ОГРАНИЧИТЕЛЬ НАГРУЗКИ ГРУЗОПОДЪЕМНОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к области подъемно-транспортной техники и может быть использована в системах управления и защиты от перегрузок грузоподъемных машин.
+
+
Известны ограничители нагрузки гидравлических грузоподъемных кранов, содержащие датчики параметров крана, включающие, в общем случае, датчик усилия, подключенный к управляющему устройству (см., например, Система автоматического ограничителя грузоподъемности АС-АОГ-01м, исполнение Г КС-6478. Руководство по эксплуатации АС-0002.02.000.00мРЭ. Научно-производственный комплекс «Автоматизированные системы», г.Ростов на Дону, 2007, с.5, 13). В данном ограничителе датчик усилия выполнен в виде тензометрического преобразователя, вмонтированного в головку штока гидроцилиндра подъема стрелы. Такое техническое решение обеспечивает высокую точность измерения усилия в механизме подъема стрелы, однако в дальнейшем определение массы поднимаемого груза происходит с помощью математических вычислений, для осуществления которых требуется определение ряда коэффициентов в ходе привязки ограничителя к конкретной конструкции крана с подъемом большого количества различных тарированных грузов. Изменение геометрии кранового оборудования, например, из-за технологических разбросов при изготовлении деталей крана, влияющих на размеры силового треугольника, или технологических разбросов при установке маневрового гуська, приводит к увеличению трудоемкости настройки ограничителя на конкретном кране.
Наиболее близким к предложенной полезной модели по совокупности существенных признаков является ограничитель нагрузки гидравлического грузоподъемного крана, содержащий датчики параметров крана, включающие, по крайней мере, один датчик усилий, подключенный к управляющему устройству. Датчик усилий установлен в одном из шарнирных узлов оборудования грузоподъемной машины и выполнен в виде вставки в ось шарнирного узла кранового оборудования (см. патент РФ на полезную модель №90773, В66С 23/88, 20.01.2010). Несмотря на возможность непосредственного измерения массы поднимаемого груза, например, когда шарнирный узел находится в крюковой обойме, изготовление оси шарнирного узла с внутренним отверстием для установки встроенного датчика усилий привело бы к уменьшению ее прочности. Кроме того, в данной конструкции усилие, действующее на грузозахватный орган грузоподъемного крана, воспринимается непосредственно осью шарнирного узла кранового оборудования. Упругая деформация оси вызывает деформацию силовоспринимающего элемента датчика усилий. Поэтому в данной конструкции необходимо выполнить два взаимоисключающих требования: для повышения точности измерений необходимо иметь достаточно гибкую ось шарнирного узла, а для повышения надежности в эксплуатации и обеспечения достаточного запаса прочности необходимо увеличивать диаметр оси в ущерб точности измерений.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание ограничителя нагрузки грузоподъемной машины с повышенной точностью измерения нагрузки без снижения прочности оси шарнирного узла оборудования грузоподъемной машины.
Поставленные технические задачи решаются тем, что в ограничителе нагрузки грузоподъемной машины, содержащем датчики параметров крана, включающие, по крайней мере, один датчик усилий, установленный в одном из шарнирных узлов оборудования грузоподъемной машины и подключенный к управляющему устройству, согласно полезной модели, датчик усилий состоит из двух силоизмерительных блоков, каждый из которых имеет силовоспринимающий элемент, образующий опору соответствующего конца оси шарнирного узла, и преобразователь радиальных усилий в электрические сигналы, при этом оба силоизмерительных блока подключены к одному управляющему устройству.
Каждый из силоизмерительных блоков может быть выполнен с возможностью измерения радиальных усилий в двух взаимоперпендикулярных направлениях X и Y.
Сущность предложенного технического решения заключается в том, что выполнение датчика усилий из двух силоизмерительных блоков, каждый из которых имеет силовоспринимающий элемент, образующий опору соответствующего конца оси шарнирного узла оборудования грузоподъемной машины, и преобразователь радиальных усилий в электрические сигналы, при этом оба силоизмерительных блока подключены к одному управляющему устройству, обеспечивает высокую точность измерений при любой длине оси шарнирного узла вследствие неизменности уровня деформаций упругих элементов силоизмерительных блоков от длины данной оси.
