Манипулятор

Манипулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к грузоподъемной технике, преимущественно к сельскохозяйственному машиностроению.

Известен кран-манипулятор, содержащий шасси с установленным на нем опорным устройством, поворотную стрелу с приводом ее подъема и грузозахватный орган, а также пульт управления краном, в котором на шасси дополнительно установлена жестко связанная с опорным устройством траверса, которая шарнирно соединена с механизмом поворота с расположенной на нем с возможностью вращения относительно вертикальной оси устройства колонной, причем колонна шарнирно соединена с последовательно установленными и шарнирно связанной стрелой и коленом с телескопической штангой, на конце которой размещен грузозахватный орган, а опорное устройство состоит из балки и размещенных по ее краям выносных опор, установленных с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях, при этом привод перемещения выносных опор в вертикальной плоскости, привод механизма поворота крана, привод подъема стрелы, привод поворота колена и привод выдвижения телескопической штанги выполнены в виде гидроцилиндров, соединенных гидролиниями с баком и пультом управления в виде гидрораспределителя; выносные опоры выполнены в виде аутригеров (RU, авторское свидетельство № 17526. U1. М. кл.⁷ В66С 23/04. Кран-манипулятор / Н.Ф.Швец, А.О.Самоухин, С.А.Мозговой, Ю.И.Тюрин, М.Н.Сафонов (RU). - Заявка № 2000131405/20. Заявлено 18.12.2000; Опубл. 10.04.2001, Бюл. № 10 // Изобретения. Полезные модели. - 2001. - № 10).

К недостаткам описанного крана-манипулятора, несмотря на расширение зоны обслуживания, относятся низкая производительность даже при перевалке насыпного груза. Производительность данного крана-манипулятора определяется скоростями гидроцилиндров 16 и 17 управления стрелы 9 и рукояти 10.

Наиболее близким аналогом к заявленному объекту относится манипулятор, содержащий плоское основание с кронштейнами навески и выдвижными опорами, закрепленную с возможностью поворота вокруг оси основания опорно-поворотную колонку со смонтированными шарнирно на ней стрелой, рукоятью и грузозахватным крюком, попарно установленные силовые гидроцилиндры управления стрелой и рукоятью, дополнительные гидроцилиндры механизма поворота опорно-поворотной колонки, в котором колонка выполнена в виде L-образной балки, горизонтальный брус которой ориентирован в сторону проушин попарно установленных силовых гидроцилиндров стрелы, а нижний срез плоского основания снабжен ортогонально установленной дополнительной балкой, удаленный конец которой направлен в сторону кронштейнов навески, при этом удаленные концы горизонтального бруса и дополнительной балки кинематически связаны механизмом поворота колонки, снабженным двуплечим рычагом, ось которого совмещена с вертикальной осью поворота колонки, а его дополнительные гидроцилиндры, штоковые и бесштоковые полости, которых перекрестно сообщены гидравлически между собой, установлены разнонаправлено и соединены с ним штоками, причем основание одного из них размещено на горизонтальном брусе L-образной балки, а основание другого - на дополнительной балке плоского основания (RU, патент № 2158207. С1. МПК⁷ В60Р 1/54, А01D 90/02. Манипулятор / Н.Г.Кузнецов, A.M.Салдаев, Г.А.Салдаев, А.Ф.Рогачев (RU). - Заявка № 99104419/13. Заявлено 09.03.1999. Опубл. 27.10.2000, Бюл. № 30 // Изобретения. - 2000. - № 30).

К недостаткам описанного манипулятора относятся низкая производительность.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - повышение рабочей скорости подъема и опускания грузоподъемного крюка на конце рукояти.

