автомобильный кран

Формула изобретения

Автомобильный кран, содержащий стрелу, поворотное устройство, неповоротное устройство, выносные опоры с опорами вывешивания крана, причем каждая опора вывешивания крана выполнена в виде гидроцилиндра и содержит шток с поршнем, отличающийся тем, что у одной из опор вывешивания крана ход поршня больше ходов поршней других опор вывешивания крана.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к подъемно-транспортному машиностроению, и может быть применено при конструировании, производстве и использовании автомобильных кранов, кранов-манипуляторов, различных подъемников для высотных работ.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Наряду с шасси, поворотным устройством и стрелой неповоротное устройство с выносными опорами является одним из основных элементов крана. С помощью расположенных на неповоротном устройстве выносных опор увеличивают опорный контур крана в рабочем положении, обеспечивают его работу на наклонных рабочих площадках. Опорный контур проходит через опорные элементы опор вывешивания и, как правило, в плане представляет многоугольник.

Одной из важных проблем автомобильного крана является невозможность его работы на больших уклонах рабочей площадки или существенное уменьшение грузоподъемности крана при работе на больших уклонах. Как правило, в настоящее время для безопасной работы крана требуется проведение значительных по объему и времени земляных работ по выравниванию рабочей площадки под кран. Особо остро эта проблема проявляется при работах вблизи котлованов, когда в противоречие между собой вступают две проблемы: проблема - как можно дальше от края на склоне котлована расположить кран, например, для поднятия со дна или опускания на дно котлована груза и проблема уменьшения грузоподъемности крана, если он располагается на склоне котлована с большим уклоном.

Заявленное изобретение направлено на разрешение этих противоречий.

Аналогом изобретения является автомобильный кран, описанный в патенте US 6138845 с датой публикации 31.10.2000 года. Кран содержит стрелу, поворотное устройство, неповоротное устройство, четыре выносные опоры с опорами вывешивания крана. В качестве опор вывешивания крана используют гидроцилиндры. Все гидроцилиндры вывешивания выполнены идентичными с одинаковыми габаритами.

С существенными признаками заявленного изобретения совпадают следующие признаки аналога: автомобильный кран, содержащий стрелу, поворотное устройство, неповоротное устройство, выносные опоры с опорами вывешивания крана, и каждая опора вывешивания крана выполнена в виде гидроцилиндра.

Недостатки аналога следующие:

i. Малый допустимый уклон рабочей площадки.

ii. Малая грузоподъемность во время работы на больших уклонах рабочей площадки, в частности, на краю котлована при опускании или подъеме груза со дна котлована.

iii. Малый угол наклона крана в сторону, противоположную сектору работы крана.

Другими аналогами изобретения могут быть автомобильный кран, описанный в патенте US 6341705 с датой публикации 29.01.2002 года, автомобильный кран, описанный в патенте US 6186347 с датой публикации 13.02.2001 года, автомобильный кран, описанный в патенте RU 2162436 с датой публикации 27.01.2001 года, а также автомобильный кран, описанный в источнике Зайцев Л.В., Полосин М.Д. Автомобильные краны: Учебник для сред. проф.-техн. уч-щ. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1978, 327 с., ил. на стр.223-225.

Каждый из описанных аналогов также содержит стрелу, поворотное устройство, неповоротное устройство, выносные опоры с опорами вывешивания крана, и каждая опора вывешивания крана выполнена в виде гидроцилиндра. Все гидроцилиндры, закрепленные на выносных опорах, выполнены идентичными с одинаковыми геометрическими параметрами. В последнем источнике также описаны автомобильные краны, которые в качестве опор вывешивания имеют винты вывешивания.

С существенными признаками заявленного изобретения совпадают следующие признаки аналогов: автомобильный кран, содержащий стрелу, поворотное устройство, неповоротное устройство, выносные опоры с опорами вывешивания крана, и каждая опора вывешивания крана выполнена в виде гидроцилиндра.

Недостатки аналогов те же, что указаны для первого аналога.

Прототипом изобретения является автомобильный кран, описанный в источнике /Кран стреловой самоходный на специальном колесном шасси. КС-59711. Руководство по эксплуатации. КС-59711.00.000 РЭ. 2003 г./.

Автомобильный кран содержит стрелу, поворотное устройство, неповоротное устройство, являющееся колесным шасси БАЗ-8026. На неповоротном устройстве установлена опора поворотная, предназначенная для соединения неповоротного устройства крана с поворотным устройством. На неповоротном устройстве расположены выносные опоры с опорами вывешивания крана. Каждая из выносных опор представляет собой сварную балку коробчатого сечения, установленную и перемещающуюся в поперечной балке рамы шасси с помощью гидроцилиндра. Каждая опора вывешивания крана выполнена в виде гидроцилиндра, который содержит шток с поршнем. Диаметр поршня 125 мм, диаметр штока 100 мм, ход поршня 600 мм.

