Грузовой манипулятор на автомобиле
Полезная модель относится к области подъемно-транспортнго машиностроения, касается грузовых кранов-манипуляторов и предназначена для погрузки и разгрузки на автомобилях. Задачей полезной модели является: создать грузовой автомобиль, оборудованный грузовым манипулятором, более универсальным и удобным в эксплуатации, значительно снижающим указанные выше недостатки существующих манипуляторов, что позволит повысить провозную способность и производительность автомобиля и, как следствие, снизить себестоимость перевозок и повысить эффективность работы автомобиля. Поставленная задача решается путем создания грузового манипулятора электрической приводной системы, включающего П-образный портал, опорные швеллеры, прикрепленные к полу кузова, для роликов портала, обеспечивающие передвижение портала манипулятора по все длине кузова автомобиля; механизм изменения высоты портала; поворотную площадку портала, обеспечивающую вращение грузовой стрелы на 360 градусов; выдвижную грузовую стрелу.
Полезная модель относится к области подъемно - транспортного машиностроения и касается кранов - манипуляторов, предназначенных для погрузки (разгрузки) на автомобилях.
Известна платформа с краном-манипулятором установленным на полу грузовой платформы у переднего борта посредине между боковыми бортами, (Заявка, Франция, 
2668103). Однако, кран-манипулятор установлен неподвижно, что приводит к удлинению стрелы.
Известна платформа с краном-манипулятором, который установлен неподвижно у переднего борта и смещен на угол грузовой платформы (патент РФ 2352479, 2007 г.)
К недостаткам действующих в настоящее время автомобильных грузовых кранов - манипуляторов относятся - сравнительно высокая стоимость гидроприводных манипуляторов, конструктивная сложность гидравлической системы, большой вес конструкции манипулятора и удлинение кузова автомобиля примерно на 1,0-1,2 метра на занимаемое манипулятором место между кабиной и кузовом автомобиля.
Все это связано с дополнительными эксплуатационными расходами при эксплуатации автомобиля.
Задачей полезной модели является - создать грузовой автомобиль, оборудованный грузовым манипулятором, более универсальным и удобным в эксплуатации, значительно снижающим указанные выше недостатки, что позволит повысить производительность и провозную способность автомобиля и, как следствие, снизить себестоимость перевозок и увеличить эффективность работы автомобиля.
Сущность полезной модели заключается в том, что конструкция 
-образного портала манипулятора установлена на грузовой площадке автомобиля, верхняя часть грузового манипулятора (рабочий орган) выполнена с возможностью перемещения как в вертикальной плоскости, так и вращении рабочего органа вокруг оси, при этом обеспечивается перемещение конструкции грузового манипулятора по всей длине кузова автомобиля с помощью роликовых колесиков, расположенных внутри стальной швеллерной опоры, закрепленной на грузовой площадке вдоль боковых бортов, а аутригер с двумя выдвижными плечами установлен под днищем кузова автомобиля.
Все приводные операции агрегатов полезной модели осуществляются на электроприводной основе с допустимой грузоподъемностью на гаке грузового манипулятора до 4-х тонн в любой точке производства грузовых работ в кузове автомобиля.
Передвижение грузового манипулятора осуществляется с помощью электропривода (двух электромоторов), расположенных по одному электромотору в каждой боковой стойке -образного портала грузового манипулятора. Электродвигатель в каждой боковой стойке портала передает вращение одному опорному ролику (их в боковой стойке - 4 штуки), что обеспечивает перемещение всего портала манипулятора по всей длине кузова автомобиля в свободном или загруженном режиме, в любом направлении - вперед или назад.
Грузовая платформа имеет аутригер с двумя плечами, установленный под днищем грузовой платформы.
Грузовой манипулятор оборудован поворотной электроприводной системой, позволяющей разворачивать грузовую стрелу рабочего органа на 360 градусов в любом направлении, а также рабочий орган оборудован электроприводной системой выдвижения грузовой стрелы за борт автомобиля на расстояние до 1,3 метра с помощью зубчатой рейки, расположенной в нижней части грузовой стрелы.
Для удобства производства грузовых работ на автомобиле боковые стойки П-образного портала манипулятора могут изменять высоту с помощью телескопического механического привода. Изменение высоты портала осуществляется водителем, когда грузовой модуль не загружен.
Во время движения автомобиля высота портала должна быть установлена в соответствии с требованиями Правил дорожного движения -3,8 метра. По окончании грузовых работ грузовой манипулятор можно переместить на его штатное место. При этом боковые опоры П-образного манипулятора располагаются по бокам задней части кабины автомобиля, для этого боковые стойки портала проходят через прорези в переднем бортовом борту, а рабочий орган верхней части портала манипулятора располагается над кабиной автомобиля под аэродинамическим кожухом, который устанавливается, как правило, над кабиной большегрузных автомобилей.