Выполнение каждого из силоизмерительных блоков с возможностью измерения радиальных усилий в двух взаимоперпендикулярных направлениях X и Y дополнительно повышает точность измерения нагрузки за счет геометрического суммирования в управляющем устройстве выходных сигналов силоизмерительных блоков.
Таким образом, достигаемый технический результат выражается в повышении точности срабатывания ограничителя нагрузки грузоподъемной машины.
На фиг.1 показана кинематическая схема гидравлического грузоподъемного крана с указанием на ней места расположения датчика усилий; на фиг.2 - вид А на фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2.
Ограничитель содержит датчики параметров крана, включающие датчик 1 угла наклона стрелы, установленный на корневой секции 2 стрелы, и датчик 3 усилий, расположенный в шарнирном узле 4 блоков 5 полиспаста оголовка 6 стрелы.
Датчик 3 усилий включает в себя закрепленные на внешних поверхностях щечек 7 оголовка 6 стрелы два силоизмерительных блока 8, выполненные одинаковыми, с возможностью измерения радиальных усилий в двух взаимоперпендикулярных направлениях X и Y. Каждый из силоизмерительных блоков 8 имеет кольцеобразный силовоспринимающий элемент 9, образующий опору соответствующего конца оси 10 блоков 5 полиспаста, и тензометрические преобразователи радиальных усилий в электрические сигналы (на чертеже не показаны).
Датчик 1 угла наклона стрелы и силоизмерительные блоки 8 датчика 3 усилий подключены к управляющему устройству (на чертеже не показано) с помощью общего проводного или беспроводного последовательного интерфейсного канала. В случае использования датчиков с цифровым выходом, они могут быть подключены непосредственно к общему интерфейсному каналу. В случае использования аналоговых датчиков, они подключаются через контроллер, в котором производится преобразование сигналов датчиков в цифровой код.
Управляющее устройство (функциональная схема которого не показана на чертеже), содержит микроконтроллер, внешнее запоминающее устройство, модуль визуальной индикации, включающий в себя в себя дисплей и световые индикаторы предупредительной и аварийной сигнализации, модуль звуковой сигнализации и исполнительный блок. Выходы силоизмерительных блоков 8 датчика 3 усилий и выход датчика 1 угла наклона стрелы подключены к входам микроконтроллера, внешнее запоминающее устройство соединено с микроконтроллером двухсторонним каналом обмена данными, а к выходам микроконтроллера подключены модуль визуальной индикации, модуль звуковой сигнализации и исполнительный блок.
В качестве силоизмерительных блоков 8 могут быть использованы, например, датчики фирмы HAEHN Elektronische (Германия) или аналогичные датчики других производителей. В качестве датчика 1 угла наклона стрелы может быть использован, в частности, датчик вылета ДВ (с встроенным датчиком угла наклона стрелы маятниковым и датчиком длины стрелы), выпускаемый Арзамасским электромеханическим заводом, или аналогичные приборы других изготовителей. Для реализации системы беспроводной передачи данных можно использовать радиомодули компании Digi (бывшая компания MaxStream). Управляющее устройство может быть реализовано на основе перепрограммируемого микроконтроллера MSP430F149 фирмы "Texas Instruments" (США).
Ограничитель нагрузки гидравлического грузоподъемного крана работает следующим образом.
Усилие, действующее на грузозахватный орган 11 грузоподъемного крана, воспринимается осью 10 блоков 5 полиспаста оголовка 6 стрелы и передается его концевыми частями на силовоспринимающие элементы 9 силоизмерительных блоков 8. Сигналы с выходов датчика 1 угла наклона стрелы и силоизмерительных блоков 8 поступают на входы управляющего устройства, в котором определяется значение усилия на грузозахватном органе 11, сравнение фактической нагрузки на грузозахватном органе 11 грузоподъемного крана с паспортной величиной грузоподъемности, и в зависимости от результатов сравнения микроконтроллер управляющего устройства выдает сигнал на исполнительный блок, формирующий разрешение или запрещение движений грузоподъемного крана. Одновременно микроконтроллер выдает сигналы на модуль визуальной индикации, формирующий диагностическое сообщение на дисплее, и модуль звуковой сигнализации.
Предлагаемый ограничитель может быть изготовлен промышленным способом на приборостроительном предприятии с использованием современных электронных компонентов и технологий.