С существенными признаками заявленного изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: автомобильный кран, содержащий стрелу, поворотное устройство, неповоротное устройство, выносные опоры с опорами вывешивания крана, и каждая опора вывешивания крана выполнена в виде гидроцилиндра и содержит шток с поршнем.

Недостатки прототипа, препятствующие получению технических результатов, которые обеспечиваются заявленным изобретением, следующие:

i. Малый допустимый уклон рабочей площадки для автомобильного крана, не влияющий на возможность горизонтирования крана. У крана - прототипа допустимый уклон рабочей площадки не должен быть более 3° в продольном направлении и 2.6° в поперечном направлении. При данных уклонах рабочей площадки выносные опоры обеспечивают горизонтирование крана. При уклоне площадки более 3° в продольном направлении выносные опоры уже не обеспечивают горизонтирование крана. В этом случае неповоротное устройство крана при работе находится под углом к местному горизонту. Проведенные исследования в отношении крана - прототипа показали, что с увеличением уклона рабочей площадки с 3° до 5° в сторону сектора работы крана грузоподъемность крана на вылете стрелы, равном 18 м, уменьшается на 5%, а с увеличением уклона рабочей площадки с 3° до 10° грузоподъемность крана на вылете стрелы, равном 18 м, уменьшается на 23%.

С уменьшением вылета стрелы влияние уклона площадки растет. Так, увеличением уклона рабочей площадки с 3° до 5° грузоподъемность крана на вылете стрелы, равном 6 м, уменьшается на 8%, а с увеличением уклона рабочей площадки с 3° до 10° грузоподъемность крана на вылете стрелы, равном 6 м, уменьшается на 47%.

Грузоподъемность может быть увеличена за счет снижений центра масс крана, более низкого расположения противовеса, однако это потребует изменения компоновки крана, больших временных и денежных затрат.

ii. Малая грузоподъемность крана во время работы на больших уклонах рабочей площадки, в частности, на краю котлована при опускании или подъеме груза со дна котлована. Как указывалось выше, с увеличением уклона рабочей площадки грузоподъемность крана уменьшается.

Возможно увеличение грузоподъемности, во-первых, за счет разравнивания - горизонтирования поверхности рабочей площадки, во-вторых, путем установления крана дальше от края котлована на ровной горизонтальной площадке. В первом случае могут потребоваться значительные трудозатраты и время на разравнивание площадки, во втором случае грузоподъемность крана уменьшается из-за увеличения вылета стрелы, а значит может существенно увеличиться время его работы. Для крана - прототипа при опускании и подъеме груза из котлована грузоподъемность на вылете стрелы 12 м составляет 3.05 т, а на вылете 18 м грузоподъемность составляет уже 1.4 т. Таким образом, чем дальше от котлована установлен кран, тем меньше его грузоподъемность.

iii. Малый угол наклона крана в сторону, противоположную сектору работы крана. Известно, что грузоподъемность крана уменьшается при его наклоне в сторону сектора работы, и грузоподъемность крана увеличивается при его наклоне в сторону, противоположную сектору работы. Для крана - прототипа максимальный угол наклона, который может быть создан за счет разности ходов поршней гидроцилиндров вывешивания, составляет 3°. Исследования показали, что при таком угле наклона крана грузоподъемность может быть увеличена, но не более чем на 5-8%. Если бы разность хода поршней гидроцилиндров вывешивания была больше, то и грузоподъемность могла бы быть больше.

