Система безопасности подъемника с телескопической стрелой
Полезная модель может быть использована в системах безопасности подъемников с телескопической стрелой для защиты их от перегрузок и опрокидывания. Система безопасности содержит цифровой вычислитель, к которому подключены датчики параметров подъемника, световой индикатор предупредительной сигнализации, блок аварийной сигнализации и исполнительный блок. Система снабжена запоминающим устройством, соединенным с цифровым вычислителем двухсторонним каналом обмена данными, а датчики параметров подъемника включают в себя датчик усилия или давления в механизме подъема стрелы и датчики усилия в опорах рабочей платформы. Цифровой вычислитель приспособлен для определения текущего значения нагрузки на рабочую платформу и опрокидывающего момента, сравнения указанных параметров с граничными значениями на соответствующих участках грузовой характеристики, хранящихся в запоминающем устройстве, формирования предупредительного светового и звукового сигналов при отклонении указанных параметров за пределы допустимого уровня, и формирования сигнала о запрете всех движений, которые могут привести к недопустимой перегрузке рабочей платформы или потери устойчивости подъемника. Технический результат: расширение границ рабочей зоны подъемника при обеспечении необходимого запаса устойчивости и защиты рабочей платформы от перегрузки. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Полезная модель относится к подъемно-транспортному оборудованию и может быть использована в системах безопасности подъемников для защиты их от перегрузок и опрокидывания.
В соответствии с требованиями "Правил устройства и безопасной эксплуатации подъемников (вышек)" ПБ-10-611-03 (далее Правила) подъемники должны быть оборудованы ограничителем предельного груза (ОПГ) - прибором, предназначенным для определения нагрузки на рабочую платформу подъемника и подачи предупредительного сигнала при достижении номинальной нагрузки, а также автоматического отключения механизмов подъемника при увеличении нагрузки на 10% выше номинальной (см. Промышленная безопасность при эксплуатации подъемников (вышек): Сборник документов. Серия 10. Выпуск 33 / Колл.авт.- М.: Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России", 2004, с.16-18). При этом максимальная грузоподъемность (Q max) рабочей платформы, определяемая критерием прочности элементов конструкции и устойчивости подъемника в целом, является величиной постоянной в пределах всей рабочей зоны. Границы рабочей зоны подъемника в соответствии с требованиями "Правил" должны обеспечиваться ограничителем рабочей зоны - устройством, предназначенным для автоматического отключения механизмов подъемника с целью предотвращения выхода рабочей платформы за пределы рабочей зоны. Это ограничение обусловлено тем, что за пределами участка "В-С" рабочей зоны устойчивость подъемника становится недостаточной, и он может потерять устойчивость даже при нагружении платформы номинальной нагрузкой. Такова структура традиционной системы безопасности подъемников, производимых в России, Для реализации данной структуры в
качестве ограничителей предельного груза можно использовать продукцию Арзамасского электромеханического завода (ограничители предельного груза "ОПГ" различных модификаций), или аналогичную аппаратуру других приборостроительных заводов, а в качестве ограничителей рабочей зоны - известные концевые выключатели (Гудков Ю.И. автомобильные подъемники и вышки: Учеб. Для ПТУ. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1992, с.13-20, 122-127).
Однако данные системы безопасности не позволяют эффективно использовать возможности подъемников и являются ущербными в части защиты от опрокидывания при отказе, например, концевых выключателей ограничителя рабочей зоны. Кроме того, постоянно растущая конкуренция на рынке производителей подъемников заставляет увеличивать не только их высоту подъема и грузоподъемность, но и площадь рабочей зоны, формируя, тем самым, и новые требования к системе безопасности подъемников. Современная система безопасности подъемников должна быть надежной и позволять подконтрольно эксплуатировать подъемник не только внутри, но и за пределами рабочей зоны, увеличивая, тем самым, ее активную площадь и, следовательно, эффективность работы подъемника в целом. При этом увеличение площади рабочей зоны возможно за счет использования пространства, находящегося за пределами внешней границы (участок "С-Д") рабочей зоны, при условии обеспечения необходимого запаса устойчивости.
Наиболее близкой к заявленной полезной модели по совокупности существенных признаков является система безопасности подъемника, содержащая цифровой вычислитель, к которому подключены датчики параметров подъемника, световой индикатор предупредительной сигнализации, блок аварийной сигнализации и исполнительный блок (см. свидетельство на полезную модель РФ №18171, В66С 23/88, 27.05.2001). Данная система безопасности может быть использована на различных типах подъемников, в том числе на подъемниках с телескопической стрелой, и представляет собой, по сути, ограничитель предельного груза, предохраняющий от перегрузки рабочую платформу подъемника, но не
обеспечивающий защиту его от опрокидывания из-за потери устойчивости, например, за пределами границ рабочей зоны.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка системы безопасности подъемников с телескопической стрелой, с симметричным и несимметричным опорным контуром, в том числе оснащенных маневровым (управляемым) гуськом, которая обеспечивала бы повышенную безопасность и эффективность работы подъемника при расширении границ его рабочей зоны.
