САМОХОДНЫЙ ПОДЪЕМНЫЙ КРАН И СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕГО РАБОТЫ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2012 года по МПК B66C23/00 

Изобретение относится к подъемным кранам, в частности к самоходным подъемным кранам с перемещаемым противовесом, который можно устанавливать в различные положения, для того чтобы уравновесить груз, подвешенный на кране.

В состав подъемных кранов обычно входят противовесы, которые помогают обеспечить равновесие крана при подъеме груза. Иногда противовес позади крана имеет такой большой вес, что ходовое шасси крана также снабжают противовесом для предотвращения опрокидывания крана назад, когда на кране нет груза. Кроме того, иногда самоходные подъемные краны снабжают дополнительно навешиваемым противовесом, таким как противовес на трейлере, для дальнейшего повышения грузоподъемности крана. Так как груз часто перемещается вперед и назад по отношению к центру вращения крана при выполнении операций подъема, перемещения и опускания груза, то было бы желательно, чтобы противовес, в том числе и дополнительно подвешиваемые противовесы, могли также перемещаться вперед и назад по отношению к центру вращения крана. В этом случае может использоваться противовес меньшего веса, по сравнению с противовесом, находящемся в фиксированном положении.

Поскольку кран должен быть подвижным, то любые дополнительно подвешиваемые противовесы также должны быть мобильными. Однако когда на подъемном крюке нет груза, то обычно эти дополнительные противовесы должны опираться на землю, поскольку в противном случае они создавали бы такой момент, что кран мог бы опрокинуться назад. Таким образом, если кран должен двигаться без груза на подъемном крюке, то дополнительно навешиваемый противовес также должен перемещаться по земле. Это означает, что площадка должна быть подготовлена и свободна от препятствий, и часто должны быть установлены деревянные настилы для разворота или перемещения дополнительного противовеса.

Типичным примером является кран Terex Demag СС8800 с дополнительным прицепным противовесом Superlift. В состав этого крана входит противовес весом 100 метрических тонн, противовес весом 280 метрических тонн крана и дополнительно навешиваемый противовес весом 640 метрических тонн, так что общий вес противовесов составляет 1020 метрических тонн. Дополнительный противовес может перемещаться вперед и назад с помощью телескопического устройства. Максимальный номинальный грузовой момент этого крана составляет 23500 метрических тонн-метр. Таким образом, отношение максимального номинального грузового момента к общему весу противовесов составляет всего 23,04.

Поскольку все эти противовесы дают возможность поднимать большие грузы, то их необходимо транспортировать всякий раз, когда кран демонтируют для перемещения на новую площадку. С учетом ограничений на грузовые перевозки по автострадам США потребуется 15 тяжелых грузовиков для транспортировки 300 метрических тонн противовесов. Таким образом, имеется потребность в дальнейших улучшениях самоходных подъемных кранов для обеспечения подъема тяжелых грузов с использованием противовесов, имеющих меньший общий вес.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предлагается конструкция самоходного подъемного крана и способ его работы, в которых используются облегченные противовесы, причем подвижность крана сохраняется, и он может поднимать грузы, веса которых сравнимы с весами грузов, поднимаемых кранами, в которых используются гораздо более тяжелые противовесы. В первом варианте осуществления изобретения предлагается самоходный подъемный кран, содержащий ходовое шасси с подвижными элементами, взаимодействующими с землей; поворотную платформу, соединенную с ходовым шасси таким образом, что поворотная платформа может вращаться относительно подвижных элементов; стрелу, установленную на передней части поворотной платформы с возможностью вращения; мачту, установленную первым концом на поворотной платформе; задний соединительный элемент, установленный между мачтой и задней частью поворотной платформы и соединенный с ними; подвижную секцию противовеса; по меньшей мере один гидравлический цилиндр и по меньшей мере один рычаг, соединенный с возможностью вращения с поворотной платформой на первом конце и с гидравлическим цилиндром на втором конце. Рычаг и гидравлический цилиндр установлены между поворотной платформой и секцией противовеса и соединены с ними таким образом, что при выдвижении и втягивании штока гидравлического цилиндра изменяется положение секции противовеса относительно поворотной платформы.

Во втором варианте осуществления изобретения предлагается самоходный подъемный кран, содержащий ходовое шасси с подвижными элементами, взаимодействующими с землей; поворотную платформу, соединенную с ходовым шасси таким образом, что поворотная платформа может вращаться относительно подвижных элементов; стрелу, установленную на передней части поворотной платформы с возможностью вращения; мачту, установленную первым концом на поворотной платформе под фиксированным углом к плоскости вращения поворотной платформы; подвижную секцию противовеса, подвешенную на растяжке, прикрепленной ко второму концу мачты; устройство перемещения противовеса, установленное между поворотной платформой и секцией противовеса и соединенное с ними таким образом, что секция противовеса может перемещаться и удерживаться в положении впереди верхней точки мачты, а также перемещаться и удерживаться в положении позади верхней точки мачты.

В третьем варианте осуществления изобретения предлагается самоходный подъемный кран, содержащий ходовое шасси с подвижными элементами, взаимодействующими с землей; поворотную платформу, соединенную с ходовым шасси таким образом, что поворотная платформа может вращаться относительно подвижных элементов вокруг оси вращения; стрелу, установленную на передней части поворотной платформы с возможностью вращения; мачту, установленную первым концом на поворотной платформе; подвижную секцию противовеса; и устройство перемещения противовеса, установленное между поворотной платформой и секцией противовеса и соединенное с ними таким образом, что секция противовеса может перемещаться и удерживаться в переднем и заднем положениях; причем общий вес противовеса крана составляет по меньшей мере 250 метрических тонн, а максимальный номинальный грузовой момент составляет по меньшей мере 6250 тонн-метр, и отношение максимального номинального грузового момента к общему весу противовеса крана равно по меньшей мере 25.

