ОПОРНО-ПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО ГИДРОМАНИПУЛЯТОРА Российский патент 2000 года по МПК B66C23/84 

Изобретение относится к области подъемно-транспортного машиностроения, а именно к опорно-поворотным устройствам (ОПУ) гидроманипуляторов, преимущественно размещаемых на шасси транспортных средств.

Известен ряд аналогов изобретения, реализованных в конструкциях гидроманипуляторов и другого рода грузоподъемного оборудования как отечественной, так и зарубежной разработки (см., например, авт. свид. SU N 630207, B 66 C 23/86 от 30.10.78 ; N 704888, B 66 C 23/86 от 25.12.79; N 1009988А, B 66 C 23/86 от 07.04.83 ; пат. N 3071265 США, кл.214-138, 1963 ; пат. N 229640 ФРГ, B 25 J 17/00, 1985 и др.).

Некоторые из указанных известных аналогов конструктивно выполнены на основе механизмов поворота с гибкой передачей цепного типа (авт.свид. SU N 630207, пат. США N 3071265), а другие - на основе механизмов поворота с реечными передачами различных модификаций (авт. свид. SU N 660927, N 704888, N 1009988А, пат. ФРГ N 229640).

При этом во всех из них в качестве привода механической передачи используются, как правило, гидроцилиндры.

Известные устройства на основе механизмов поворота с гибкой передачей цепного типа применяются, например, в конструкциях лесных манипуляторов фирмы "Johne Deer" (США). Они достаточно просты в изготовлении и имеют относительно небольшую, по сравнению с другими массу.

Однако вследствие реализованной в этих устройствах кинематики они имеют ограниченный угол поворота стойки манипулятора, а работа их характеризуется большой неравномерностью хода и погрешностью позиционирования из-за непостоянства передаточного отношения.

Устройства с механизмами поворота на основе реечных передач широко используются в гидроманипуляторной технике всех стран мира, занимающихся ее выпуском. Указанное обстоятельство обусловлено, в основном, хорошо освоенной элементной базой и другими общеизвестными преимуществами реечных передач.

Однако в целом такие устройства имеют достаточно большие габариты в поперечном измерении и значительную массу, а большинство из них - и ограниченный угол поворота стойки. К тому же у устройств этого типа вследствие резкого запирания рабочей жидкости в конце хода поршней гидроцилиндров привода рейки останов поворотной стойки в крайних положениях происходит достаточно жестко, со значительными колебаниями конструкции, что вынуждает использовать для уменьшения динамических нагрузок различные системы демпфирования.

Некоторые из известных устройств с механизмами поворота на основе реечных передач не имеют ограничений по углу поворота стойки. Так, например, механизм по авт. свид. SU N 660927 оснащен для этого устройством вывода зубчатого колеса механической передачи узла поворота стойки из зацепления с рейкой со встроенным тормозом фрикционного типа. При этом для осуществления такого движения зубчатое колесо механической передачи сочленено со стойкой посредством шлицевого соединения с возможностью перемещения по высоте.

Указанная особенность кинематической схемы рассматриваемого устройства позволяет увеличить угол поворота стойки практически до бесконечности посредством периодического выведения зубчатого колеса из зацепления с рейкой и торможения поворотной стойки с последующим возвратом рейки в начальное положение и вводом колеса в зацепление с ней.

Однако это опорно-поворотное устройство имеет достаточно сложную кинематику и требует синхронизации взаимного расположения зубьев колеса и рейки в момент ввода их в зацепление.

Достаточно широкое применение в промышленных роботах, например типа "Универсал-5", М10П и др. (см. "Механика промышленных роботов" в трех книгах под ред. К.В. Фролова, Е.И. Воробьева. Кн. 3 "Основы конструирования".- М.: Высшая школа, 1989, ББК 32.816, М55, УДК 62-52, с. 222), а также в гидроманипуляторах преимущественно легкого класса с грузоподъемным моментом порядка 30 кНм и менее находят механизмы вращения на основе червячных передач.

Такие механизмы компактны, имеют большие передаточные отношения и неограниченный угол поворота.

Для повышения КПД и несущей способности передачи в механизмах подобного рода часто используют глобоидный тип зубчатого зацепления.

Однако передачи такого типа весьма чувствительны к погрешностям изготовления, монтажа и деформациям звеньев под действием реализуемых в эксплуатации нагрузок.

По этой причине для исключения негативных последствий, обусловленных особенностями конструктивного исполнения таких передач, необходимо принимать специальные меры, например компенсационную развязку, обеспечивающую относительную свободу перемещения корпуса червячного редуктора, в пределах вышеупомянутых погрешностей и монтажных зазоров, в осевом, радиальном и окружном направлениях.

Опорно-поворотные устройства большинства из известных гидроманипуляторов имеют выносные аутригеры, шарнирно подвешиваемые на концах выдвигаемых из корпуса рамного основания балок. При этом выдвижение указанных балок и опорных лап аутригеров осуществляется, как правило, при помощи специально предусматриваемых для этого гидроцилиндров (см., например, заявки Великобритании N 1465289, B 60 S 9/10 от 02.03.77; N 1496291, B 60 S 9/00, 9/12, 9/22 от 30.12.77 и Японии N 57-38460, B 60 S 9/12 от 16.08.82 ; N 1-195162, B 60 S 9/12, B 66 C 23/78 от 07.08.89 и др.), а для перевода аутригеров из транспортного положения в рабочее используют специальные механизмы гидравлического, рычажного, пружинного либо комбинированного типов (см., например, авт. свид. SU N 370160, B 66 C 23/86 от 15.11.73 ; N 1599252, B 60 S 9/02 от 15.10.90 ; заявки Великобритании N 1467128, B 60 S 9/10 от 16.03.77 ; N 1577578, B 60 S 9/62 от 29.10.80 и др.).