Технический результат - повышение производительности.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном манипуляторе, включающем плоское основание с кронштейнами навески и выдвижными опорами, закрепленную с возможностью поворота вокруг оси основания опорно-поворотную колонку со смонтированными шарнирно на ней стрелой, рукоятью и грузозахватным крюком, попарно установленные силовые гидроцилиндры управления стрелой и рукоятью, дополнительные гидроцилиндры механизма поворота опорно-поворотной колонки, согласно изобретению грузозахватный крюк с концом рукояти связан подвижным канатом, на концах единого куска каната посредством фиксаторов образованы верхняя и нижняя петли, нижняя петля размещена с охватом на блоке установленного в кронштейне над траверсой грузозахватного крюка, верхняя петля смонтирована с охватом на блоке, размещенного на неподвижной оси П-образного кронштейна, сопряженного с передним концом рукояти, а подвижные части ветвей каната размещены на попарно установленных неподвижных и подвижных блоках, при этом вторая подвижная пара блоков смонтирована на подвижной оси, размещенной посредством сферического шарнира на конце штока силового гидроцилиндра, смонтированного основанием посредством сферического шарнира, задней оси и кронштейнов на другом конце рукояти, при этом названные подвижная и задняя оси, снабженные возможностью взаимного перемещения, кинематически связаны тягами; шток силового гидроцилиндра размещен на подвижной оси между смежными блоками; каждая тяга снабжена продольным пазом; осевое перемещение концов тяг на подвижной оси ограничено монтажными втулками, размещенными между подвижными блоками и планками, фиксируемыми на концах тяг и размещенными в пазах на концах подвижной оси; осевое перемещение тяг на задней оси ограничено дисками, фиксируемыми на торцах задней оси; рабочее положение силового гидроцилиндра зафиксировано на рукояти транспортным кронштейном.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 схематично изображен манипулятор с трактором, приведенными в рабочее положение, вид сбоку.

На фиг.2 показана рукоять с силовым гидроцилиндром на одном конце рукояти, неподвижными блоками на оси другого конца рукояти и подвижным блоком с ветвями подвижного каната, вид слева.

На фиг.3 - сечение А-А на фиг.2.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

Манипулятор (см. фиг.1) содержит плоское основание 1 с кронштейнами навески 2, 3 и выдвижными левой и правой опорами 4. Плоское основание 1 посредством кронштейнов навески 2 и 3 и тяг 5 и 6 шарнирно связано с рамой трактора 7. Силовым гидроцилиндром 8 через тяги 5 и 6 гидронавесной системы трактора 7 производится подъем плоского основания 1 в транспортное положение. Опорно-поворотная колонка 9 закреплена с возможностью поворота вокруг осей 10 и 11 основания 1. На опорно-поворотной колонке 9 смонтированы шарнирно стрела 12, рукоять 13 и грузозахватный крюк 14. Дистанционное управление стрелой 12 и рукоятью 13 производится попарно установленными силовыми гидроцилиндрами 15 и 16. Основание 1 и опорно-поворотная колонка 9 связаны шарнирно дополнительными гидроцилиндрами 17 и 18 механизма поворота 19 опорно-поворотной колонки 9.

Грузозахватный крюк 14 с концом рукояти 13 (см. фиг.1-3) связан подвижным канатом 20. На концах единого куска каната 20 посредством фиксаторов 21 и 22 образованы верхняя петля 23 и нижняя петля 24. Нижняя петля 24 размещена с охватом на блок 25 установленного в кронштейне 26 над траверсой 27 грузозахватного крюка 14 (см. фиг.1).

Верхняя петля 23 смонтирована с охватом на блоке 28 (см. фиг.2 и 3). Блок 28 размещен на неподвижной оси 29 П-образного кронштейна 30. П-образный кронштейн в виде двух щек и балки сопряжен с торцом переднего конца рукояти 13 и соединен сварными швами. Подвижные части ветвей 31 и 32 каната 20 размещены на попарно установленных неподвижных на оси 29 и вращающихся на ней блоках 33 и 34 и подвижных блоках 35 и 36. Вторая пара подвижных блоков 35 и 36 смонтирована на подвижной оси 37 с возможностью свободного вращения и поступательного перемещения вдоль рукояти 13.

