Грузоподъёмное устройство Российский патент 2023 года по МПК B66C23/72 B66C23/76 B66B17/12 

Заявленное техническое решение относится к грузоподъемному устройству грузоподъемной системы, в частности башенного крана или лифта.

Известна конструкция грузоподъемного устройства грузоподъемной системы, в частности лифта, основными элементами которого являются: кабина, канатоведущая система, грузовая лебедка, противовес.

Работа по преодолению сил тяжести подвижных частей может быть существенно снижена, если добиться равновесия сил тяжести, действующих на канатоведущий орган лебедки со стороны кабины и противовеса. Так как полезный груз в кабине не остается величиной постоянной, полное уравновешивание кабины с грузом практически исключается. Если силу тяжести конструкции кабины можно полностью уравновесить с помощью противовеса, то груз в кабине - только частично. В крайних положениях кабины оказывается неуравновешенной и сила тяжести тяговых канатов. Влияние неуравновешенности канатов становится весьма ощутимым при значительной высоте подъема лифта. Основную роль в системе уравновешивания играет противовес. При небольшой высоте подъема масса противовеса выбирается из условия уравновешивания кабины и среднестатистического значения массы полезного груза. Это обеспечивает существенное снижение окружной нагрузки на канатоведущую систему и необходимой мощности привода лебедки.

При значительной высоте подъема кабины приходится учитывать влияние силы тяжести неуравновешенной части тяговых канатов и применять для их уравновешивания дополнительные гибкие уравновешивающие элементы в виде цепей или уравновешивающих канатов. Лифты. Учебник для вузов / под общей ред. Д.П. Волкова - М.: 1999. Данное устройство принято за аналог.

Известна конструкция грузоподъемной системы, в частности башенного крана, в котором груз поднимают с помощью грузоподъемного устройства состоящего из грузовой лебедки, грузового каната и грузозахватного устройства. Грузоподъемного устройства обеспечивает подъем грузов с различными весогабаритными характеристиками. Грузовые лебедки выполняются многоскоростными для повышения производительности крана. Основные части грузовой лебедки: двигатель, тормоз, редуктор, барабан. Данное устройство механизма подъема башенного крана принято за прототип.

В известных конструкциях грузоподъемных устройств грузоподъемных систем, в силу того, что вес системы подвески груза и вес полезного груз не являются величинами постоянными, их полное или частичное уравновешивание практически исключается.

Наличие этих факторов существенно снижает эффективность использования известных грузоподъемных устройств, грузоподъемных систем.

Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, являлось создание надежной в эксплуатации конструкции грузоподъемного устройства грузоподъемной системы, оборудовано системой компенсации грузовой нагрузки, с использованием адаптивной системой уравновешивания груза и источника возобновляемой энергии.

Технический результат изобретения, обеспечивается приведенной совокупностью признаков, определяется повышением эффективности производства работ по подъему груза, за счет оборудования грузоподъемного устройства системой компенсации грузовой нагрузки, с использованием адаптивной системы уравновешивания и источника возобновляемой энергии.

Для достижения технического результата грузоподъемное устройства, стоящее из грузовой лебедки, грузового каната и грузозахватного устройства, оборудовано системой компенсации грузовой нагрузки, с использованием адаптивной системы управления и источника возобновляемой энергии.

При этом, системой компенсации грузовой нагрузки, состоящей в том числе из накопителей верхнего и нижнего уровня, движителя и рабочего тела, обеспечивается рекуперация потенциальной энергии рабочего тела посредством его перемещением рабочего тела движителем из накопителя нижнего уровня в накопитель верхнего уровня.

При этом, движитель оборудован механическим или электрическим приводом от источника возобновляемой энергии.

При этом, компенсации грузовой нагрузки обеспечивается системой противовесов, потенциальная энергия которых пополняется перемещением в них рабочего тела из накопителя верхнего уровня.

При этом, в качестве источника возобновляемой механической и электрической энергии используется ветреной генератор.

При этом, накопители верхнего и нижнего уровня, а также противовесы, выполнены в виде емкостей, в нижних частях которых установлены запорные клапаны, а в их верхних частях нажимные элементы запорных клапанов.

При этом, грузовая лебедка грузоподъемного устройства, для компенсации грузовой нагрузки, дополнительно оборудована приводом противовесов.

При этом, привод противовесов состоит из раздаточного редуктора, соединенного с грузовым барабаном и посредством управляемых муфт, оборудованных тормозами, с барабанами противовесов, соединенных посредством канатов с противовесами.

При этом, адаптивное управление противовесами, обеспечивается посредством управляющего воздействия на управляемые муфты, оператором или системой с искусственным интеллектам.

