УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ГРУЗОПОДЪЕМНОЙ МАШИНЫ

Устройство относится к подъемно-транспортному машиностроению, а именно к устройствам регистрации, хранения и индикации параметров грузоподъемной машины.
Известно устройство для управления грузоподъемными механизмами с фиксацией их характеристик, содержащее цифровой независимый блок, цифровой запоминающий блок, аналоговые и дискретные датчики параметров, таймер, информационные и исполнительные блоки, создающее управляющий сигнал на отключение механизмов грузоподъемной машины, когда величина сигнала датчика, контролирующего фактическую нагрузку, превысит величину сигнала датчиков, определяющих допустимое значение нагрузки [Патент Российской федерации N2116240, В 66 с 23/90, 1998, Бюл.N21 (прототип)]. В составе этого устройства содержится запоминающий блок, обеспечивающий регистрацию параметров грузоподъемного механизма.
Недостатком такого устройства является недостаточная точность контроля и соответственно регистрации параметров, вызванная погрешностями узлов установки датчиков на машине, а также наличием (в некоторых случаях) датчиков, сигналы которых не пропорциональны контролируемому параметру.
Другим функциональным недостатком устройства (прототипа) является отсутствие управляющего и информационного сигнала при достижении регистрируемым параметром порогового значения.
Цель полезной модели - повышение точности регистрации, хранения и индикации параметров грузоподъемной машины и обеспечение обслуживающего персонала информацией о текущих и предельных значениях регистрируемых показателей работы грузоподъемной машины.
Цель достигается тем, что устройство регистрации параметров работы грузоподъемной машины, содержащее m датчиков нагрузки, n датчиков положения оборудования грузоподъемной машины, таймер и блоки компараторов, снабжено блоком коррекции, к m-ым входам которого подключены выходы m-ых датчиков контроля нагрузки, к n-ым входам блока коррекции подключены выходы n-ых датчиков контроля положения оборудования грузоподъемной машины, а к (m+n+1)-му входу блока коррекции подключен блок ввода поправок, причем выходы m-ых датчиков контроля нагрузки подключены к первым входам m-ых функциональных преобразователей, выходы n-ых датчиков контроля положения оборудования грузоподъемной машины подключены к первым входам n-ых функциональных преобразователей, а выходы блока коррекции подключены ко вторым входам m-ых и n-ых функциональных преобразователей, выходы m-ых функциональных преобразователей подключены к первым входам первого блока компараторов, ко вторым входам которого подключены выходы блока задания допустимых нагрузок, входы которого подключены к выходам n-ых функциональных преобразователей, которые также подключены к первым входам второго блока компараторов, ко вторым входам которого подключены выходы блока задания допустимых положений оборудования, причем выходы m-ых и n-ых датчиков, m-ых и n-ых функциональных преобразователей, выход таймера, выходы блока задания допустимых нагрузок, выходы блока задания допустимых положений оборудования, выходы первого и второго блоков компараторов подключены к регистратору сигналов.
Другая цель достигается тем, что устройств по п.1 дополнительно содержит индикатор, к первому входу которого подключен переключатель индикации, ко второму входу подключен выход регистратора, который также подключен к первому входу третьего блока компараторов, ко второму входу которого подключен блок контрольных кодов, а выход блока компараторов подключен к третьему входу индикатора и является управляющим выходом устройства.
На фиг.1 представлена функциональная схема устройства. На фиг.2 представлена функциональная схема устройства с созданием управляющего и информационного сигналов.
Грузоподъемная машина (грузоподъемный кран, кран-трубоукладчик, кран-манипулятор) для защиты от перегрузки, опрокидывания или столкновения с препятствиями может быть оснащен несколькими датчиками нагрузки (грузового момента, веса груза, давления или напряжения), имеющими различные для разного состава оборудования пределы измерения, а также несколькими датчиками контроля положения кранового оборудования (длины стрелы, угла наклона стрелы, угла наклона ходовой рамы, угла между поворотной платформой и ходовой рамой, угла между различными силовыми элементами и т.д.), определяющими допустимые значения нагрузки или предельные положения оборудования.
С целью анализа характера эксплуатации и ресурсных возможностей грузоподъемных машин требуется регистрация параметров их работы.