Однако многие из них сложны в конструктивном исполнении, имеют большую массу и ограничения по углу поворота аутригеров. Последнее обстоятельство значительно сужает возможности компоновки гидроманипуляторов с такими опорно-поворотными устройствами на несущих рамах шасси ряда серийных транспортных средств и затрудняет защиту аутригеров в транспортном положении от воздействия дорожной грязи, когда они располагаются горизонтально на уровне рамы шасси либо ниже нее. Но несмотря на это в целом заложенные в их конструкцию технические решения оправданы для гидроманипуляторов в основном среднего и тяжелого классов.

Для гидроманипуляторов легкого класса надобности в такого рода приводах нет, поскольку необходимые перемещения вышеперечисленных элементов опорно-поворотных устройств в большинстве случаев можно реализовать вручную.

Однако для обеспечения нормируемых величин прикладываемых к ним вручную усилий в ряде случаев необходимо принимать специальные меры, например, связанные с максимальным облегчением перемещаемых звеньев, снижением трения между ними и др.

Из числа известных аналогов заявляемого технического решения ближайшим (прототипом) может служить опорно-поворотное устройство, реализованное в конструкции бортового манипулятора МКС-4531 "Балашихинского завода автомобильных кранов" (см. ж-л "Строительные и дорожные машины", N 10 за 1988, с.11, рис.1, 2).

Оно содержит развитое в поперечном направлении рамное основание в виде полого корпуса с приварными опорными балками, внутри которых размещены с возможностью перемещения в противоположных направлениях выдвижные балки, на выступающих концах которых шарнирно подвешены гидравлические аутригеры с самоустанавливающимися лапами, и вертикально ориентированным комбинированным подшипниковым узлом на основе разнесенных по высоте верхнего и нижнего радиально-упорных подшипников с торцовой опорой, установленную в комбинированном подшипниковом узле корпуса основания поворотную стойку крепления грузоподъемной стрелы и механизм поворота стойки на основе реечной передачи, приводимой в действие гидроцилиндром двухстороннего действия.

Однако вследствие особенностей конструктивного исполнения и ему присущи многие из недостатков вышерассмотренных аналогов. Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции, повышение весового совершенства и улучшение эксплуатационных качеств заявляемого опорно-поворотного устройства гидроманипулятора.

В соответствии с изобретением поставленная задача достигается тем, что в заявляемом опорно-поворотном устройстве гидроманипулятора червячный редуктор установлен на верхней силовой плите корпуса рамного основания через подкладное самоцентрирующееся сферическое кольцо и закреплен на ней своими опорными лапами при помощи осевых амортизационных подвесок изменяемой жесткости на основе стянутых болтами с натяжными гайками пакетов тарельчатых пружин, а по месту расположения лап редуктора на силовой плите приварены ориентированные в окружном направлении механические упоры, в горизонтально ориентированные резьбовые отверстия которых ввернуты регулировочные болты, взаимодействующие через опорно-поджимные проставки с боковыми стенками лап редуктора.

Внешняя оболочка пустотелого короба, жестко связывающего между собой силовые плиты корпуса рамного основания, выполнена в виде двух, продольно ориентированных и расположенных напротив друг друга по обе стороны тоннельной трубы вертикальных приварных пластин, геометрически замкнутых с обоих боков приваренными к ним встык внутренними стенками опорных балок.

Каждая из выдвижных балок установлена в полости опорной балки через систему пространственно разнесенных между собой регулируемых боковых локальных направляющих плоской конфигурации и нескольких, например двух, расположенных в вертикальной плоскости и ориентированных вдоль балок опорных роликов из антифрикционного материала, например полиамида.

При этом один из расположенных в вертикальной плоскости роликов закреплен при помощи охватывающей его фигурной накидной скобы и болтового соединения на выходе из полости опорной балки с возможностью регулировки величины заглубления в ее полость, например, посредством устанавливаемых под консольные хвостовики его оси прокладок необходимой толщины и контактирует с нижней плоскостью выдвижной балки, а другой - на противоположном конце последней с выступанием над ее верхней плоскостью и взаимодействует с внутренней поверхностью потолочной стенки опорной балки.

На выходе из полости каждой из опорных балок установлен подпружиненный фиксатор ригельного типа для стопорения выдвижной балки в крайних позициях, ригель которого взаимодействует, в зависимости от ее месторасположения, с одним либо другим из двух расположенных с ним в одной плоскости сквозных отверстий в боковой стенке выдвижной балки, разнесенных соответственно по ее длине и спрофилированных по конфигурации поперечного сечения ригеля с обеспечением компенсационной развязки в вертикальном направлении и локальным подкреплением стенки по контуру отверстий посредством приварки к ней с внутренней стороны плоских накладок необходимого профиля и толщины.

Каждый из подпружиненных фиксаторов выдвижных балок снабжен механизмом принудительного вывода ригеля из зацепления с ними, например, рычажно-клинового типа и стопорения его в расцепленном положении.

Нижняя секция каждого из аутригеров выполнена телескопической в виде промежуточной трубы и выдвигаемой из нее опорной лапы с возможностью дискретного регулирования длины выдвижения и фиксации последней в каждом из промежуточных положений при помощи скрепляющего их в одно целое съемного шкворня, а верхняя - в виде телескопически соединенного с промежуточной трубой корпуса, снабженного винтовым механизмом с ручным приводом, например, рычажного типа, обеспечивающим бесступенчатое поступательное перемещение промежуточной трубы.

Аутригеры снабжены механизмами фиксации телескопически сочлененных между собой опорной лапы и промежуточной трубы, а также промежуточной трубы и корпуса от взаимного проворота в окружном направлении, выполненными в виде ограничительных винтов, радиально ввернутых в резьбовые отверстия стенок трубы и корпуса и кинематически взаимодействующих с вертикально ориентированными направляющими шпоночными пазами, сформированными в стенках соответствующих ответных деталей указанных телескопических пар.