iiii. Малая глубина задавливания опорой вывешивания крана анкера или сваи в грунт. Исследования, проведенные в НИИ стреловых кранов, показали, что агрегаты, имеющие выносные опоры и вывешивающиеся на них, могут использоваться для осуществления операций задавливания анкеров и свай в грунт. При проведении операции задавливания подпятник гидроцилиндра вывешивания располагается сверху на анкере или свае. Стрела крана ориентируется над подпятником. После чего над поверхностью рабочей площадки приподнимается груз весом от 25 до 100% от максимально возможного. Большая нагрузка от приподнятого груза распределяется на подпятник, расположенный на анкере или свае. Под действием нагрузки (веса крана или веса крана с поднятым грузом) анкер или свая задавливаются в грунт. Чем больше ход поршня гидроцилиндра вывешивания или его ход вывешивания, тем на большую глубину от поверхности земли может быть задавлен анкер или свая. У прототипа ход вывешивания поршня составляет 27 см, значит на глубину 27 см от поверхности земли может быть задавлен анкер или свая, что является незначительной величиной.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Заявленный в изобретении автомобильный кран предназначен для выполнения ряда операций: передвижения по дорогам и рабочей площадке, работы на рабочих площадках, в том числе на рабочих площадках с большими уклонами, захвата груза, его подъема к месту назначения, опускания и отцепки груза, подъема и перемещения грузозахватного устройства, а также других операций.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение эффективности работы крана на наклонных рабочих площадках, например, на краю котлованов, траншей, на склонах насыпей. Поставленная задача решается за счет того, что согласно изобретению автомобильный кран содержит стрелу, поворотное устройство, неповоротное устройство, выносные опоры с опорами вывешивания крана, причем каждая опора вывешивания крана выполнена в виде гидроцилиндра и содержит шток с поршнем, и у одной из опор вывешивания крана ход поршня больше ходов поршней других опор вывешивания крана. Данная совокупность признаков обеспечивает получение всех нижеприведенных технических результатов. Признаки изобретения, отличительные от прототипа, следующие: у одной из опор вывешивания крана ход поршня больше ходов поршней других опор вывешивания крана.

Диаметр штока указанного выше гидроцилиндра может быть больше диаметров штоков других гидроцилиндров в 1.15-3.5 раза. Диаметр штока увеличивают с целью повышения прочностных характеристик гидроцилиндра. Если шток гидроцилиндра полый, то повышение его прочностных характеристик может быть достигнуто за счет увеличения толщины стенок полого штока без увеличения диаметра штока.

Ход поршня указанного выше гидроцилиндра предпочтительно выполнять больше ходов поршней других гидроцилиндров в 1.15-3.5 раза. Исследования показали, что для большинства выпускаемых в России автомобильных кранов увеличение хода поршня гидроцилиндра вывешивания более чем в 3.5 раза по сравнению с существующими значениями этого параметра может привести к тому, что гидроцилиндр будет мешать работе поворотного устройства, а при расположении его ближе к земле могут уменьшаться характеристики проходимости шасси. Однако для крупногабаритных кранов увеличение длины корпуса гидроцилиндра вывешивания может быть больше чем 3.5 раза. Увеличение хода поршня гидроцилиндра вывешивания менее чем в 1.15 раза по сравнению с существующими значениями этого параметра также обеспечит выполнение заявленных технических результатов, только в меньшей степени, чем при рекомендуемом диапазоне.

Конструктивных ограничений на диаметры гидроцилиндра, поршня и штока практически ни на одном кране нет.

Изобретение обеспечивает получение нескольких технических результатов:

i. Увеличение допустимого уклона рабочей площадки автомобильного крана в вертикальной плоскости, проходящей через центр вращения поворотной рамы и подпятник большего гидроцилиндра вывешивания в сторону большего гидроцилиндра, при котором уклон не влияет на возможность горизонтирования крана.

У прототипа для каждого гидроцилиндра вывешивания общий ход поршня равен 0.6 м, ход вывешивания равен 0.27 м, и при этом допустимый уклон рабочей площадки составляет 2.6-3° (см. фиг.10 и фиг.11).

В случае выполнения, например, одного из задних гидроцилиндров вывешивания (в частности, заднего левого, как показано на фиг.1) с ходом поршня, равным 1.3 м, ход вывешивания этого гидроцилиндра составит 1 м, уклон рабочей площадки в сторону этого гидроцилиндра может достигать 9.6-11°.

При выполнении большего гидроцилиндра с ходом поршня, равным 2.3 м, ход вывешивания этого гидроцилиндра составит 2 м, уклон рабочей площадки в сторону этого гидроцилиндра может достигать 19-21°.

Описанная конструкция позволит крану горизонтироваться и работать на гораздо больших уклонах при соответствующем расположении крана над котлованом. Схема расположения крана над котлованом показана на фиг.5. На схеме гидроцилиндр вывешивания с большим ходом поршня 1 опирают на дно котлована, а гидроцилиндры вывешивания с меньшими ходами поршней 2, 3, 4 опирают на ровную площадку у края котлована. Позициями 13, 14 и 15 условно показывают линии одинакового уровня котлована. Наличие на кране одного гидроцилиндра вывешивания с большим ходом поршня позволяет вывесить кран над котлованом ближе к объекту подъема или опускания.

На фиг.6 представлены грузо-высотные характеристики:

крана - прототипа КС-59711, вывешенного на краю котлована (верхняя шкала расстояний с нулем отсчета за задними опорами);

заявленного крана, у которого задняя левая опора опирается на дно котлована (нижняя шкала расстояний с нулем отсчета между задними и передними опорами).

