кабельный кран

Формула изобретения

1. Кабельный кран, содержащий опорные башни, несущий канат с неподвижно закрепленными концами на обеих башнях, подъемный и тяговый канаты, подъемную и тяговую лебедки, грузовую тележку с контейнером, перемещающуюся по несущему канату с помощью тяговых каната и лебедки, обводные блоки тягового каната, элементы крепления свободного конца подъемного каната, отличающийся тем, что к несущему канату прикреплен аэростат посредством каната и узла подвески, на котором установлены обводные блоки тягового каната и элементы крепления свободного конца подъемного каната.

2. Кабельный кран по п.1, отличающийся тем, что узел подвески вмонтирован в разрыв несущего каната.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к подъемно-транспортному оборудованию и предназначено для подъема и транспортировки грузов, например горной массы из карьера.

Известны кабельные краны, представляющие собой грузоподъемные машины с гибким несущим органом (стальным проволочным канатом), по которому движется грузовая крановая тележка.

Различают три разновидности крановых установок, имеющих гибкий несущий орган:

а) нормальные кабельные краны;

б) мостовые кабельные краны;

в) канатные башенные экскаваторы.

Кабельные краны подразделяются на большое число типов и разновидностей в зависимости от степени подвижности, характера работ и т.д.

В частности, по способу натяжения несущих канатов кабельные краны разделяются на четыре типа:

1) с натяжением несущего каната противовесом;

2) с неподвижно закрепленными несущими канатами;

3) с качающимися башнями;

4) со спускающимся несущим канатом.

В кабельных кранах с натяжением несущих канатов противовесом несущие канаты на одной из опорных башен закреплены в неподвижных концевых муфтах, а на другой опорной башне натягиваются с помощью противовеса. Противовес подвешивается к гибкому натяжному канату, перекинутому через направляющий блок на головке башни и соединенному с несущим канатом соединительной муфтой. Провес несущего каната у этих кранов меняется в зависимости от места нахождения грузовой тележки за счет подъема и опускания противовеса, натяжение же остается постоянным. Так как натяжной канат от перегибов на направляющем блоке быстро изнашивается то краны этого типа почти не находят применения.

В кабельных кранах с качающимися башнями несущий канат на обеих опорных башнях закреплен в неподвижных концевых муфтах, а натяжение его осуществляется весом одной из башен, поворачивающейся вокруг горизонтальной оси шарнирной опоры. Натяжение несущего каната в кранах этого типа колеблется в пределах 10-12% в зависимости от положения грузовой тележки.

Недостатком кранов этого типа являются значительные колебания канатов и тележек в вертикальной плоскости при резком изменении нагрузок, например при разгрузке контейнера.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков (прототипом) является кабельный кран с неподвижно закрепленным несущим канатом (И. Е. Барат, В. И. Плавинский. Кабельные краны, МАШГИЗ, Москва, 1954, с.5-12).

Кабельный кран с неподвижно закрепленным несущим канатом не имеет противовеса, а канат на обеих башнях закреплен в концевых муфтах. Этот кран, простой и надежный в эксплуатации, наиболее часто встречается в практике и содержит опорные башни, несущий канат, грузовую тележку, тяговый и подъемный канаты, обводные блоки тягового каната, лебедки и элементы крепления свободного конца подъемного каната. Несущий канат в кабельных кранах этого типа при монтаже получает первоначальное (монтажное) натяжение, которое в дальнейшем, при вытягивании каната, в эксплуатации регулируется натяжным устройством. Натяжение каната меняется в зависимости от массы и положения тележки в пролете и температуры. Причем максимальное натяжение возникает при положении груженой тележки посередине пролета и минимальной температуре, а минимальное - при подходе тележки к опоре.

На фиг. 1 приведена зависимость натяжения несущего каната (Т) от положения тележки (X) в пролете крана.

