Позиционный привод крюка грузоподъемного крана и система для его реализации
Полезная модель относится к грузоподъемным механизмам и предназначено для грузоподъемных кранов с телескопической стрелой и гидроприводом. Задачей полезной модели является уменьшение числа воздействий на органы управления краном, за счет чего улучшаются условия труда крановщика и одновременно повышается точность перемещения крюка. Техническим результатом полезной модели является повышение точности перемещения крюка, улучшение условий труда крановщика. Система, включающая микропроцессорный прибор безопасности, подключенные к нему аппараты управления, датчики нагрузки, угла наклона стрелы, длины стрелы, азимута, длины грузового каната, угла поворота платформы, электроуправляемые пропорциональные гидрораспределители, обеспечивает управление перемещением стрелового оборудования и крюка двумя двухкоординатными аппаратами управления, задающими конечные значения параметров крановых операций. Причем микроконтроллеры, входящие в состав аппаратов управления, выполнены в виде системы автоматического регулирования высоты крюка, угла наклона стрелы, длины стрелы, угла поворота платформы. 3 фиг.
Полезная модель относится к подъемно-транспортному машиностроению и предназначена для использования в системах управления грузоподъемных кранов с гидроприводом.
Известен способ управления грузоподъемным краном и устройство для его реализации [Пат. 2309112 Российская Федерация, МПК B66C 13/18 (2006.01), B66C 23/88 (2006.01). Способ управления грузоподъемным краном и устройство для его реализации [Текст] / Затравкин М.И., Каминский Л.С., Маш Д.М., Пятницкий И.А., Спицын М.И., Федоров И.Г., Червяков А.П.]. Способ заключается в том, что путем воздействия на органы управления краном производится запуск и отключение приводов механизмов, перемещающих оборудование крана, а путем обработки сигналов датчиков производится отключение приводов механизмов по фактору ограничения перемещений либо по фактору перегрузки. Для снижения уровня раскачивания груза на кран дополнительно установлены датчик длины грузового каната и переключатель кратности полиспаста. Создается режим управления приводами механизмов крана, при котором обеспечивается гашение колебаний груза.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемым способу управления грузоподъемным краном и системе для его реализации является комплексная система защиты и управления стрелового грузоподъемного крана [В.А. Коровин. Комплексная система защиты и управления стрелового грузоподъемного крана / Коровин В.А., Кретов М.Н., Токарев Д.В., Гераскин С.А., Коровин К.В., Давыдков А.В., Казанцев А.Ф. - Всероссийский информационно-рекламный журнал «Все краны», 
02/02, 2006, С. 8-11] и способ управления грузоподъемным краном и система управления для его осуществления [Пат. 2298518, Российская Федерация, МПК B66C 13/18 (2006.01), МПК B66C 23/18 (2006.01). Способ управления грузоподъемным краном и система управления для его осуществления [Текст] / Коровин В.А., Коровин К.В.].
Эта система содержит прибор безопасности, электроуправляемые пропорциональные гидрораспределители, двухкоординатные аппараты управления, включающие рукоятку управления, датчик положения рукоятки, микроконтроллер, драйвер мультиплексной линии связи, силовые защищенные ключи-регуляторы тока. Электроуправляемые пропорциональные гидрораспределители обеспечивают для любого управляющего воздействия свой постоянный расход рабочей жидкости и, соответственно, свою постоянную скорость движения исполнительного гидродвигателя или гидроцилиндра независимо от изменения противодействующей нагрузки. Пропорциональное управление краном обеспечивает регулирование скорости крановых операций в широких пределах, высокую плавность пуска и остановки всех механизмов крана, в частности при реализации защитных функций при приближении грузового момента или параметров пространственного положения стрелы к своим предельным значениям. Причем пороговый уровень какого-либо параметра, при достижении которого осуществляется снижение скорости, устанавливается в зависимости от скорости изменения этого параметра или от приведенного момента инерции перемещающегося механизма крана. Сигналы управления, задаваемые крановщиком при помощи рукояток аппаратов управления, пропорциональны углу отклонения рукоятки от нейтрального положения. Окончательное формирование сигналов управления и разрешения совмещения операций происходит в зависимости не только от отклонений крановщиком рукояток управления, но и от наличия сигнала разрешения от прибора безопасности. Срабатывание защиты от перегрузки, координатной защиты, защиты от опасного приближения к проводам ЛЭП, ограничения рабочих движений, связанные с конструктивными параметрами крана, отказы системы защиты запрещают подачу сигналов управления электрогидравлическими распределителями.