Заявленный кран может быть вывешен на 4 м ближе к центру котлована, чем прототип.

На фиг.7, фиг.8 и фиг.9 также представлены грузо-высотные характеристики кранов, в создании которых принимал участие «НИИ стреловых кранов». Показано, что вывешивание крана над котлованом по сравнению с вывешиванием крана на краю котлована приводит к существенному увеличению грузоподъемности на одних и тех же вылетах стрелы. Исследования показали, что в общем случае у двух задних гидроцилиндров ход поршня может быть больше ходов поршней других гидроцилиндров, а именно двух передних. Также, у двух гидроцилиндров правого борта ход поршней может быть больше ходов поршней других гидроцилиндров, а именно двух левого борта. Или у двух гидроцилиндров левого борта ходы поршней могут быть больше ходов поршней гидроцилиндров правого борта.

ii. Повышение грузоподъемности крана во время работы на больших уклонах рабочей площадки на краю котлована при опускании или подъеме груза со дна котлована.

Сравнительный анализ грузо-высотных характеристик крана КС-59711, вывешенного на краю котлована, и крана, заявленного в изобретении, вывешенного частично над котлованом, показывает, что на большом вылете стрелы (при выдвинутых 3-х секциях стрелы) максимальная грузоподъемность увеличивается в 1.7 раза (с 1.4 т до 2.41 т), на среднем вылете стрелы (при выдвинутых 2-х секциях стрелы) грузоподъемность увеличивается в 2.2 раза (с 3.05 т до 6.82 т), на малом вылете стрелы (при втянутых секциях стрелы) грузоподъемность увеличивается в 2.4 раза (с 10 т до 24 т).

Аналогичные данные можно получить, проанализировав графики на фиг.7, фиг.8 и фиг.9, где представлены грузо-высотные характеристики других автомобильных кранов.

iii. Увеличение угла наклона крана в сторону, противоположную сектору работы крана, с целью повышения грузоподъемности установленного на выносные опоры автомобильного крана при работе в секторе над большим гидроцилиндром вывешивания и максимальном ходе его поршня.

При выполнении на кране одного из гидроцилиндров вывешивания с ходом поршня большим, чем ходы поршней других гидроцилиндров вывешивания, и при максимальном его выдвижении (при вывешивании крана на горизонтальной поверхности) опорный контур 36 крана будет треугольным с опорой на три подпятника (см. фиг.14). Кран устойчив, если вектор силы тяжести 37 крана, проходящий через его центр масс 38, проходит внутри опорного контура 36.

С увеличением угла наклона крана в сторону, противоположную сектору работы крана, увеличивается его грузоподъемность. И наоборот, с увеличением угла наклона крана в сторону работы крана, его грузоподъемность уменьшается. В таблице на фиг.13 представлена зависимость массы максимально допустимого груза от угла наклона крана в сторону поднимаемого груза. Аналогична зависимость массы допустимого груза от угла наклона крана в сторону, противоположную сектору работы крана. С увеличением угла на 10° в сторону, противоположную сектору работы крана, грузоподъемность может увеличиваться от 1.3 до 1.5 раза в зависимости от вылета стрелы. С увеличением угла на 20° грузоподъемность может увеличиваться от 1.7 до 2.4 раза в зависимости от вылета стрелы.

iiii. Увеличение глубины задавливания опорой вывешивания крана анкера или сваи в грунт за счет перераспределения на эту опору большей нагрузки от веса крана.

При проведении операции задавливания подпятник гидроцилиндра вывешивания располагается сверху на анкере или свае. Шток данного гидроцилиндра выдвигается на максимальную длину. Стрела крана ориентируется над подпятником. После чего над поверхностью рабочей площадки приподнимается груз весом от 25 до 100% от максимально возможного. Большая нагрузка от приподнятого груза распределяется на подпятник, расположенный на анкере или свае. Под действием нагрузки (веса крана или веса крана с поднятым грузом) анкер или свая задавливаются в грунт. Чем больше ход поршня или ход вывешивания, тем на большую глубину от поверхности земли может быть задавлен анкер или свая.

Если ход вывешивания поршня составляет 27 см, как у прототипа, значит на глубину 27 см от поверхности земли может быть задавлен анкер или свая. Если ход вывешивания поршня составляет 150 см, значит на глубину 150 см от поверхности земли может быть задавлен анкер или свая.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ.

На фигуре 1 изображен автомобильный кран, у которого задняя левая опора снабжена гидроцилиндром вывешивания с ходом поршня большим, чем ходы поршней других гидроцилиндров вывешивания.