Предлагается также способ обеспечения работы самоходного подъемного крана, который содержит ходовое шасси с подвижными элементами, взаимодействующими с землей; поворотную платформу, соединенную с ходовым шасси таким образом, что поворотная платформа может вращаться относительно подвижных элементов; стрелу с подъемным канатом, установленную на передней части поворотной платформы с возможностью вращения; мачту, установленную передним концом на поворотной платформе; подвижную секцию противовеса. Предлагаемый в изобретении способ содержит следующие стадии: установку противовеса впереди точки, расположенной непосредственно под вершиной мачты, когда на подъемном крюке нет груза, и установку противовеса позади точки, расположенной непосредственно под вершиной мачты, когда на крюке подвешен груз; причем при выполнении операций подъема, перемещения и опускания груза подвижный противовес никогда не опирается на землю непосредственно, а только посредством элементов ходового шасси, взаимодействующих с землей.

В другом варианте осуществления изобретения предлагается способ обеспечения работы самоходного подъемного крана, который содержит ходовое шасси с подвижными элементами, взаимодействующими с землей; поворотную платформу, соединенную с ходовым шасси таким образом, что поворотная платформа может вращаться относительно подвижных элементов; стрелу с подъемным канатом, установленную на передней части поворотной платформы с возможностью вращения; мачту, установленную первым концом на поворотной платформе; по меньшей мере один гидравлический цилиндр; и подвижную секцию противовеса. Способ содержит стадии выполнения операций по подъему, перемещению и опусканию груза, и при этом подвижный противовес перемещается вперед и назад от передней части поворотной платформы при выдвижении и втягивании штока гидравлического цилиндра в процессе выполнения операций по подъему, перемещению и опусканию груза для лучшего уравновешивания груза, однако противовес никогда не опирается на землю непосредственно, а только посредством элементов ходового шасси, взаимодействующих с землей.

В одном из вариантов конструкции предлагаемого в изобретении подъемного крана один большой противовес может быть установлен в крайнем переднем положении, так что он создает для крана очень малый момент опрокидывания назад, когда на подъемном крюке нет груза. В результате отпадает необходимость в установке на ходовую часть дополнительного противовеса. Указанный большой противовес может быть установлен в крайнем заднем положении, так что он может уравновешивать тяжелый груз. Таким образом, противовес весом 700 метрических тонн может быть использован на кране в качестве единственного противовеса, и кран может работать с грузами, эквивалентными грузам, поднимаемым краном Тетех Demag СС8800 Superlift с противовесом, имеющим вес 1020 метрических тонн. Еще одно достоинство предпочтительного варианта осуществления изобретения заключается в том, что отпадает необходимость установки противовеса на землю, когда кран опускает на место груз. Отпадает необходимость в дополнительном противовесе, для которого необходим трейлер, и отсутствуют ограничения, связанные с необходимостью подготовки площадки для такого трейлера.

Эти и другие достоинства изобретения, а также и само изобретение, станут более ясными после рассмотрения прилагаемых чертежей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фигура 1 - вид сбоку вертикальной проекции первого варианта выполнения самоходного подъемного крана с перемещаемым противовесом, который показан в крайнем переднем положении.

Фигура 2 - вид сбоку вертикальной проекции самоходного подъемного крана, показанного на фигуре 1, с противовесом в среднем положении.

Фигура 3 - вид сбоку вертикальной проекции самоходного подъемного крана, показанного на фигуре 1, с противовесом в заднем положении.

Фигура 4 - частичный вид сверху в плане самоходного подъемного крана, показанного на фигуре 1, с противовесом в заднем положении.

Фигура 5 - частичный вид сзади вертикальной проекции крана, показанного на фигуре 1.

Фигура 6 - вид сбоку вертикальной проекции второго варианта выполнения предлагаемого в настоящем изобретении самоходного подъемного крана, причем пунктирными линиями показаны разные положения противовеса.

Фигура 7 - вид сбоку вертикальной проекции третьего варианта выполнения предлагаемого в настоящем изобретении самоходного подъемного крана, причем пунктирными линиями показаны разные положения противовеса.

Фигура 8 - вид сбоку вертикальной проекции четвертого варианта выполнения предлагаемого в настоящем изобретении самоходного подъемного крана, причем пунктирными линиями показано второе положение противовеса.

Фигура 9 - вид сбоку вертикальной проекции пятого варианта выполнения предлагаемого в настоящем изобретении самоходного подъемного крана, причем пунктирными линиями показано второе положение противовеса.

Фигура 10 - вид сбоку вертикальной проекции шестого варианта выполнения предлагаемого в настоящем изобретении самоходного подъемного крана, причем пунктирными линиями показано второе положение противовеса.

Фигура 11 - частичный вид сзади вертикальной проекции крана, показанного на Фигуре 10.

Фигура 12 - вид поперечного сечения по линии 12-12 фигуры 11.

Фигура 13 - вид поперечного сечения по линии 13-13 фигуры 11.

Фигура 14 - вид поперечного сечения по линии 14-14 фигуры 11.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже приводится подробное описание изобретения. Ниже более подробно рассмотрены различные варианты и особенности изобретения. Каждый вариант может использоваться совместно с другими вариантами, если в явной форме не указано иное. В частности, любой признак, указанный как предпочтительный, может использоваться совместно с другим признаком или другими признаками, также указанными как предпочтительные.

Некоторые термины, используемые ниже в описании и в формуле изобретения, имеют следующие значения.

Под передней частью поворотной платформы понимается часть платформы, находящаяся между осью ее вращения и поднимаемым грузом. Под задней частью поворотной платформы понимается та ее часть, которая находится напротив передней части платформы за осью вращения. Термины "задний" и "передний" (или их модификации, например, "тыльный"), относящиеся к другим частям поворотной платформы или к частям, которые к ней прикреплены, например стрела, понимаются аналогично, независимо от действительного положения поворотной платформы по отношению к частям крана, опирающимся на землю.

Положение секции противовеса понимается как центр тяжести всех частей противовеса и любого удерживающего поддона, к которому прикреплены противовесы, или же который иным образом перемещается совместно с ними. Все блоки противовеса на кране, связанные вместе, так что они перемещаются одновременно, рассматриваются для целей определения центра тяжести как один противовес.

