ОГРАНИЧИТЕЛЬ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ СТРЕЛОВОГО КРАНА Российский патент 1995 года по МПК B66C23/90 

Изобретение относится к подъемно-транспортному оборудованию, а именно к ограничителям грузоподъемности стреловых кранов.

В ограничителях грузоподъемности должны быть решены проблемы задания грузовых характеристик, вычисления загрузки крана и сравнения полученного значения загрузки с величиной, определяемой грузовой характеристикой.

Известен ограничитель нагрузки кранов ОНК-М [1] в котором задание грузовой характеристики производится с помощью фигурной шайбы, связанной с механизмом перемещения каретки или изменения угла наклона стрелы. В ограничителе такого типа для определения перегрузки используется аналоговый компаратор, сравнивающий сигнал датчика перемещения каретки (или датчика угла наклона стрелы), который отслеживает текущее положение на грузовой характеристике, и сигнал от датчика веса груза.

Недостатками ограничителей такого типа являются низкая точность определения загрузки крана, нестабильность работы в зависимости от времени и климатических условий, трудность перенастройки при изменении параметров крана (изменение запасовки канатов, длины стрелы и тт.д.), а также отсутствие индикации текущих параметров работы крана для оператора.

Наиболее близким техническим решением является ограничитель грузоподъемности [2] в котором используются датчики веса груза и вылета стрелы, аналоговый мультиплексор, аналого-цифрвой преобразователь и микропроцессор для определения по сигналам от датчиков загрузки (момента опрокидывания) крана, управления приводами и индикации текущих параметров работы крана. Грузовая характеристика крана хранится в постоянном запоминающем устройстве, а загрузка крана определяется с помощью математических расчетов.

Ограничители этого типа обладают недостатками, связанными со сложностью схемы микропроцессорного устройства, трудностями отработки матобеспечения для новых модификаций кранов, малым рабочим диапазоном температур большинства микропроцессоров и опасными ситуациями, возникающими при сбоях работы микропроцессорного устройства в условиях сильных промышленных помех.

Сущность изобретения заключается в том, что в ограничитель грузоподъемности стрелового крана, содержащий датчики веса груза и вылета стрелы, многовходовый мультиплексор, подключенный своим первым и вторым информационными входами к выходам соответственно датчика веса груза и вылета стрелы, аналого-цифровой преобразователь, подключенный своим аналоговым входом к выходу мультиплексора, блок индикации и блок управления исполнительными механизмами крана, связанные через постоянное запоминающее устройство и его логическую адресную схему с выходом аналого-цифрового преобразователя, и устройство управления, подключенное своей первой группой выходов к входу управления коммутацией мультиплексора, к входу запуска аналого-цифрового преобразователя, к входу записи в регистры блока индикации и к входу запуска блока управления исполнительными механизмами крана, введен датчик скорости ветра, подключенный своим выходом к третьему информационному входу мультиплексора, указанная логическая адресная схема содержит первый и второй регистры, подключенные своими информационными входами к выходу аналого-цифрового преобразователя, и дополнительный многовходовый мультиплексор, подключенный своим первым информационным входом к выходу второго регистра, при этом адресные входы постоянного запоминающего устройства разбиты на две группы, первая из которых соединена с выходом первого регистра, а вторая с выходом дополнительного мультиплексора, а выход постоянного запоминающего устройства соединен с информационными входами блока индикации и блока управления исполнительными механизмами крана, а устройство управления выполнено с второй и третьей группами выходов и подключено своей второй группой выходов к второму информационному входу дополнительного мультиплексора, а своей третьей группой выходов к входам записи первого и второго регистров и к входу коммутации дополнительного мультиплексора.

Наличие отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию "новизна".

Наличие новых связей и элементов схемы обусловило новые свойства устройства: возможность индикации всех текущих параметров крана, включая скорость ветра; возможность быстрой модификации параметров ограничителя путем замены блока ПЗУ; повышенную помехоустойчивость при работе в условиях помех.

На фиг. 1 показана структурная схема ограничителя грузоподъемности стрелового крана; на фиг.2 временная диаграмма его работы.

Ограничитель грузоподъемности стрелового крана содержит датчик 1 веса груза, датчик 2 вылета стрелы, датчик 3 скорости ветра, соединенные с первым, вторым и третьим входами многовходового мультиплексора 4, выход которого соединен с входом АЦП 5, выходы которого подключены к входам первого 6 и второго 7 параллельных регистров, выход первого из которых (регистра 6) соединен с первой группой адресных входов ПЗУ 10, вторая группа адресных входов которого соединена с выходом дополнительного мультиплексора 9, первый информационный вход которого соединен с выходом второго регистра 7, а второй информационный вход с вторым выходом устройства управления 8, выходы ПЗУ 10 соединены с входами блока индикации 11 и блока управления исполнительными механизмами крана 12, устройство управления 8, первая группа выходов которого соединена с входами коммутации мультиплексора 4, запуска АЦП 5, записи в регистры блока индикации 11 и запуска блока управления исполнительными механизмами крана 12, вторая группа выходов соединена с вторым информационным входом дополнительного мультиплексора 9, а третья группа с входами записи первого 6 и второго 7 регистров и входом коммутации дополнительного мультиплексора 9.