На фигуре 2 изображен автомобильный кран в вывешенном положении, причем часть корпуса крана расположена над котлованом.

На фигуре 3 представлен макет автомобильного крана в вывешенном положении над котлованом, у которого задняя левая опора снабжена гидроцилиндром вывешивания с ходом поршня большим, чем ходы поршней других гидроцилиндров вывешивания.

На фигуре 4 представлен макет автомобильного крана в вывешенном положении над котлованом, у которого передняя правая опора снабжена гидроцилиндром вывешивания с ходом поршня большим, чем ходы поршней других гидроцилиндров вывешивания.

На фигуре 5 представлен вид сверху на макет автомобильного крана в вывешенном положении над котлованом. У крана задняя левая опора 1 снабжена гидроцилиндром вывешивания с ходом поршня большим, чем ходы поршней других гидроцилиндров вывешивания.

На фигурах 6, 7, 8 и 9 представлены графики грузо-высотных характеристик автомобильных кранов в положении, когда краны расположены на краю котлована и когда краны расположены частично над котлованом.

На фигуре 10 изображена таблица зависимости допустимого уклона рабочей площадки от хода вывешивания гидроцилиндров в продольном направлении крана.

На фигуре 11 изображена таблица зависимости допустимого уклона рабочей площадки от хода вывешивания гидроцилиндров в поперечном направлении крана.

На фигуре 12 представлена таблица с расчетными вариантами нагружения крана.

На фигуре 13 представлена таблица с зависимостью массы максимально допустимого груза от угла наклона крана в сторону поднимаемого груза.

На фигуре 14 представлен макет автомобильного крана, опирающегося на три выносные опоры с наклоном в сторону, противоположную сектору работы крана.

На фигуре 15 представлен макет автомобильного крана, опирающегося на выносные опоры, причем наклон одной из выносных опор к плоскости местного горизонта (или к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства) больше наклонов других выносных опор к плоскости местного горизонта.

На фигуре 16 представлен чертеж гидроцилиндра вывешивания крана.

На фигуре 17 изображена таблица с вариантами технических обликов гидроцилиндров вывешивания кранов.

На фигуре 18 изображена схема нагружения крана.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид автомобильного крана в транспортном положении. Автомобильный кран содержит телескопическую стрелу 7, поворотное устройство 6, неповоротное устройство 5, выносные опоры с опорами вывешивания крана, которые выполнены в виде гидроцилиндров вывешивания 1, 2, 3 и 4. Гидроцилиндр вывешивания 1 выполнен длиннее других гидроцилиндров с ходом поршня, большим ходов поршней других гидроцилиндров 2, 3 и 4. На неповоротном устройстве 5 установлена опора поворотная 8, предназначенная для соединения неповоротного устройства крана с поворотным устройством.

Каждая выносная опора имеет два фиксированных положения - полностью выдвинутое (рабочее) и полностью втянутое (транспортное). Каждая выносная опора представляет собой сварную балку коробчатого сечения, которая перемещается в поперечной балке рамы шасси гидроцилиндром.

На конце каждой выносной опоры сваркой или болтами закреплена опора вывешивания крана, выполненная в виде гидроцилиндра вывешивания крана.

Каждый гидроцилиндр вывешивания крана содержит шток с поршнем, расположенные в корпусе гидроцилиндра.

При этом гидроцилиндр вывешивания крана задней левой выносной опоры содержит шток с поршнем, и ход поршня составляет величину 1800 мм. Диаметр штока составляет 120 мм, диаметр поршня составляет 145 мм, давление под поршнем составляет 20.5 МПа.

Гидроцилиндр вывешивания крана задней правой выносной опоры содержит шток с поршнем, и ход поршня составляет величину 600 мм. Диаметр штока 100 мм, диаметр поршня 125 мм, давление под поршнем 20.5 МПа.

Гидроцилиндр вывешивания крана передней левой выносной опоры содержит шток с поршнем, и ход поршня составляет величину 600 мм. Диаметр штока 100 мм, диаметр поршня 125 мм, давление под поршнем 20.5 МПа.

Гидроцилиндр вывешивания крана передней правой выносной опоры содержит шток с поршнем, и ход поршня составляет величину 600 мм. Диаметр штока 100 мм, диаметр поршня 125 мм, давление под поршнем 20.5 МПа.

На фиг.17 в таблице приведены другие варианты технических обликов гидроцилиндров вывешивания. Варианты рассчитывались для модернизации выпускаемых кранов КС-59711 и КС-45717К-1 и создания перспективных автомобильных кранов с повышенной односторонней устойчивостью.