Шарнирная подвеска каждого из аутригеров на конце выдвижной балки выполнена с возможностью дискретного поворота их в вертикальной плоскости, ориентированной в продольном направлении, в пределах 360^o и фиксации в каждом из промежуточных положений при помощи съемного шкворня, для чего на соответствующем торце выдвижной балки сформирован ориентированный вдоль нее цилиндрический присоединитель, подвижно сочлененный с присоединительной втулкой, перпендикулярно приваренной к верхней части корпуса аутригера, причем в теле втулки и присоединителя выполнены на проход равнорасположенные в окружном направлении радиальные отверстия под съемный шкворень фиксации аутригера.

При этом каждый из узлов шарнирной подвески аутригеров снабжен механизмом продольной фиксации сопряженных деталей шарнира, выполненным в виде ввернутых в тело присоединительной втулки корпуса аутригера резьбовых ограничителей, цилиндрические хвостовики которых кинематически взаимодействуют с расположенной с ними в одной плоскости кольцевой проточкой на наружней поверхности присоединителя выдвижной балки.

Торцовая опора комбинированного подшипникового узла выполнена в виде размещенного в кольцевой проточке корпуса рамного основания плоского разрезного пружинного стопорного кольца, контактирующего с торцем неподвижного кольца нижнего радиально-упорного подшипника, закрепленного на хвостовике поворотной стойки.

Поворотная стойка снабжена жестко закрепленным на ней, например посредством сварки, тонкостенным защитным козырьком, экранирующим верхнюю часть навесного червячного редуктора. При этом козырек выполнен из двух, соединяемых между собой при монтаже посредством сварки полудисков с ориентированной книзу отбортовкой и центральными выемками, спрофилированными по контуру сопрягаемой с ними части стойки.

Каждый из шкворней фиксируемых элементов конструкции снабжен замковым механизмом блокировки от несанкционированного выпадания, например, пружинного типа.

К внешним боковым стенкам обеих опорных балок в зоне расположения поворотной стойки, а также на противоположном конце одной из них, на расстоянии, обусловленном базой расположения хребтовых лонжеронов шасси транспортного средства, приварены монтажно-присоединительные кронштейны с развитыми в поперечном направлении сквозными вертикальными каналами для прохода крепежа.

При этом каждый из монтажно-присоединительных кронштейнов крепления опорно-поворотного устройства к хребтовым лонжеронам шасси транспортного средства выполнен из двух, разнесенных между собой реброобразных стоек полутрапецеидальной конфигурации, замкнутых по обоим основаниям полутрапеций при помощи расположенных на одном уровне приварных пластин в открытую сверху и снизу плоскую коробку, причем прилегающая к боковой стенке опорной балки пластина кронштейна подрезана снизу на величину радиуса гиба короба балки для обеспечения необходимого качества шва по месту приварки.

Длина сквозных каналов в монтажно-присоединительных кронштейнах и база между ними в поперечном направлении выполнены с возможностью монтажа его на транспортных средствах с различными по ширине габаритами лонжеронных рам их шасси.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображены:
на фиг. 1 - общий вид заявляемого опорно-поворотного устройства гидроманипулятора;
на фиг. 2 - поперечный разрез А-А опорно-поворотного устройства в зоне расположения защитного козырька;
на фиг. 3 - общий вид опорно-поворотного устройства (аутригеры вынесены в поперечном направлении и повернуты опорными лапами вниз);
на фиг. 4 - общий вид рамного основания опорно-поворотного устройства (выдвижные балки с аутригерами условно не показаны);
на фиг. 5 - поперечный разрез Б-Б рамного основания опорно-поворотного устройства по месту расположения комбинированного подшипникового узла;
на фиг. 6 - продольный разрез В-В рамного основания опорно-поворотного устройства;
на фиг. 7 - вертикальный разрез Г-Г опорно-поворотного устройства в зоне расположения хвостовика поворотной стойки;
на фиг. 8 - общий вид механизма поворота стойки опорно-поворотного устройства;
на фиг. 9 - поперечное сечение Д-Д механизма поворота стойки (гидромотор условно не показан);
на фиг. 10 - выносной элемент Е, поясняющий способ соединения выходного вала гидромотора с червяком редуктора (механизма поворота стойки);
на фиг. 11 - выносной элемент Ж, поясняющий конструктивное исполнение механического упора, регулирующего положение корпуса червячного редуктора относительно рамного основания в окружном направлении;
на фиг. 12 - радиальное сечение И-И амортизационной подвески червячного редуктора на корпусе рамного основания опорно-поворотного устройства;
на фиг. 13 - продольное сечение К-К локальной направляющей плоской конфигурации опорной балки рамного основания;
на фиг. 14 - поперечное сечение Л-Л опорной и выдвижной балок рамного основания в зоне крепления нижнего опорного ролика;
на фиг. 15 - общий вид фигурной накидной скобы крепления ролика на опорной балке;
на фиг. 16 - вид М сверху на фигурную накидную скобу крепления ролика опорной балки;
на фиг. 17 - общий вид выдвижной балки рамного основания;
на фиг. 18 - поперечное сечение Н-Н выдвижной балки в зоне крепления на ней опорного ролика;
на фиг. 19 - вид О сверху на опорный ролик выдвижной балки.

на фиг. 20 - поперечное сечение П-П опорной и выдвижной балок рамного основания в зоне крепления верхнего ролика;
на фиг. 21 - поперечное сечение Р-Р опорной и выдвижной балок по месту расположения подпружиненного фиксатора ригельного типа (балки зафиксированы);
на фиг. 22 - поперечное сечение Р-Р опорной и выдвижной балок по месту расположения подпружиненного фиксатора ригельного типа (балки расфиксированы);
на фиг. 23 - поперечное сечение С-С выдвижной балки в зоне подкрепления отверстия под ригель подпружиненного фиксатора;
на фиг. 24 - выносной элемент Т, поясняющий конструктивное исполнение аутригера опорно-поворотного устройства (выдвижная балка условно не показана);
на фиг. 25 - поперечное сечение У-У втулки корпуса аутригера, шарнирно сочленяемой с цилиндрическим присоединителем выдвижной балки рамного основания по месту расположения отверстий под съемный шкворень.

