Способ управления перекосом мостового или козлового крана
METHOD FOR CONTROLLING THE SKEW OF AN OVERHEAD OR GANTRY CRANE

Настоящее изобретение относится к способу управления поперечным перекосом мостового или козлового крана.
Перекосом козлового или мостового называется забег одной опоры крана относительно другой. Общий перекос состоит из двух составляющих. Это так называемый свободный перекос и упругий перекос. Свободный перекос - это перекос, когда кран поворачивается из-за наличия зазоров между рельсами и ребордами колес. Упругий перекос - это дальнейшая эволюция перекоса, происходящая после наступления свободного перекоса. Он случается из-за появления упругих деформаций крановых конструкций. В кранах с малыми пролетами основным видом перекоса является свободный перекос, а в кранах с большими пролетами - упругий перекос. Однако, не зависимо от природы перекоса он является очень вредным явлением. Из-за перекоса происходит повышенный износ колес и рельсов. Возникающие напряжения в конструкции крана из-за наличия упругого перекоса приводят к появлению очагов разрушения конструкций. Сегодня в России существующее законодательство обязывает оборудовать козловые и мостовые краны ограничителями перекоса, которые осуществляют автоматическую остановку крана при больших перекосах. А на кранах с большими пролетами устанавливают системы автоматической стабилизации перекоса крана.
Перекос в ограничителях перекоса или в системах автоматической стабилизации перекоса крана в основном измеряют двумя способами: измерением разности путей, проходимых двумя опорами крана, и измерением упругой деформации пролетного строения или опор крана. Первый способ является более распространенным, так как между перекосом пролетного строения крана и забегом опор существует однозначная зависимость. Определение разности путей, проходимых опорами крана, производится либо измерением углов поворота двух холостых колес противоположных опор крана (или специальных измерительных роликов) либо измерением расстояний, проходимых опорами крана от упоров, установленных в конце рельсового пути.
В патенте RU 2061645 С1 опубл. 10.06.1996 [1] предложено устройство - ограничитель перекоса опор крана. В этом устройстве величина перекоса опор крана определяется посредством применения датчиков перекоса, содержащих ролики, которые катятся по боковой поверхности рельса.
В патенте RU 2405735 С1 опубл. 10.12.2010 [2] предложено устройство для направления движения мостового крана с целью управления перекосом опор крана. В этом устройстве величина перекоса опор крана определяется посредством применения 4-х бесконтактных датчиков перекоса, расположенный попарно впереди и сзади тележки одной стороны и измеряющие расстояние до боковых поверхностей рельса.
В патенте RU 2502665 С1 опубл. 27.12.2013 [3] предложен способ ограничения перекоса мостового крана. В этом способе для определения величины перекоса используются дифференциально включенные датчики, бесконтактно измеряющие расстояния до боковых поверхностей рельсов.
В АС 611857 опубл. 25.06.1978 [4] предложен способ ограничения перекоса мостового крана. В этом способе для определения величины перекоса используются ролики, находящиеся в горизонтальной плоскости и прижатые к боковой стороне рельсов через особую рычажную систему.
Все эти изобретения объединены общим принципом - определение перекоса крана путем измерения расстояний до боковой поверхности рельса. Применение этого принципа на реальной производственной площадке нерационально, так как проводить точные измерения таких малых величин в условиях высокой загрязненности очень сложно и затратно.
В АС 691381 опубл. 15.10.1979 [5] предложена конструкция устройства ограничителя перекоса мостового крана. В предлагаемом ограничителе величина перекоса крана определяется путем измерений зазора между ребордой колеса и поверхностью рельса. Однако проводить такие точные измерения в условиях реальной эксплуатации крана сложно.
В АС 160288 опубл. 16.01.1964 [6] предложена конструкция устройства для синхронизации передвижения опор совместно работающих механизмов. В предлагаемом устройстве величина перекоса крана определяется путем измерения пройденного пути колесами каждой стороны, а в качестве датчиков оборотов колеса применены сельсины. Такой способ измерения не отличается высокой точностью и сложен при его технической реализации.
В АС 213309 опубл. 12.03.1968 [7] предложена конструкция устройства для автоматического ограничения перекоса опор грузоподъемных кранов. В предлагаемом устройстве величина перекоса крана определяется путем измерения боковых усилий, возникающих на колесах при образовании перекоса. Такой способ измерения крайне сложен при его технической реализации.
Большинство предлагаемых способов измерений величин перекосов кранов основано на измерении либо расстояний между базовыми поверхностями крана и рельсов, либо на прямом или косвенном измерении пройденного пути, пройденном от отбойника или иной неподвижной поверхности.
Известно, что проведение автоматических точных как прямых, так и косвенных измерений расстояний является достаточно сложной технической задачей. Более простой задачей является измерение величин временных отрезков.
Применение более простых, но достаточно точных способов измерений значений перекоса позволит снизить стоимость систем автоматической стабилизации перекоса крана, что в свою очередь может привести к их повсеместному применению.