На фиг.2 изображен автомобильный кран в вывешенном положении. Подпятник 9 гидроцилиндра вывешивания 1 опирается на дно 11 котлована. Подпятник 10 гидроцилиндра вывешивания 4 опирается на грунт 12 у края котлована. Подпятники гидроцилиндров вывешивания передних выносных опор также опираются на грунт у края котлована (на чертежах не показано). На фиг.3 для наглядности представлена фотография макета автомобильного крана, находящегося над котлованом. Гидроцилиндр 1 подпятником 9 опирается на площадку дна 11 котлована. На фиг.4 также представлена фотография макета автомобильного крана, находящегося над котлованом. Гидроцилиндр 3 подпятником опирается на площадку дна 11 котлована.

Если смотреть сверху на автомобильный кран (как показано на фиг.5), расположенный над котлованом, то можно оценить, на сколько ближе к дну котлована 11 или к центру котлована расположен кран по сравнению с ситуацией, когда кран вывешен на краю котлована. На фиг.5 обозначены опоры крана с гидроцилиндрами 1, 2, 3 и 4. Гидроцилиндр 1 задней левой опоры выполнен с ходом поршня большим, чем ходы поршней других гидроцилиндров вывешивания, и подпятник этого гидроцилиндра опирается на дно котлована. Позициями 13, 14 и 15 условно показаны линии одинакового уровня котлована. Видно, что если автомобильный кран обладает возможностью частично вывешиваться над котлованом или над пологим склоном котлована, то он может быть размещен ближе к тому грузу, который необходимо поднять со дна котлована, или к тому месту на дне или на склоне котлована, куда необходимо опустить груз.

Эффект от применения на кране одного из гидроцилиндров вывешивания с ходом поршня, большим ходов поршней других гидроцилиндров вывешивания, показан на графиках, приведенных на фиг.6, 7, 8 и 9. Кривые на графиках - грузо-высотные или грузовые характеристики крана. По оси ординат - высота подъема стрелы. По оси абсцисс - расстояние от края котлована вглубь котлована, причем верхняя ось отражает ситуацию, когда кран находится на краю котлована, а нижняя ось - когда кран частично находится над котлованом.

Исследования показали, что при разности уровней площадок, расположенных на дне котлована, и перед котлованом в один метр кран типа КС-59711 может быть размещен на 4 м над котлованом (смотри фиг.6), кран типа КС-45717К-1 может быть размещен на 3 м над котлованом (смотри фиг.7), кран типа КС-8973 может быть размещен на 3.8 м над котлованом (смотри фиг.8), кран типа КС-6973А-1 может быть размещен на 4.2 м над котлованом (смотри фиг.9).

Для всех вышеуказанных кранов на больших вылетах стрелы размещение части крана над котлованом позволит увеличить поднимаемый груз в 1.5-1.7 раза. На малых вылетах стрелы величина поднимаемого груза может быть увеличена от 2 до 2.4 раза.

На фиг.16 представлен гидроцилиндр вывешивания крана.

Гидроцилиндр вывешивания 1 выполнен с ходом поршня, равным 1.8 м (позиция 33 на фиг.16), который в 3 раза больше ходов поршней других гидроцилиндров 2, 3 и 4. Ход вывешивания его составляет 1.5 м. Допустимый уклон рабочей площадки в продольном направлении крана составляет 16° (см. таблицу на фиг.10) или 29 см/м, что в пять раз больше допустимого угла рабочей площадки прототипа и других современных автомобильных кранов.

На фиг.16 обозначены следующие позиции:

16 - шток; 17 - грязесъемник; 18, 32 - кольцо стопорное; 19 - втулка; 20 - кольцо опорное; 21, 25 - кольца уплотнительные; 22 - корпус гидроцилиндра; 23 - манжета; 24 - кольцо защитное; 26 - поршень; 27 - гайка; 28 - винт; 29 - кольца резиновые подвижные; 30 - кольца профильные; 31 - кольцо; 33 - ход поршня; 34 - диаметр поршня; 35 - диаметр штока.

С увеличением хода поршня увеличивается масса гидроцилиндра.

Увеличение массы гидроцилиндра может быть рассчитано по формуле:

где

- плотность материала корпуса и штока гидроцилиндра;

l - увеличение хода поршня большего гидроцилиндра по отношению к ходам поршней других гидроцилиндров (позиция 33 на фиг.16) или к ходу поршня прототипа;

П=3.14;

- наружный диаметр корпуса гидроцилиндра;

- диаметр поршня (позиция 34 на фиг.16);

- наружный диаметр штока (позиция 35 на фиг.16);

- внутренний диаметр штока. Если шток без внутренней полости, то .