Вершина мачты определяется как самая удаленная точка мачты, на которой подвешивается любой канат или растяжка, поддерживаемые мачтой. Если ни канат, ни растяжка не поддерживаются мачтой, то вершиной мачты считается точка, в которой прикреплен задний соединительный элемент.

Под подвижными элементами, взаимодействующими с землей, понимаются такие элементы, которые предназначены для постоянного взаимодействия с землей при перемещении крана, например шины или гусеницы, но к ним не относятся элементы, взаимодействующие с землей, которые должны быть неподвижны относительно земли, или же их необходимо поднимать при перемещении, например опорное кольцо крана.

Термин "перемещение" в применении к работе крана понимается как перемещение крана относительно земли. Это может быть поступательное движение, при котором кран проходит некоторое расстояние по земле на своих элементах, взаимодействующих с землей, или поворотное движение, при котором поворотная платформа поворачивается относительно земли, или же различные сочетания первого и второго типов движения.

На прилагаемых чертежах показаны шесть вариантов осуществления изобретения. В первом варианте, показанном на фигурах 1-5, самоходный подъемный кран 10 содержит нижнюю конструкцию, которая обозначается так же как ходовое шасси 12, и подвижные элементы, взаимодействующие с землей, в форме гусениц 14 и 16. Кран снабжен двумя передними гусеницами 14 и двумя задними гусеницами 16, однако только по одной из указанных гусениц видно на виде сбоку, представленном на фигуре 1. Все гусеницы крана показаны на виде сверху, представленном на фигуре 4. Фигуры 4 и 5 для наглядности приведены в упрощенном виде, и на них не показаны стрела, мачта и задний соединительный элемент. В кране 10 в качестве элементов, взаимодействующих с землей, могут использоваться всего две гусеницы, по одной с каждой стороны. Конечно могут использоваться дополнительные гусеницы или другие элементы, взаимодействующие с землей, например, колеса.

Поворотная платформа 20 соединена с ходовым шасси 12 с возможностью вращения, так что поворотная платформа может вращаться относительно элементов, взаимодействующих с землей. Поворотная платформа 20 смонтирована на ходовом шасси 12 с помощью опорно-поворотного круга, так что платформа может вращаться вокруг оси относительно элементов 14, 16, взаимодействующих с землей. На поворотную платформу опирается стрела 22, смонтированная на передней части платформы с возможностью вращения, а также мачта 28, опирающаяся на платформу своим первым концом, и задний соединительный элемент 30, соединяющий мачту и заднюю часть поворотной платформы, кроме того, на платформе установлен подвижный противовес, состоящий из противовесов 34, размещенных на опорном устройстве 33. Противовесы могут представлять собой стопу блоков противовесов на опорном устройстве 33, как показано на фигуре 5.

Тяговый канат 25 между верхней частью мачты 28 и стрелой 22 используется для изменения угла наклона стрелы и передачи нагрузки, так что противовес может использоваться для уравновешивания груза, поднимаемого краном. Нижний конец подъемного каната 24, спускающегося с конца стрелы 22, снабжен подъемным крюком 26. На поворотной платформе 20 могут размещаться также и другие элементы, обычные для самоходного подъемного крана, такие как кабина оператора и барабаны подъемника для укладки тягового каната 25 и подъемного каната 24. При необходимости стрела 22 может содержать гусек, смонтированный на верхней части основной мачты с возможностью вращения, или же могут использоваться другие конфигурации стрелы. Задний соединительный элемент прикреплен к верхней части мачты 28. Задний соединительный элемент 30 может иметь решетчатую конструкцию, рассчитанную на сжимающие и растягивающие усилия, как показано на фигуре 1. В кране 10 поддерживается постоянный угол наклона мачты относительно поворотной платформы при выполнении таких операций, как подъем, перемещение и опускание груза.

Секция противовеса может перемещаться относительно поворотной платформы 20. К верхней части мачты прикреплена растяжка 32, которая поддерживает секцию противовеса в подвешенном состоянии. Устройство перемещения противовеса установлено между поворотной платформой и секцией противовеса и соединено с ними таким образом, что секция противовеса может перемещаться и удерживаться в первом положении впереди верхней точки мачты, а также перемещаться и удерживаться во втором положении сзади верхней точки мачты. В устройстве перемещения противовеса крана 10 для изменения положения противовеса используются по меньшей мере один гидравлический цилиндр 38 и по меньшей мере один рычаг, соединенный с возможностью вращения своим первым концом с поворотной платформой и вторым концом с гидравлическим цилиндром. Рычаг и гидравлический цилиндр 38 размещаются между поворотной платформой и секцией противовеса и соединены с ними таким образом, что при выдвижении и втягивании штока гидравлического цилиндра изменяется положение секции противовеса относительно поворотной платформы.

В кране 10 по меньшей мере один рычаг предпочтительно содержит поворотную раму 40 и задний рычаг 36. Как и в случае гусениц, задний рычаг 36 фактически состоит из левого и правого элементов (фигуры 4 и 5), только один из которых виден на фигуре 1, а гидравлический цилиндр представляет собой пару цилиндров, работающих в тандеме. Однако для упрощения рассмотрения описание относится только к одному цилиндру 38 и к одному рычагу 36. Поворотная рама 40 установлена между поворотной платформой 20 и гидравлическим цилиндром 38 и соединена с ними, а задний рычаг 36 соединен с поворотной рамой 40 и секцией противовеса. Для соединения заднего рычага 36 и поворотной рамы 40 используется шкворень 37. Гидравлический цилиндр 38 соединен с возможностью вращения с поворотной платформой 20 через опорную раму 42, которая имеет такую высоту, что геометрия конструкции, состоящей из цилиндра 38, поворотной рамы 40 и заднего рычага 36 обеспечивает полное перемещение противовеса из первого положения во второе положение и обратно. В этом случае цилиндр 38 заставляет задний рычаг 36 перемещать секцию противовеса при выдвижении или втягивании штока цилиндра.

