DD253240A1

DD253240A1 - Lastmomentenausgleich fuer hubeinrichtungen mit ausleger

Info

Publication number: DD253240A1
Application number: DD29518786A
Authority: DD
Inventors: Hans-Juergen Foerster; Wilfried Arnold; Hans-Hermann Fanger; Bodo-Norbert Welter
Original assignee: Univ Magdeburg Tech
Priority date: 1986-10-13
Filing date: 1986-10-13
Publication date: 1988-01-13

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lastmomentenausgleich fuer Hubeinrichtungen mit Ausleger, deren Abstuetzpunkte einen geringen Abstand zueinander aufweisen und die beispielsweise an Schornsteinen eingesetzt werden und mit denen vorwiegend konstante Massen gehoben werden. Ziel ist ein Lastmomentenausgleich mit hoher Zuverlaessigkeit und Robustheit, erweitertem Anwendungsbereich und geringem Herstellungsaufwand. Der Lastmomentenausgleich soll trotz einfacher, mobiler Bauweise und ohne separate Steuerung einen weitestgehend genauen Ausgleich des Lastmomentes unabhaengig von dem Abstand der Last von der Kippkante ermoeglichen. Erfindungsgemaess ist die zu hebende konstante Last in bekannter Weise laengs des Auslegers mittels einer Laufkatze verfahrbar und das auf der geneigten kurvenfoermigen Bahn abrollende Gegengewicht mittels eines Seilzuges sowohl mit der zur Mitte des Katzauslegers gerichteten Seite der Seilzugkatze der Hubeinrichtung als auch mit einer Ausgleichswinde, die mit der Hubwinde ueber eine Ausgleichseinrichtung koppelbar ist, verbunden. Die Bahnkurve, auf der das Ausgleichsgewicht abrollt, ist durch eine Differentialgleichung beschreibbar. Figur

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Lastmomentenausgleich für Hubeinrichtungen mit Ausleger, deren Abstützpunkte einen geringen Abstand zueinander aufweisen und die beispielsweise an im Vergleich zu ihrer Grundfläche hohen Bauwerken wie Schornsteinen u. ä. eingesetzt werden und mit denen vorwiegend konstante Massen gehoben werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist ein Lastmomentenausgleich für Hubeinrichtungen mit Katzausleger bekannt, bei dem zum Ausgleich des von einer an dem Katzausleger hängenden Last erzeugten Lastmomentes ein Gegengewicht bzw. mehrere Gegengewichte verwendet werden, die in der Höhe des Katzauslegers verfahrbar angeordnet sind, wobei die Bewegung des Gegengewichtes bzw. der Gegengewichte über eine Hydrauliksteuerung erfolgt, die mittels spezieller Vorrichtungen die Belastung der Abstützpunkte der Hubeinrichtung abtastet. (DE-OS 2833809). Nachteilig an dieser Anordnung ist die Störanfälligkeit des Lastmomentenausgleiches infolge des komplizierten Aufbaues der Steuereinrichtung. Für höhenbewegliche Hubeinrichtungen, wie z. B. Kletterkrane, haben die im oberen Teil der Hubeinrichtung angeordneten Gegengewichte den Nachteil, daß sie bei der vertikalen Bewegung der Hubeinrichtung mitbewegt werden müssen. Soll die Hubeinrichtung möglichst mobil oder auch bei der Montage hoher Bauwerke eingesetzt werden, wobei vorwiegend gleiche Lasten gehoben und bei vorwiegend konstantem Lastweg zur Mitte der Hubeinrichtung bewegt werden müssen, ist der beschriebene Aufbau der Hubeinrichtung unnötig kompliziert. Ein einfacherer Lastmomentenausgleich für Hebezeuge mit Ausleger ist in dem SU-US 524762 beschrieben, bei dem ein mit dem zu hebenden Ausleger konstanter Masse verbundenes Gegengewicht in Abhängigkeit von der Hubhöhe des Auslegers auf einer Kurvenführung näher an die Kippkante des Gerätes heranfährt bzw. sich weiter von ihr entfernt. Dadurch wird das beim Anheben des Auslegers aus der abgestützten Arbeitsstellung entstehende Kippmoment ausgeglichen. Ein Nachteil dieses Lastmomentenausgleichs ist, daß seine Funktionsfähigkeit auf solche Einrichtungen beschränkt ist, bei denen sich der Abstand