С изменением геометрических характеристик элементный состав гидроцилиндра не меняется.

Оценочные расчеты показали, что для современных гидроцилиндров вывешивания увеличение хода поршня на 1 м приведет к увеличению массы гидроцилиндра на 25-75 кг.

Имеется конструктивная возможность обеспечения работы крана на больших уклонах при меньших увеличениях размеров одного из гидроцилиндров. Для этого необходимо, чтобы в вывешенном положении крана наклон одной из выносных опор, на которой закреплен больший гидроцилиндр вывешивания, в ее продольном направлении к перпендикуляру 42 к плоскости неповоротного устройства был больше наклона других выносных опор в их продольных направлениях к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства. На фиг.15 показан макет автомобильного крана, у которого наклон выносной опоры 41 в ее продольном направлении к перпендикуляру 42 к плоскости неповоротного устройства больше наклона других выносных опор (например, передней левой опоры) в их продольных направлениях к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства. Угол 43 между верхней поверхностью выносной опоры 41 в ее продольном направлении и перпендикуляром к плоскости неповоротного устройства составляет 105°.

Углы 44 между верхними поверхностями других выносных опор в их продольных направлениях и перпендикуляром 42 к плоскости неповоротного устройства составляет 90°. При этом разность углов равна 15°. При такой конструкции выносной опоры у ее гидроцилиндра (большего на кране) ход поршня может быть уменьшен с 1.8 м до 1.3 м. Соответственно проще будет изготовить больший гидроцилиндр.

Как было сказано выше, наклон выносной опоры в ее продольном направлении к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства определяется углом между верхней поверхностью выносной опоры в ее продольном направлении и перпендикуляром к плоскости неповоротного устройства. Угловое положение плоскости неповоротного устройства относительно плоскости местного горизонта определяется указателем угла наклона. В качестве указателей наклона крана применяются креномеры жидкостного типа, электронные угломеры (типа Geo-Fennel Multi Diget Pro.), электронные уровни (типа Stabila 86) и другие приборы. Плоскость неповоротного устройства - плоскость, проходящая через поверхность неповоротного устройства, на которой расположен указатель угла наклона неповоротного устройства (например, ходовой рамы) к плоскости местного горизонта.

Для опоры левого борта угол 44 между верхней поверхностью выносной опоры в ее продольном направлении и перпендикуляром 42 к плоскости неповоротного устройства замеряется от перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства против часовой стрелки при следующем положении опоры к человеку, осуществляющему замер (см. фиг.15):

- неповоротное устройство крана справа от человека;

- выносная опора выдвигается влево от человека.

Для опоры правого борта угол 43 между верхней поверхностью выносной опоры в ее продольном направлении и перпендикуляром 42 к плоскости неповоротного устройства замеряется от перпендикуляра к плоскости неповоротного устройства по часовой стрелке при следующем положении опоры к человеку, осуществляющему замер (см. фиг.15):

- неповоротное устройство крана слева от человека;

- выносная опора выдвигается вправо от человека.

Опора 41 выдвигается из поперечной балки неповоротного устройства - направляющей для выносной опоры, которая расположена на ходовой раме под тем же углом 43, что и опора, а именно под большим углом к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства, чем остальные поперечные балки. В данном конструктивном решении именно угол наклона поперечной балки задает угол наклона выносной опоры. Поперечные балки - направляющие для других выносных опор располагаются на ходовой раме под меньшим углом 44, равным 90°.

Таким образом, неповоротное устройство содержит поперечную балку - направляющую для выносной опоры с большим гидроцилиндром, у которой угол наклона в ее продольном направлении к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства больше углов наклона других поперечных балок - направляющих для других выносных опор в их продольных направлениях к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства. Исследования показали, что угол наклона выносной опоры (а также поперечной балки - направляющей) в ее продольном направлении к перпендикуляру к плоскости неповоротного устройства может составлять величину от 90 до 135°.

Наклонное положение направляющей и выносной опоры позволяет выполнить эту выносную опору большей длины (при условии невыхода ее за габариты крана), чем остальные опоры на кране. Если длина выносной опоры больше, значит больше площадь, охватываемая опорным контуром.

На фиг.18 введены следующие позиции: «G» - позиция 45, «с» - позиция 46, «b» - позиция 47, «h₁» - позиция 48, «а» - позиция 49, «h» - позиция 50, «Q» - позиция 51, « » - позиция 39. Обозначения согласуются с параметрами фиг.12 и 13.