При производстве грузовых работ следует опустить один боковой борт автомобиля со стороны места грузовых работ и только тогда маневрировать к месту грузовых работ, так как грузовая стрела выдвигается за кромку борта на расстояние не более 1,5 м.
Поясняется полезная модель рисунками
На фигуре 1 изображен общий вид грузового манипулятора и примерная схема размещения грузовых мест и цифрами обозначено: боковой борт автомобиля(1); швеллер для передвижения портала манипулятора (2); приводные ролики портала манипулятора (4); верхняя телескопическая часть манипулятора (рабочий орган) (5); верхняя часть портала манипулятора в приподнятом положении (6); механическое устройства ручного привода изменения высоты верхней части портала манипулятора (7); поворотная площадка (20); электропривод поворотной площадки (9); зубчатая гребенка выдвижения грузовой стрелы (10); выдвижная грузовая стрела манипулятора (11); Электромотор (29) приводных роликов (4);аутригер под днищем грузовой платформы (30)
На фигуре 2 изображены - вид автомобиля с торца, вид грузового манипулятора в приподнятом рабочем положении с выдвинутой стрелой (обозначено штрихпунктирами) и цифрами обозначено: опущенный борт автомобиля (11); опорные швеллера (2) с каждой боковой стороны кузова автомобиля; положение верхней части портала (6) в рабочем приподнятом верхняя телескопическая часть портала (5); положение выдвинутой грузовой стрелы за борт автомобиля (11); опорные ролики портала (13); опорная плита поворотной площадка (20); кожух выдвижной грузовой стрелы (22); корпус поворотной площадки (28).
На фигуре 3 изображены - часть грузового манипулятора с расположением приводного электромотора и расположение роликов портала в швеллере и цифрами обозначено: борт автомобиля в верхнем положении (закрытый) (1); приводные ролики портала грузового манипулятора (4); верхняя телескопическая часть портала (5); опорные ролики портала, расположенные в швеллере (13); электропривод приводных колес портала (29).
На фигуре 4 изображен вид автомобиля с торца с грузовым манипулятором и с развернутой за борт грузовой стрелой манипулятоатора и цифрами обозначено: швеллеры (2) вдоль бортов автомобиля для приводных (4) и опорных (13) роликов портала манипулятора; ось поворотной площадки (3); верхняя телескопическая часть манипулятора (5); механизм подъема верхней части манипулятора (7); грузовая выдвижная стрела манипулятора (11); опорные ролики портала манипулятора (13); ролики поворотной площадки (15); опорная плита поворотной площадки (20); кожух выдвижной грузовой стрелы (22).
На фигуре 5 изображена поворотная платформа манипулятора с зубчатой рейкой, ролики поворотной платформы, ось поворотной платформы, электропривод с шестеренкой, входящей в зацепление с зубчатой рейкой, электропривода поворотной площадки и цифрами обозначено: ось поворотной платформы (3); приводные ролики портала манипулятора (4); электропривод поворотной платформы с шестерней, входящей в зацепление с зубчатой гребенкой (не показано) (9); зубчатая гребенка выдвижения грузовой стрелы (10); грузовая выдвижная стрела (11); опорные ролики портала манипулятора (13); ролики поворотной платформы (15); опорная плита поворотной платформы (20); кожух выдвижной грузовой стрелы (22); место крепления гака грузовой стрелы манипулятора (24).
Конструкция грузового манипулятора на автомобиле состоит из следующих элементов: двух швеллеров (2), укрепленных по бокам кузова автомобиля; портала грузового манипулятора (5); ведущих роликов (4) портала; опорных роликов (13); электропривода передвижения портала (29); механическое устройство изменения высоты портала (7); поворотной платформы (28) с зубчатой гребенкой (23); электропривода поворота поворотной площадки ((9); оси поворотной платформы (3); опорных роликов поворотной площадки (15); выдвижной грузовой стрелы (11) с зубчатой рейкой; электропривод выдвижения грузовой стрелы (27).