Однако данная система управления грузоподъемным краном предполагает постоянное слежение за положением стрелового оборудования и крюка с целью своевременного прекращения выполнения той или иной крановой операции, чтобы крюк оказался в нужной точке пространства. При этом отсутствует возможность положением органов управления (рычагов, джойстиков) задавать конечные значения параметров конкретной крановой операции, что немаловажно для снижения психофизиологических нагрузок на оператора.
Задачей полезной модели является уменьшение числа воздействий на органы управления краном, за счет чего улучшаются условия труда крановщика и одновременно повышается точность перемещения крюка.
Поставленная задача в части выполнения способа управления грузоподъемным краном, включающего предварительное определение допустимых значений параметров, характеризующих нагрузку, пространственное положение стрелы, крюка, их запоминание, измерение в процессе работы грузоподъемного крана фактических параметров, сравнение их с допустимыми значениями и последующее формирование сигналов управления электроуправляемыми пропорциональными гидрораспределителями в зависимости от результата этого сравнения, от величины и направления перемещения рукоятки аппарата управления, от выполняемой крановой операции, решена за счет того, что в аппарате управления формирование сигналов управления гидрораспределителями происходит в зависимости от результата сравнения заданных и фактических значений высоты крюка, угла наклона стрелы, длины стрелы, угла поворота платформы, от параметров ограничения крановых операций, возможности их совмещения из условия обеспечения безопасной работы крана.
Поставленная задача в части выполнения системы управления грузоподъемным краном решена за счет того, что в известной системе управления, включающей датчики нагрузки, угла наклона стрелы, длины стрелы, азимута, длины грузового каната, электроуправляемые пропорциональные гидрораспределители, микропроцессорный прибор безопасности, подключенные к нему аппараты управления, каждый из которых содержит бесконтактный двухкоординатный датчик положения рукоятки, микроконтроллер, устройство ввода-вывода информации, силовые защищенные ключи-регуляторы тока, согласно полезной модели, аппараты управления выполнены с возможностью задания высоты крюка, угла наклона стрелы, длины стрелы, угла поворота платформы, а микроконтроллеры выполнены в виде системы автоматического регулирования высоты крюка, угла наклона стрелы, длины стрелы, угла поворота платформы.
Полезная модель поясняется прилагаемыми чертежами, где на фиг. 1 приведена функциональная схема системы позиционного привода крановых операций, на фиг. 2, 3 - функциональные схемы микроконтроллеров.
В состав системы управления входят (фиг. 1) прибор безопасности (1), датчики нагрузки (2), угла наклона стрелы (3), длины стрелы (4), азимута (5), длины грузового каната (6), электроуправляемые пропорциональные гидрораспределители подъема-опускания стрелы (7), подъема-опускания крюка (8), выдвижения-втягивания телескопа (9), поворота платформы (10), аппараты управления (11), (12).
Аппарат управления (11) состоит из рукоятки задания высоты крюка H и угла наклона стрелы 
(13), датчика положения рукоятки задания высоты крюка H и угла наклона стрелы (14), микроконтроллера (15), устройства ввода-вывода информации (16), силовых ключей-регуляторов тока (17).
Аппарат управления (12) состоит из рукоятки задания длины стрелы L и угла поворота платформы 
(18), датчика положения рукоятки задания длины стрелы L и угла поворота платформы (19), микроконтроллера (20), устройства ввода-вывода информации (21), силовых ключей-регуляторов тока (22).
Микроконтроллеры (15) и (20) (фиг. 2, 3) содержат соответственно схемы коррекции (23), (24), схемы сравнения (25), (26) и (27), (28), вычислители (29), (30), формирователи сигналов управления (31), (32).
Сигналы управления высотой крюка H и углом наклона стрелы , задаваемые рукояткой (13) аппарата управления (11), через датчик положения рукоятки (14) поступают в микроконтроллер (15) (фиг. 2).
Сигналы управления длиной стрелы L и углом поворота платформы , задаваемые рукояткой (18) аппарата управления (12), через датчик положения рукоятки (19) поступают в микроконтроллер (20) (фиг. 3).
Одновременно в микроконтроллеры (15) и (20) через устройства ввода-вывода информации (16) и (21) поступает информация от микропроцессорного прибора безопасности (1) о параметрах ограничения крановых операций, возможности их совмещения, кратности грузового полиспаста и от датчиков нагрузки (2), угла наклона стрелы (3), длины стрелы (4), азимута (5), длины грузового каната (6).