В то время как на фигуре 1 секция противовеса показана в крайнем переднем положении, на фигуре 2 шток гидравлического цилиндра частично выдвинут, в результате чего секция противовеса перемещена в среднее положение, когда первый груз 29 подвешен на подъемном крюке 26. На фигурах 3 и 4 шток цилиндра 38 полностью выдвинут, в результате чего секция противовеса перемещена в крайнее заднее положение, когда на подъемном крюке подвешен более тяжелый груз 31 или стрела повернута вперед для перемещения груза дальше от поворотной платформы. Таким образом, в указанном способе работы крана 10 противовес устанавливается впереди точки, находящейся непосредственно под вершиной мачты, когда на подъемном канате нет груза, и противовес перемещается назад, когда на канате подвешен груз. Указание "нет груза" на подъемном канате используется в обычном смысле отсутствия полезного груза. Конечно крюк и соответствующий крюкоблок могут иметь значительный вес и создавать натяжение подъемного каната, даже когда на канате нет полезного груза.

Как указывалось выше, в предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения подвижный противовес при работе крана никогда не опирается на землю. Кран может поднимать, перемещать и опускать груз, и при этом подвижный противовес перемещается вперед и назад от передней части поворотной платформы при выдвижении и втягивании штока гидравлического цилиндра во время работы для лучшего уравновешивания груза, однако противовес никогда не опирается на землю непосредственно, а только посредством элементов ходового шасси, взаимодействующих с землей. Кроме того, одна секция противовеса - это единственный действующий противовес на кране. Ходовое шасси не снабжается каким-либо отдельным действующим противовесом. То обстоятельство, что секция противовеса может перемещаться очень близко от оси вращения крана, означает, что при такой конструкции противовес не создает большого момента опрокидывания назад и поэтому отпадает необходимость в использовании дополнительного противовеса для ходового шасси. Указание "не снабжается каким-либо отдельным действующим противовесом" используется для того, чтобы показать отличие от известных кранов, ходовые части которых специально конструируются так, чтобы на них размещались достаточно тяжелые грузы-противовесы для предотвращения опрокидывания крана назад.

На фигуре 6 представлен второй вариант конструкции предлагаемого в настоящем изобретении крана (обозначен ссылочным номером 110). Так же как и в предыдущем варианте, кран 110 содержит ходовое шасси 112, гусеницы 114 и 116, поворотную платформу 120, стрелу 122, канат 125 подъема стрелы, подъемный канат 124, подъемный крюк 126, мачту 128, задний соединительный элемент 130, растяжку 132 и секцию 134 противовеса. Основное отличие крана 110 от крана 10 заключается в конфигурации узла, состоящего из гидравлического цилиндра и рычага, который используется для перемещения секции противовеса. В конструкции крана 110 используются два гидравлических цилиндра 136 и 138. Так же как и в предыдущем варианте цилиндр 138 соединен с поворотной платформой 120 с возможностью вращения. Точно так же рычаг 140 соединен с возможностью вращения на одном конце с поворотной платформой и на другом конце с цилиндром 138. Однако в этом варианте второй гидравлический цилиндр 136 установлен между рычагом и секцией противовеса и соединен с ними так же, как и задний рычаг 36 крана 10. Секция противовеса может перемещаться между крайним передним положением, когда штоки обоих цилиндров втянуты, и средним и крайним задним положениями (показаны пунктирными линиями), когда, соответственно, выдвинут шток заднего цилиндра 136 и полностью выдвинуты штоки обоих цилиндров.

На фигуре 7 представлен вид третьего варианта конструкции предлагаемого в изобретении крана (обозначен ссылочным номером 210). Так же как и в предыдущих вариантах, кран 210 содержит ходовое шасси 212, гусеницы 214, поворотную платформу 220, стрелу 222, канат 225 подъема стрелы, подъемный канат 224, подъемный крюк 226, мачту 228, задний соединительный элемент 230, растяжку 232 и секцию 234 противовеса. Этот вариант отличается от предыдущих вариантов тем, что в нем используется вторая секция 237 противовеса, которая опирается непосредственно на поворотную платформу. Кроме того, вместо перемещения секции 234 противовеса с помощью рычага и гидравлического цилиндра в третьем варианте для этой цели используется только один гидравлический цилиндр 236. Далее, цилиндр 236 соединен с поворотной платформой лишь опосредованно, поскольку он соединен со второй секцией противовеса, которая опирается на поворотную платформу. Таким образом, когда вторая секция 237 противовеса перемещается взад и вперед, секция 234 противовеса также перемещается. Шток гидравлического цилиндра 236 может быть выдвинут для перемещения секции 234 противовеса даже дальше от оси вращения поворотной платформы, как это показано пунктирными линиями.

На фигуре 8 представлен четвертый вариант конструкции предлагаемого в настоящем изобретении крана (обозначен ссылочным номером 310). Так же как и в первом варианте, кран 310 содержит ходовое шасси 312, гусеницы 314, поворотную платформу 320, стрелу 322, канат 325 подъема стрелы, подъемный канат 324, подъемный крюк 326, мачту 328, задний соединительный элемент 330, растяжку 332 и секцию 334 противовеса. Основное отличие этого варианта заключается в том, что для перемещения секции противовеса используется только один гидравлический цилиндр 336 и отсутствует поворотный рычаг. Так же как и в первом варианте, цилиндр 336 соединен с поворотной платформой 320 с возможностью вращения. Однако в данном варианте гидравлический цилиндр 336 соединен с секцией противовеса, причем опосредованно путем соединения с растяжкой 332. Секция противовеса может находиться в крайнем переднем положении (показано пунктирными линиями), когда шток гидравлического цилиндра полностью выдвинут в одном направлении. Противовес перемещается в среднее положение при втягивании штока цилиндра 336. Противовес перемещается в крайнее заднее положение, когда шток цилиндра 336 снова полностью вытянут.

