УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ МОСТОВОГО КРАНА
DEVICE TO CONTROL TRAVELLING CRANE MOTION

Заявляемое изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению, а именно к устройствам для ограничения перекосов и боковых смещений у мостовых кранов, имеющих раздельный привод движения моста с асинхронными электродвигателями.
Обеспечение прямолинейности и параллельности рельсов подкранового пути и синхронности вращения электродвигателей привода не могут гарантировать перемещение крана вдоль подкранового пути без перекосов и трения реборд о рельсы. Это обусловлено тем, что перекосы моста возникают по многим причинам. В их числе и отклонения размеров диаметра ведущих колес, и отклонения в перпендикулярности осей вращения колес к продольной оси рельса, и неравенство нагрузки на приводы движения моста, вызванное различными положениями тележки с грузом на кране и многое другое.
В общем случае кран движется по траекториям в виде дуги, радиус которой определяется разностью скоростей движения концевых балок. В результате происходит перекос крана и соприкосновение реборд с боковыми поверхностями рельсов. При этом возникают большие боковые нагрузки, вызывающие интенсивный износ реборд, перегрузки механизмов привода и перерасход электроэнергии.
Чтобы избежать трения реборд о рельсы, необходимо ограничить величину перекосов крана с помощью специального устройства.
К таким устройствам относится, например, известный ограничитель перекоса опор крана мостового типа (патент RU 2061645, опубл. 10.06.1996 г.), содержащий датчики положения крана относительно одного рельса подкранового пути с концевыми выключателями, которые приводятся в действие от механического устройства, контактирующего с рельсом. Недостатками данного изобретения являются сложность и низкая надежность механического привода датчиков по сравнению с бесконтактными, а также отсутствие реакции этого устройства на боковые смещения крана. Последнее значительно снижает его возможности регулирования положения крана на подкрановом пути.
В качестве наиболее близкого аналога выбран ограничитель перекоса мостового крана, содержащий бесконтактные датчики положения колес относительно рельса, расположенные на краях концевых балок по диагонали, выходы которых включены в схему управления соответствующего привода механизма передвижения крана (Авторское свидетельство СССР № 906906. опубл. 23.02.82 г. бюллетень №7). Так как в известном изобретении выходы датчиков, ограничивающих перекосы крана, включены в схему управления соответствующего привода механизма передвижения крана, то из этого следует, что в данном устройстве определенные датчики взаимодействуют только с определенными электродвигателями. Например, сигналы от датчиков, расположенных с левой стороны от продольной оси рельса, напрямую воздействуют только на двигатель левого привода крана, а сигналы от датчиков, расположенных с правой стороны от продольной оси рельса, напрямую воздействуют только на двигатель правого привода крана. Однако здесь не учитывается то, что при изменении направления движения крана его забегающая сторона становится отстающей. Следовательно, при перекосах крана, в случае изменения направления его движения, необходимо направлять сигнал на двигатель другого привода. Это в данном устройстве не предусмотрено, что ухудшает возможности данного ограничителя по регулированию положения крана на подкрановом пути и снижает эффективность его работы.
Кроме того, размещение датчиков на обеих концевых балках приводит к тому, что здесь положение крана на подкрановом пути определяется двумя направляющими элементами, которыми являются оба рельса. Регулированием положения датчиков в поперечном направлении можно предупредить трение реборд, расположенных с внешней стороны подкранового пути, т.е. с той стороны, где находятся датчики. Предупредить трение реборд, расположенных с внутренней стороны подкранового пути, с помощью этих датчиков трудно, т.к. в этом случае необходимо учитывать еще и отклонения в ширине пролета. Это снижает эффективность работы устройства.
Также известное устройство снабжено боковыми датчиками, установленными на средней части концевых балок, для ограничения боковых смещений крана. Недостатком данной конструкции является то, что при срабатывании одного из этих датчиков одновременно с ним срабатывают еще два датчика, расположенных с той же стороны рельса и предназначенных для ограничения перекосов. Это, без необходимости, вызывает снижение скорости обоих двигателей приводов движения крана. Затем, когда под действием датчика бокового смещения кран начинает поворачиваться в сторону центра колеи, один из датчиков перекоса выключается, а второй начинает противодействовать датчику бокового смещения. Это также снижает эффективность работы данного устройства.
Недостатком известного устройства является также многоступенчатое изменение скорости электродвигателей в связи с применением неоправданно большого числа датчиков, усложняющих устройство и снижающих его эффективность и надежность. На стандартных мостовых кранах при регулировании их движения скорость приводов изменяется на малую величину, поэтому нет необходимости в многоступенчатом изменении этой скорости.