на фиг. 26 - поперечное сечение Ф-Ф втулки корпуса аутригера, шарнирно сочленяемой с цилиндрическим присоединителем выдвижной балки рамного основания по месту расположения отверстий под резьбовые ограничители механизма продольной фиксации;
на фиг. 27 - вид X сбоку на аутригер в зоне фиксации промежуточной трубы и выдвигаемой из нее опорной лапы съемным шкворнем;
на фиг. 28 - поперечный разрез Ц-Ц аутригера по месту расположения резьбовых ограничителей механизма продольной фиксации;
на фиг. 29 - поперечное сечение Ш-Ш поворотной стойки в зоне расположения защитного козырька;
на фиг. 30 - общий вид полудиска защитного козырька.

на фиг. 31 - поперечное сечение Э-Э полудиска защитного козырька;
на фиг. 32 - вид Ю прямо на монтажно-присоединительный элемент опорной балки рамного основания;
на фиг. 33 - вид Я сбоку на монтажно-присоединительный элемент опорной балки;
на фиг. 34 - общий вид гидроманипулятора, в состав которого входит заявляемое опорно-поворотное устройство, поясняющий способ крепления его на лонжеронах транспортного средства.

Заявляемое опорно-поворотное устройство гидроманипулятора 1, преимущественно размещаемого на шасси 2 транспортного средства, содержит развитое в поперечном направлении рамное основание 3 в виде полого корпуса 4 с двумя разнесенными по высоте силовыми плитами 5, 6, жестко связанными между собой напроход при помощи приварного пустотелого короба 7 на основе центрально расположенной тоннельной трубы 8 с внешней оболочкой 9, охватывающей ее по наружному обводу 10 с образованием щелевидной полости 11, и механически замкнутыми друг на друга расположенными между ними с противоположных сторон короба приварными поперечными полыми опорными балками 12, 13, внутри которых размещены с возможностью перемещения в противоположных направлениях выдвижные балки 14, 15, на выступающих концах которых шарнирно подвешены двухсекционные механические аутригеры 16, и вертикально ориентированным комбинированным подшипниковым узлом 17 на основе разнесенных по высоте верхнего радиального и блока нижних радиально-упорных подшипников 18, 19, 20 с торцовой опорой 21, установленную в комбинированном подшипниковом узле корпуса 4, с возможностью радиальной и осевой фиксации, поворотную стойку 22, используемую для крепления грузоподъемной стрелы 23, и смонтированный на верхней силовой плите 5 механизм 24 поворота стойки, выполненный в виде приводимого в действие гидромотором 25 навесного червячного редуктора 26 с глобоидным зубчатым зацеплением, колесо 27 которого кинематически сочленено со стойкой с возможностью регулировки положения по высоте, например, посредством шлицевого соединения 28.

Червячный редуктор 26 установлен на верхней силовой плите 5 корпуса 4 через подкладное самоцентрирующееся сферическое кольцо 29 и закреплен на ней своими опорными лапами 30 при помощи осевых амортизационных подвесок 31 изменяемой жесткости на основе стянутых болтами 32 с натяжными гайками 33 пакетов 34, 35 тарельчатых пружин 36.

По месту расположения лап 30 редуктор 26 на силовой плите 5 приварены ориентированные в окружном направлении механические упоры 37.

В горизонтально ориентированные резьбовые отверстия 38 упоров 37 ввернуты регулировочные болты 39, взаимодействующие через опорно-поджимные проставки 40 с боковыми стенками 41 лап 30 редуктора 26.

Внешняя оболочка 9 пустотелого короба 7, жестко связывающего между собой силовые плиты 5,6 корпуса 4 рамного основания 3, выполнена в виде двух, продольно ориентированных и расположенных напротив друг друга по обе стороны тоннельной трубы 8, вертикальных приварных пластин 42, 43, геометрически замкнутых с обоих боков приваренными к ним встык внутренними стенками 44, 45 опорных балок 12, 13.

Каждая из выдвижных балок 14, 15 установлена внутри опорной балки через систему пространственно разнесенных между собой регулируемых боковых локальных направляющих 46 плоской конфигурации и нескольких, например двух, расположенных в вертикальной плоскости и ориентированных вдоль балок опорных роликов 47, 48 из антифрикционного материала, например полиамида.

При этом один из роликов 47 закреплен при помощи охватывающей его фигурной накидной скобы 49 и болтового соединения 50 на выходе из полости 51 опорной балки с возможностью заглубления в нее, например, посредством устанавливаемых под консольные хвостовики 52, 53 его оси 54 прокладок 55 необходимой толщины и контактирует с нижней плоскостью 56 выдвижной балки.

Другой ролик 48 закреплен на противоположном конце выдвижной балки с выступанием над ее верхней плоскостью 57 и взаимодействует с внутренней поверхностью 58 потолочной стенки 59 опорной балки.

Указанные направляющие и опорные элементы достаточно просты в реализации и позволяют свести к минимуму трение между выдвижными и опорными балками. В результате оказывается возможным перемещение выдвижных балок с приложением усилия от руки и обеспечением нормируемого значения его не более 20 кг.

На выходе из полости 51 каждой из опорных балок 12,13 установлен подпружиненный фиксатор 60 ригельного типа для стопорения выдвижной балки в крайних позициях.

Ригель 61 фиксатора 60 взаимодействует в зависимости от месторасположения выдвижной балки с одним либо другим из двух расположенных с ним в одной плоскости сквозных отверстий 62, 63 в боковой стенке 64 (65) выдвижной балки 14 (15), разнесенных соответственно по ее длине и спрофилированных по конфигурации поперечного сечения ригеля с обеспечением компенсационной развязки в вертикальном направлении.

Компенсационная развязка реализована посредством выполнения отверстий 62, 63 в виде развитых в указанном направлении пазов.

Стенки 64 (65) каждой из выдвижных балок локально подкреплены по контуру отверстий 62, 63 посредством приварки к ним с внутренней стороны плоских накладок 66 необходимого профиля и толщины.