Устройство (фиг.1) содержит датчики нагрузки 1 и 2 (в общем случае m датчиков), датчики контроля положения оборудования грузоподъемной машины 3 и 4 (в общем случае n датчиков), таймер 5, первый 6 и второй 7 блоки компараторов, блок коррекции 8, к m-ым входам которого подключены выходы m-ых датчиков контроля нагрузки, к n-ым входам блока коррекции подключены выходы n-ых датчиков контроля положения оборудования грузоподъемной машины, а к (m+n+1)-му входу блока коррекции подключен блок ввода поправок 9, причем выходы m-ых датчиков контроля нагрузки подключены к первым входам m-ых функциональных преобразователей 10 и 11, выходы n-ых датчиков контроля положения оборудования грузоподъемной машины подключены к первым входам n-ых функциональных преобразователей 12 и 13, а выходы блока коррекции подключены ко вторым входам m-ых и n-ых функциональных преобразователей, выходы m-ых функциональных преобразователей подключены к первым входам первого блока компараторов 6, ко вторым входам которого подключены выходы блока задания допустимых нагрузок 14 входы которого подключены к выходам n-ых функциональных преобразователей, которые также подключены к первым входам второго блока компараторов 7, ко вторым входам которого подключены выходы блока
задания допустимых положений оборудования 15, причем выходы m-ых и n-ых датчиков, m-ых и m-ых функциональных преобразователей, выход таймера, выходы блока задания допустимых нагрузок, выходы блока задания допустимых положений оборудования, выходы первого и второго блоков компараторов подключены к регистратору сигналов 16.
Устройство (фиг.2) дополнительно содержит индикатор 17 к первому входу которого подключен переключатель индикации 18, ко второму входу подключен выход регистратора, который также подключен к первому входу третьего блока компараторов 19, ко второму входу которого подключен блок контрольных кодов 20, а выход блока компараторов подключен к третьему входу индикатора и является управляющим выходом устройства.
Блок коррекции 11 состоит из электропрограммируемого запоминающего устройства, в которое при настройке на грузоподъемной машине заносятся как расчетные значения контролируемых параметров, так и соответствующие им показатели, определяемые по сигналам датчиков; на основании этих данных вычисляется поправка к показаниям датчиков, измеряемым в рабочем режиме устройства.
Блок ввода поправок 9 представляет собой набор клавиш для записи в блок коррекции сигналов датчиков при определенном (или расчетном) положении оборудования грузоподъемной машины и определенной (или расчетной) нагрузке (весу груза) и соответствующих этим сигналам расчетных значений параметров.
m-ые функциональные преобразователи 10 и 11 предназначены для преобразования усилия (в стрелоподъемном механизме, грузовом канате) или давления (в гидроцилиндрах подъема стрелы или ее колен), контролируемых датчиками нагрузки 1 и 2, в сигнал, пропорциональный весу груза или усилию на крюке.
n-ые функциональные преобразователи 12 и 13 предназначены для преобразования по расчетным зависимостям и сигналам датчиков угла наклона стрелы (или углов наклона ее колен) грузоподъемной машины относительно гравитационной вертикали (или поворотной платформы) в значения, пропорциональные вылету. В число n-функциональных преобразователей входят также преобразователи, обеспечивающие реализацию дополнительных функций, например, определение по сигналам датчиков смещения (в плоскости перемещения стрелы) проекции центра тяжести стрелы или всей грузоподъемной машины.
Все функциональные преобразователи предпочтительно выполняются на средствах цифровой техники, но могут быть выполнены на блоках нелинейности или на профильных механических элементах.
Блок задания допустимых нагрузок 14 может быть выполнен в виде постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), адресный вход которого является входом блока 14, а выходом этого блока является шина данных ПЗУ с записанными значениями допустимых нагрузок (для определенных вылетов).
Блок задания допустимых положений оборудования 15 также может быть выполнен в виде постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), адресный вход которого является входом блок 15, а выходом его является шина данных ПЗУ с записанными значениями допустимых (предельных ) положений оборудования
Вместе с тем блок 15 задания допустимых положений оборудования может также выполняться в виде источников регулируемого опорного напряжения, снимаемых, например, с движков потенциометров, подключенных к источнику (стабилитрону), а блок 14 задания допустимых нагрузок может быть выполнен в виде блока нелинейностей.
Регистратор 16 состоит из процессора и электропрограммируемого запоминающего устройства, входы которого подключаются соответственно к выходам всех датчиков и функциональным узлам собственно устройства для регистрации показателей работы грузоподъемной машины и самого устройства. Если устройство выполняется средствами цифровой техники, регистратор может не содержать процессор.
Индикатор 17 - знакосинтезирующее цифровое устройство, обеспечивающее индикацию регистрируемой информации.