Недостатком кранов этого типа является значительное усиление натяжения несущего каната при подходе тележки к середине пролета, которое нередко поднимается до 140% от минимального, т.е.:

Тмах=1,4хТмин,

(Проф. А. И. Дукельский. Подвесные канатные дороги и кабельные краны. Изд. 3-е, МАШГИЗ, Москва-Ленинград, 1951 г., с.348). Из изложенного выше следует, что грузоподъемность крана ограничивается некоторым максимальным натяжением [Тмах], возникающим в несущем канате при нахождении груженой тележки посередине пролета. Значение натяжения (Тмах) принимается за допускаемое и определяется из выражения:

[Тмах]=Тдоп=Тразр.: n,

где - Тразр. - разрывное усилие каната;

n - коэффициент запаса.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение грузоподъемности кабельного крана сверх расчетного значения, не увеличивая при этом натяжения несущего каната больше допускаемого [Тдоп].

Поставленная задача решается следующим образом.

К несущему канату, с неподвижно прикрепленными концами на обеих башнях кабельного крана, содержащего тяговый и подъемный канаты, тяговую и подъемную лебедки, грузовую тележку с контейнером, перемещающуюся по несущему канату с помощью тяговых каната и лебедки, прикреплен аэростат посредством каната и узла подвески, на котором установлены обводные блоки тягового каната и элементы крепления свободного конца подъемного каната.

Всплывная сила аэростата, так же как и вертикальные составляющие реакции опор, направлена вверх и уравновешивает часть суммарной силы тяжести несущего каната и груженой тележки, направленной вниз. При этом натяжение несущего каната достигает максимума при положении груженой тележки между узлом подвески и опорой, но этот максимум по величине меньше допускаемого натяжения каната прототипа. Тот дополнительный поднимаемый и перемещаемый груз, которым можно догрузить кран для доведения натяжения каната до допускаемого значения, и является достижением поставленной цели - повышения грузоподъемности.

На фиг.2 схематично изображен описываемый кабельный кран.

Кабельный кран содержит опорные башни 1, несущий канат с неподвижно закрепленными на башнях концами 2, тяговый канат 3, подъемный канат 4, тяговую лебедку 5, подъемную лебедку 6, грузовую тележку 7 с контейнером 8, аэростат 9, прикрепленный к несущему канату посредством каната и узла подвески 10, на котором установлены обводные блоки тягового каната и элементы крепления свободного конца подъемного каната.

Работа крана происходит циклично. Цикл состоит из следующих операций:

- загрузка контейнера;

- подъем контейнера с помощью подъемного каната и подъемной лебедки до высоты горизонтального передвижения;

- передвижение тележки с контейнером по несущему канату с помощью тягового каната и тяговой лебедки до пункта разгрузки;

- разгрузка;

- передвижение тележки обратно к пункту погрузки;

- спуск контейнера на погрузочную площадку.

Техническая возможность реализации предлагаемого решения и его эффективность подтверждена проектными и расчетными работами и испытаниями макета кабельного крана с имитацией всплывной подъемной силы аэростата, равной четверти и половине силы тяжести груженой тележки.

Испытания показали, что повышение грузоподъемности при упомянутых фиксированных значениях всплывной подъемной силы аэростата составляет соответственно 24 и 32%. (Отчет по испытаниям макета АК1.000.000 148-101-97, ГРЦ "КБ им. академика В.П. Макева", 1997 г. Результаты проектных и расчетных работ представлены в эскизном проекте "Подъемно-транспортный аэростатический комплекс" АПК00.00.000ЭП, ГРЦ "КБ им. академика В.П. Макева", 1998 г.).

Узел подвески может быть вмонтирован в разрыв несущего каната, что является технически более простым и экономически более целесообразным, т.к. создает возможность замены несущего каната половинками, имеющими при эксплуатации разную интенсивность износа.

На кабельный кран могут быть установлены две грузовые тележки, кинематически не связанные между собой - по одной с каждой стороны узла подвески. Передвижение тележек по канату через систему управления синхронизируется так, что одна из тележек - груженая, от пункта погрузки, и другая - порожняя, к пункту погрузки начинают двигаться одновременно.

Схематичное изображение такого крана приведено на фиг.3. При этом варианте исполнения кабельный кран становится двухпролетным, работающим одновременно на два пункта разгрузки, а производительность крана повышается на 80%.