Каждый из подпружиненных фиксаторов 60 выдвижных балок 14, 15 снабжен механизмом 67 принудительного вывода ригеля 61 из зацепления с ними, например рычажно-клинового типа, и стопорения его в расцепленном положении.

Механизм 67 выполнен в виде перпендикулярно закрепленного на верхнем конце ригеля 61 цилиндрического рычага 68, кинематически взаимодействующего с наклонным скосом 69 корпуса 70 фиксатора 60, заканчивающимся на конечном участке его подъема плоской опорно-установочной площадкой 71, ориентированной параллельно продольной оси рычага.

Нижняя секция каждого из аутригеров 16 выполнена телескопической в виде промежуточной трубы 72 и выдвигаемой из нее опорной лапы 73 с возможностью дискретного регулирования длины выдвижения и фиксации последней в каждом из промежуточных положений при помощи скрепляющего их в одно целое съемного шкворня 74.

Для исключения проворачивания опорной лапы 73 относительно промежуточной трубы 72 в конструкции аутригера предусмотрен механизм 75 фиксации лапы в окружном направлении в виде радиально ввернутого в резьбовое отверстие стенки 76 трубы ограничительного винта, хвостовик которого кинематически взаимодействует с вертикально ориентированным направляющим шпоночным пазом 77, выполненным в стенке 78 лапы.

Верхняя секция аутригера выполнена в виде телескопически сочлененного с промежуточной трубой 72 корпуса 79, снабженного винтовым механизмом 80 с ручным приводом 81, например рычажного типа, обеспечивающим бесступенчатое поступательное перемещение промежуточной трубы.

Для исключения проворачивания промежуточной трубы 72 относительно корпуса 79 в конструкции аутригера предусмотрен механизм 82 фиксации ее в окружном направлении в виде радиально ввернутого в резьбовое отверстие стенки корпуса ограничительного винта, цилиндрический наконечник которого кинематически взаимодействует с вертикально ориентированным направляющим шпоночным пазом 83, выполненным в стенке 76 промежуточной трубы.

Шарнирная подвеска каждого из аутригеров 16 на конце выдвижной балки 14 (15) выполнена с возможностью дискретного поворота их в вертикальной плоскости, ориентированной в продольном направлении, в пределах 360^o, и фиксации в каждом из промежуточных положений при помощи съемного шкворня 84.

Для этого на соответствующем торце 85 каждой из выдвижных балок 14, 15 сформирован ориентированный вдоль них цилиндрический присоединитель 86, подвижно сочлененный с ответной втулкой 87, перпендикулярно закрепленной, например, посредством сварки на верхней части корпуса 79 аутригера 16.

При этом в теле втулки 87 и присоединителя 86 выполнены напроход равнорасположенные в окружном направлении радиальные отверстия 88 под съемный шкворень 84 фиксации аутригера 16 относительно выдвижной балки 14 (15).

Каждый из узлов шарнирной подвески аутригеров 16 снабжен механизмом 89 продольной фиксации сопряженных деталей 86,87 шарнира, выполненным в виде ввернутых в тело втулки 87 корпуса 79 аутригера резьбовых ограничителей 90, цилиндрические наконечники 91 которых кинематически взаимодействуют с расположенной с ними в одной плоскости кольцевой проточкой 92 на наружней поверхности присоединителя 86 выдвижной балки 14 (15). Вследствие рассмотренных особенностей конструктивного исполнения узлов шарнирной подвески аутригеров заявляемого опорно-поворотного устройства они могут располагаться в транспортном положении опорной лапой вверх. В этой позиции аутригеры находятся в безопасной и наиболее благоприятной по условиям эксплуатации зоне, высоко над землей, и при движении транспортного средства практически не забрасываются дорожной грязью.

В принципе, в транспортном положении они могут располагаться и под другими углами к горизонту как выше, так и ниже плоскости установки заявляемого опорно-поворотного устройства гидроманипулятора. Такая особенность конструктивного исполнения аутригеров заявляемого опорно-поворотного устройства гидроманипулятора существенно расширяет номенклатуру используемых для его размещения транспортных средств.

Они не сложны в изготовлении, компактны, имеют небольшую массу, удобны и безопасны в эксплуатации. Как и при перемещении выдвижных балок, для перевода их из транспортного положения в рабочее и наоборот не требуется автономный гидропривод, поскольку все связанные с этим операции выполняются вручную с обеспечением соответствующих требований нормативных документов.

Радиальная фиксация поворотной стойки заявляемого устройства в узле 17 корпуса 4 рамного основания 3 осуществляется при помощи подшипников 18, 19, 20, а осевая - торцовой опорой 21.

Торцовая опора 21 комбинированного подшипникового узла 17 выполнена в виде размещенного в кольцевой проточке 93 корпуса 4 рамного основания 3 плоского разрезного пружинного стопорного кольца, контактирующего с торцем 94 неподвижного кольца 95 нижнего радиально-упорного подшипника 20, закрепленного на хвостовике 96 поворотной стойки 22 при помощи кольца 97 аналогичной конструкции, взаимодействующего с торцем подвижного кольца 98 того же подшипника.

Подшипники 18, 19, 20 и торцовая опора 21 обеспечивают необходимую свободу и легкость вращения стойки 22 при работе механизма 24 ее поворота. При этом вследствие своей неподвижности торцовая опора 21 комбинированного подшипникового узла 17 не участвует во вращении стойки 22. По этой причине она практически не подвергается износу и не имеет предрасположенности к механическим задирам рабочей поверхности.

Поворотная стойка 22 снабжена жестко закрепленным на ней, например посредством сварки, тонкостенным защитным козырьком 99, экранирующим верхнюю часть навесного червячного редуктора 26. При этом приварной козырек 99 поворотной стойки 22 выполнен из двух, соединяемых между собой при монтаже посредством сварки полудисков 100, 101 с ориентированными книзу отбортовками 102 и центральными выемками 103, спрофилированными по контуру 104 сопрягаемой с ними части 105 стойки.