Автомобильный кран работает следующим образом. К месту работы кран передвигается собственным ходом по дорогам к рабочей площадке.

Исходное положение крана - транспортное. В этом положении секции стрелы полностью втянуты, стрела находится в транспортном положении на стойке поддержки стрелы, крюковая подвеска закреплена на раме шасси или неповоротном устройстве; гусек, если такой имеется, закреплен на стреле на ее боковой поверхности, выносные опоры втянуты и застопорены фиксаторами, двигатель крана включен, кран находится на рабочей площадке.

Ориентируют кран (как показано на фиг.5) таким образом, чтобы вертикальная плоскость, проходящая через центр вращения поворотного устройства, и опорный элемент гидроцилиндра вывешивания с большим ходом поршня совпадала с направлением наибольшего уклона рабочей площадки. Уровень рабочей площадки под подпятник гидроцилиндра с большим ходом поршня (большего гидроцилиндра) ниже уровней рабочих площадок под подпятники других гидроцилиндров.

Работа на рабочей площадке начинается с перевода крана из транспортного в рабочее положение. Кран устанавливают на выносные опоры и горизонтируют посредством гидроцилиндров вывешивания крана.

Ход поршня большего гидроцилиндра (составляющий величину до 1.8 м) больше, чем ходы поршней других гидроцилиндров (составляющих величину до 0.6 м).

С такими характеристиками гидроцилиндров вывешивания угол рабочей площадки может составлять от 0 до 16°.

После горизонтирования крана осуществляют работу по подъему и опусканию грузов, например, на дно котлована, перемещению грузозахватного устройства и груза по строительной площадке.

Описанная конструкция автомобильного крана обеспечит увеличение допустимого уклона рабочей площадки, при котором уклон не влияет на возможность горизонтирования крана. Кроме того, учитывая возможность заявленного автомобильного крана горизонтироваться на больших уклонах, повышается его грузоподъемность во время работы на больших уклонах рабочей площадки, например на краю котлована при опускании или подъеме груза со дна котлована.

Как прототип, так и заявленный автомобильный кран имеет возможность устанавливаться на выносных опорах таким образом, чтобы его неповоротное устройство было наклонено в сторону, противоположную сектору работы крана. В отличие от прототипа заявленный кран в большей степени может реализовать такую возможность при работе в секторе над большим гидроцилиндром вывешивания. В описанном примере реализации изобретения неповоротное устройство может быть наклонено к плоскости горизонтальной площадки под углом 14-16°. Прототип - лишь под углом 3°.

Установление неповоротной части под углом наклона в 15° в сторону, противоположную сектору работы 40 над большим гидроцилиндром (см. фиг.14), позволит увеличить грузоподъемность на больших вылетах стрелы приблизительно в 1.48 раза (на 48%), на малых вылетах - в 1.7 раза (на 70%) и более.

У прототипа увеличение грузоподъемности на больших вылетах, за счет наклона (на три градуса) в сторону, противоположную сектору работы, возможно до 8%, а на малых вылетах стрелы - до 18% (см. фиг.12 и фиг.13). На фиг.13 варианты с углами наклона до 3° могут быть использованы для оценки увеличения (уменьшения) грузоподъемности прототипа. А варианты с углами наклона от трех до тридцати градусов могут быть использованы для оценки увеличения (уменьшения) грузоподъемности заявленного крана.

С увеличением хода вывешивания поршня с 0.275 м до 1.5 м соответственно увеличивается глубина задавливания анкера или сваи.

У прототипа ход вывешивания поршня составляет 27.5 см, значит на глубину 27.5 см от поверхности земли может быть задавлен анкер или свая. Если ход вывешивания поршня составляет 2 м, значит на глубину 2 м от поверхности земли может быть задавлен анкер или свая. Заявленный кран с помощью одной из опор (неважно какой, например, задней левой, или передней левой, или передней правой, или задней правой) может эффективно решать задачу задавливания анкера или сваи в грунт.

Таким образом, будет осуществлено изобретение, реализовано его назначение и достигнуты технические результаты.

ЛИТЕРАТУРА

1. Зайцев Л.В., Полосин М.Д. Автомобильные краны: Учебник для сред. проф.-техн. уч-щ. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1978. - 327 с., ил.

2. Кран стреловой самоходный на специальном колесном шасси. КС-59711. Руководство по эксплуатации. КС-59711.00.000 РЭ, 2003 г.

3. Международный стандарт ИСО 4306/1-1985, Грузоподъемные краны - Словарь-Часть 1: Общие положения.

4. Большой толковый словарь русского языка. / Составитель и главный редактор С.А.Кузнецов. - СПб.: «Норинт», 2000.