Работает грузовой манипулятор на автомобиле следующим образом. Перед началом грузовых работ на автомобиле опускают боковой борт с той стороны, где будут производится грузовые работы. Затем автомобиль ставят к месту грузовых работ. Устанавливают в рабочее положение аутригер. Водитель управляет грузовым манипулятором - выводит портал (5) манипулятора к месту застропки груза, разворачивает поворотную платформу (28) в нужное направление и выдвигает грузовую стрелу (11). Рабочие заводят стропа под грузовое место, огоны которых (петли) насаживают на грузовой гак грузовой стрелы. По команде сигнальщика (рабочего) водитель манипулятором набивает стропа поднимает груз на высоту примерно 5-10 см и останавливается. Рабочие осматривают правильность и надежность застропки грузового места и, если все правильно, сигнальщик дает команду поднять груз. Водитель, управляя манипулятором, поднимает грузовое место так, чтобы он возвышался над полом кузова на высоту 5-7 см. Затем водитель разворачивает поворотную площадку с грузом в нужное направление и перемещает портал манипулятора к месту установки груза в кузове согласно технологической карты. Водитель опускает груз на грузовую площадку кузова автомобиля так, чтобы огоны стропов можно было свободно снять с гака грузовой стрелы. Когда стропа будут высвобождены, водитель возвращает грузовой манипулятор за следующим грузовым местом и т.д., пока весь груз не будет погружен. По окончании грузовых работ водитель ставит грузовой манипулятор на штатное место (около кабины автомобиля) или оставляет его на месте последней погрузки подъема, если это не будет противоречить Правилам дорожного движения.
Выгрузка автомобиля производится в обратной последовательности.
Положительный эффект от использования предлагаемой полезной модели можно представить в виде расчета эффективности.
Существующие бортовые машины с длиной кузова L=5-8 м имеют средний коэффициент использования грузоподъемности j=0,8.
Возьмем для расчета автомобиль типа КАМАЗ грузоподъемностью 16 тонн.
Тогда средняя статистическая загрузка автомобиля составит:
qф=q*qср, где
qф, - фактическая загрузка автомобиля в тоннах;
q - номинальная грузоподъемность автомобиля в тоннах;
q - среднестатистическая загрузка автомобиля в тоннах.
qф=16 т*0,8=12,8 тонны,
при этом на 1 метр длины кузова приходится загрузка:
qi=qcp/jc=12,8/6=2,1 т.
Это количество груза, которое автомобиль не добирает в каждой ездке, часть места кузова (за кабиной автомобиля) занимают существующие грузовые манипуляторы. Тогда действительное количество груза, которое берет автомобиль соавит: qф =12,8т-2,1т=10,7 тонн.
Если автомобиль в среднем за время нарда (Тн=8 часов, рабочий день водителя) совершит 3 ездки на расстояние 10 км, то автомобиль перевезет:
10,7 т*3=32,1 т груза и совершит транспортную работу
32,1 т*20=642 т-км *3=1926 т-км.
При этом автомо=биль потратит дизтоплива: при цене 1 литра дизтоплива 32 руб/л и при норме расхода дизтоплива 18 л/100 км (наш автомобиль пройдет 60 км), то расход по топливу составит: 18 л*60/100=10,8 л и потратит - 32 руб*10,8-345 руб.
Если принять тарифную ставку автомобиля КАМАЗ с существующими грузовыми манипуляторами со средней производительностью 10,7 тонны за ездку в 3000 руб, то стоимость 1 т-км перевозки составит:
3000/10,7*20=15,5 руб.
В полезной модели производительность автомобиля будет полная, то есть 12,8 тонны. За время наряда автомобиль перевезет:
12,8 т*3=38,4 тонны и совершит транспортную работу -
38,4 т*60=2304 т-км и стоимость 1 т-км составит
3000/2304=13 руб., то есть экономия на транспортных расходах за 1 ездку составит 2,5 руб, за время наряда: 2,5*3=7,5 руб., за месяц: 7,5 руб*24=180 руб., за год: 180 руб*12=2160 руб.
При использовании полезной модели автомобиль будет короче на 1,2 метра, обладая той же производительностью, что и существующие автомобили. Технико-эксплуатационные характеристики автомобиля полезной модели -лучше.
Если принять, что в автоотрасли работает примерно 300 тысяч автомобилей с манипуляторами и примерно 1/3 из них - автомобили с манипуляторами полезной модели, то экономический эффект составит:
2160 руб*100000=21600000 руб в год.
Грузовой манипулятор на автомобиле, состоящий из электрической приводной системы и грузовой стрелы, отличающийся тем, что он включает П-образный портал, опорные швеллеры для роликов портала, прикрепленные к полу кузова, обеспечивающие передвижение портала манипулятора по всей длине кузова автомобиля, механизм изменения высоты портала, поворотную площадку портала, обеспечивающую вращение грузовой стрелы на 360° и выдвижную грузовую стрелу.
