Ограничитель нагрузки грузоподъемной машины
Полезная модель относится к области подъемно-транспортного машиностроения и может быть использована в приборах безопасности для ограничения нагрузки. Ограничитель нагрузки грузоподъемной машины содержит цифровой вычислительный блок, переферийные устройства регистрации параметров и подключенные к выходам цифрового вычислительного блока исполнительный блок, блок аварийной сигнализации, блок визуальной индикации. Переферийные устройства регистрации параметров включают датчики для определения нагрузки на грузозахватном органе, датчики для определения усилия в грузовом канате и датчики направления вращения барабана грузовой лебедки, подключенные к информационным входам цифрового вычислительного блока. К дополнительному входу цифрового вычислительного блока подключен задатчик коэффициента потерь в блоке грузового полиспаста.
Полезная модель относится к подъемно-транспортному машиностроению, а именно к устройствам ограничения нагрузки грузоподъемных машин.
Известен ограничитель нагрузки грузоподъемного крана [Патент РФ RU 7097 U1 6 В 66 С 23/90, 1998] и система безопасности грузоподъемного крана [Патент РФ RU 38747 U1 7 В 66 С 23/90, 2004] (прототип), включающие датчики аналоговых параметров работы крана, датчики дискретных параметров и сигналов, цифровой вычислительный блок, исполнительный блок, блок аварийной сигнализации и блок визуальной индикации. В подобных устройствах для определения кратности полиспаста грузового канала предлагается использовать дискретные датчики типа бесконтактных индуктивных выключателей.
В грузоподъемных машинах, в которых ветви грузового каната меняют направление относительно металлоконструкции, например, в стреловых кранах, установка таких датчиков, обеспечивающая надежную работу, весьма затруднительна. Поэтому дискретные датчики для определения кратности полиспаста (запасовки) практически не применяются, а запасовка задается машинистом крана вручную с помощью переключателя, установленного либо в устройстве безопасности, либо в приборной панели крана [Ограничители нагрузки крана (ограничители грузоподъемности) ОНК-140-05, ОНК-140-05М, ОНК-140-08, ОНК-140-08М, ОНК-140-27, ОНК-140-27М. Руководство по эксплуатации. ЛГФИ. 408844.009-05 РЭ, ОАО «АПЗ», 1997], [Ограничители нагрузки крана (ограничители грузоподъемности) ОНК-140. Руководство по эксплуатации. ЛГФИ. 408844.009-28 РЭ, ОАО «АПЗ», 2002]. Такое решение не гарантирует защиту грузового каната от перегрузки (при определении нагрузки на крюке с помощью датчиков усилия или давления, установленых в механизме подъема стрелы), и не позволяет использовать полностью грузоподъемность крана (при определении нагрузки на крюке с помощью датчика усилия в грузовом канате), т.к. машинист может допустить ошибку или забыть установить переключатель в нужное положение после перепасовки грузового каната.
Основной целью предлагаемой полезной модели ограничителя нагрузки грузоподъемной машины является повышение безопасности работы грузоподъемной машины и повышение эффективности ее использования за счет надежного определения как нагрузки на грузозахватном органе (крюке), так и нагрузки в грузовом канате и фактической кратности полиспаста грузового каната.
Поставленная цель достигается за счет того, что ограничитель нагрузки грузоподъемной машины, включающий цифровой вычислительный блок, к выходам
которого подключены блок визуальной индикации, блок аварийной сигнализации, исполнительный блок, а к информационному входу подключены выходы переферийных устройств регистрации параметров крана. В состав датчиков аналоговых параметров работы грузоподъемной машины включены как датчик(и) для определения нагрузки на грузозахватном органе (крюке), так и датчик(и) для определения усилия в грузовом канате, а к цифровому вычислительному блоку подключен задатчик коэффициента потерь в блоке грузового полиспаста. В составе датчиков дискретных сигналов включены датчики направления вращения грузовой лебедки. Исходя из значений сигналов датчиков нагрузки на грузозахватном органе и в грузовом канате, с учетом данных о направлении вращения и величине потерь в грузовом полиспасте, в цифровом вычислительном блоке рассчитываются действующие значения нагрузки на крюке, в канате и кратность запасовки грузового каната. При превышении нагрузкой на крюке паспортного значения грузоподъемности на данном вылете цифровой вычислительный блок формирует сигнал на исполнительный блок на отключение механизмов подъема груза и увеличение вылета. При превышении нагрузкой в канате допустимого значения без превышения величины грузоподъемности машины цифровой вычислительный блок формирует сигнал на исполнительный блок только на отключение механизма подъема крюка. Одновременно цифровым вычислительным блоком формируются сигналы включения аварийной сигнализации и на блок визуальной индикации выводится информация о достигнутых ограничениях и рассчитанном значении кратности полиспаста грузового каната.
Блок-схема ограничителя нагрузки грузоподъемной машины представлена на фиг.1.
