Предложение по усовершенствованию конструкции элеватора эта-50

Специалистами ОАО «Ишимбайский машиностроительный завод» был проведен подробный анализ известных аварий и нарушений эксплуатации элеваторов ЭТА-50 без их разрушения. Основным недостатком данной конструкции является быстрый износ подвижной пары сопряжения «поворотная рукоятка-корпус», что снижает ресурс безопасной работы устройства ввиду снижения надежности фиксации захватного узла в результате указанного износа.

С учетом выводов, полученных в результате анализа, была разработана новая система запирания для элеваторов типа ЭТА. Задачей данной разработки является получение механического результата, выражающегося в устранении недостатков ближайшего аналога, а именно, повышения удобства эксплуатации путем упрощения операций его закрывания, а также путем доведения длины рукоятки до рекомендуемой требованиями эргономики величины.

Технический результат достигается тем, что в элеваторе рукоятка выполнена прямой и имеет полость, на штоке выполнено отверстие, в бобышке корпуса - паз и отверстия, элемент фиксации размещен в отверстии бобышки, расположенном у основания бобышки корпуса и взаимодействует с отверстиями штока и бобышки корпуса, паз в бобышке выполнен между отверстием и рукояткой. В пазу на оси установлен подпружиненный рычаг - коромысло с буртом, взаимодействующий обоими плечами с рычагом управления и соединенный одним плечом с элементом фиксации, причем торец рычага управления входит в паз бобышки и в закрытом положении элеватора находится над буртом рычага - коромысла.

Благодаря размещению элемента фиксации у основания бобышки отверстие на штоке, взаимодействующее с элементом фиксации, становится возможным выполнить близко к челюстям захвата, в результате чего даже шток с длиной, размещенной в пределах бобышки, после выдвижения захватного узла в процессе открывания элеватора, остается под элементом фиксации, удерживая его от перемещения вниз. Для закрывания этого устройства достаточно толкнуть его в направлении к захватываемой трубе, при этом элемент фиксации - палец скользит по штоку и в конце со щелчком входит в отверстие штока, фиксируя захватный узел относительно корпуса. А поскольку в описанном устройстве шток не выступает за пределы бобышки, его длина не влияет на габарит элеватора.

Кроме того, благодаря размещению плеча рычага, взаимодействующего с элементом фиксации, в пазе, выполненном в бобышке корпуса, стало возможным отказаться от изогнутого участка в верхней части рукоятки и выполнить ее прямой, что позволило увеличить полезную длину последней до нормативных требований.

Изложенное свидетельствует, что указанные выше отличительные признаки данной разработки придают ему новые, не присущие аналогу свойства. В связи с этим элеватор получил название ЭТА-П.

Техническая характеристика элеватора ЭТА-П:

Грузоподъемность, т 50

Диаметр труб, мм 48,60,73,89

Диаметр отверстия под трубу, мм 112

Габаритные размеры, мм

высота 590

длина 295

ширина 230

Масса элеватора с серьгой и захватом, кг 28

Элеватор состоит из корпуса, в котором установлены челюсти со штоком, соединенные шарнирно с помощью оси. На торце бобышки корпуса приварена рукоятка. В полости рукоятки и в пазу бобышки размещено плечо рычага-коромысла, которое установлено на оси возможностью поворота под действием пружины. Посредством водила рычаг-коромысло взаимодействует с отверстием фиксирующего элемента - пальца, установленного с возможностью поступательного движения в отверстии штока. В полости рукоятки на оси установлен рычаг управления, подпружиненный пружиной. Торец рычага упирается в торец бобышки и в закрытом положении элеватора находится над буртом рычага-коромысла.

