УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЯ НАТЯЖЕНИЯ ГРУЗОВОГО КАНАТА ГРУЗОПОДЪЕМНОГО МЕХАНИЗМА Российский патент 2006 года по МПК B66C15/00 B66C23/88 

Изобретение относится к средствам контроля за работой грузоподъемных механизмов и может быть использовано в устройствах для измерения усилия натяжения грузового каната.

Известно устройство для измерения усилия натяжения грузового каната грузоподъемного механизма, содержащее двузвенник в виде двух шарнирно соединенных качалок, между свободными плечами которых шарнирно закреплен датчик усилий, при этом на одной из качалок датчик усилий закреплен на большем расстоянии от оси качалки, чем точка приложения усилия, что позволяет использовать датчики с меньшим номинальным измеряемым усилием (см. авторское свидетельство СССР №1346569, B 66 C 23/88, 23.10.1987). В данном устройстве усилие, направленное вдоль оси датчика, отличается от приложенного усилия, что снижает точность измерения, так как при изменении температуры окружающей среды всегда будет иметь место изменение угла наклона датчика и соответственно снижение точности измерения.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для измерения усилия натяжения троса грузоподъемного механизма, содержащее основание и присоединенный к нему силовоспринимающий механизм с датчиком усилий, включающий две шарнирно присоединенные к основанию качалки. В известном устройстве качалки выполнены двуплечими и датчик усилий размещен на основании между короткими плечами качалок. Устройство устанавливается непосредственно на канате и снабжено средством для создания поперечного усилия для прогиба каната между плечами качалок (см. авторское свидетельство СССР №914479, B 66 C 15/00, 23.03.1982). В данном устройстве измеряемое усилие передается на ролики на длинных концах качалок. Канат частично огибает ролики, и передаваемое усилие всегда направлено под некоторым углом к плечу качалки (линии, соединяющей ось ролика с осью поворота качалки) и угол охвата канатом ролика зависит от усилия натяжения каната, особенно, если канат расположен горизонтально. Угол охвата также будет зависеть от жесткости каната, степени его износа, а также от других факторов, действующих на канат при эксплуатации. Изменение угла охвата снижает точность тарировки устройства вне грузоподъемного механизма.

Задачей настоящего изобретения является разработка устройства для измерения усилия натяжения грузового каната грузоподъемного механизма, обеспечивающего меньшую зависимость измерения усилия натяжения каната от внешних факторов. Другой задачей изобретения является разработка устройства, в котором точность измерения усилия натяжения каната не зависит от расположения устройства на грузоподъемном механизме или лабораторной установке, что обеспечит повышенную точность тарировки устройства. Еще одной задачей изобретения является разработка устройства, в котором при случайном разрушении датчика усилия (наиболее слабый элемент устройства) не происходит нарушения целостности устройства.

Поставленные технические задачи достигаются тем, что в устройстве для измерения усилия натяжения грузового каната грузоподъемного механизма, содержащем основание и присоединенный к нему силовоспринимающий механизм с датчиком усилий, согласно изобретению силовоспринимающий механизм выполнен в виде многозвенника, включающего в себя присоединенные к основанию два наклонных стержня, шарнирный двузвенник, соединяющий свободные концы наклонных стержней, и центральное звено, формирующее стрелу прогиба шарнирного двузвенника, при этом один конец центрального звена присоединен к среднему шарниру двузвенника, второй конец связан с основанием через механизм перемещения конца центрального звена относительно основания, а датчик усилий встроен в центральное звено.

Предпочтительно наклонные стержни присоединены к основанию с помощью упругих шарниров.

Кроме того, механизм перемещения конца центрального звена относительно основания содержит винтовую пару, включающую в себя резьбовой наконечник, пропущенный через отверстие в основании, и взаимодействующую с резьбовым наконечником опирающуюся на основание гайку.

При этом каждое звено шарнирного двузвенника образовано двумя идентичными пластинами с отверстиями на концах.