des Schwerpunktes der Last zur Kippkante während des Hubvorganges kaum ändert. Gerade das ist jedoch bei Hubeinrichtungen mit Katzauslegern nicht gegeben. Hinzu kommt die Ungenauigkeit des Lastmomentenausgleichs, die durch die Kurve, auf der das Gegengewicht abrollt, bedingt ist. Diese Kurve entspricht einer Kreisbahn und garantiert somit nicht in jedem Belastungszustand des Auslegers einen exakten Lastmomentenausgleich, so daß diese Einrichtungen in den Fällen nicht anwendbar ist, bei denen sich bei geringen Abstützweiten der Abstand der Last von der Kippkante ändert und somit einen exakten Ausgleich des Kippmomentes erfordern.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen Lastmomentenausgleich für Hubeinrichtungen zu schaffen, der eine hohe Zuverlässigkeit und Robustheit besitzt, dessen Anwendungsbereich nicht begrenzt ist und der ohne großen Aufwand realisierbar ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lastmomentenausgleich zu entwickeln, der trotz einfacher, mobiler Bauweise und ohne separate Steuerung einen weitestgehend genauen Ausgleich des Lastmomentes unabhängig von dem Abstand der Last von der Kippkante ermöglicht, d. h. der auch für Hubeinrichtungen mit Katzausleger geeignet ist. Außerdem sollen die Masse und andere Vorrichtungen des Lastmomentenausgleichs außerhalb der Hubeinrichtung so angeordnet sein, daß sie bei Veränderung der Höhe der Hubeinrichtung, wie es beispielsweise bei Kletterkranen der Fall ist, nicht mitgehoben bzw. mitgesenkt zu werden brauchen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die zu hebende konstante Last in bekannter Weise längs des Auslegers mittels einer Laufkatze verfahrbar ist und daß das auf der geneigten kurvenförmigen Bahn abrollende Gegengewicht mittels eines Seilzuges sowohl mit der zur Mitte des Katzauslegers gerichteten Seite der Seilzugkatze der Hubeinrichtung als auch mit einer Ausgleichswinde, die mit der Hubwinde über eine Ausgleichseinrichtung koppelbar ist, in Verbindung steht. Zur Gewährleistung eines genauen Lastmomentenausgleich unabhängig von dem Abstand der Last von der Kippkante der Hubeinrichtung, wurde herausgefunden, daß die Bahnkurve des Gegengewichtes im wesentlichen die Differentialgleichung

m 1 - 2 . ( 1/ x² + y^2< - h )

erfüllt. * -

Hierin bedeuten:

y — die nach unten positive Ordinate eines kartesischen Koordinatensystems, in dessen Mittelpunktsich der Aufhängepunkt des Gegengewichtes befindet ·

χ — diezugehörigeAbszisse .

itia — die Masse des Ausgleichskörpers m — die Nutzmasse I — den maximalen Lastweg

h — die Entfernung des Mittelpunktes der Laufrolle des Ausgleichskörpers in der oberen Endlage vom Aufhängepunkt. Die Kopplung zwischen der Hubwinde und der Ausgleichswinde kann durch ein Differentialgetriebe verwirklicht werden. Es ist auch möglich, die Hubwinde und die Ausgleichswinde als Hydraulikwinden auszuführen und beide Winden mit dem gleichen Hydraulikkreislauf zu speisen, um den Seilkraftausgleich zu erreichen, oder ihn auf andere Weise herbeizuführen. Als Laufkatze kann sowohl eine selbstfahrende Katze als auch eine Seilzugkatze verwendet werden. Soll die potentielle Energie des Ausgleichskörpers zur Bewegung einer Last zur Mitte des Hebezeuges eingesetzt werden, so muß die Bahnkurve an ihrem unteren Teil eine größere Steigung erhalten, als der Lösung der Differentialgleichung entspräche. Am unteren Ende wird die Bahnkurve durch einen Anschlag begrenzt.

Sollen unterschiedliche Lasten gehoben werden, so ist der Lastmomentenausgleich durch Veränderung der Masse des Ausgleichskörpers zu erreichen.

Soll der Lastmomentenausgleich bei anderen Lastwegen erfolgen, so muß der unten befindliche Anschlag für den Ausgleichskörper versetzt werden.

Der Vorteil der Erfindung besteht in der verhältnismäßig einfachen Ausführung eines Lastmomentenausgleichs für Hubeinrichtung mit Katzausleger, bei denen sich durch das Verfahren der Laufkatze entlang des Katzauslegers der Abstand zur Abstützung der Hubeinrichtung und somit das Lastmoment ändern. Der auf einer nach o.g. mathematischen Beziehung gestalteten Bahnkurve abrollende Ausgleichskörper sorgt in zwei Fällen für einen Kräfteausgleich im Hubseil und im Ausgleichsseil; beim Anheben einer Last bei feststehender Laufkatze unabhängig von ihrer Stellung und außerdem beim Verfahren der Laufkatze mit angehobener Last. Im ersten Fall sind Hubwinde und Ausgleichswinde durch die Ausgleichseinrichtung so gekoppelt, daß im Hubseil und Ausgleichsseil gleiche Kraftwindungen entstehen. Dadurch wird das Ausgleichsgewicht infolge der größer werdenden Kraft im Hubseil durch die Ausgleichswinde auf der Bahnkurve nach oben gezogen. Im zweiten Fall sind Hubwinde und Ausgleichswinde voneinander getrennt.