Указанное техническое решение достаточно просто в реализации и исключает прямое попадание атмосферных осадков, а также мелкодисперсных и других механических частиц перемещаемого груза на верхнюю часть редуктора 26 механизма поворота 24 заявляемого устройства и накапливание в местных углублениях конденсата и грязи.

Каждый из шкворней 74, 84 фиксируемых элементов конструкции снабжен замковым механизмом 106 блокировки от несанкционированного выпадания, например, пружинного типа.

К внешним боковым стенкам 107, 108 обеих опорных балок 12, 13 в зоне расположения поворотной стойки 22, а также на противоположном конце одной из них, на расстоянии, обусловленном базой расположения хребтовых лонжеронов 109, 110 шасси 2 транспортного средства, приварены монтажно-присоединительные кронштейны 111, 112, 113 с развитыми в поперечном направлении сквозными вертикальными каналами 114 для прохода крепежа 115.

При этом каждый из монтажно-присоединительных кронштейнов 111, 112, 113 крепления опорно-поворотного устройства к хребтовым лонжеронам 109, 110, шасси 2 транспортного средства выполнен из двух, разнесенных между собой реброобразных стоек 116, 117 полутрапецеидальной конфигурации, замкнутых по обоим основаниям полутрапеций при помощи расположенных на одном уровне приварных пластин 118, 119 в открытую сверху и снизу плоскую коробку, причем прилегающая к боковой стенке опорной балки пластина 118 кронштейна подрезана снизу на величину радиуса гиба короба балки для обеспечения необходимого качества шва по месту ее приварки.

Длина сквозных каналов 114 в монтажно-присоединительных кронштейнах и база между ними в поперечном направлении выполнены с возможностью монтажа опорно-поворотное устройства на транспортных средствах с различными по ширине габаритами лонжеронных рам их шасси.

Работает заявляемое опорно-поворотное устройство гидроманипулятора, как правило, с вынесенными аутригерами 16.

Для перевода их из транспортного положения в рабочее сначала поворачивают цилиндрический рычаг 68 механизма 67 фиксатора 60 любой из двух выдвижных балок 14 (15) в окружном направлении.

При повороте рычаг 68, кинематически взаимодействуя с наклонным скосом 69 корпуса 70 фиксатора 60 и преодолевая при этом сопротивление пружины 120, принудительно выводит ригель 61 из отверстия 62 выдвижной балки.

После выведения ригеля из зацепления с выдвижной балкой его стопорят посредством установки рычага 68 на плоскую опорно-установочную площадку 71 корпуса 70 фиксатора 60.

Затем, используя рукоятку 121 вручную немного вытягивают на себя выдвижную балку из полости опорной, после чего соответствующим поворотом рычага 68 уводят его с опорно-установочной площадки 71.

При сходе рычага с опорно-установочной площадки ригель 61 под действием усилия пружины 120 мгновенно возвращается назад до упора в стенку выдвижной балки.

При дальнейшем вытягивании выдвижной балки ригель постоянно контактирует с ее стенкой и в конечной позиции, как только отверстие 63 поравняется с ним, автоматически заскакивая в него, надежно стопорит балку.

В этой позиции посредством извлечения шкворня 84 из отверстий 88 расцепляют детали 86 и 87 шарнирной подвески аутригера 16 и путем поворота вокруг продольной оси 122 переводят последний из транспортного положения в рабочее опорной лапой 73 книзу.

В этой позиции, совместив отверстия 88 в деталях 86 и 87 шарнирной подвески аутригера, вновь фиксируют их между собой посредством ввода шкворня 84 в указанные отверстия.

По окончании этой операции путем извлечения шкворня 74 из отверстий 123 расцепляют между собой промежуточную трубу 72 и опорную лапу 73 нижней секции аутригера 16 и, придерживая руками, выдвигают лапу из промежуточной трубы вниз до соприкосновения с грунтом.

Если в этом положении сопрягаемые отверстия 123 промежуточной трубы и лапы не совпадают, то последнюю немного приподнимают до совмещения указанных отверстий и стопорят вводимым в них шкворнем 74, в результате чего промежуточная труба и лапа оказываются жестко скрепленными в единое звено.

Затем, используя ручной привод 81, посредством соответствующего вращения ходового винта 124 механизма 80 верхней секции аутригера 16 перемещают вниз кинематически сочлененную с ним гайку 125 и жестко связанную с ней промежуточную трубу 72 с опорной лапой 73 до встречи последней с грунтом.

По точно такой же технологии осуществляют вынос и перевод в рабочее положение и второго аутригера 16.

Вынесенные аутригеры обеспечивают силовую "разгрузку" рессор шасси 2 транспортного средства и повышение его устойчивости при выполнении гидроманипулятором 1 грузоподъемных работ.

Убедившись в правильности и надежности выставки опорных лап аутригеров, включают гидромотор 25 механизма 24. При этом вращение выходного вала гидромотора передается на глобоидный червяк 126 редуктора 26, кинематически сочлененный с его колесом 27. Далее, от колеса 27 через шлицевое соединение 28 оно сообщается стойке 22.

Стойка 22, поворачиваясь в комбинированном подшипниковом узле 17, обеспечивает перемещение грузоподъемной стрелы 23 гидроманипулятора в окружном направлении.

При выполнении гидроманипулятором рабочих операций, связанных с подъемом, опусканием и окружным перемещением груза, опорно-поворотное устройство воспринимает изгибающий момент и осевую силу, создаваемые весом стрелового оборудования с рабочим органом и грузом, реактивный момент, реализуемый механизмом поворота стойки, а также усилия от действия выносных опор.

При этом эксплуатационные нагрузки, обусловленные действием изгибающего момента и осевой силы, со стрелы 23 передаются на поворотную стойку 22.

Радиальные составляющие этих нагрузок воспринимаются подшипниками 18, 19, 20, а осевая сила через подшипники 19, 20 - торцовой опорой 21.