Ограничитель грузоподъемности работает следующим образом.

В основу работы схемы ограничителя положен табличный способ, при котором оцифрованные сигналы аналоговых датчиков используются в качестве адресных сигналов ПЗУ, в соответствующих зонах памяти которого, задаваемых устройством управления 8, записана вся информация, необходимая для формирования визуальных и акустических сигналов индикации, предупреждения и управления исполнительными механизмами крана.

Аналоговые сигналы от датчика 1 веса груза, датчика 2 вылета стрелы и датчика 3 скорости ветра в различные интервалы времени подаются через аналоговый мультиплексор 4 на ЦАП 5, преобразующий сигналы датчиков в двоичные коды, записываемые в адресные регистры 6 и 7.

Работой схемы ограничителя управляет устройство управления 8, содержащее тактовый генератор, счетчик и декодеры и формирующее сигналы управления для всех блоков устройство. Устройство управления 8 формирует в соответствующие моменты времени сигналы коммутации мультиплексоров 4 и 9, сигнал запуска АЦП 5, сигналы записи в регистры 6 и 7, адресные сигналы старших разрядов ПЗУ, поступающие через второй мультиплексор 9, сигналы записи в регистры блока индикации 1 и запуска блока управления исполнительными механизмами крана 12.

Работа устройства разбита на 4 интервала, фиг.2 (2.1-сигналы на выходе мультиплексора 4, 2.2-сигнал запуска АЦП 5, 2.3-сигнал записи в регистр 6, 2.4-сигнал записи в регистр 7). Во время интервала 1 к АЦП 5 подключается датчик 2 вылета стрелы (L), АЦП 5 запускается сигналом "Гашение" и в регистр 6 записывается число, соответствующее значению вылета стрелы. Одновременно от устройства управления 8 на старшие разряды адреса ПЗУ 10 подается сигнал, обеспечивающий выбор зоны ПЗУ, в которой записана информация, относящаяся к вылету стрелы. В информационных разрядах ПЗУ выбранной зоны записаны коды индикации, поступающие в блок индикации 11 для хранения и индикации значения текущего вылета стрелы в цифровом виде. Один из информационных разрядов ПЗУ используется в качестве служебного для записи признака того, что вылет стрелы достиг минимально допустимой величины Lмин, а другой служебный разряд ПЗУ используется для максимально допустимого вылета Lмакс. Эти сигналы поступают на блок индикации для формирования визуальных и акустических сигналов предупреждения о том, что каретка стрелы или стрела достигли крайнего положения, и на блок управления исполнительными механизмами крана для блокировки соответствующего привода.

Устройство работает аналогичным образом во время интервала 4, во время которого на вход ПЗУ 10 подаются коды, соответствующие скорости ветра от датчика 3. При этом в блоке индикации на отдельном индикаторе воспроизводится значение скорости ветра (V). Один из информационных разрядов ПЗУ используется в качестве служебного для формирования акустического сигнала предупреждения о том, что скорость ветра достигла 75% предельно допустимого значения, а второй служебный разряд ПЗУ через блок управления исполнительными механизмами крана включает внешний акустический сигнал тревоги при максимально допустимой для работы скорости ветра.

Во время интервала 2 в регистр 6 записывается код, соответствующий весу груза, измеряемому датчиком 1 веса груза (Р). При этом от устройства управления 8 на старшие разряды ПЗУ 10 подается код, обеспечивающий выбор зоны ПЗУ, в котором записана информация, относящаяся к весу груза. Сигналы с выхода ПЗУ записываются в память блока индикации, обеспечивающего хранение и индикацию текущих значений веса груза до следующего опроса датчика.

Во время интервала 3 к АЦП 5 повторно подключается датчик 2 вылета стрелы, оцифрованный сигнал которого записывается во второй адресный регистр 7, выход которого подключается через второй мультиплексор 9 на вторую группу адресных входов ПЗУ 10. Таким образом, на адресный вход ПЗУ поступает комбинированный сигнал, составленный из значения текущего веса груза, записанного в регистр 6 во время интервала 3 работы устройства, и значения текущего вылета стрелы. В зоне ПЗУ, используемой в этом интервале, записаны значения загрузки крана (М), определяемой как
M где Р_тек вес поднимаемого груза; Р_{макс.доп} максимально допустимый груз, являющийся функцией от вылета стрелы (т.е. задаваемый грузовой характеристикой крана).