Проблема упрощения управления перекосом крана решается согласно изобретению с помощью способа управления согласно пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты исполнения изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
Наиболее близким аналогом предлагаемого решения является дискретный способ измерения пути для определения перекоса крана, приведенный в источнике [8] (Глава 14, П.14.6.). Этот способ основан на определении разностей путей, проходимых правыми и левыми опорами кранов. Для этого вдоль рельсового пути с обеих сторон рельсовых опор крана на равных расстояниях друг от друга устанавливают реперы, а на ходовых тележках крана - импульсные датчики перемещения. Величина перекоса определяется по разности импульсов, получаемых с датчиков, установленных на двух сторонах крана. Однако, применение такого способа не дает необходимой точности измерений, кроме этого он достаточно сложен при его технической реализации.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является повышение качества управления перекосом крана с одновременным снижением сложности его реализации.
Эта задача решается тем, что в предлагаемом способе используется определение величины перекоса крана как функции времени задержки появления события прохождения реперной точки с одной и с другой сторон правых и левых рельсов. Причем реперные точки расположены на оси, перпендикулярной оси рельсов и расстояние между этими образующими осями может быть как разным, так и одинаковым. Такая реализация упрощает процесс измерения перекоса. Нет необходимости делать реперные точки на строго одинаковом расстоянии друг от друга. Достаточно только выполнять требование нахождения реперных точек на ортогональной продольным осям рельс прямой. Частота определения величины перекоса зависит от частоты установки реперных точек.
Управлять величиной перекоса крана с применением заявленного способа можно реализовав раздельное управление правым и левым двигателями привода тележки крана.
Так, например, при выявлении и фиксации величины перекоса в виде значения задержки прохождения реперных точек правой и левой сторонами тележки крана, в случае поступления команд снижения скорости, можно легко реализовать выравнивание крана путем задержки выполнения последовательности команд снижения скорости приводным устройством отстающей стороны на величину задержки прохождения реперных точек правой и левой сторонами тележки крана.
Так же снижать величину перекоса крана можно с использованием команд ускорения крана. В этом случае при выявлении и фиксации величины перекоса в виде значения задержки прохождения реперных точек правой и левой сторонами тележки крана, в случае поступления команд увеличения скорости, можно сравнительно просто снизить перекос крана путем задержки выполнения последовательности команд увеличения скорости приводным устройством опережающей стороны на величину задержки прохождения реперных точек правой и левой сторонами тележки крана.
В случае, когда необходимо длительное движение тележки крана в одну строну, и возможно появление накапливающегося перекоса, можно ввести понятие предельного значения перекоса, а точнее временной задержки прохождения реперных точек правой и левой сторонами тележки крана, при достижении которой двигатель опережающей стороны отключается или замедляется на заданное время.
В зависимости от вида реализации, от скорости движения тележки крана и частоты установки реперных точек, предлагаемый способ управления перекосом может давать результат через достаточно большие промежутки времени. Поэтому предлагается оснастить тележку крана любым простым дополнительным аварийным устройством для выявления возникновения критического, недопустимого аварийного перекоса и предназначенным для аварийной остановки крана в случае возникновения такого перекоса. Срабатывание этого устройства означает то, что на одной из сторон тележки возникло повреждение и дальнейшая работа крана невозможна.
Техническим результатом применения предлагаемого способа управления перекосом крана является повышение качества работы крана с одновременным упрощением его конструкции.
Предлагаемое техническое решение основано на том, что перекос крана определяется по разности времени прохождения правой и левой сторонами крана неподвижных реперных точек, расположенных с обеих сторон тележки крана рядом с правым и левым рельсами на осях, перпендикулярных продольным осям рельсов.
Список литературных источников
1. Патент RU 2061645 С1 МПК В66С 9/16. Ограничитель перекоса опор кранов мостового типа // Чирков А.Н. (RU), Чирков Ю.А. (RU) опубл. 10.06.1996.
2. Патент RU 2405735 С1 МПК В66С 9/16. Устройство для направления движения мостового крана // Шилов A.A. (RU) опубл. 10.12.2010.
3. Патент RU 2502665 С1 МПК В66С 9/16, В66С 17/00. Способ ограничения перекоса мостового крана // Кочевинов Д.В. (RU) Федяева Г.А. (RU) опубл. 27.12.2013.
4. Авторское свидетельство SU 611857 МПК В66С 9/16. Ограничитель перекоса крана мостового типа // Добровенский В.A. (SU), Сголбов А.С.(SU), Колдышев Н.Н. (SU) и др. опубл. 25.06.1978.
5. Авторское свидетельство SU 691381 МПК В66С 15/00. Ограничитель перекоса мостового крана // Григорьев Ю.М. (SU) опубл. 20.10.1979.
6. Авторское свидетельство SU 160288 МПК В66С.Устройство для синхронизации передвижения опор совместно работающих механизмов // Орлов Н.Я. (SU) опубл. 16.01.1964.
7. Авторское свидетельство SU 213309 МПК В66С.Автоматический ограничитель перекоса опор грузоподъемных кранов // Орлов Н.Я. (SU), Степочкин Л.М. (SU) опубл. 29.05.1968.
8. Грузоподъемные машины [Текст]: Учебник для вузов по специальности «Подъемно-транспортные машины и оборудование» / М.П. Александров, Л.Н. Колобов, Н.А. Лобов и др. - Москва: Машиностроение, 1986. - 400 с.