Для достижения поставленной цели система безопасности подъемника с телескопической стрелой, содержащая цифровой вычислитель, к которому подключены датчики параметров подъемника, световой индикатор предупредительной сигнализации, блок аварийной сигнализации и исполнительный блок, согласно полезной модели, снабжена запоминающим устройством, соединенным с цифровым вычислителем двухсторонним каналом обмена данными, а датчики параметров подъемника включают в себя датчик усилия или давления в механизме подъема стрелы и датчики усилия в опорах рабочей платформы, при этом цифровой вычислитель приспособлен для определения текущего значения нагрузки на рабочую платформу и опрокидывающего момента, сравнения указанных параметров с граничными значениями на соответствующих участках грузовой характеристики, хранящихся в запоминающем устройстве, формирования предупредительного светового и звукового сигналов при отклонении указанных параметров за пределы допустимого уровня, и формирования сигнала о запрете всех движений, которые могут привести к недопустимой перегрузке рабочей платформы или потери устойчивости подъемника.
Кроме того, датчики параметров подъемника дополнительно включают в себя датчик длины стрелы, датчик угла наклона стрелы, датчик угла наклона гуська и датчик крена поворотной платформы.
Датчики параметров подъемника могут дополнительно включать в себя датчик азимута.
Таким образом, предлагаемая система безопасности подъемника с телескопической стрелой и симметричным опорным контуром включает в себя, по существу, ограничитель предельного груза и ограничитель грузового момента. Обеспечение безопасной работы подъемника внутри рабочей зоны, так же как и в прототипе, осуществляется ограничителем предельного груза. Но в отличие от прототипа грузоподъемность рабочей платформы внутри рабочей зоны не является величиной постоянной (отмечено пунктиром) и может быть увеличена сверх номинальной нагрузки до предела, определяемого фактической прочностью элементов металлоконструкции и устойчивостью подъемника на соответствующих вылетах. При работе подъемника в зоне грузовой характеристики, ограниченной устойчивостью, предлагаемая система безопасности производит ограничение грузового (опрокидывающего) момента путем отключения тех движений, которые могут привести к увеличению последнего (перегруз рабочей платформы, увеличение вылета при выдвижении или опускании стрелы). Эту функцию в составе системы безопасности призван выполнять цифровой вычислитель. Таким образом, на грузовой характеристике подъемника появляется участок "RB-Rmax ", на котором грузоподъемность Qmax рабочей платформы уменьшается с увеличением вылета стрелы, то есть грузоподъемность Qmax ограничивается величиной грузового момента.
Введение в состав датчиков параметров подъемника дополнительно датчика длины стрелы, датчика угла наклона стрелы, датчика угла наклона гуська и датчика крена поворотной платформы обеспечивает решение указанной выше задачи для подъемника с симметричным опорным контуром, у которого телескопическая стрела оснащена маневровым гуськом.
Введение в состав датчиков параметров подъемника дополнительно датчика азимута обеспечивает решение указанной выше задачи для подъемников, имеющих несимметричный опорный контур, при котором величина продольной и поперечной устойчивости различны.
Технический результат от использования полезной модели: расширение границ рабочей зоны подъемников с телескопической стрелой при
обеспечении необходимого запаса устойчивости и защиты рабочей платформы от перегрузки.
На фиг.1 и 2 представлены конфигурация рабочей зоны подъемника с телескопической стрелой и его грузовая характеристика; на фиг.3 - конфигурация рабочей зоны подъемника с телескопической стрелой, оснащенной маневровым гуськом и симметричным опорным контуром; на фиг.4 - функциональная схема предлагаемой системы безопасности для подъемника с телескопической стрелой и симметричным опорным контуром; на фиг.5 - тоже для подъемника с несимметричным опорным контуром и телескопической стрелой, оснащенной маневровым гуськом.
По первому примеру реализации полезной модели, представленному на фиг.4, система безопасности подъемника с телескопической стрелой и симметричным опорным контуром содержит: цифровой вычислитель 1, к которому подключены: датчики параметров подъемника, включающие датчики 2 усилия в опорах рабочей платформы и датчик 3 усилия или давления в механизме подъема стрелы; световой индикатор 4 предупредительной сигнализации; блок 5 аварийной сигнализации; исполнительный блок 6 и запоминающее устройство 7.
Выходы датчиков 2 и 3 подключаются к цифровому вычислителю 1 либо непосредственно (при использовании датчиков с цифровым выходным сигналом), либо, при необходимости, - через аналого-цифровой преобразователь. Запоминающее устройство 7 соединено с цифровым вычислителем 1 двухсторонним каналом обмена данными.
Для реализации цифрового вычислителя можно использовать перепрограммируемый микроконтроллер MSP430F149 фирмы "Texas Instruments" (США) или другие микроконтроллеры подобного типа.