Получаемое с выхода ПЗУ значение загрузки крана М поступает на блок индикации для индикации текущей загрузки крана. Служебные разряды ПЗУ в зоне значений загрузки М используются для записи информации, управляющей приводами лебедки крана и индикации. При значениях М в пределах от 100 до 110% блок индикации формирует акустический сигнал предупреждения. Если загрузка крана равна или более 110% блок индикации формирует акустический сигнал предупреждения, а блок управления исполнительными механизмами крана 12 блокирует основной привод крана, предотвращая подъем груза и увеличение вылета стрелы.

Ограничитель грузоподъемности такого типа обладает рядом преимуществ. Оператору непрерывно предоставляется информация о рабочих условиях крана. При модификации крана новые характеристики задаются ПЗУ с требуемыми вариантами прошивки, ПЗУ выполняется в виде компактного сменного блока, содержащего одну микросхему ПЗУ. В одной микросхеме ПЗУ могут быть записаны характеристики нескольких модификаций крана, например, при разных схемах запасовки канатов, для разных углов наклона балочной стрелы и т.д. Дешевизна и доступность современных микросхем ПЗУ прожигаемых или с УФ стиранием и простота программирования позволяют снабдить ограничитель сменными блоками ПЗУ для всех возможных модификаций крана. Подготовка и запись новых версий в ПЗУ для кранов новых модификаций производится в заводских условиях с высокой точностью. Принцип табличной работы позволяет использовать датчики с нелинейными характеристиками, так как каждому значению датчика в ПЗУ записывается рассчитанный код параметра.

Схема ограничителя устойчива к воздействию помех, так как возникающий сбой устраняется в очередном цикле работы схемы ограничителя. Длительность цикла работы устройства достаточно мала для срабатывания исполнительных механизмов крана при случайных сбоях.

Микросхемы, используемые в схеме ограничителя (серий 564, 533, 1113, 556), обладают большим рабочим температурным диапазоном, позволяющим использовать ограничитель без температурной стабилизации объема электронного блока.

Ограничитель грузоподъемности позволяет исключить специальную схему анемометра на башенном кране из-за наличия канала измерения силы ветра в схеме ограничителя.

Использование: стреловые грузоподъемные краны. Сущность: ограничитель грузоподъемности стреловых кранов содержит датчик 1 веса груза, датчик 2 вылета стрелы, датчик 3 скорости ветра, соединенные с первым, вторым и третьим входами первого мультиплексора 4, выход которого соединен с входом АЦП 5, выходы которого подключены к входам первого 6 и второго 7 параллельных регистров, выход первого из которых соединен с первой группой адресных входов ПЗУ 10, вторая группа адресных входов которого соединена с выходом второго мультиплексора 9, первый информационный вход которого соединен с выходом второго регистра 7, а второй информационный вход со вторым выходом устройства управления 8, выходы ПЗУ 10 соединены с входами блока индикации 11 и блока управления исполнительными механизмами крана 12, устройство управления 8, первая группа выходов которого соединена с входами коммутации мультиплексора 4, запуска АЦП 5, записи в регистры блока индикации 11 и блока управления исполнительными механизмами крана 12, вторая группа выходов соединена со вторым информационным входом второго мультиплексора 9, а третья группа с входами записи первого и второго регистров 6, 7 и входом коммутации второго мультиплексора 9. 2 ил.

ОГРАНИЧИТЕЛЬ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ СТРЕЛОВОГО КРАНА, содержащий датчики веса груза и вылета стрелы, многовходовый мультиплексор, подключенный первым и вторым информационными входами к выходам соответственно датчика веса груза и вылета стрелы, аналогово-цифровой преобразователь, подключенный своим аналоговым входом к выходу мультиплексора, блок индикации и блок управления исполнительными механизмами крана, связанные через постоянное запоминающее устройство и его логическую схему с выходом аналогово-цифрового преобразователя, и устройство управления, подключенное своей первой группой выходов к входу управления коммутацией мультиплексора, входу запуска аналого-цифрового преобразователя, входу записи в регистры блока индикации и входу запуска блока управления исполнительными механизмами крана, отличающийся тем, что в него введен датчик скорости ветра, подключенный своим выходом к третьему информационному входу мультиплексора, упомянутая логическая адресная схема состоит из первого и второго регистров, подключенных своими информационными входами к выходу аналого-цифрового преобразователя, и дополнительного многовходового мультиплексора, подключенного первым информационным входом к выходу второго регистра, при этом адресные входы постоянного запоминающего устройства разбиты на две группы, первая из которых соединена с выходом первого регистра, а вторая с выходом дополнительного мультиплексора, выход постоянного запоминающего устройства соединен с информационными входами блока индикации и блока управления исполнительными механизмами крана, а устройство управления выполнено с второй и третьей группами выходов и подключено второй группой выходов к второму информационному входу дополнительного мультиплексора, а третьей группой выходов к входам записи первого и второго регистров и к входу коммутации дополнительного мультиплексора.