane
CN112938780B (en) Hoisting equipment
CN210885004U (en) Mechanical suspension arm assembly
US4363410A (en) Split topping lift gear
CN214495494U (en) Hoisting equipment
CN103663194B (en) Telescopic boom and construction machinery and equipment
EP3574152B1 (en) Jib assembly
RU2812166C1 (en) Manipulator
CN111039196B (en) Movable counterweight device with combined shear fork of movable arm tower crane and use method of movable counterweight device
SU1211208A1 (en) Load-hoisting arrangement
RU2760371C1 (en) Lifting boom