Элеватор работает следующим образом. Для открывания элеватора оператор прижимает кистью руки рычаг управления к рукоятке. При этом движении торец рычага управления сначала отходит от бурта рычага - коромысла, а потом касается закругленной поверхности на другом плече рычага - коромысла и поворачивает его относительно оси. При этом повороте водило, находящееся в зацеплении с отверстием пальца, перемещается по пазу бобышки и извлекает палец из отверстия штока вверх. Далее оператор, придерживая рычаг прижатым к рукоятке усилием, прилагаемым к последней, перемещает элеватор от захваченной трубы; при этом узел захвата со штоком выдвигается из корпуса, после чего происходит освобождение трубы из элеватора.

Для закрытия элеватора оператор надвигает на трубу, отталкивая рукоятку от себя; при этом узел захвата перемещается в корпус, а шток входит в бобышку до совмещения его отверстия с пальцем, который скользит по поверхности штока. Далее под действием усилия пружины, воздействующей на палец через водило, палец проходит через отверстие штока и запирает последний относительно бобышки. В этом положении узел «палец-водило-рычаг-коромысло» сам запирается рычагом управления, так как последний под действием своей пружины торцом устанавливается над буртом рычага - коромысла, делая невозможным самопроизвольный выход пальца из отверстия штока.

Завершение процесса запирания визуально контролируется по выступлению кромки рычага - управления над верхним торцом рукоятки. Кроме того, контроль запирания ведется и на слух, так как вход пальца в отверстие штока сопровождается щелчком.

В случае отказа пружин устройство сохраняет работоспособность по следующим причинам.

Случай 1 - отказ пружины рычага-коромысла. В этом случае поворот рычага-коромысла в сторону запирания устройства происходит в результате взаимодействия торца рычага управления с поверхностью бурта рычага - коромысла в процессе поворота рычага управления под действием его пружины.

Случай 2 - отказ пружины рычага управления. При этом вход пальца в отверстие происходит под действием усилия пружины рычага-коромысла, а рычаг управления занимает рабочее положение (над буртом или поверхностью нижнего плеча рычага-коромысла) под действием собственного веса.

Случай 3 - отказ обеих пружин. В принципе, то есть в условиях отсутствия загрязнений, устройство может оставаться в закрытом положении даже только под действием собственного веса деталей - весов пальца, рычага-коромысла и рычага управления. Благодаря этому снижается вероятность выпадения из элеватора подвешенной в нем трубы при одновременном разрушении обеих пружин, например, под действием низких температур.

Изложенное свидетельствует о значительном резерве надежности устройства, тем более в условиях, когда будет запрещена его эксплуатация уже при поломке одной из пружин механизма запирания.

Сотрудниками ОАО «Ишимбайский строительный завод» были определены усилия, необходимые для открытия элеватора ЭТА с обычным замком - с поворотной рукояткой и элеватора ЭТА-П с пальцевым замком в момент, когда труба одним концом висит на захвате над мостками и находится практическим в горизонтальном положении, те есть для случая освобождения трубы из элеватора с нарушением правил. Расчеты показывают, что при работе с элеватором ЭТА с обычным замком необходимое усилие для открытия элеватора составляет около 20 - 30 кг, при работе же элеватором ЭТА-П минимальное необходимое усилие 80 Н на кисти руки оператор не способен развивать в течение многочисленных операций открытия - закрытия, поэтому открытие элеватора типа ЭТА-П возможно лишь после укладки трубы на мостки, то есть после разгрузки механизма запирания. Данный вывод подтвердился промысловой практикой применения элеватора ЭТА-П, что нашло отражение в актах испытаний инструмента в НГДУ «Сургутнефть» в 1998 г. Таким образом применение нового механизма запирания в элеваторах ЭТА-П в принципе позволяет устранить из правил требование по повороту элеватора до и после укладки трубы на мостки, так как конструкция замка исключает возможность открытия элеватора без укладки труб на мостки. Благодаря этому использование элеваторов в ЭТА-П позволяет избежать аварий, которые связаны с такими опасными приемами работы, как сбрасывание трубы из элеватора «на лету» с некоторой высоты.