На фигуре 9 представлен пятый вариант конструкции предлагаемого в настоящем изобретении крана (указан ссылочным обозначением 410). Так же как и в первом варианте, кран 410 содержит ходовое шасси 412, гусеницы 414 и 416, поворотную платформу 420, стрелу 422, канат 425 подъема стрелы, подъемный канат 424, подъемный крюк 426, мачту 428, задний соединительный элемент 430, растяжку 432 и секцию 434 противовеса. Основное отличие крана 410 от крана 10 заключается в другой конфигурации гидравлического цилиндра и рычагов, используемых для перемещения секции противовеса, и в том, что противовес перемещается назад путем втягивания штока цилиндра. В кране 410 гидравлический цилиндр 436 соединен с поворотной платформой с возможностью вращения, однако в точке, которая находится за точкой соединения с поворотной платформой рычага 438. Рычаг 438 соединен с возможностью вращения одним концом с поворотной платформой и другим концом с цилиндром 436. Второй рычаг 440 установлен между рычагом 438 и секцией 434 и соединен с ними так же, как и задний рычаг 36 крана 10. Секция противовеса может перемещаться между крайним передним положением, когда шток гидравлического цилиндра 436 полностью выдвинут, и крайним задним положением (показано пунктирными линиями), когда шток цилиндра 436 полностью втянут.

На фигуре 10 представлен шестой вариант конструкции предлагаемого в настоящем изобретении крана (обозначен ссылочным номером 510). Так же как и в первом варианте, кран 510 содержит ходовое шасси 512, гусеницы 514 и 516, поворотную платформу 520, стрелу 522, канат 525 подъема стрелы, подъемный канат 524, подъемный крюк 526, мачту 528, задний соединительный элемент 530, растяжку 532 и секцию 534 противовеса. Основные отличия между кранами 510 и 10 заключаются в конфигурации конструктивных элементов, в размещении заднего соединительного элемента и геометрии рычагов 538. Рычаги 538 в отличие от прямых рычагов 38 крана 10 имеют отогнутую под углом часть 539 на том конце, который присоединен к поворотной раме 540. Это позволяет прикрепить рычаги 538 непосредственно к боковым элементам 541 поворотной рамы 540, в отличие от прикрепления к концу поворотной рамы 40, как показано на фигуре 4. Отогнутая под углом часть 539 предотвращает нежелательный контакт рычагов 538 с боковыми элементами 541 поворотной рамы 540, когда противовес находится в положении, показанном сплошными линиями на фигуре 10.

Поворотная платформа крана 510 укорочена и поэтому точка на платформе, в которой прикреплен задний соединительный элемент 530, находится впереди точки соединения мачты и заднего соединительного элемента, в результате чего соединительный элемент находится под углом к оси вращения поворотной платформы. Величина этого угла может составлять от примерно 10° до примерно 20°. Предпочтительная величина угла составляет примерно 16°. Далее, хотя задний соединительный элемент 530 и оттяжка 532 соединены не в самой верхней точке мачты 528, они соединены недалеко от этой точки.

Кроме того, и это лучше всего видно на фигуре 11, задний соединительный элемент 530 имеет А-образную конфигурацию с отстоящими друг от друга опорами 542 и 544 и центральной вертикальной частью 546. Рычаги 538, цилиндры 536 и секция 534 противовеса на фигуре 11 не показаны, чтобы не загромождать чертеж. Соединительные элементы 552 решетки вертикальной части 546 показаны на фигуре 12. Соединительные элементы 554 решетки опор 542 и 544 показаны на фигуре 13. На фигуре 14 показаны соединительные решетчатые элементы 556, используемые в конструкции поворотной рамы 540.

Опоры 542 и 544 разнесены друг от друга таким образом, чтобы рычаги 538 и поворотная рама 540 могли проходить между опорами 542 и 544 заднего соединительного элемента 530 при перемещении противовеса 534 наружу. Верхний решетчатый элемент поворотной рамы 40 крана 10 расположен достаточно низко, так чтобы когда поворотная рама 40 находится в положении, показанном на фигуре 3, концы поворотной рамы могли охватывать соединение заднего соединительного элемента 30 с поворотной платформой 20 так, чтобы решетчатая конструкция поворотной рамы 40 не касалась соединительного элемента. Секция 534 противовеса может перемещаться между крайним передним положением, когда шток гидравлического цилиндра 536 полностью втянут, и крайним задним положением (показано пунктирными линиями), когда шток цилиндра 536 полностью выдвинут. А-образная конструкция обеспечивает соединение заднего соединительного элемента ближе к оси вращения, не создавая при этом помех движению поворотной рамы 540 и рычагов 538. При соединении заднего соединительного элемента в этой ближней точке обеспечивается возможность укорачивания поворотной платформы по сравнению с конструкцией крана 10.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения секция противовеса все время поддерживается мачтой и позиционирующим механизмом. Таким образом, отпадает необходимость в отдельной платформе для обеспечения опоры для противовеса, когда на подъемном крюке подвешен груз, вес которого меньше величины номинальной грузоподъемности крана. По сравнению со случаем свободно подвешенного противовеса, используемого в известных конструкциях самоходных подъемных кранов, отпадает необходимость установки секции противовеса на землю. В результате уменьшается объем работ по подготовке площадки, проведение которых необходимо для обеспечения работы крана 10. Это является огромным преимуществом по сравнению с известными конструкциями кранов, в которых для обеспечения подъемных работ всегда должны устанавливаться платформы для противовесов, используемых в зависимости от того, есть груз на крюке, или такого груза нет. Часто на строительной площадке имеются объекты, которые затрудняют установку крана и платформы. Для снижения влияния размеров платформы были разработаны современные телескопические системы, используемые для установки платформы, однако все равно платформа занимает место, и это должно учитываться при планировании работы крана. Критическим моментом использования платформ является необходимость обеспечения пути движения для случая маятниковых перемещений. При необходимости работы платформ на большом радиусе (20-30 м) необходимо устройство деревянного настила для обеспечения очень большой обслуживаемой площади. В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения используется противовес, который не опирается на землю, в результате чего отпадает необходимость в использовании платформы и необходимость устройства настила.

