ОГРАНИЧИТЕЛЬ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КРАНА

Полезная модель относится к грузоподъемным кранам, лебедкам и может быть использована в устройствах индикации и ограничения опрокидывающего момента.
Известен ограничитель грузоподъемности электрического крана (патент РФ на полезную модель №41460, МПК 7 В 66 С 23/90, опубл. 27.10.2004), выбранный в качестве прототипа, содержащий цифровой вычислительный блок с информационным двунаправленным входом-выходом, соединенным с входом-выходом цифрового запоминающего блока, таймер, подключенный своим выходом к входу прерывания цифрового вычислительного блока, блок визуальной и звуковой индикации и исполнительный блок подключены своими входами к соответствующим выходам цифрового вычислительного блока, блок ввода информации и электронный ключ своими выходами подключены к соответствующим входам цифрового вычислительного блока, память которого при этом выполнена с возможностью хранения информации о предельно допустимых значениях частоты тока и величины фазного напряжения питающей сети и хранения зависимости частоты вращения вала кранового двигателя механизма подъема груза от массы поднимаемого груза и значения максимально-допустимой массы поднимаемого груза, а также с возможностью изменения этих значений при подключении электронного ключа, выполненного съемным. Датчики фазного напряжения питающей сети, тока питающей сети и ротора и датчик частоты вращения вала своими выходами подключены к соответствующим входам цифрового вычислительного блока. Датчик частоты вращения вала двигателя состоит из магнита, закрепленного на валу двигателя механизма подъема груза, и датчика Холла закрепленного на корпусе двигателя, датчики тока представляет собой трансформаторы тока, выполненные с возможностью
подключения к питающей сети кранового двигателя механизма подъема груза, а датчики фазного напряжения выполнены из резистивных делителей.
Недостатками ограничителя грузоподъемности является его невысокая надежность. Датчик частоты вращения вала двигателя состоит из датчика Холла, закрепленного на корпусе двигателя и магнита, закрепленного на валу двигателя. Недостаточная надежность определяется тем, что магнит закрепляется на вращающейся части двигателя, что приводит во время работы к изменению выставленного зазора между датчиком Холла и магнитом.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности и расширение функциональных возможностей ограничителя грузоподъемности электрического крана.
Поставленная задача решена за счет того, что ограничитель грузоподъемности электрического крана, также как в прототипе содержит цифровой вычислительный блок, к которому подключены датчики частоты вращения вала двигателя, тока питающей сети и ротора, фазного напряжения питающей сети, цифровой запоминающий блок, исполнительный блок, блок визуальной и звуковой индикации, таймер, электронный ключ, блок ввода информации. Согласно полезной модели или на опорной плите, или на станине кранового двигателя установлен акселерометр, подключенный через соответствующий вход к цифровому вычислительному блоку.
За счет установки акселерометра на неподвижную часть электрического крана - или на опорной плите, или на станине кранового двигателя повышена надежность ограничителя грузоподъемности электрического крана. Значение частоты вращения вала двигателя, которое используют для определения массы поднимаемого груза на крюке электрического крана, снимают с датчика частоты вращения вала двигателя и резервируют информацией, снимаемой с акселерометра. Значение частоты вращение вала двигателя получают в результате частотного анализа в цифровом вычислительном блоке сигнала, снимаемого с акселерометра. Частотный анализ также
выявляет отказы подшипникового узла кранового двигателя и выявляет начало процесса разрушения металлоконструкции электрического крана, что расширяет функциональные возможности ограничителя грузоподъемности электрического крана.
На фиг.1 представлена функциональная схема ограничителя грузоподъемности электрического крана.
Ограничитель грузоподъемности содержит выполненный с входом прерывания цифровой вычислительный блок 1, информационные входы которого связаны с соответствующими выходами датчика 2 частоты вращения вала кранового двигателя, датчика 3 тока питающей сети и ротора, датчика 4 фазного напряжения питающей сети и акселерометра 5, установленного или на опорной плите, или на станине кранового двигателя. Информационный двунаправленный вход-выход цифрового вычислительного блока 1 соединен с входом-выходом цифрового запоминающего блока 6. Информационные выходы блока 1 соединены с исполнительным блоком 7 и с блоком визуальной и звуковой индикации 8. Таймер 9 своим выходом подключен к входу прерывания цифрового вычислительного блока 1. Электронный ключ 10 своим выходом, при необходимости изменения информации в цифровом запоминающем блоке 6, подключен к входу цифрового вычислительного блока 1. Блок ввода информации 11 своим выходом подключен к соответствующему входу цифрового вычислительного блока 1.