Заявляемое изобретение решает задачу создания эффективного, надежного устройства для направления движения мостового крана, предупреждающего трение реборд ходовых колес о рельсы. Это достигается за счет улучшения согласованности работы датчиков и повышения эффективности их регулирующего воздействия на привод механизма передвижения крана. Также, предлагаемая конструкция устройства дает возможность устанавливать его на действующих кранах без изменения их исходных электрических схем.
Предлагаемое устройство для направления движения мостового крана так же, как и прототип содержит бесконтактные датчики положения колес относительно рельса, вводящие резисторы в роторные цепи асинхронных электродвигателей. Отличительной особенностью устройства является то, что оно состоит из блока датчиков, содержащего четыре бесконтактных датчика, попарно закрепленных на обеих сторонах концевой балки; из направляющего блока, содержащего выключатель, два замыкающих реле, изменяющих направление сигналов датчиков о перекосах в зависимости от направления движения крана, и два замыкающих контактора, направляющих сигналы датчиков в случае боковых смещений крана; из исполнительного блока, содержащего четыре размыкающих контактора и четыре резистора, воздействующих на электродвигатели привода.
Также, устройство дополнительно содержит приспособления для установки бесконтактных датчиков на концевой балке и регулирования их положения относительно реборд ходовых колес и рельса, а направляющий и исполнительный блоки могут быть смонтированы на отдельной панели.
Принципом работы предлагаемого устройства является обеспечение движения крана вдоль одного из рельсов подкранового пути, принятого в качестве направляющего элемента, с ограничением перекосов до такой степени, когда исключается трение реборд о рельсы на колесах той концевой балки, где установлены датчики. При этом имеющие место отклонения ширины пролета крана компенсируются за счет достаточной ширины поверхности катания тех колес, которые расположены на противоположной концевой балке. За счет этой ширины здесь предупреждается и трение реборд при перекосах крана.
Устройство позволяет определять положения крана на подкрановом пути с помощью бесконтактных датчиков положения колес относительно рельса и, в соответствии с этим, регулировать его движение. Ограничение перекоса крана обеспечивается снижением скорости той стороны крана, которая оказалась впереди. Для этого в роторную цепь электродвигателей вводятся резисторы, снижающие их скорость. Устранение бокового смещения крана обеспечивается введением резистора в роторную цепь электродвигателя, находящегося на стороне, противоположной той, где образовался минимальный зазор между внутренними ребордами и рельсом.
В качестве направляющего элемента, воздействующего на датчики, здесь служит рельс подкранового пути. На концевой балке перед ходовыми колесами крепятся по паре бесконтактных датчиков. Датчики располагаются с двух сторон от продольной оси рельса на высоте, обеспечивающей зазор между активной поверхностью датчика и поверхностью рельса. Эта поверхность является управляющим элементом, вызывающим срабатывание датчика. Датчик должен находиться над рельсом тогда, когда реборда колеса приближается к кромке рельса на заданное минимально допустимое расстояние. Поверхность рельса является для датчика полем его активного состояния. В зависимости от положения крана над этим полем могут находиться или один или два датчика. Наличие над полем активности одного датчика соответствует перекосу крана. Наличие над полем активности двух датчиков, расположенных на одной стороне от продольной оси рельса, соответствует боковому смещению крана. Наличие над полем активности двух накрест лежащих датчиков соответствует наличию значительного перекоса крана. При любом положении крана, кроме нейтрального, устройство для направления движения крана обеспечивает необходимое ограничение перекосов и боковых смещений. Так, с помощью предлагаемого устройства концевые балки крана движутся по траекториям, напоминающим пологие синусоиды.
При движении крана по дуге в принятом условно направлении «вперед» над полем активности могут отсутствовать датчики или может оказаться один из датчиков, или может оказаться любая пара датчиков. В результате фиксируется девять характерных состояний крана на подкрановом пути. При движении крана в обратном направлении фиксируется еще девять состояний. Так, с помощью четырех датчиков и с учетом направления движения крана представляется возможным зафиксировать восемнадцать характерных его состояний относительно направляющего рельса.
Когда кран, движущийся с перекосом, изменяет направление своего движения на обратное, то та сторона крана, которая ранее была впереди, становится отстающей. В этом случае необходимо перенести регулирующее воздействие на электродвигатель другого привода. Это касается и тех случаев, когда над полем активности оказываются пары накрест лежащих датчиков. В том случае, когда над полем активности оказались два датчика, находящиеся на одной стороне от продольной оси рельса, при изменении направления движения крана направление регулирующего воздействия на электродвигатель не изменяется.