Устройство перемещения противовеса в общем случае будет способно перемещать противовес на расстояние не менее 10 метров и предпочтительно не менее 20 метров, в зависимости от размера крана. В варианте конструкции крана 10 гидравлический цилиндр 38 предпочтительно должен иметь ход штока не менее 5 метров. Для приведенной геометрической схемы конструкции центр тяжести секции противовеса может быть смещен на расстояние порядка 28 метров от оси вращения поворотной платформы. Когда же шток цилиндра 38 полностью втянут, то центр тяжести противовеса находится на расстоянии всего 7 метров от центра вращения. Это переднее положение в зависимости от геометрии позиционирующего механизма может быть даже ближе к оси вращения. Предпочтительно устройство перемещения противовеса может перемещать противовес из положения, находящегося в пределах 7 метров от оси вращения, в положение, находящееся по меньшей мере в 28 метрах от оси вращения, и обратно. Для варианта крана, указанного ссылочным обозначением 410, устройство перемещения противовеса может перемещать противовес на расстояние не менее 22 метров при ходе штока цилиндра всего 5,6 метра. Такая конструкция позволяет перемещать противовес из положения, находящегося примерно в 6 метрах от оси вращения, в положение, находящееся по меньшей мере в 28 метрах от оси вращения, и обратно. Когда секция противовеса подвешена к вершине мачты, как в вариантах осуществления изобретения, представленных на чертежах, то устройство перемещения противовеса способно перемещать противовес и удерживать его в переднем положении по отношению к верхней точке мачты, так что оттяжка устанавливается под углом более 5° относительно оси вращения, предпочтительно более 10° и более предпочтительно более 13°. Когда противовес находится в заднем положении по отношению к верхней точке мачты, то оттяжка устанавливается под углом не менее 5°, предпочтительно не менее 10° и более предпочтительно под углом более 15° относительно оси вращения.

При необходимости выдвижение штока цилиндра 38 может управляться компьютером для автоматического перемещения секции противовеса в положение, необходимое для уравновешивания поднимаемого груза или изменения угла наклона стрелы. В таких случаях для измерения нагрузки на заднюю соединительную ферму и перемещения противовеса в точку, в которой нагрузка будет на требуемом уровне, может использоваться тензодатчик. При необходимости положение секции противовеса может точно регулироваться для установки его в любом положении в диапазоне, определяемом полным выдвижением и полным втягиванием штока цилиндра 38. Система регулируемого перемещения обеспечивает компенсацию грузового момента. Иначе говоря, если установлен недостаточный противовес, то он будет автоматически отведен назад для уравновешивания грузового момента. Только после достижения крайнего заднего положения грузоподъемность крана будет уменьшаться.

В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения противовес перемещается в крайнее заднее положение для получения максимального уравновешивающего действия противовеса. Когда на подъемном крюке нет груза, противовес устанавливается в крайнем переднем положении. Это переднее положение позволяет достигать максимума действия противовеса при поддержании необходимой степени устойчивости в отношении опрокидывания назад. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения общий вес противовеса крана составляет по меньшей мере 250 метрических тонн, предпочтительно по меньшей мере 700 метрических тонн и более предпочтительно по меньшей мере 900 метрических тонн, и максимальный номинальный грузовой момент составляет по меньшей мере 6250 метрических тонн-метр, предпочтительно по меньшей мере 17500 метрических тонн-метр и более предпочтительно по меньшей мере 27500 метрических тонн-метр, и отношение максимального номинального грузового момента к общему весу противовеса составляет по меньшей мере 25 и предпочтительно по меньшей мере 30.

Как было отмечено выше, в известных конструкциях самоходных кранов используются три комплекта противовесов. В предпочтительных вариантах предложенного в изобретении крана используется только один противовес с изменяемым положением. В тех случаях, когда в известных конструкциях используется противовес весом 1000 метрических тонн, для крана 10 с одним противовесом с изменяемым положением потребуется противовес весом порядка 700 метрических тонн для создания такого же грузового момента. Снижение веса противовеса на 30% непосредственно уменьшает его стоимость, хотя следует признать, это уменьшение стоимости частично компенсируется стоимостью позиционирующего механизма. Как уже отмечалось выше, в связи с ограничениями для грузовых перевозок по автострадам США для перевозки 300 метрических тонн противовесов потребуется 15 грузовиков. Таким образом, уменьшая общий вес противовеса, можно уменьшить количество грузовиков, необходимых для транспортировки крана между строительными площадками. Предполагается, что позиционирующий механизм будет встраиваться в заднюю часть поворотной платформы и не потребует дополнительного транспорта для его перевозки. Однако если его необходимо будет снять в связи с ограничениями по транспортируемому грузу, то понадобится всего один грузовик.

Поскольку вес противовеса существенно уменьшается (на 300 метрических тонн в вышеприведенном примере), то воздействие на землю также соответственно уменьшается. Противовес перемещается назад ровно настолько, чтобы обеспечить подъем груза. Конфигурация кран-противовес остается достаточно компактной, и ее размеры увеличиваются только тогда, когда необходимо создание дополнительного грузового момента. Еще одной особенностью предлагаемого в изобретении крана является возможность работы с облегченным противовесом при его нахождении в среднем положении. Облегченный противовес обеспечивает выполнение требований по устойчивости к опрокидыванию назад для случая, когда на подъемном крюке нет груза. В этом случае функция изменения положения противовеса может быть отключена, и кран будет работать как обычный подъемный кран. Размеры предлагаемой в изобретении конструкции можно пропорционально изменять, и при этом вышеуказанные достоинства сохраняются. Достоинства, присущие крану с очень высокой грузоподъемностью, будут наблюдаться и для крана грузоподъемностью 300 метрических тонн и, возможно, для крана грузоподъемностью порядка 200 метрических тонн.

Необходимо понимать, что специалистам в данной области техники будут очевидны различные изменения и модификации рассмотренных в описании предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения. Например, задний соединительный элемент может представлять собой канат, предназначенный для того, чтобы выдерживать растягивающую нагрузку, если при работе крана на этом элементе никогда не будет возникать усилие сжатия. Соединение гидравлических цилиндров, задних рычагов и поворотных рам между собой может осуществляться способами, отличными от тех, что показаны на чертежах, но так, чтобы они осуществляли соединение противовеса с поворотной платформой для обеспечения необходимого перемещения секции противовеса. Кроме того, части крана не обязательно должны быть соединены непосредственно между собой так, как это показано на чертежах. Например, растяжка может быть соединена с мачтой путем присоединения к заднему соединительному элементу в точке, находящейся возле места соединения этого элемента с мачтой. Такие изменения и модификации могут быть выполнены в рамках сущности и объема настоящего изобретения с полным сохранением его вышеописанных достоинств. Поэтому такие изменения и модификации охватываются формулой изобретения.