В предложенном устройстве силовая схема измерения усилия в устройстве представляет собой жесткий симметричный шарнирный многозвенник, образованный наклонными стержнями, шарнирным двузвенником и центральным звеном средства формирования стрелы прогиба шарнирного многозвенника, в котором все усилия передаются только вдоль оси любого из звеньев, что позволяет точно рассчитать конкретные усилия во всех звеньях шарнирного многозвенника, в том числе в центральном звене, в котором установлен датчик усилий. Датчик усилий включен в центральное звено многозвенника, которое при любых нагрузках испытывает только растягивающее усилие. Регулируя стрелу прогиба (угол соединения звеньев шарнирного двузвенника), можно получить любой коэффициент передачи усилия натяжения грузового каната на датчик (от 1,0 при угле α=15°, до 0,1 при угле α=6° и меньше), который практически остается неизменным при всех условиях эксплуатации устройства. Более того, коэффициент передачи усилия может регулироваться и настраиваться при эксплуатации, используя механизм перемещения конца центрального звена относительно основания. Наличие жесткого симметричного шарнирного многозвенника обеспечивает постоянство конфигурации устройства, как в грузоподъемном механизме, так и в лабораторных условиях, поэтому характеристики устройства, установленного на грузоподъемном механизме, полностью совпадают с тарировкой устройства, выполненной в лабораторных условиях.

Присоединение наклонных стержней к основанию с помощью упругих шарниров обеспечивает целостность устройства даже при случайном разрушении датчика усилий.

Предложенная конструкция механизма перемещения конца центрального звена относительно основания, содержащего винтовую пару, включающую в себя резьбовой наконечник, пропущенный через отверстие в основании, и взаимодействующую с резьбовым наконечником опирающуюся на основание гайку, обеспечивает высокую точность регулирования устройства при минимальных затратах.

Выполнение каждого звена шарнирного двузвенника с двумя идентичными пластинами с отверстиями на концах повышает технологичность устройства и обеспечивает равнопрочность каждого звена шарнирного двузвенника.

Технический результат от использования данного изобретения заключается в упрощении обслуживания грузоподъемных механизмов. Кроме того, регулируя стрелу прогиба, можно создавать гамму устройств для подъемных механизмов различной грузоподъемности, используя один и тот же хорошо отработанный датчик усилий.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.4 показано присоединение предлагаемого устройства к грузовому канату.

Устройство для измерения усилия натяжения грузового каната грузоподъемного механизма содержит основание 1 и присоединенный к нему силовоспринимающий механизм, включающий в себя два шарнирно присоединенных к основанию наклонных стержня 3 и 4, шарнирный двузвенник 5, соединяющий свободные концы наклонных стержней 3 и 4, и центральное звено 6 формирования стрелы прогиба шарнирного двузвенника.

Каждое звено 7 шарнирного двузвенника 5 образовано двумя идентичными пластинами 8 с отверстиями 9 на концах.

Центральное звено 6 формирования стрелы прогиба шарнирного двузвенника включает в себя силовоспринимающий элемент 10, верхний конец которого шарнирно соединен со средней частью двузвенника 5 через пластины 11 либо напрямую. Нижний конец центрального звена представляет собой резьбовой наконечник 11, верхний конец которого шарнирно соединен с нижним концом силовоспринимающего элемента 10, например, с использованием шарнира 12 "ухо-вилка". Резьбовой наконечник 11 пропущен через отверстие 13 в основании 1. Выступающий за пределы основания 1 конец резьбового наконечника 11 оснащен взаимодействующей с ним гайкой 14, опирающейся на нижнюю поверхность основания. Гайка 14 вместе с резьбовым наконечником 11 образуют винтовую пару механизма перемещения нижнего конца центрального звена (выступающего конца резьбового наконечника 11) относительно основания. При необходимости гайка 14 может быть зафиксирована в заданном положении с помощью контргайки 15, или любого другого известного средства.