Переключатель индикации 18 - аппаратно-программное устройство, обеспечивающее переключение информации регистратора по запросу обслуживающего персонала (оператора).
Блок контрольных кодов 20 может быть выполнен в виде постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) с записанными значениями регистрируемых параметров, при достижении которых создается управляющий сигнал.
Устройство регистрации, используя перечисленные блоки, может быть автономным, но может быть частью другого устройства, в котором содержаться эти блоки с указанными функциями.
Устройство работает следующим образом.
При первоначальной установке устройства производится его настройка (юстировка) на грузоподъемной машине с целью минимизации погрешностей как самого устройства (прежде всего датчиков и узлов их установки), так и погрешностей, вызванных отклонением параметров грузоподъемной машины от расчетных значений.
Для этого оборудование грузоподъемной машины устанавливается в различные положения, параметры (угловые и линейные размеры) которых известны или измеряются с высокой точностью. Эти параметры заносятся посредством блока ввода поправок 9 в блок коррекции 8. При этом параметры оборудования измеряются датчиками n и также заносятся в блок коррекции для вычисления поправки.
В определенных положениях оборудования подвешиваются известные (измеренные с высокой точностью) грузы, значения которых также заносятся посредством блока 9 в блок коррекции 8. Одновременно значения весов этих грузов измеряются датчиками m нагрузки и заносятся в блок коррекции для вычисления поправки.
Сигналы всех датчиков во время рабочего цикла проходят блок коррекции 8, в котором к этим сигналам добавляются соответствующие поправки. Все поправки хранятся в блоке коррекции 8 в течение всего времени эксплуатации грузоподъемной машины (или до момента повторной юстировки).
Во время эксплуатации машинист производит установку устройства на режим работы, соответствующий примененному грузоподъемному
оборудованию, чем осуществляется выбор из группы тип необходимых датчиков и их каналов связи в устройстве.
Во время работы грузоподъемной машины сигналы датчиков поступают на функциональные преобразователи, которые совместно с поправками, передаваемыми на них от блока коррекции, производят преобразование сигналов датчиков (в том числе вычислительными методами) в пропорциональное контролируемому параметру значение, т.е. в вид, удобный для регистрации и индикации.
В тех случаях, когда требуется не только регистрация сигналов датчиков, но и контроль и регистрация соотношения параметров (например, соотношения фактической и допустимой нагрузок, определяющего допустимую степень загрузки грузоподъемной машины), сигналы функциональных преобразователей 12 и 13 поступают на блок задания допустимых нагрузок 14. Последний вырабатывает сигналы допустимой нагрузки, которые блоком компараторов 6 сравнивается с сигналами
функциональных преобразователей 10 и 11, контролирующих фактическую нагрузку.
В тех случаях, когда требуется осуществить контроль и регистрацию соотношения между фактическим и заданным положением оборудования, сигналы функциональных преобразователей 12 и 13 поступают на блок компараторов 7 и сравнивается с сигналами блока задания допустимых положений оборудования 15.
Сигналы блоков компараторов 6 и 7, как результат сравнения, наряду с сигналами всех датчиков 1, 2, 3, 4, функциональных преобразователей 10, 11, 12, 13, блока задания допустимых нагрузок 14 и блока задания допустимых положений оборудования 15 поступают в регистратор 16. Одновременно регистрируется время и дата по сигналам таймера 5.
В соответствии с исполнением устройства согласно схеме на фиг.2 информация регистратора может параллельно индицироваться индикатором 17. Вывод на индикатор необходимой информации по запросу оператора (крановщика) производится путем воздействия на переключатель 18.
В тех случаях, когда по результатам статистической обработки информации (например, в случае определения числа рабочих циклов или ресурсных показателей грузоподъемной машины) требуется создать управляющий или предупредительный сигнал в систему управления краном или другую информационную систему, сигналы регистратора передаются на блок компараторов 19, в котором они сравниваются с предварительно заданными кодами показателей, записанными в блоке контрольных кодов 20.
Блок 20 может служить также для записи контрольных кодов с целью контроля исправности самого устройства регистрации создания управляющего сигнала блокировки работы и индикации этого состояния..
Регистрация текущих параметров работы грузоподъемной машины производится в течение заданного периода времени, эти данные служат для анализа ситуации при возникновении аварии.
Регистрация статистических показателей позволяет оценить условия предыдущей и возможности дальнейшей эксплуатации грузоподъемной машины.