От подшипников 18, 19, 20 и торцовой опоры 21 указанные нагрузки через силовые плиты 5, 6 корпуса 4 и жестко скрепленные с ними опорные балки 12, 13 передаются на хребтовые лонжероны 109, 110 шасси 2 транспортного средства.

Вращение стойки 22 опорно-поворотного устройства в обратном направлении осуществляется реверсом гидромотора 25, а останов - его выключением.

После прекращения работы, действуя в обратном порядке, переводят выносные аутригеры в транспортное положение.

Заявляемое опорно-поворотное устройство компактно, имеет небольшие габариты в поперечном измерении, неограниченный угол поворота стойки и достаточно высокое весовое совершенство. Работа его характеризуется большой равномерностью хода и малой погрешностью позиционирования.

В конструкции заявляемого опорно-поворотного устройства гидроманипулятора использованы широко применяемые в машиностроении отечественные материалы, оптимальные технические решения и типовая технология изготовления.

С учетом этого, а также требований, предъявляемых ГОСГОРТЕХНАДЗОРом к подобного рода технике, оно может быть многократно воспроизведено по разработанной на него документация в условиях серийного производства на специализированных машиностроительных заводах, располагающих необходимым оборудованием.

В настоящее время в ЗАО "НК Уралтерминалмаш" на заявляемое опорно-поворотное устройство разработана рабочая документация, по которой изготовлена опытная партия указанных изделий.

Эффективность заложенных в конструкцию заявляемого опорно-поворотного устройства гидроманипулятора технических решений, а также возможность получения при осуществлении изобретения вышеупомянутого технического результата, заключающегося в упрощении конструкции, повышении ее весового совершенства и улучшении эксплуатационных качеств, подтверждены соответствующими расчетами и результатами специальных испытаний.

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению. Опорно-поворотное устройство гидроманипулятора содержит рамное основание в виде полого корпуса с двумя разнесенными по высоте силовыми плитами, жестко связанными между собой при помощи приварного пустотелого короба с центрально расположенной тоннельной трубой и с внешней оболочкой, охватывающей ее по наружному обводу с образованием щелевидной полости, и механически замкнутыми друг на друга расположенными между ними с противоположных сторон короба приварными поперечными полыми опорными балками, имеющими выдвижные балки, имеющие шарнирно подвешенные аутригеры, и поворотную стойку для присоединения стрелы гидроманипулятора. Механизм поворота стойки выполнен в виде навесного червячного редуктора, установленного на верхней силовой плите корпуса через самоцентрирующееся сферическое кольцо и закрепленного на ней своими опорными лапами при помощи осевых амортизационных подвесок изменяемой жесткости, а по месту расположения лап редуктора на силовой плите приварены ориентированные в окружном направлении механические упоры. Имеются проставки, взаимодействующие с боковыми стенками лап редуктора. Изобретение позволяет упростить конструкцию. 16 з.п.ф-лы, 34 ил.