Датчик 16 усилий встроен в силовоспринимающий элемент 10. В данной конструкции может использоваться любой дистанционный датчик измерения усилий, например тензодатчик, наклеиваемый на силовоспринимающий элемент, но предпочтительно использовать датчик измерения усилий, описанный в патенте Российской Федерации №2175117 по кл. G 01 L 1/22 от 20.10.2001 (на чертеже не показан).

Наклонные стержни 3 и 4 соединены с основанием с помощью упругих шарниров 17.

Предлагаемое устройство может устанавливаться на грузоподъемном механизме в любом положении (горизонтально, вертикально, наклонно). С одной стороны устройство крепится нам силовом элементе 18 конструкции крана, а с другой стороны к устройству присоединяется грузовой канат 19, как это показано на фиг.4.

При работе грузоподъемного механизма усилие Р натяжения грузового каната передается на силовоспринимающий механизм. Звенья 7 шарнирного двузвенника 5 передают усилие на силовоспринимающий элемент 10 центрального звена 6. Величина усилия на силовоспринимающем элементе 10 зависит от стрелы прогиба шарнирного двузвенника 5, определяемой углом α (фиг.4). Усилие натяжения грузового каната воспринимается датчиком 16, сигнал с которого передается на любое контрольное устройство (на чертеже не показано).

Если произойдет случайное разрушение датчика 16, то центральное звено 6 перестает воспринимать усилие и звенья 7 шарнирного двузвенника 5 выстраиваются в одну линию. При этом происходит небольшое смещение грузового каната 19, но устройство сохраняет возможность воспринимать усилия. Сохраняется также целостность устройства, так как все звенья остаются связанными друг с другом, образуя замкнутую конструкцию.

Заявленное устройство может быть изготовлено промышленным способом в любом механическом производстве. При реализации изобретения могут использоваться различные конструктивные исполнения звеньев (стержни, коробчатые и круглые профили и т.д.), различные датчики усилий и различные узлы монтажа устройства на грузоподъемном механизме, отличающиеся от описанных в данной заявке и приведенных на чертежах, иллюстрирующих изобретение, без отхода от духа и рамок настоящего изобретения, определяемых объемом притязаний, изложенных в формуле изобретения.

Изобретение относится к средствам контроля за работой грузоподъемных механизмов. Устройство для измерения усилия натяжения грузового каната грузоподъемного механизма содержит основание и присоединенный к нему силовоспринимающий механизм с датчиком усилий. Силовоспринимающий механизм выполнен в виде многозвенника, включающего в себя присоединенные к основанию два наклонных стержня, шарнирный двузвенник, соединяющий свободные концы наклонных стержней, и центральное звено, формирующее стрелу прогиба шарнирного двузвенника, при этом один конец центрального звена присоединен к среднему шарниру двузвенника, второй конец связан с основанием через механизм перемещения конца центрального звена относительно основания, а датчик усилий встроен в центральное звено. Технический результат заключается в упрощении обслуживания грузоподъемных механизмов. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для измерения усилия натяжения грузового каната грузоподъемного механизма, содержащее основание и присоединенный к нему силовоспринимающий механизм с датчиком усилий, отличающееся тем, что силовоспринимающий механизм выполнен в виде многозвенника, включающего в себя присоединенные к основанию два наклонных стержня, шарнирный двузвенник, соединяющий свободные концы наклонных стержней, и центральное звено, формирующее стрелу прогиба шарнирного двузвенника, при этом один конец центрального звена присоединен к среднему шарниру двузвенника, второй конец связан с основанием через механизм перемещения конца центрального звена относительно основания, а датчик усилий встроен в центральное звено.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что наклонные стержни присоединены к основанию с помощью упругих шарниров.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм перемещения конца центрального звена относительно основания содержит винтовую пару, включающую в себя резьбовой наконечник, пропущенный через отверстие в основании, и взаимодействующую с резьбовым наконечником опирающуюся на основание гайку.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждое звено шарнирного двузвенника образовано двумя идентичными пластинами с отверстиями на концах.