Устройство для автоматического выравнивания нагрузок на краны при подъеме груза двумя спаренными кранами без балансирной траверсы для кранов с частотным регулированием скорости подъема груза

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к подъемно-транспортному машиностроению и может использоваться для автоматического выравнивания нагрузок на краны, при подъеме этого груза двумя спаренными кранами без балансирной траверсы. Сущность полезной модели заключается в следующем: один из спаренных кранов работает в качестве ведущего крана и поднимает груз с задаваемой крановщиком скоростью, второй кран - ведомый, его скорость подъема рассчитывается микрокомпьютером, который, вычисляет требуемую частоту и амплитуду напряжения, которое необходимо подать на электродвигатель ведомого крана для достижения выравнивания скоростей подъема груза обоих кранов. В результате достигается постоянное сохранение горизонтального положения поднимаемого груза на протяжении всего подъема, а, следовательно, и выравнивание нагрузок на краны от силы тяжести груза.

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к подъемно-транспортному машиностроению и может использоваться для автоматического выравнивания нагрузок на краны при подъеме груза двумя спаренными кранами.

Из существующего уровня техники известна попытка автоматически выровнять горизонтальное положение груза, при его подъеме двумя спаренными кранами при помощи систем выравнивания, каждая из которых соответствует отдельному подъемному механизму. В патенте DE-AS 2231997, B66C 13/48 описывается такое устройство, в котором при отклонении крюка (по вертикали) от записанных в памяти значений, разница между этим отклонением и записанным в памяти устройства значением преобразуется в дополнительное напряжение, которое воздействует на систему управления скорости вращения соответствующего электродвигателя, тем самым выравнивая горизонтальное положение груза. Недостатком данного решения является то, что каждый отдельный привод подъемного механизма регулируется самостоятельно, не создавая связи между спаренными кранами, так что неизбежные отклонения вследствие погрешностей в аналоговых элементах могут привести к остаточным отклонениям крюка по высоте.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является решение, предложенное в патенте DD 216223, B66C 13/48, оно устраняет недостатки первого устройства и применяется для автоматического выравнивания горизонтального положения груза, при подъеме этого груза двумя спаренными кранами без балансирной траверсы.

Согласно изобретению, задача решается за счет того, что приводу подъемного механизма ведомого крана напрямую подается управляющий сигнал, действующий для привода подъемного механизма ведущего крана, после того как этот сигнал был согласован со скоростями вращения обоих приводов. Далее, исходя из положения кранов по отношению друг к другу и вытянутой длины подъемного каната ведущего крана, а также с учетом первоначальной разности высот обоих крюков, рассчитывается номинальная высота крюка ведомого крана. Если между этим значением и действительной высотой крюка ведомого крана, рассчитанной исходя из положения ведомого крана и вытянутой длины его подъемного каната, обнаруживается разность, то она преобразуется в соответствующий дополнительный электрический сигнал, который прибавляется к названному выше базовому сигналу ведомого крана, с тем чтобы скомпенсировать разность в ходе дальнейшей работы. Недостатками данного устройства является не точное измерение положения груза относительно горизонта из-за того, что канат имеет свойство вытягиваться при подъеме груза, что не позволяет точно измерить длину вытянутого каната ведущего крана, а также разность высот между крюками обоих кранов. Расстояние между кранами также будет не постоянным так как суммарная деформация металлоконструкций кранов при подъеме груза вносит погрешность в измерение.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель является повышение точности измерения положения груза относительно горизонта, необходимой для автоматического выравнивания горизонтального положения груза, при подъеме этого груза двумя спаренными кранами без балансирной траверсы, а также применение частотного регулирования скорости вращения электродвигателя ведомого крана для повышения точности выравнивания горизонтального положения груза.

Данная задача решается за счет того, что заявленное устройство для автоматического выравнивания горизонтального положения груза, при подъеме этого груза двумя спаренными кранами без балансирной траверсы отличается тем, что один из спаренных кранов работает в качестве ведущего крана и поднимает груз с задаваемой крановщиком скоростью, а второй кран - ведомый, его скорость подъема рассчитывается микрокомпьютером, который, при помощи своей программы, на основании измеренных угла наклона груза относительно горизонта, характеристик обоих кранов, габаритов и массы груза рассчитывает необходимую частоту и амплитуду напряжения, которое необходимо подать на электродвигатель ведомого крана для горизонтального подъема груза.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является постоянное сохранение горизонтального положения поднимаемого груза, а, следовательно, и выравнивание нагрузок на краны от силы тяжести груза.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:

на фиг.1 - Спаренная работа кранов, с применением устройства для автоматического выравнивания горизонтального положения груза;

на фиг.2 - Принципиальная блок-схема устройства для выравнивания горизонтального положения груза, при подъеме этого груза двумя спаренными кранами.

На фиг.1:1 - ведомый кран; 2 - ведущий кран; 3 - поднимаемый груз; 4 - датчик угла наклона; 5 - передатчик беспроводного сигнала; 6 - приемник беспроводного сигнала; 7 - микрокомпьютер; 8 - преобразователь частоты электрического тока; 9 - электродвигатель ведомого крана; 10 - электродвигатель ведущего крана, 11 - датчик оборотов электродвигателя ведущего крана; 12 - передатчик беспроводного сигнала.