Самоходный подъемный кран содержит ходовое шасси с подвижными элементами, взаимодействующими с землей, поворотную платформу, соединенную с ходовым шасси с возможностью вращения, так что поворотная платформа может вращаться относительно подвижных элементов, стрелу, установленную на передней части поворотной платформы с возможностью вращения, мачту, установленную первым концом на поворотной платформе; задний соединительный элемент, установленный между мачтой и задней частью поворотной платформы и соединенный с ними, подвижную секцию противовеса, по меньшей мере один гидравлический цилиндр и по меньшей мере один рычаг, соединенный с возможностью вращения на первом конце с поворотной платформой и на втором конце с гидравлическим цилиндром. Рычаг и гидравлический цилиндр установлены между поворотной платформой и секцией противовеса и соединены с ними таким образом, что при выдвижении и втягивании штока гидравлического цилиндра изменяется положение секции противовеса относительно поворотной платформы. Противовес устанавливают впереди точки, расположенной непосредственно под вершиной мачты, когда на подъемном крюке нет груза, и позади точки, расположенной непосредственно под вершиной мачты, когда на крюке подвешен груз. Обеспечивается подъем тяжелых грузов с использованием противовесов, имеющих меньший общий вес. 5 н. и 26 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Способ обеспечения работы самоходного подъемного крана, содержащего ходовое шасси с подвижными элементами, взаимодействующими с землей; поворотную платформу, соединенную с ходовым шасси с возможностью вращения, так что поворотная платформа может вращаться относительно подвижных элементов, взаимодействующих с землей; стрелу с подъемным канатом, установленную на передней части поворотной платформы с возможностью вращения; мачту, установленную первым концом на поворотной платформе; и подвижную секцию противовеса, причем способ содержит следующие стадии:
установку подвижной секции противовеса впереди точки, находящейся непосредственно под вершиной мачты, когда на подъемном канате нет груза;
установку подвижной секции противовеса позади точки, находящейся непосредственно под вершиной мачты, когда на подъемном канате подвешен груз;
причем при выполнении операций подъема, перемещения и опускания груза подвижный противовес никогда не опирается на землю непосредственно, а только посредством элементов ходового шасси, взаимодействующих с землей.

2. Способ по п.1, в котором подвижную секцию противовеса перемещают в нужное положение путем выдвижения и втягивания штока гидравлического цилиндра.

3. Способ по п.1, в котором ходовое шасси не оборудуют отдельным конструктивным противовесом.

4. Способ по п.2, в котором кран содержит дополнительно по меньшей мере один рычаг, который соединен с возможностью поворота на одном конце с поворотной платформой и с возможностью поворота на втором конце с гидравлическим цилиндром, причем цилиндр обеспечивает поворот рычага при выдвижении и втягивании штока цилиндра.

5. Способ по п.2, в котором кран содержит дополнительно поворотную раму и задний рычаг, причем поворотная рама установлена между поворотной платформой и гидравлическим цилиндром и соединена с ними, а задний рычаг установлен между поворотной платформой и подвижной секцией противовеса и соединен с ними, причем цилиндр обеспечивает перемещение подвижной секции противовеса с помощью заднего рычага при выдвижении и втягивании штока цилиндра.

6. Способ обеспечения работы самоходного подъемного крана, содержащего ходовое шасси с подвижными элементами, взаимодействующими с землей; поворотную платформу, соединенную с ходовым шасси с возможностью вращения, так что поворотная платформа может вращаться относительно подвижных элементов, взаимодействующих с землей; стрелу с подъемным канатом, установленную на передней части поворотной платформы с возможностью вращения; мачту, установленную первым концом на поворотной платформе; по меньшей мере один гидравлический цилиндр и подвижную секцию противовеса, причем способ содержит стадии:
выполнения операций по подъему, перемещению и опусканию груза, при котором подвижная секция противовеса перемещается вперед и назад от передней части поворотной платформы при выдвижении и втягивании штока гидравлического цилиндра в процессе выполнения операций по подъему, перемещению и опусканию груза для лучшего уравновешивания груза, при этом подвижная секция противовеса не опирается на землю непосредственно, а только посредством подвижных элементов ходового шасси, взаимодействующих с землей во время операций по подъему, перемещению и опусканию груза.

7. Способ по п.6, в котором кран содержит дополнительно по меньшей мере один рычаг, который соединен на первом конце с поворотной платформой с возможностью вращения, и гидравлический цилиндр соединен на первом конце с поворотной платформой и на втором конце с поворотным рычагом, причем цилиндр осуществляет поворот рычага при выдвижении и втягивании штока цилиндра, при этом рычаг передвигает подвижную секцию противовеса.

8. Способ по п.6, в котором подвижная секция противовеса устанавливается впереди точки, расположенной непосредственно под вершиной мачты, когда на подъемном крюке нет груза, и позади точки, расположенной непосредственно под вершиной мачты, когда на крюке подвешен груз.

9. Способ по п.6, в котором кран содержит дополнительно поворотную раму и задний рычаг, причем поворотная рама установлена между поворотной платформой и гидравлическим цилиндром и соединена с ними, а задний рычаг установлен между поворотной платформой и подвижной секцией противовеса и соединен с ними, причем цилиндр обеспечивает перемещение подвижной секции противовеса с помощью заднего рычага при выдвижении и втягивании штока цилиндра.

10. Способ по п.6, в котором поддерживается постоянный угол наклона мачты относительно поворотной платформы при выполнении операций подъема, перемещения и опускания груза.

11. Способ по п.6, в котором операция по подъему, перемещению и опусканию груза предусматривает перемещение крана с грузом на подъемном канате.

