ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

В гидравлических складывающихся кранах и тракторных погрузчиках шарнирно-сочлененная стрела (в минимальном наборе элементов) содержит коренную секцию и рукоять; имеются и более сложные - многозвенные стрелы. Конструкция и кинематика любой стрелы предопределяют зону действия, нагрузки и весовые показатели грузоподъемного средства. Особую остроту эта проблема приобретает в системах манипуляторного типа. Разработан гидроманипулятор с шарнирно-стержневой стрелой, где в вертикальной плоскости каждый стержень работает на растяжение или сжатие. Это достигается тем, что стрела представляет набор шарнирно-ферменных конструкций из труб (стержней), а силовые нагрузки от гидроманипуляторов, веса груза и смежных элементов приложены к вершинам ферм. Кроме этого, длину верхних поясов ферм можно изменять, регулируя зону действия манипулятора и нагрузки на элементы системы.

Гидроманипулятор включает выносное основание 1 (рис. 1, 2) с опорами 2 и шарнирно-сочлененную стрелу, включающую коренную секция 3 и рукоять 4 с крюковой подвеской 5. Для приведения в действие коренной секции и всей стрелы предусмотрены два гидроцилиндра 6 и 7, которые расположены наклонно друг относительно друга и предназначены для подъема (опускания) стрелы в вертикальной плоскости и для ее разворота на определенные углы в горизонтальной плоскости. Для разворота рукояти имеются два параллельно действующих гидроцилиндра 8. Коренная секция в вертикальной плоскости имеет форму шарнирного треугольника, образованного стержнями (поясами) 9, 10, 11. Верхний пояс (стержень) 9 выполнен с возможностью дискретного регулирования длины. Другие пояса 10 и 11 представляют простые плоские фермы для восприятия (наряду со сжимающими усилиями) моментов. Одна из вершин треугольника коренной секции 3 посредством опорно-поворотного устройства 12 закреплена на основании, другая вершина соединена со специальным шарнирным устройством 13, с которым соединены и штоки гидроцилиндров 6, 7, и оба пояса 10 и 11 треугольника, и корпуса цилиндров 8 рукояти. Противоположные концы (корпуса) цилиндров 6, 7 с помощью шарниров 14 с двумя степенями свободы закреплены на том же основании 1. Рукоять 4 образована двумя смежными шарнирными треугольниками, которые набраны из верхних поясов 15, 16 регулируемой длины, двух наклонных поясов 17 и 18, взаимодействующих соответственно с коренной секцией и гидроцилиндрами 8 рукояти, и продольным стержнем 19 с крюковой подвеской 5 на конце. Пояса 17, 18 также представляют плоские фермы, а стержень 19 - это усиленная труба с развитыми концами.

Работой гидроцилиндров 6 и 7 стреле, ее коренной секции и рукояти 4 сообщается подъем (опускание) в вертикальной плоскости и разворот на определенные углы (свыше ±60°) в горизонтальной плоскости. Опорно-поворотное устройство 12 и шарниры 14 обеспечивают коренной секции и корпусам цилиндрам 6 и 7 необходимые подвижности - две степени свободы. В специальном шарнирном устройстве 13 происходит взаимное перемещение штоков гидроцилиндров 6 и 7 друг относительно друга и относительно плоских ферм 10 и 11 коренной секции. Эволюции этих ферм происходят в цапфах 20 устройства 13. При задействовании гидроцилиндров 8 (оба цилиндра работают как одно кинематическое звено) рукояти 4 вместе с крюковой подвеской 5 сообщается дополнительный разворот в вертикальной плоскости - в плоскости стрелы. Под действием веса груза, передаваемого через подвеску 5, возникают продольные усилия в стержнях (поясах) ферм - растягивающие в верхних трубчатых стержнях 16, 15, 9, сжимающие в усиленном трубчатом стержне 19, в плоских фермах и связях 17, 18, 10, 11. От вершин шарнирных треугольников усилия передаются на цилиндры 8 рукояти и цапфы 20 шарнирного устройства 13, а от этого устройства - на ферму 10 и гидроцилиндры 6 и 7. В конечном итоге посредством опорно-поворотного устройства 12 и шарниров 14 усилия воспринимаются выносным основанием 1 и его опорами 2. При горизонтальном развороте стрелы усилия в цилиндрах 6 и 7 перераспределяются, вследствие чего возникают боковые силы и закручивающий момент, который воспринимается поясами-фермами и разнесенными проушинами шарнирных устройств. Зона действия гидроманипулятора, нагрузки на шарнирные треугольники и гидроцилиндры 6-8 регулируются за счет дискретного изменения длины верхних стержней 9, 15, 16, воспринимающих более благоприятные растягивающие усилия. В итоге достигается оптимальное сочетание зоны действия и нагрузок на элементы системы.

Рис. 2