На фиг. 1 представлена грузоподъемная система, с накопительными емкостями верхнего 1 и нижнего 2 уровня, установленными в ее верхней и нижней частях и емкостями противовесов 3.1, 3.2, … Емкости противовесов 3.1, 3.2, …, устанавливаются на вертикальных направляющих и соединены канатной системой 4 с грузоподъемным устройством 5, соединенном канатной системой 6 с грузозахватным устройством 7. В верхней части грузоподъемной системы, в воздушном потоке, установлен ветряной генератор 8, соединенный приводом 9 с движителем 10, установленном в нижней части накопительной емкости нижнего уровня 2. В нижних частях емкостей 1, 3.1, 3.2 установлены запорные клапаны 11, 12, а в верхних частях емкостей 2, 3.1, 3.2 установлены их нажимные элементы 11.1, 12.1. В емкостях противовесах 3.1, 3.2 установлены датчики уровня рабочего тела, контролирующие их заполнение и датчики их положения, относительно грузоподъемной система. Движитель 10, установленный в нижней части накопительной емкость нижнего уровня 2, соединен питательным трубопроводом 13 с накопительной емкостью верхнего уровня 1.

На фиг. 2 представлена кинематическая схема грузовой лебедки грузоподъемного устройства состоящей из электродвигателя 14, муфты с грузовым тормозом 15, соединенного с ними грузового редуктора 16, соединенного с грузовым барабаном 17, соединенного с ним раздаточным редуктором 18, соединенного управляемыми муфтами 19, с барабанами противовесов 20 и тормозами 21,

Работа адаптивной системы компенсации грузовой нагрузки в грузоподъемном устройств обеспечивается следующим образом. Ветряной генератор 8, вращаемый ветровым потоком, посредством привода 9 и движителя 10 обеспечивают перекачивание рабочего из нижней накопительной емкости 2 в верхнюю накопительную емкость 1. Емкости противовесы 3.1, 3.2, … при перемещении грузозахватным устройством 7, без груза, из верхнего положения в нижнее, перемещаются из нижнего положения в верхнее положение, в котором после срабатывания запорных клапанов 11, заполняются рабочим телом. При подъеме груза компенсации грузовой нагрузки обеспечивается подключением к грузовому барабану 17, барабанов противовесов 20, соединенных с емкостями противовесами 3.1, 3.2 канатной системой 4, посредством управляемых муфт 19, через раздаточный редуктор 18. В силу этого, грузовой барабан 17 получает дополнительный, компенсирующий грузовую нагрузка, крутящий момент. При выполнении цикла подъема груза, емкости противовесы перемещаются в нижнее положение. При этом срабатывают запорные клапана 12, опорожняя емкости противовесы в накопительную емкость 2. Включение (рабочий режим) и выключение (холостой режим) управляемых муфт 19 обеспечивается адаптивной системой управления работой противовесов. Тормоза 15, 21 обеспечивают безопасное функционирования грузоподъемного механизма.

Применение адаптивной системы управления противовесами позволяет достичь экономии энергии за счет компенсации грузовой нагрузки. Количество противовесов и их грузовые характеристики определяются из условия оптимальности технико-экономических показателей.

Последовательность перемещения емкостей 3.1, 3.2 определяется адаптивной системой управления противовесами, после сопоставления их загрузки и положение с величиной поднимаемого груза.

Грузоподъемное устройство состоит из грузовой лебедки, грузового каната и грузозахватного устройства. Грузовая лебедка соединена с раздаточным редуктором, соединенным, посредством управляемых муфт, с системой барабанов, соединенных канатной системой с системой противовесов. Последние выполнены в виде емкостей, перемещающихся между нижней и верхней накопительными емкостями, установленными на грузоподъемном устройстве, с заполнением рабочего тела из верхней накопительной емкости, рекуперация рабочего тела, которая обеспечивается посредством его перемещения движителем из нижней накопительной емкости. Повышается эффективность производства работ по подъему груза, за счет оборудования грузоподъемного устройства системой компенсации грузовой нагрузки, с использованием адаптивной системы уравновешивания и источника возобновляемой энергии. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Грузоподъемное устройство, состоящее из грузовой лебедки, грузового каната и грузозахватного устройства, отличающееся тем, что грузовая лебедка соединена с раздаточным редуктором, соединенным, посредством управляемых муфт, с системой барабанов, соединенных канатной системой с системой противовесов, выполненных в виде емкостей, перемещающихся между нижней и верхней накопительными емкостями, установленными на грузоподъемном устройстве, с заполнением рабочего тела из верхней накопительной емкости, рекуперация рабочего тела, которая обеспечивается посредством его перемещения движителем из нижней накопительной емкости.

2. Грузоподъемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что емкости накопителей верхнего и нижнего уровней, а также емкости противовесов оборудованы в нижних частях запорными клапанами, а в верхних частях нажимными элементами запорных клапанов.

3. Грузоподъемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что движитель оборудован приводом от источника возобновляемой энергии, в частности ветровой генератор.

4. Грузоподъемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что адаптивное управление перемещением противовесов обеспечивается посредством управляющих воздействия на управляемые муфты.