В качестве цифрового вычислительного блока 1 может быть выбран одноплатный микроконтроллер типа АТ89С2051 с тактовой частотой 4 МГц. Датчик частоты вращения вала 2 состоит из магнита, закрепленного на валу кранового двигателя механизма подъема груза, и датчика Холла (например, микросхема К116КП4) закрепленного на корпусе двигателя. Датчик тока питающей сети и ротора является трансформатором тока, выполненным с возможностью подключения к питающей сети кранового двигателя механизма подъема груза. Датчик фазного напряжения питающей сети 4
выполнен из резистивных делителей. Таймер 9 может быть выполнен в виде генератора импульсной последовательности. Акселерометр 5 может быть выполнен на микросхеме типа ADXL, а цифровой запоминающий блок может быть представлен в виде FLASH памяти. Электронный ключ 10 представляет собой постоянное запоминающее устройство, в котором содержится код разрешения доступа к перепрограммированию цифрового вычислительного блока, выполнен съемным и устанавливается во внешний разъем цифрового вычислительного блока 1. Исполнительный блок 7 выполнен в виде силового трехфазного реле с управлением через составной транзистор от цифрового вычислительного блока 1. Блок визуальной и звуковой индикации 8 представляет собой выходной регистр с индикацией десятичного кода на семисегментном индикаторе, звуковая индикация осуществляется за счет пьезоизлучателя. Блок ввода информации 11 - это набор кнопок управления для задания режима работы цифрового вычислительного блока.
Перед началом работы установленного на электрический кран ограничителя грузоподъемности необходимо ввести в память цифрового запоминающего блока 6 зависимости частоты вращения или тока (статора или ротора) кранового двигателя механизма подъема груза от массы поднимаемого груза, предельно допустимые значения частоты тока и величины фазного напряжения питающей сети, а также значение максимально-допустимой массы поднимаемого груза. Для этого необходимо подключить к цифровому вычислительному блоку 1 электронный ключ 10, после этого цифровой вычислительный блок 1 переходит в программу «обучения», которая предназначена для определения и записи в цифровой запоминающий блок 6 зависимости частоты вращения, тока статора или тока ротора (информативного параметра) от массы поднимаемого груза, предельно допустимых значений тока и фазного напряжения, а также значение максимально-допустимой массы поднимаемого груза. С помощью блока ввода информации 11 вводят предельно допустимые значения частоты
0
гр
0
гр
10
1гр
20
2гр
тока, величины фазного напряжения питающей сети и значение максимально-допустимой массы поднимаемого груза, эти данные обрабатывают в блоке 1 и сохраняют в цифровом запоминающем блоке 6. Для снятия зависимости информативного параметра от массы поднимаемого груза поднимают поочередно пустую крюковую подвеску электрического крана массой m и груз известной массы m, близкий к номинальному и запоминают соответствующие значения частот вращения (n, n), токов статора (I, I) или токов ротора (I, I). По этим данным в цифровом вычислительном блоке 1 формируется, с учетом параметров питающей сети, линеаризированная зависимость информативного параметра от массы поднимаемого груза с последующим ее сохранением в цифровом запоминающем блоке 6. При этом значение частоты вращения получают после частотного анализа в блоке 1 виброграмм, снятых с акселерометра 5.
Цифровой вычислительный блок 1 преобразует информацию, получаемую от датчиков 2, 3, 4 вместе с информацией, извлекаемой из цифрового запоминающего блока 6. Таймер 9 координирует работу цифрового вычислительного блока 1. Информацию в блоке 1 преобразуют в параметры, отражающие работу электрического крана, которые поступают в блок визуальной и звуковой индикации 7, и в случае превышения допустимых значений массы поднимаемого груза и контролируемых параметров питающей сети, заложенных в цифровом запоминающем блоке 6, цифровой вычислительный блок 1 вырабатывает команду на отключение механизма подъема груза, которая поступает на исполнительный блок 7.