Работает устройство следующим образом, один из спаренных кранов работает в качестве ведущего крана и поднимает груз с задаваемой крановщиком скоростью, второй кран - ведомый, его скорость подъема устанавливается за счет изменения частоты и амплитуды напряжения при помощи преобразователя частоты, управляемого микрокомпьютером. Требуемая частота напряжения ведомого крана определяется микрокомпьютером в зависимости от угла наклона груза а, характеристик кранов и габаритов груза по формуле:

,

где i₁, i₂ - кратность грузового полиспаста, соответственно ведомого крана и ведущего крана; u₁, u₂ - передаточное отношение редуктора механизма подъема, соответственно ведомого крана и ведущего крана; p₁, p₂ - число пар полюсов электродвигателя механизма подъема, соответственно ведомого крана и ведущего крана; f₂ - частота напряжения, питающего электродвигатель ведомого крана, [Гц]; r₁ , r₂ - радиус барабана механизма подъема, соответственно ведомого крана и ведущего крана, [м]; r_p1, r_p2 - полное активное сопротивление цепи ротора электродвигателя механизма подъема, соответственно ведомого крана и ведущего крана, [Ом]; Q - вес груза, [H]; h - расстояние (плечо) от центра тяжести до условной линии, проведенной между точками зацепки груза, [м]; l - расстояние между точками зацепки груза, [м]; - угол наклона груза, [град.];

здесь M_м1, M_м2 - максимальный момент на валу электродвигателя механизма подъема, соответственно ведомого крана и ведущего крана, [H·м]; x _c1, x_c2 - внутреннее реактивное сопротивление цепи статора электродвигателя механизма подъема, соответственно ведомого крана и ведущего крана, [Ом]; х_р1, X _p2 - внутреннее реактивное сопротивление цепи ротора электродвигателя механизма подъема, соответственно ведомого крана и ведущего крана, [Ом]; k_r1, k_r2 - коэффициент трансформации сопротивлений электродвигателя, соответственно ведомого крана и ведущего крана.

Требуемая амплитуда напряжения ведомого крана определяется по формуле:

где U_ном1 - номинальное напряжение статора электродвигателя ведомого крана; f_ном1 - номинальное значение частоты напряжения статора электродвигателя ведомого крана;

I_ном1 - номинальный ток в обмотке статора электродвигателя ведомого крана; r ₁ - активное сопротивление обмотки статора электродвигателя ведомого крана.

При подаче крановщиком ведущего крана 2 (фиг.1) команды на подъем груза, на электродвигатель этого крана (блок 5, фиг.2) подается напряжение с постоянной частотой f_сети и постоянной амплитудой U_сети . Электродвигатель 10 (фиг.1) начинает вращаться. Одновременно датчик оборотов 11 (фиг.1), (блок 6, фиг.2) фиксирует начало вращения этого электродвигателя и при помощи передатчика беспроводной связи 12 (фиг.1) передает сигнал S₁ (фиг.2) о начале вращения электродвигателя 10 (фиг.1) ведущего крана 2 на микрокомпьютер 7 через приемник беспроводной связи 6. Микрокомпьютер, при поступлении сигнала с датчика оборотов подает сигнал на преобразователь частоты 8, который, при поступлении этого сигнала, сразу же подает преобразованное напряжение с частотой f_треб1 и амплитудой U_треб1 на электродвигатель 9 ведомого крана 1. Этот электродвигатель также начинает вращаться. Возникающий в процессе подъема наклон груза на некоторый угол а фиксируется при помощи датчика угла наклона 4 (фиг.1), (блока 1, фиг.2), закрепленного на грузе 3 (фиг.1). Значение этого угла преобразуется в цифровой сигнал S (фиг.2) и передается при помощи беспроводной связи в микрокомпьютер (блок 2), в котором, в зависимости от значения угла наклона груза а, характеристик кранов и габаритов груза происходит вычисление управляющего аналогового электрического сигнала S_y. Далее этот сигнал Sy поступает в частотный преобразователь (блок 3), который в зависимости от S_y преобразует напряжение с частотой f_сети и амплитудой U_сети в напряжение с частотой f_треб1 и амплитудой U_треб1, при помощи которого происходит регулирование скорости вращения электродвигателя 9 (фиг.1), (блок 4, фиг.2) ведомого крана. В случае если ведомый кран отстает от ведущего, скорость вращения электродвигателя ведомого крана увеличивается, если же ведомый кран опережает ведущий, скорость электродвигателя ведомого крана уменьшается. При этом паспортная скорость подъема груза ведомым краном должна быть больше, чем паспортная скорость подъема груза ведущим краном, так как понизить частоту и амплитуду напряжения легче, чем повысить. Тем самым достигается постоянное сохранение горизонтального положения поднимаемого груза, а, следовательно, и правильное распределение нагрузок на краны.

Помимо выравнивания нагрузок на краны данное устройство позволяет одному крановщику управлять сразу двумя механизмами подъема обоих кранов. Что полностью устраняет запаздывание включения одного из электродвигателей из-за разной реакции крановщиков (в случае с двумя крановщиками).

Устройство для автоматического выравнивания горизонтального положения груза при подъеме этого груза двумя спаренными кранами без балансирной траверсы, отличающееся тем, что один из спаренных кранов работает в качестве ведущего крана и поднимает груз с задаваемой крановщиком скоростью, а второй кран - ведомый, его скорость подъема рассчитывается микрокомпьютером, который при помощи своей программы на основании измеренного угла наклона груза относительно горизонта, характеристик обоих кранов, габаритов и массы груза рассчитывает необходимую частоту и амплитуду напряжения, которое необходимо подать на электродвигатель ведомого крана для горизонтального подъема груза.