С учетом информации от прибора безопасности в микроконтроллере (15) схемой коррекции (23) корректируются значения сигналов UHp и Up, в микроконтроллере (20) схемой коррекции (24) корректируются значения сигналов ULp и Up. Скорректированные сигналы UHp, Up и ULp, Up поступают на прямые входы схем сравнения (25), (26) и (27), (28) соответственно. Вычислители (29), (30) по информации датчиков (2), (3), (4), (5), (6) с учетом информации о кратности запасовки грузового полиспаста от прибора безопасности (1) вычисляют значения сигналов, соответствующих фактическим значениям угла наклона стрелы, высоты крюка, длины стрелы, угла поворота платформы UHФ, UФ, ULФ, UФ, которые поступают на инверсные входы схем сравнения (25), (26), (27), (28) соответственно.
На входы формирователей сигналов управления (31), (32) поступают с выходов схем сравнения (25), (26), (27), (28) сигналы рассогласования 
UH, U, UL, U и от прибора безопасности (1) информация о параметрах ограничения крановых операций.
С выхода формирователя (31) сигналы управления высотой крюка UК и углом наклона стрелы UС, от микроконтроллера (15) поступают на силовые ключи-регуляторы тока (17). С выхода формирователя (32) сигналы управления телескопом UТ, поворотом платформы U П от микроконтроллера (20) поступают на силовые ключи-регуляторы тока (22).
Силовые ключи-регуляторы тока (17), (22) выдают соответствующие пропорциональные токовые сигналы IК, IС, IТ, IП на гидрораспределители подъема опускания крюка (7), подъема-опускания стрелы (8), выдвижения-втягивания телескопа (9), поворота платформы (10) соответственно.
Применение позиционного привода крановых операций позволяет повысить точность перемещения крюка, улучшить условия труда крановщика.
Данная система управления может быть реализована на базе двухкоординатных аппаратов управления, которые эксплуатируются на кранах КС-5579.2 и КС-5579.3 [В.А. Коровин. Комплексная система защиты и управления стрелового грузоподъемного крана / Коровин В.А., Кретов М.Н., Токарев Д.В., Гераскин С.А., Коровин К.В., Давыдков А.В., Казанцев А.Ф. - Всероссийский информационно-рекламный журнал «Все краны», 02/02, 2006, С 8-11], как задатчики скорости крановых операций. В предложенной системе двухкоординатные аппараты управления используются как задатчики конечных значений параметров конкретных крановых операций.
1. Позиционный привод крюка грузоподъемного крана путем предварительного определения допустимых значений параметров, характеризующих нагрузку, пространственное положение стрелы, крюка, их запоминания, измерения в процессе работы грузоподъемного крана фактических параметров, сравнения их с допустимыми значениями и последующего формирования сигналов управления электроуправляемыми пропорциональными гидрораспределителями в зависимости от результата этого сравнения, от величины и направления перемещения рукоятки аппарата управления, от выполняемой крановой операции, причем эту зависимость предварительно определяют из условия обеспечения безопасной работы грузоподъемного крана и улучшения условий труда крановщика и реализуют в конструкции или в программе работы микропроцессорной системы управления, отличающийся тем, что формирование сигналов управления гидрораспределителями происходит в зависимости от результата сравнения заданных и фактических значений высоты крюка, угла наклона стрелы, длины стрелы, угла поворота платформы, от параметров ограничения крановых операций, возможности их совмещения из условия обеспечения безопасной работы крана.
2. Система позиционного привода крюка грузоподъемного крана, включающая микропроцессорный прибор безопасности, подключенные к нему аппараты управления, содержащие бесконтактный двухкоординатный датчик положения рукоятки, микроконтроллер, устройство ввода-вывода информации, силовые защищенные ключи-регуляторы тока, датчики нагрузки, угла наклона стрелы, длины стрелы, азимута, длины грузового каната, угла поворота платформы, электроуправляемые пропорциональные гидрораспределители, отличающаяся тем, что аппараты управления выполнены с возможностью задания высоты крюка, угла наклона стрелы, длины стрелы, угла поворота платформы, а микроконтроллеры выполнены в виде системы автоматического регулирования высоты крюка, угла наклона стрелы, длины стрелы, угла поворота платформы.
РИСУНКИ