Таким образом, вертикально ориентированная часть ветви каната 20, на которой свисает грузозахватный крюк 14, укладывается на блок 34, с блока 34 плавно поступает на блок 36, а с блока 36 сходит ветвь 31 каната 20 на смежный блок 33 на оси 29. Далее с блока 33 ветвь 32 каната 20 поступает на блок 35, размещенный на подвижной оси 37 и с блока 35 входит в фиксатор 21 и петлей 23 размещен на блоке 28, который не вращается на оси 29, а лишь качается.

Подвижная ось 37 размещена посредством сферического шарнира 38 на конце штока 39 силового гидроцилиндра 40. Силовой гидроцилиндр 40 основанием 41 и посредством сферического шарнира 42, задней оси 43 и кронштейнов 44 размещен на другом конце рукояти 13. Названные подвижная ось 37 и задняя ось 43, снабженные возможностью взаимного перемещения благодаря силовому гидроцилиндру 40, кинематически связаны тягами 45 и 46. Каждая тяга 45 (46) снабжена продольным пазом 47. Длина паза 47 короче на 5...8 мм, чем длина хода штока 39 силового гидроцилиндра 40.

Осевое перемещение концов тяг 45 и 46 на подвижной оси 37 ограничено с одной стороны монтажными втулками 48, размещенными между подвижными и вращающимися блоками 35 и 36, и планками 49, фиксируемыми на концах тяг 45 и 46 и размещаемыми в пазах на концах подвижной оси 37 (см. фиг.3). Осевое перемещение задних, подвижных на оси 43, тяг 43, размещенных на задней оси 43 в паре кронштейнов 44, ограничено дисками 50. Каждый диск 50 на торце задней оси 43 закреплен средствами крепления 51 и зафиксирован стопором в виде полосы 52.

Рабочее положение силового гидроцилиндра 40 на рукояти 13 зафиксировано транспортным кронштейном 53.

Шток 39 силового гидроцилиндра 40 размещен на подвижной оси 37 между смежными блоками 35 и 36.

Параллельное положение тяг 45 и 46 и их возможное перемещение на задней оси 43 достигнуто дистанционными втулками 54 для оси 43 и распорными втулками 55 на подвижной оси 37. Требуемое положение блоков 28, 33 и 34 на неподвижной оси в П-образном кронштейне 30 достигнуто втулками 56 (см. фиг.3).

Каждый блок 28, 33, 34, 35, 36 на осях 29 и 37 размещен на паре радиальных подшипников 57. Подшипники 57 в ступицах блоков 28, 33-36 зафиксированы опорными кольцами 58. Конструкция блока 25 в кронштейне 26 идентична конструкции блоков 28, 33-36.

Рукоять 13 посредством кронштейна 59 и оси 60 соединена шарнирно со штоком силового гидроцилиндра 16. Стрела 12 с рукоятью 13 посредством оси в кронштейне 44 взаимно шарнирно сопряжены и обеспечивают широкий диапазон вертикальных и радиальных перемещений грузозахватного крюка 14.

Манипулятор работает следующим образом.

После приведения плоского основания 1 в рабочее состояние силовыми гидроцилиндрами 15 проверяют работу стрелы 12, силовыми гидроцилиндрами 16 работу рукояти 13, силовыми гидроцилиндрами 17 и 18 механизма 19 поворота опорно-поворотной колонки 9, а далее включают в работу силовой гидроцилиндр 40 на рукояти 13.

При подаче масла в штоковую полость силового гидроцилиндра 40 его шток 39 плавно втягивается в его полость, а расстояние между задней осью 43 в кронштейнах 44 и подвижной осью 37 уменьшается. Перемещение подвижной оси 37 в направлении задней оси 43 приводит к тому, что блоки 35 и 36 на оси 37 удаляются от блоков 33 и 34 на неподвижной оси 29, смонтированной на П-образном кронштейне 30. Увеличение расстояния между осями 37 и 29 приводит к тому, что ветви 31 и 32 каната 20 перекатываются на блоках 34, 35 и 36, при этом указанные блоки на осях 37 и 29 вращаются в разных направлениях благодаря подшипниковым опорам 57 (см. фиг.3).