12. Самоходный подъемный кран, содержащий: ходовое шасси с подвижными элементами, взаимодействующими с землей; поворотную платформу, соединенную с ходовым шасси с возможностью вращения, так что поворотная платформа может вращаться относительно подвижных элементов, взаимодействующих с землей; стрелу, установленную на передней части поворотной платформы с возможностью вращения, и тяговый канат подъема стрелы, прикрепленный к стреле и используемый для регулирования угла между стрелой и поворотной платформой; мачту, установленную первым концом на поворотной платформе; задний соединительный элемент, установленный между мачтой и задней частью поворотной платформы и соединенный с ними; подвижную секцию противовеса; по меньшей мере один гидравлический цилиндр; и по меньшей мере один рычаг, соединенный с возможностью поворота на первом конце с поворотной платформой и на втором конце с гидравлическим цилиндром, причем рычаг и гидравлический цилиндр установлены между поворотной платформой и секцией противовеса и соединены с ними таким образом, что при выдвижении и втягивании штока гидравлического цилиндра изменяется положение подвижной секции противовеса относительно поворотной платформы через диапазон положений, которые относятся к диапазону выдвижения гидравлического цилиндра.

13. Самоходный подъемный кран по п.12, в котором гидравлический цилиндр соединен с поворотной платформой с возможностью вращения и осуществляет поворот вокруг оси, прикрепленной к платформе.

14. Самоходный подъемный кран по п.13, в котором по меньшей мере один рычаг содержит поворотную раму и по меньшей мере один задний рычаг, причем поворотная рама установлена между поворотной платформой и гидравлическим цилиндром и соединена с ними, а задний рычаг установлен между поворотной рамой и подвижной секцией противовеса и соединен с ними.

15. Самоходный подъемный кран по п.13, который содержит дополнительно второй гидравлический цилиндр, который установлен между по меньшей мере одним рычагом и подвижной секцией противовеса и соединен с ними.

16. Самоходный подъемный кран по п.12, в котором задний соединительный элемент прикреплен рядом с вершиной мачты.

17. Самоходный подъемный кран по п.12, в котором задний соединительный элемент прикреплен к поворотной платформе впереди точки его прикрепления к мачте.

18. Самоходный подъемный кран по п.12, в котором задний соединительный элемент предназначен для работы на сжатие и растяжение.

19. Самоходный подъемный кран по п.12, в котором задний соединительный элемент является канатом, предназначенным для работы на растяжение.

20. Самоходный подъемный кран по п.12, который содержит дополнительно растяжку, прикрепленную рядом с вершиной мачты, поддерживающей подвижную секцию противовеса.

21. Самоходный подъемный кран по п.12, в котором в качестве подвижных элементов, взаимодействующих с землей, используются по меньшей мере две гусеницы.

22. Самоходный подъемный кран по п.12, в котором подвижная секция противовеса весит более 250 метрических тонн.

23. Самоходный подъемный кран, содержащий: ходовое шасси с подвижными элементами, взаимодействующими с землей; поворотную платформу, соединенную с ходовым шасси с возможностью вращения, так что поворотная платформа может вращаться относительно элементов, взаимодействующих с землей, вокруг оси вращения; стрелу, установленную на передней части поворотной платформы с возможностью вращения; мачту, установленную первым концом на поворотной платформе под фиксированным углом относительно плоскости вращения поворотной платформы; подвижную секцию противовеса, подвешенную на растяжке, прикрепленной рядом со вторым концом мачты, и устройство перемещения противовеса, установленное между поворотной платформой и подвижной секцией противовеса и соединенное с ними таким образом, что подвижная секция противовеса может перемещаться и удерживаться в первом положении впереди верхней точки мачты, а также перемещаться и удерживаться во втором положении позади верхней точки мачты.

24. Самоходный подъемный кран по п.23, в котором устройство перемещения противовеса может перемещать противовес на расстояние не менее 10 м.

25. Самоходный подъемный кран по п.23, в котором устройство перемещения противовеса может перемещать противовес и удерживать подвижную секцию противовеса в положении, находящемся впереди верхней точки мачты, так что оттяжка устанавливается под углом более 5° относительно оси вращения.

26. Самоходный подъемный кран по п.23, в котором устройство перемещения противовеса может перемещать противовес и удерживать подвижную секцию противовеса в положении, находящемся позади верхней точки мачты, так что оттяжка устанавливается под углом более 5° относительно оси вращения.

27. Самоходный подъемный кран по п.23, в котором устройство перемещения противовеса содержит по меньшей мере один гидравлический цилиндр и по меньшей мере один поворотный рычаг.

28. Самоходный подъемный кран по п.23, в котором устройство перемещения противовеса содержит по меньшей мере один гидравлический цилиндр, соединенный на первом конце с поворотной платформой с возможностью вращения; поворотную раму, установленную между поворотной платформой и вторым концом гидравлического цилиндра и соединенную с ними; и по меньшей мере один задний рычаг, установленный между поворотной рамой и подвижной секцией противовеса и соединенный с ними.

29. Самоходный подъемный кран по п.28, в котором по меньшей мере один задний рычаг изогнут таким образом, что он может быть соединен последовательно с внешним элементом поворотной рамы, не создавая помех движению поворотной рамы, когда подвижная секция противовеса находится в крайнем переднем положении.

30. Самоходный подъемный кран, содержащий: ходовое шасси с подвижными элементами, взаимодействующими с землей; поворотную платформу, соединенную с ходовым шасси с возможностью вращения вокруг оси вращения, так что поворотная платформа может вращаться относительно элементов, взаимодействующих с землей; стрелу, установленную на передней части поворотной платформы с возможностью вращения; мачту, установленную первым концом на поворотной платформе; подвижную секцию противовеса; устройство перемещения противовеса, установленное между поворотной платформой и подвижной секцией противовеса и соединенное с ними таким образом, что подвижная секция противовеса может перемещаться и удерживаться в переднем и заднем положениях; причем общий вес противовеса крана составляет по меньшей мере 250 метрических тонн, а максимальный номинальный грузовой момент составляет по меньшей мере 6250 т/м, и отношение максимального номинального грузового момента к общему весу противовеса равно по меньшей мере 25.

31. Самоходный подъемный кран по п.30, в котором отношение максимального номинального грузового момента к общему весу противовеса равно по меньшей мере 30.