Ограничитель нагрузки грузоподъемной машины содержит датчик(и) 1 аналоговых параметров работы крана для определения нагрузки на грузозахватном органе, датчик(и) 2 усилия в грузовом канате, датчики 3 дискретных сигналов о направлении вращения грузовой лебедки, цифровой вычислительный блок 4, задатчик 5 коэффициента потерь в блоке грузового полиспаста, исполнительный блок 6, блок 7 аварийной сигнализации и блок 8 визуальной индикации. Выходы датчиков 1, 2 и 3 подключаются ко входам цифрового вычислительного блока 4 либо непосредственно (при использовании датчиков с цифровым выходным сигналом), либо, при необходимости, через аналого-цифровой преобразователь. К еще одному входу цифрового вычислительного блока 4 подключен выход задатчика 5 коэффициента потерь в блоке грузового полиспаста. К выходам цифрового вычислительного блока 4 подключены исполнительный блок 6, блок 7 аварийной сигнализации и блок 8 визуальной индикации.
Датчик(и) 1 для определения нагрузки на грузозахватном органе представляют собой либо крюковые весы, например, электронные крановые весы с радиоканалом для непосредственного замера нагрузки на крюке, либо набор датчиков для расчета нагрузки на крюке по величине усилия в механизме подъема стрелы, включающий датчик(и) усилия (или давления), датчик угла наклона стрелы и датчик длины стрелы (для кранов с телескопическими стрелами).
Датчик(и) 2 усилия в грузовом канате устанавливаются либо в неподвижную, либо на подвижную ветвь грузового каната, либо в опоры грузовой лебедки.
В качестве датчиков 1, 2 аналоговых параметров работы грузоподъемной машины, датчиков 3 дискретных сигналов, цифрового вычислительного блока 4, исполнительного блока 6, блока 7 аварийной сигнализации и блока 8 визуальной индикации могут использоваться аналогичные узлы выпускаемых приборов и систем безопасности (ограничителей нагрузки) грузоподъемных машин. В качестве задатчика 5 коэффициента потерь в блоке грузового полиспаста могут использоваться ячейки памяти запоминающих устройств контроллеров, выполняющих роль цифровых вычислительных блоков 4, либо реализовываться аппаратно, например, с помощью переменного резистора.
Ограничитель нагрузки работает следующим образом.
В цифровом вычислительном блоке 4 на основе сигналов датчиков 1, 2 и 3 с учетом величины коэффициента kr потерь в блоке грузового полиспаста, установленного задатчиком 5, определяются значения усилий на грузозахватном органе Ph в грузовом канате Рr. Усилие в грузовом канате связано с усилием на грузозахватном органе (крюке) выражением:
где:
Рr - усилие в грузовом канате в месте установки датчика 2;
Ph - усилие, действующее на грузозахватный орган (крюк), определяемое по сигналам датчика(ов) 1;
kr - коэффициент потерь в одном блоке грузового полиспаста, определяемый задатчиком 5;
N - кратность полиспаста (запасовка) грузового каната.
Знак плюс или минус в выражении (1) определяется местом установки датчика(ов) 2 (в неподвижной или на подвижной ветви грузового каната) и направлением вращения грузовой лебедки, которое определяется по сигналам датчиков дискретных сигналов 3.
Отсюда можно вычислить фактическое значение кратности полиспаста грузового каната по формуле:
Полученные значения усилий сравниваются в цифровом вычислительном блоке 4 с паспортным значением грузоподъемности машины в данной точке грузовой характеристики и допустимым усилием, действующим на канат. Пре превышении усилием Ph величины грузоподъемности блок 4 вырабатывает и посылает на исполнительный блок 6 сигнал на отключение движений грузоподъемной машины, направленных на увеличение грузового момента и снижение грузоподъемности (подъем крюка, увеличение вылета и т.д.). При превышении усилием Рr значения допустимой нагрузки в грузовом канате блок 4 вырабатывает и посылает на исполнительный блок 6 сигнал на отключение движений грузоподъемной машины, направленных на увеличение усилия в грузовом канате (подъем крюка, подъем стрелы и т.д.).
Одновременно с отключением механизмов грузоподъемной машины цифровой вычислительный блок выдает сигнал на блок 7 включения аварийной сигнализации. При этом на блок 8 визуальной индикации из блока 6 передается информация о численных значениях усилий Рr, Ph и фактической кратности полиспаста грузового каната N.
Ограничитель нагрузки грузоподъемной машины, включающий цифровой вычислительный блок, к выходам которого подключены блок визуальной индикации, блок аварийной сигнализации, исполнительный блок, а к информационному входу подключены выходы периферийных устройств регистрации параметров крана, отличающийся тем, что периферийные устройства регистрации параметров крана включают датчики для определения нагрузки на грузозахватном органе, датчики для определения усилия в грузовом канате, а также датчики направления вращения барабана грузовой лебедки, подключенные к информационным входам цифрового вычислительного блока, а к дополнительному входу цифрового вычислительного блока подключен задатчик коэффициента потерь в блоке грузового полиспаста.