Канат 20 последовательно огибает неподвижные блоки 34 и 33 оси 29 и подвижные блоки 36 и 35 на оси 37. Усилие, развиваемое силовым гидроцилиндром 40 на его штоке 39, передается ветвями 31 и 32 на канат 20, свисающий вертикально с крайнего блока 34. Усилие подъема вертикально ориентированной ветвью каната 20 и, следовательно, грузозахватным крюком 14 на его нижнем конце примерно в четыре раза больше, развиваемого на конце штока 39 силового гидроцилиндра 40, за минусом сил трения и наклона отдельных ветвей каната 20. При этом путь оси 37 вдоль рукояти 13 примерно в четыре раза меньше, чем вертикальное перемещение грузозахватного крюка 14. Таким образом, скорость подъема груза крюком 14 в четыре раза больше скорости перемещения штока 39 в силовом цилиндре 40.

Петли 23 и 24 на блоках 28 и 25 обеспечивают плавное сопряжение ветвей каната 20 на них, а фиксаторы 21 и 22 - надежное фиксирование концов каната 20, что обеспечивает высокую эксплуатационную надежность запасовки концов каната 20.

Пазы 47 на тягах 45 и 46 обеспечивают свободное перемещение подвижной оси 37 с блоками 35 и 36 на ней, а сами тяги 45 и 46 исключают аварийные ситуации в гидроприводе грузозахватного крюка 14.

Транспортный кронштейн 53 удерживает силовой гидроцилиндр 40, его шток 39, ось 37 с блоками 35 и 36 в заданном положении и обеспечивает нормальную работу ветвей 31 и 32 каната 20 при подъеме и опускании грузозахватного крюка 14 с грузом и при холостых перемещениях.

Представленная совокупность конструктивных решений обеспечивают четырехкратное повышение рабочей скорости подъема перемещаемых грузов и тем самым производительность манипулятора.

1. Манипулятор, содержащий плоское основание с кронштейнами навески и выдвижными опорами, закрепленную с возможностью поворота вокруг оси основания опорно-поворотную колонку со смонтированными шарнирно на ней стрелой, рукоятью и грузозахватным крюком, попарно установленные силовые гидроцилиндры управления стрелой и рукоятью, дополнительные гидроцилиндры механизма поворота опорно-поворотной колонки, отличающийся тем, что грузозахватный крюк с концом рукояти связан подвижным канатом, на концах единого куска каната посредством фиксаторов образованы верхняя и нижняя петли, нижняя петля размещена с охватом на блоке установленного в кронштейне над траверсой грузозахватного крюка, верхняя петля смонтирована с охватом на блоке размещенного на неподвижной оси П-образного кронштейна, сопряженного с передним концом рукояти, а подвижные части ветвей каната размещены на попарно установленных неподвижных и подвижных блоках, при этом вторая подвижная пара блоков смонтирована на подвижной оси, размещенной посредством сферического шарнира на конце штока силового гидроцилиндра, смонтированного основанием посредством сферического шарнира, задней оси и кронштейнов на другом конце рукояти, при этом названные подвижная ось и задняя ось, снабженные возможностью взаимного перемещения, кинематически связаны тягами.

2. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что шток силового гидроцилиндра размещен на подвижной оси между смежными блоками.

3. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что каждая тяга снабжена продольным пазом.

4. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что осевое перемещение концов тяг на подвижной оси ограничено монтажными втулками, размещенными между подвижными блоками, и планками, фиксируемыми на концах тяг и размещенными в пазах на концах подвижной оси.

5. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что осевое перемещение тяг на задней оси ограничено дисками, фиксируемыми на торцах задней оси.

6. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что рабочее положение силового гидроцилиндра зафиксировано на рукояти транспортным кронштейном.