СИСТЕМА БЕЗОПАСНОСТИ ГРУЗОПОДЪЕМНОГО КРАНА

Полезная модель относится к области подъемно-транспортного машиностроения и может быть использована на грузоподъемных кранах для защиты их от перегрузок при подъеме груза.
Как известно, основным назначением систем безопасности на грузоподъемных кранах является определение веса груза с высокой степенью точности для обеспечения работы крана в соответствии с его грузовой характеристикой.
В подавляющем большинстве случаев на существующих кранах отечественного и импортного производства вес груза определяется по натяжению грузового каната.
Существует масса устройств для измерения усилия в грузовом канате со своими достоинствами и недостатками, например, с помощью отводных блоков, с помощью всевозможных оттяжек и т.п. Однако усилие в грузовом канате зависит не только от веса груза, но и, как показала практика, от вида и направления движения выполняемого краном. Такими движениями являются изменение высоты и вылета груза и поворот крана. Причиной изменения усилия в канате при вышеуказанных движениях является трение в отводных блоках, через которые пропускается грузовой канат в случае с изменением высоты и вылета груза, и центробежная сила, действующая на груз при повороте крана. Для учета этих изменений, вызываемых трением в отводных блоках и действием центробежных сил, достигающих 3...15% от грузоподъемности крана, необходимо определять вид и направление движения крана.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели по совокупности существенных признаков является система безопасности грузоподъемного крана, содержащая цифровой вычислительный блок, к информационным входам которого подключены мультиплексным каналом обмена данных периферийные устройства регистрации параметров крана, включающие "m" цифровых датчиков
параметров крана, включающие датчики перемещений, и "n" аналоговых датчиков параметров крана с аналого-цифровыми преобразователями, а к выходам - исполнительный блок, регистратор параметров крана с таймером реального времени, блок визуальной индикации и блок предупредительной сигнализации, и внешнее запоминающее устройство, соединенное с цифровым вычислительным блоком двухсторонним каналом обмена данных (см. патент Российской Федерации на полезную модель №38747, В 66 С 23/90 05.04.2004). Известная система не обеспечивает корректировку вычисляемого веса груза в зависимости от вида и направления движения крана, что может привести к несанкционированному отключению механизмов крана при его движении с резким возрастанием динамических нагрузок, что может привести к поломке кранового оборудования.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание системы безопасности грузоподъемного крана, обеспечивающей повышенную точность определения массы груза за счет использования сигналов датчиков перемещений для определения вида и направления движения крана.
Поставленные технические задачи решаются тем, что в систему безопасности грузоподъемного крана, содержащую цифровой вычислительный блок, к информационным входам которого подключены мультиплексным каналом обмена данных периферийные устройства регистрации параметров крана, включающие датчики перемещений, а к выходам - исполнительный блок, регистратор параметров крана с таймером реального времени, блок визуальной индикации и блок предупредительной сигнализации, и внешнее запоминающее устройство, соединенное с цифровым вычислительным блоком двухсторонним каналом обмена данных, согласно полезной модели, введен блок определения вида и направления движения крана по сигналам с датчиков перемещений, вход которого подключен к выходам периферийных устройств регистрации параметров крана, а выходы - к входам цифрового вычислительного блока.
Блок определения вида и направления движения крана может быть выполнен в виде последовательно соединенных дешифратора, дифференциатора и сравнивающего устройства, при этом входом указанного блока является вход дешифратора, а выходами - выходы сравнивающего устройства.
Введение в систему безопасности грузоподъемного крана блока определения вида и направления движения крана позволяет скорректировать вычисляемый вес груза, путем введения поправочного коэффициента, соответствующего виду и направления движения крана.
Технический результат от использования полезной модели - повышение надежности системы безопасности грузоподъемного крана.
На рисунке изображена блок схема предлагаемой системы безопасности грузоподъемного крана.
Система безопасности грузоподъемного крана содержит цифровой вычислительный блок 1, внешнее запоминающее устройство 2, регистратор 3 параметров крана со встроенным в него таймером реального времени, блок 4 визуальной индикации, блок 5 предупредительной сигнализации, исполнительный блок 6, блок 7 определения вида и направления движения, и периферийные устройства регистрации параметров крана.
Блок 7 определения вида и направления движения включает в себя последовательно соединенные дешифратор 8, дифференциатор 9 и сравнивающее устройство 10, при этом входом блока 7 является вход дешифратора, а выходами - выходы сравнивающего устройства.