Neben dem Ausgleich des Lastmomentes gewährleistet die Erfindung ein sanftes Anheben der Last in jeder Stellung der Laufkatze, da durch den auf der Bahnkurve nach oben bewegten Ausgleichskörper die Seilkraft stetig vergrößert wird. Erst bei Erreichen des Maximalwertes der Seilkraft hebt sich die Last ab.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Lastmomentenausgleichseinrichtung getrennt von der Hubeinrichtung auf dem Boden angeordnet sein kann. Somit braucht sie bei Veränderung der Höhe der Hubeinrichtung nicht mitgehoben bzw. mitgesenkt zu werden, was eine wesentliche Montageerleichterung bedeutet. Damit ist auch eine wesentliche Voraussetzung gegeben, diesen Lastmomentenausgleich an mobilen Hubeinrichtungen einzusetzen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine Hubeinrichtung mit Seilzugkatze zum Heben konstanter Lasten bei konstantem Lastweg.

Die Hubeinrichtung besteht im wesentlichen aus einem Katzträger 1, der sich über Stützen 2 auf dem Boden, auf einem Gebäude oder auf einem Maschinenrahmen abstützt. Ein Hubseil 3 ist lastseitig am Boden oder an dem Maschinenrahmen verankert und wird auf der Gegenseite zu einer Hubwinde 4 geführt, die sich ebenfalls auf dem Boden oder auf dem Maschinenrahmen befindet. Eine auf dem Katzträger 1 verfahrbare Seilzugkatze 5 ist an ihrem zur Mitte der Hubeinrichtung gerichteten Ende über ein Ausgleichsseil 6 mit einem Ausgleichskörper 7, der über Laufrollen auf einer Bahnkurve 8 geführt wird, verbunden. Der Ausgleichskörper 7 ist ferner über das ununterbrochen weitergeführte Ausgleichssignal 6 mit einer Ausgleichswinde 9 verbunden. Die Hubwinde 4 und die Ausgleichswinde 9 sind über eine Ausgleichseinrichtung 10, z.B. ein Differentialgetriebe, gekoppelt. Die Bahnkurve 8 ist so berechnet, daß bei Belastung des Hubseiles 3 der Ausgleich des Lastmomentes in jeder Stellung der Seilzugkatze 5 erreicht wird. Die Bahnkurve 8 ist nach unten durch einen Anschlag 11 begrenzt. Die Seilzugkatze 5 ist mit ihrer zum Ende des Katzträgers 1 gerichteten Seite über ein Katzfahrseil 12 mit einer Katzfahrwinde 13 verbunden. Im folgenden soll die Wirkung der Hubeinrichtung mit Seilzugkatze 5 beschrieben werden:

Der Ausgleichskörper 7 befindet sich sowohl im unbelasteten Zustand der Hubeinrichtung als auch bei Stellung der Seilzugkatze 5 im belasteten Zustand in der Mitte des Katzträgers lan dem unteren Anschlag 11, wobei das Ausgleichseil 6 in diesen Fällen unbelastet ist. Das Anheben der Last in der äußeren Stellung der Seilzugkatze 5 erfolgt bei arretierter Katzfahrwinde 13 mit der Hubwinde 4. Dadurch, daß die Hubwinde 4 über die Ausgleichseinrichtung 10 mit der Ausgleichswinde 9 gekoppelt ist, wird der Ausgleichskörper 7 daher gleichzeitig auf der Bahnkurve 8 nach oben geführt. In der Lage des Ausgleichskörpers 7, in der zwischen Ausgleichsseil 6 und Hubseil 3 ein Kraftausgleich besteht und die maximale Kraft erreicht ist, verharrt der Äusgleichskörper 7 auf der Bahnkurve 8 und die Last wird sanft angehoben. Das Verfahren der Seilzugkatze 5 nach innen in Richtung der Kippkante der Hubeinrichtung erfolgt, sobald die Katzfahrwinde 13 gelöst wird. Dabei bewegt sich der Ausgleichskörper 7 auf der Bahnkurve 8 nach unten bis zum Anschlag 11, wobei Hubwinde 4 und Ausgleichswinde 9 gesperrt sind. Durch die unterschiedliche Neigung der Bahnkurve 8 wird die Seilkraft im Ausgleichseil 6 verändert. Die Bahnkurve 8 ist gemäß der vorgegebenen Gleichung so berechnet, daß in jeder Stellung der Seilzugkatze 5 das Lastmoment weitestgehend ausgeglichen ist. Im vorliegenden Beispiel ist die Bahnkurve 8 in ihrem unteren Bereich etwas steiler ausgelegt, als es dem Lastmomentenausgleich entspräche, damit die potentielle Energie des Ausgleichskörpers 7 ausreicht, die Bewegungswiderstände beim Verfahren der Seilzugkatze 5 bis zur innersten Stellung zu überwinden. Hierdurch läßt sich ein kleines Restmoment nicht vermeiden. Das aus der Seilkraft des von der Hubwinde 4 kommenden Hubseiles 3 resultierende Moment auf die Hubeinrichtung wird dabei durch Verankern des anderen Endes des Hubseiles 3 am Boden oder an dem Maschinenrahmen ausgeglichen. Die beiden nach unten geführten Enden des Hubseiles 3 weisen im vorliegenden Beispiel den gleichen Abstand von der Mitte des Katzträgers 1 auf.

Sollen Lasten durch die Hubeinrichtung in der Mitte aufgenommen und nach außen bewegt werden, so erfolgt das Anheben der Last mittels entkoppelter Hubwinde 4, wobei sich der Ausgleichskörper 7 am unteren Anschlag 11 befindet. Eine Belastung des Ausgleichsseiles 6 tritt dabei nicht auf. Verfährt die Seilzugkatze 5 durch Betätigung der Winde 13 nach außen, so wird bei gesperrter Ausgleichswinde 9 und Hubwinde 4 der Ausgleichskörper auf der Bahnkurve 8 nach oben bewegt. Damit wird das Ausgleichsseil 6 belastet und es erfolgt der Lastmomentenausgleich. Bei voll ausgefahrener Seilzugkante 5 und Beginn des Absetzens der Last wird die Blockade der Ausgleichseinrichtung 10 aufgehoben und die Last kann langsam abgesetzt werden, wobei sich der Ausgleichskörper 7 infolge verminderter Hubseilkraft nach unten bewegt.

Claims

Patentansprüche:

1. Lastmomentenausgleich für Hubeinrichtung mit Ausleger, deren Abstützpunkte einen geringen Abstand zueinander aufweisen und die beispielsweise an im Vergleich zu ihrer Breite bzw. Länge bzw. zu ihrem Durchmesser hohen Bauwerken, Konstruktionen wie Schornsteinen u. ä. eingesetzt werden und mit denen vorwiegend Lasten mit konstanter Masse gehoben werden, wobei zum Ausgleich der Last diese über Seilführungen mit einem Gegengewicht verbunden sind, das beim Heben und Senken der Last auf einer geneigten kurvenförmigen Bahn abrollt, gekennzeichnet dadurch, daß das Gegengewicht mittels eines Ausgleichsseils (6) sowohl mit der zur Abstützung der Hubeinrichtung gerichteten Seite einer auf den Ausleger verfahrbaren Seilzugkatze (5) als auch mit einer Ausgleichswinde (9) verbunden ist, die wiederum mit der Hubwinde (4) der Hubeinrichtung über eine Ausgleichseinrichtung (10) koppelbar ist und daß die geneigte kurvenförmige Bahn im wesentlichen die Differentialgleichung

dy *~~ ~~~^ ' "·"

^to m. 1 - x². + y²

m 1 - 2 · ( x² + y² - h)

erfüllt, wobei

y — die nach unten positive Ordinate eines kartesischen Koordinatensystem, in dessen Mittelpunktsich der Aufhängepunkt des Gegengewichtes befindet

χ —die zugehörige Abszisse

m_A —die Masse des Ausgleichskörpers

m —die Nutzmasse

I — den maximalen Lastweg

h — die Entfernung des Mittelpunktes der Laufrolle des Ausgleichskörpers in der oberen Endlage vom Aufhängepunkt

bedeuten.
2. Lastmomentenausgleich nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausgleichseinrichtung (10) zur Kopplung zwischen Hubwinde (4) und Ausgleichswinde (9) ein Differentialgetriebe ist.
3. Lastmomentenausgleich nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Bahnkurve in ~~ ihrem unteren Bereich eine stärkere Neigung aufweist als es der Lösung der Differentialgleichung entspricht.