При полном использовании информации, поступающей от четырех датчиков, появляется возможность создать достаточно простую электрическую схему устройства, обеспечивающую согласованность работы датчиков и повышающую эффективность регулирующего воздействия на привод механизма передвижения крана. Электрическая схема устройства содержит указанные выше четыре бесконтактных датчика, образующие блок датчиков; два реле, изменяющих направление сигналов датчиков о перекосах в зависимости от изменения направления движения крана, два замыкающих контактора, направляющих сигналы датчиков в случае боковых смещений крана, выключатель питания устройства, образующие направляющий блок, а также четыре размыкающих контактора и четыре регулирующих резистора, снижающих скорость электродвигателей привода движения крана, образующие исполнительный блок.
Предлагаемое устройство для направления движения мостового крана может быть выполнено в автономном варианте путем монтажа направляющего и исполнительного блоков его электрической схемы на отдельной панели. Это позволяет устанавливать данное устройство не только на вновь изготавливаемых кранах, но и на эксплуатируемых кранах без изменения их первоначальной электрической схемы.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 показано расположение в плане бесконтактных датчиков относительно рельса подкранового пути и реборд ходовых колес.
На фиг.2 представлена электрическая схема предлагаемого устройства для направления движения мостового крана.
На фиг.3 изображено приспособление для установки бесконтактных датчиков на концевой балке и регулирования их положения относительно реборд ходовых колес и рельса.
В таблице 1 представлены основные положения датчиков относительно направляющего рельса, а также реакции электрической схемы на эти положения с целью выведения крана на середину колеи.
Предлагаемое устройство для направления движения мостового крана состоит из трех блоков:
- блока датчиков, содержащего четыре бесконтактных датчика 1, 2, 3, 4, попарно установленных (1, 3 и 2, 4) на обеих сторонах концевой балки с помощью специальных приспособлений, состоящих из корпуса 5, двух пазов 6, предназначенных для регулирования зазора между активной поверхностью датчика и поверхностью рельса, двух винтов 7, регулирующих положение датчиков относительно реборд ходовых колес, и двух кронштейнов 8, на которых закреплены датчики 1 и 3, например;
- направляющего блока, состоящего из выключателя 9, двух замыкающих реле 10 и 11, изменяющих направление сигналов датчиков о перекосах в зависимости от изменения направления движения крана, и двух замыкающих контакторов 12 и 13, направляющих сигналы датчиков в случае боковых смещений крана;
- исполнительного блока, состоящего из четырех размыкающих контакторов 14, 15, 16, 17 и четырех резисторов 18, 19, 20, 21, снижающих скорость электродвигателей привода движения крана.
Устройство работает следующим образом. От контроллера, управляющего движением моста, на клемму 22 поступает сигнал о движении крана вперед, а в случае движения крана назад - на клемму 23. Если датчики установлены на правой концевой балке и кран движется вперед, то от контроллера по проводу 22 поступает в устройство сигнал, включающий реле 10. Когда кран движется с перекосом, и включился датчик 3 (соответствует состоянию №3 таблицы 1), то его сигнал поступает через реле 10 на катушку контактора 16, который вводит в роторную цепь асинхронного электродвигателя 24 резистор 20. В результате снижается скорость забегающей правой концевой балки.
При изменении направления движения крана сигналом от контроллера по проводу 23 включается реле 11, направляющее сигнал датчика к асинхронному электродвигателю 25, который, снижая скорость, поворачивает кран в сторону центрального положения.
При движении вперед после включения датчика 3 кран начинает двигаться по траектории в виде дуги малой кривизны, в результате чего может включиться и второй датчик 4, движущийся вслед за датчиком 3. Такое состояние датчиков соответствует боковому смещению крана (состояние №15 таблицы 1). Так, в первый момент включаются два резистора 20 и 21 в цепях обоих электродвигателей 24 и 25. Одновременно с этим образуется цепь, питающая контактор 12, который шунтирует излишний резистор 21. В результате остается включенным резистор 20. При этом кран продолжает двигаться по дуге в сторону своего центрального положения. В данном случае, при изменении направления движения крана, направление передачи сигнала датчиков не изменяется (состояние №16 таблицы 1), а кран продолжает движение в сторону своего центрального положения.
При значительном перекосе могут включиться два накрест лежащих датчика, например, 3 и 2 (состояние №11 таблицы 1). Тогда в роторную цепь электродвигателя 24 вводятся два резистора 20 и 19, в результате чего кривизна траектории движения крана увеличивается.
Предлагаемое устройство для направления движения мостового крана может быть выполнено в автономном варианте путем монтажа направляющего и исполнительного блоков его электрической схемы на отдельной панели. Это позволяет устанавливать данное устройство не только на вновь изготавливаемых кранах, но и монтировать на эксплуатируемых кранах без изменения их первоначальной электрической схемы. При отключении питания устройства, его нормально замкнутые контакторы создают цепи, которые соответствуют первоначальной схеме. Это позволяет переводить кран в первоначальный режим работы, что увеличивает его надежность.