Внешнее запоминающее устройство 2 соединено с цифровым вычислительным блоком 1 двухсторонним каналом обмена данных. К выходам цифрового вычислительного блока подключены регистратор 3 параметров крана, блок 4 визуальной индикации, блок 5 предупредительной сигнализации и исполнительный блок 6.
Периферийные устройства регистрации параметров крана размещены в различных зонах крана и включают в себя "m" цифровых датчиков 11 параметров
крана и "n" аналоговых датчиков 12 параметров крана с аналого-цифровыми преобразователями 13. Выходы периферийных устройств подключены мультиплексным каналом обмена данных к входам цифрового вычислительного блока 1 и к входу дешифратора 8 блока 7 определения вида и направления движения крана.
Цифровые датчики 11 измеряют дискретные параметры работы крана и представляют собой в основном сигнализаторы, выключатели и контактные реле давления.
Аналоговые датчики 12 измеряют плавно изменяющиеся параметры работы крана, используют для измерения потенциометры, тензопреобразователи, акселерометры, вариометры, термометры и прочие чувствительные элементы с линейным и нелинейным выходным сигналом и представляют собой датчики давления любого типа, датчики усилий, датчики температуры, датчики длины стрелы, датчики поворота платформы крана и другие датчики относительного положения агрегатов крана.
Система работает следующим образом.
В дифференциатор 9 через дешифратор 8 по мультиплексному каналу обмена данных поступают сигналы с периферийных устройств регистрации параметров крана. В дифференциаторе 9 сигналы с датчиков перемещений дифференцируются. Продифференцированный сигнал поступает в сравнивающее устройство 10 и сравнивается с "0". В случае равенства продифференцированного сигнала нулю, в цифровом вычислительном блоке 1 формируется сигнал о том, что движения нет. В случае если продифференцированный сигнал больше нуля, в цифровом вычислительном блоке 1 формируется сигнал о том, что есть движение в одну из сторон и из внешнего запоминающего устройства 2 вводится соответствующая поправка при вычислении веса груза. В случае если продифференцированный сигнал меньше нуля, в цифровом вычислительном блоке 1 формируется сигнал о том, что есть
движение в другую сторону и из внешнего запоминающего устройства 2 также вводится соответствующая поправка при вычислении веса груза.
Все виды и направления движений передаются из цифрового вычислительного блока 1 в регистратор 3 параметров и записываются в нем в режиме текущего времени с контролем времени по таймеру для определения времени работы отдельных механизмов и анализа работы крана, что позволяет своевременно проводить регламентные работы на механизмах и тем самым повышается надежность и ресурс их работы.
Кроме этого, в цифровой вычислительный блоке 1 могут определяться движения, которые находятся в диапазоне, близком к граничным значениям, с отображением такой информации в блоке 4 визуальной индикации с выдачей предупредительного звукового сигнала блоком 5 предупредительной сигнализации, что предупреждает машиниста о приближении к граничным значениям параметров крана, например, приближение к концу или началу пути, а также приближение к максимальным и минимальным значениям высоты, вылета и поворота.
Заявленная полезная модель может быть изготовлена промышленным способом с использованием современных компонентов и технологий. Для реализации цифрового вычислительного блока можно использовать микропроцессор MSP430F149 фирмы "Texas Instruments" (США) или другие микропроцессоры подобного типа. Дифференциатор может быть построен на основе стандартной схемы операционного усилителя и RC цепочки. В качестве сравнивающего устройства может быть использован двухуровневый компаратор МС14585 производства фирмы "Motorolla". В качестве периферийных устройств для регистрации параметров крана может быть использована серийно выпускаемая продукция Арзамасского приборостроительного завода, например, аналоговые датчики перемещений ЛГФИ.401221.004, ЛГФИ.401221.006, ЛГФИ.401221.008 и их исполнения, или новые разработки цифровых датчиков, в
частности, датчик усилия цифровой ДУЦ ЛГФИ.404176.013, и аналогичная аппаратура других приборостроительных заводов.
Следует отметить, что работа дифференциатора и сравнивающего устройства может быть реализована программно, а не схемотехнически, с учетом возможностей современных процессоров, например, указанного выше микропроцессора MSP430F149 фирмы "Texas Instruments" (США) или других процессоров подобного типа.
Специалисту в данной области техники должно быть очевидным, что в настоящей полезной модели возможны разнообразные модификации и изменения. Соответственно предполагается, что настоящая полезная модель охватывает указанные модификации и изменения, а также их эквиваленты, без отступления от сущности и объема полезной модели, раскрытого в прилагаемой формуле полезной модели.