1. Опорно-поворотное устройство гидроманипулятора, преимущественно размещаемого на шасси транспортного средства, содержащее развитое в поперечном направлении рамное основание в виде полого корпуса с двумя разнесенными по высоте силовыми плитами, жестко связанными между собой напроход при помощи приварного пустотелого короба на основе центрально распложенной тоннельной трубы с внешней оболочкой, охватывающей ее по наружному обводу с образованием щелевидной полости, и механически замкнутыми друг на друга расположенными между ними с противоположных сторон короба приварными поперечными полыми опорными балками, внутри которых размещены с возможностью перемещения в противоположных направлениях выдвижные балки, на выступающих концах которых шарнирно подвешены двухсекционные механические аутригеры, и вертикально ориентированным комбинированным подшипниковым узлом на основе разнесенных по высоте верхнего радиального и блока нижних радиально-упорных подшипников с торцовой опорой, установленную в комбинированном подшипниковом узле корпуса с возможностью радиальной и осевой фиксации, поворотную стойку, используемую для крепления грузоподъемной стрелы, и смонтированный на верхней силовой плите механизм поворота стойки, выполненный в виде приводимого в действие гидромотором навесного червячного редуктора с глобоидным зубчатым зацеплением, колесо которого кинематически сочленено со стойкой с возможностью регулировки положения по высоте, например, посредством шлицевого соединения, отличающееся тем, что в нем червячный редуктор установлен на верхней силовой плите корпуса через подкладное самоцентрирующееся сферическое кольцо и закреплен на ней своими опорными лапами при помощи осевых амортизационных подвесок изменяемой жесткости на основе стянутых болтами с натяжными гайками пакетов тарельчатых пружин, а по месту расположения лап редуктора на силовой плите приварены ориентированные в окружном направлении механические упоры, в горизонтально ориентированные резьбовые отверстия которых ввернуты регулировочные болты, взаимодействующие через опорно-поджимные проставки с боковыми стенками лап редуктора. 2. Опорно-поворотное устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем внешняя оболочка пустотелого короба, жестко связывающего между собой силовые плиты корпуса рамного основания, выполнена в виде двух продольно ориентированных и расположенных напротив друг друга по обе стороны тоннельной трубы, вертикальных приварных пластин, геометрически замкнутых с обоих боков приваренными к ним встык внутренними стенками опорных балок. 3. Опорно-поворотное устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем каждая из выдвижных балок установлена внутри опорной балки через систему пространственно разнесенных между собой регулируемых боковых локальных направляющих плоской конфигурации и нескольких, например двух, расположенных в вертикальной плоскости и ориентированных вдоль балок опорных роликов из антифрикционного материала, например, полиамида. 4. Опорно-поворотное устройство по п.3, отличающееся тем, что в нем один из расположенных в вертикальной плоскости роликов закреплен при помощи охватывающей его фигурной накидной скобы и болтового соединения на выходе из полости опорной балки с возможностью регулировки величины заглубления в нее, например, посредством устанавливаемых под консольные хвостовики его оси прокладок необходимой толщины и контактирует с нижней плоскостью выдвижной балки, а другой - на противоположном конце последней с выступанием над ее верхней плоскостью и взаимодействует с внутренней поверхностью потолочной стенки опорной балки. 5. Опорно-поворотное устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем на выходе из полости каждой из опорных балок установлен подпружиненный фиксатор ригельного типа для стопорения выдвижной балки в крайних позициях, ригель которого взаимодействует в зависимости от ее местоположения с одним либо другим из двух, расположенных с ним в одной плоскости сквозных отверстий в боковой стенке выдвижной балки, разнесенных соответственно по ее длине и спрофилированных по конфигурации поперечного сечения ригеля с обеспечением компенсационной развязки в вертикальном направлении и локальным подкреплением стенки по контуру отверстий посредством приварки к ней с внутренней стороны плоских накладок необходимого профиля и толщины. 6. Опорно-поворотное устройство по п. 5, отличающееся тем, что в нем каждый из подпружиненных фиксаторов выдвижных балок снабжен механизмом принудительного вывода ригеля из зацепления с ними, например, рычажно-клинового типа, и стопорения его в расцепленном положении, выполненным в виде цилиндрического рычага, кинематически взаимодействующего с наклонным скосом корпуса фиксатора, заканчивающимся на конечном участке подъема плоской опорно-установочной площадкой, ориентированной параллельно продольной оси рычага. 7. Опорно-поворотное устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем нижняя секция каждого аутригера выполнена телескопической в виде промежуточной трубы и выдвигаемой из нее опорной лапы с возможностью дискретного регулирования длины выдвижения и фиксации последней в каждом из промежуточных положений при помощи скрепляющего их в одно целое съемного шкворня, а верхняя - в виде телескопически сочлененного с промежуточной трубой корпуса, снабженного винтовым механизмом с ручным приводом, например, рычажного типа, обеспечивающим бесступенчатое поступательное перемещение промежуточной трубы. 8. Опорно-поворотное устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем шарнирная подвеска каждого из аутригеров на конце выдвижной балки выполнена с возможностью дискретного поворота их в вертикальной плоскости, ориентированной в продольном направлении, в пределах 360^o и фиксации в каждом из промежуточных положений при помощи съемного шкворня, для чего на соответствующем торце выдвижной балки сформирован ориентированный вдоль нее цилиндрический присоединитель, подвижно сочлененный с ответной втулкой, перпендикулярно закрепленной, например, посредством сварки на верхней части корпуса аутригера, причем в теле втулки присоединителя выполнены напроход равнорасположенные в окружном направлении радиальные отверстия под съемный шкворень фиксации аутригера относительно выдвижной балки. 9. Опорно-поворотное устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем каждый из узлов шарнирной подвески аутригеров снабжен механизмом продольной фиксации сопряженных деталей шарнира, выполненным в виде ввернутых в тело втулки корпуса аутригеров резьбовых ограничителей, цилиндрические хвостовики которых кинематически взаимодействуют с расположенной с ними в одной плоскости кольцевой проточкой на наружной поверхности присоединителя выдвижной балки. 10. Опорно-поворотное устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем каждый из аутригеров снабжен механизмами фиксации телескопически соединенных между собой опорной лапы и промежуточной трубы, а также промежуточной трубы и корпуса от взаимного поворота в окружном направлении, выполненными в виде ограничительных винтов, радиально ввернутых в резьбовые отверстия стенок трубы и корпуса и кинематически взаимодействующих с вертикально ориентированными направляющими шпоночными пазами, сформированными в стенках соответствующих ответных деталей указанных телескопических пар. 11. Опорно-поворотное устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем торцевая опора комбинированного подшипникового узла выполнена в виде размещенного в кольцевой проточке корпуса рамного основания плоского разрезного пружинного стопорного кольца, контактирующего с торцем неподвижного кольца нижнего радиально-упорного подшипника, закрепленного на хвостовике поворотной стойки при помощи кольца аналогичной конструкции, взаимодействующего с торцем подвижного кольца того же подшипника. 12. Опорно-поворотное устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем поворотная стойка снабжена жестко закрепленным на ней, например, посредством сварки, тонкостенным защитным козырьком, экранирующим верхнюю часть навесного червячного редуктора. 13. Опорно-поворотное устройство по п.12, отличающееся тем, что в нем приварной защитный козырек поворотной стойки выполнен из двух соединяемых между собой при монтаже посредством сварки полудисков с ориентированными книзу отбортовками и центральными выемками, спрофилированными по контуру сопрягаемой с ними части стойки. 14. Опорно-поворотное устройство по пп.7 и 8, отличающееся тем, что в нем каждый из шкворней фиксируемых элементов конструкции снабжен замковым механизмом блокировки от несанкционированного выпадения, например, пружинного типа. 15. Опорно-поворотное устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем к внешним боковым стенкам обеих опорных балок в зоне расположения поворотной стойки, а также на противоположном конце из них, на расстоянии, обусловленном базой расположения хребтовых лонжеронов шасси транспортного средства, приварены монтажно-присоединительные кронштейны с развитыми в поперечном направлении сквозными вертикальными каналами для прохода крепежа. 16. Опорно-поворотное устройство по п.15, отличающееся тем, что в нем каждый из монтажно-присоединительных кронштейнов крепления его к хребтовым лонжеронам шасси транспортного средства выполнен из двух разнесенных между собой реброобразных стоек полутрапецеидальной конфигурации, замкнутых по обоим основаниям полутрапеций при помощи расположенных на одном уровне приваренных пластин в открытую сверху и снизу плоскую коробку, причем прилегающая к боковой стенке опорной балки пластина кронштейна подрезана снизу на величину радиуса гиба короба балки для обеспечения необходимого качества шва по месту ее приварки. 17. Опорно-поворотное устройство по п.15, отличающееся тем, что в нем длина сквозных каналов в монтажно-присоединительных кронштейнах и база между ними в поперечном направлении выполнены с возможностью монтажа его на транспортных средствах с различными по ширине габаритами лонжеронных рам их шасси.