В качестве датчиков параметров подъемника может быть использована продукция Арзамасского электромеханического завода или аналогичная аппаратура других приборостроительных заводов.
Исполнительный блок 6 представляет собой устройство коммутации силовых цепей подъемника.
Рассмотрим функционирование предлагаемой системы на примере работы подъемника с телескопической стрелой и симметричным опорным контуром.
По мере нагружения элементов подъемника при подъеме груза сигналы с датчиков 2 и 3 поступают на цифровой вычислитель 1, в котором производится определение текущего значения нагрузки Q на рабочую платформу и опрокидывающего момента М. Текущие значения нагрузки Q на рабочую платформу и опрокидывающего момента М сравниваются соответственно с граничными значениями Q и М на соответствующих участках грузовой характеристики подъемника, хранящихся в запоминающем устройстве 7. Граничные (предельные) значения нагрузки Q и опрокидывающего момента М задаются уставками в запоминающем устройстве. При нагрузках Q и М, не превышающих допустимых значений, система разрешает работу подъемника.
Если нагрузка на рабочую платформу Q превышает значение Qmax, исполнительный блок 6 блокирует движения подъемника, которые могут привести к недопустимой перегрузке элементов его конструкции. Если опрокидывающий момент М на каком либо участке грузовой характеристики подъемника превышает значение Мmax, исполнительный блок 6 блокирует движения подъемника, направленные на увеличение опрокидывающего момента (перегруз рабочей платформы, выдвижение или опускание стрелы). Одновременно цифровой вычислитель 1 выдает сигнал на световой индикатор 4 предупредительной сигнализации и блок 5 аварийной сигнализации.
Описанное устройство является лишь частным примером реализации предлагаемой полезной модели. Понятно, что в зависимости от типа подъемника может меняться конструкция системы при сохранении сути предложенной полезной модели.
Так, например, если подъемник имеет несимметричный опорный контур, а телескопическая стрела подъемника дополнительно оснащена маневровым (управляемым) гуськом, то кроме датчиков, упомянутых выше, к цифровому вычислителю дополнительно подключаются: датчик 8 длины
стрелы, датчик 9 угла наклона стрелы, датчик 10 угла наклона гуська (поворота гуська относительно продольной оси телескопической стрелы), датчик 11 крена поворотной платформы и датчик 12 азимута; и блок 13 ввода и отображения информации, соединенный с цифровым вычислителем 1 двухсторонним каналом обмена данными (фиг.5).
Данное устройство может быть выполнено на основе прибора ОНК-160С Арзамасского электромеханического завода.
Работа системы по второму примеру исполнения, представленному на фиг.5, аналогична ранее описанной. При этом цифровой вычислитель 1 выдает сигналы на блок 13 ввода и отображения информации, формирующий диагностическое сообщение на дисплее о величине фактической и допустимой нагрузки на рабочую платформу, степени нагружения подъемника по грузовому моменту, действующему на стрелу подъемника, фактическое и допустимое (вычисленное из геометрических параметров) значение расстояния до границы рабочей зоны, фактический вылет стрелы и высоту подъема рабочей платформы относительно горизонта. Кроме того, цифровой вычислитель 1 формирует сигналы граничных значений координатной защиты подъемника, устанавливаемых оператором на блоке 13 ввода и отображения информации, а также сигналы на световой индикатор 4 предупредительной сигнализации, на отключение запрещенных (вследствие перегрузки) движений подъемника и подачи звукового и светового аварийных сигналов.
Предлагаемая система безопасности может быть изготовлена промышленным способом на приборостроительном заводе с использованием современных электронных компонентов и технологий.
1. Система безопасности подъемника с телескопической стрелой, содержащая цифровой вычислитель, к которому подключены датчики параметров подъемника, световой индикатор предупредительной сигнализации, блок аварийной сигнализации и исполнительный блок, отличающаяся тем, что она снабжена запоминающим устройством, соединенным с цифровым вычислителем двухсторонним каналом обмена данными, а датчики параметров подъемника включают в себя датчик усилия или давления в механизме подъема стрелы и датчики усилия в опорах рабочей платформы, при этом цифровой вычислитель приспособлен для определения текущего значения нагрузки на рабочую платформу и опрокидывающего момента, сравнения указанных параметров с граничными значениями на соответствующих участках грузовой характеристики, хранящихся в запоминающем устройстве, формирования предупредительного светового и звукового сигналов при отклонении указанных параметров за пределы допустимого уровня, и формирования сигнала о запрете всех движений, которые могут привести к недопустимой перегрузке рабочей платформы или потери устойчивости подъемника.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что датчики параметров подъемника дополнительно включают в себя датчик длины стрелы, датчик угла наклона стрелы, датчик угла наклона гуська и датчик крена поворотной платформы.
3. Система по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что датчики параметров подъемника дополнительно включают в себя датчик азимута.
