СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ БАШЕННЫМ КРАНОМ В АВАРИЙНОЙ СИТУАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА Российский патент 2005 года по МПК B66C13/22 B66C15/00 B66C23/88 

Изобретение относится к способам и устройствам, обеспечивающим безопасность эксплуатации грузоподъемных машин, в частности башенных кранов.

Изобретение решает задачу перевода башенного крана в безопасное состояние в аварийных случаях и предотвращения поломок и падения кранов в связи с этими аварийными случаями.

Преимущественно изобретение решает задачу перевода башенного крана в безопасное состояние от воздействия на кран ураганного ветра или сильных его порывов. При этом оно может быть использовано для защиты башенного крана от катастрофических ситуаций других видов.

В известном техническом решении в опасной ситуации используется ограничение движения поворотной части башенного крана на рельсовом ходу, в частности ограничение поворота стрелы путем использования дискриминаторного устройства, взаимодействующего с шаблоном, имеющим маркировку опасных препятствий аварийной ситуации, который поворачивается синхронно со стрелой, причем дискриминаторное устройство может изменяться относительно шаблона в соответствии с сигналами управления устройства измерения угла отклонения и соединено как со схемой сигнального реле, так и с аварийным выключателем для автоматического отключения крана, при этом в известном техническом решении в качестве задающего элемента - задатчика - применен светоиспускающий элемент, а в качестве принимающего элемента - датчика - светочуствительный элемент [1].

Данное техническое решение предусматривает два компонента движения - движение угла отклонения от заданной схемы движения и работы крана и движение поворота стрелы. По сути в случае обнаружения опасности, которая может привести к аварии крана, известное техническое решение отключает привод, в частности привод поворотного механизма стрелы в горизонтальной плоскости.

Во время эксплуатации башенных кранов на рельсовом ходу возможны аварийные ситуации, при которых необходимо растормозить привод механизма поворота стрелы башенного крана и управлять приводом механизма передвижения крана вне кабины машиниста.

В этой связи известное техническое решение, включающее сигнальный и принимающий элементы устройства отключения привода в совокупности с другими элементами не приспособлены к воспроизведению ситуации в обратной последовательности, когда, например, необходимо растормозить приводы механизмов поворота стрелы и перемещения крана по рельсовому пути.

В другом известном и наиболее близком техническом решении к заявленному изобретению является устройство безопасности управления механизмами подъемно-транспортного средства, в частности башенного крана, причем в этом устройстве используется принцип включения аварийной системы защиты крана в зависимости от состояния оператора крана: в случае, если оператор отпускает кнопку безопасности, выполняющей функцию задатчика - размыкается соответствующий контакт, обесточивается катушка реле, замыкается контакт включения сигнального звукового прибора, выполняющего функцию датчика и, если через некоторое время командоконтроллер не будет возвращен в исходное положение, то размыкается соответствующий контакт и линейный контактор обесточивает систему управления механизмами, после чего на механизмы накладываются тормоза.

В сущности устройство управления башенным краном, являющееся прототипом заявленного изобретения, включает пульт управления краном, установленный в кабине управления и соединенный электрически с исполнительными элементами управления приводом по крайней мере одного механизма крана, средства безопасности - задатчик, например кнопку безопасности с электрическим входом и выходом, соединенную с аварийным датчиком, например, аварийным звуковым прибором, кнопку включения электропитания привода механизма крана, соединенную с приводом и источником электропитания [2].

Однако следует отметить, что состояние оператора может быть таким, что дальнейшее управление башенным краном из кабины либо становится невозможным, либо опасным, что может быть связано как с различным природными катастрофическими условиями, угрожающими падением крана, например ураганным ветром, подмывом рельсового пути крана водой, так и в случае пожара в кабине оператора или потерей сознания последнего.

Известное техническое решение предусматривает ряд действий, выполняемых оператором и автоматической системой защиты. В случае получения сигнала об аварийной ситуации от задатчика - кнопки безопасности, когда оператор отпускает ее вследствие своего физического состояния, автоматически включается датчик - звуковой прибор, причем если кнопка не будет возвращена в исходное положение в заданном промежутке времени, то размыкается электрическая цепь управления краном и после этого накладываются тормоза на механизмы.

Общими признаками способа управления башенным краном в аварийной ситуации наиболее близкого технического решения и заявленного являются: выполнение из кабины управления краном операции подачи машинистом электропитания к приводам механизмов и средствам безопасности, включение привода по крайней мере одного механизма крана, его выключение и торможение.

Однако, как уже отмечалось выше, известная система защиты - способ управления в аварийной ситуации и устройство для реализации способа не обеспечивают безопасность башенного крана, когда кран необходимо привести в безопасное состояние в условиях, если произвести действия, обеспечивающие безопасность из кабины управления, по каким-либо причинам невозможны.

Поставленной и решаемой технической задачей заявленного изобретения является повышение безопасности башенного крана в аварийной ситуации.

Другой задачей является расширение функциональных возможностей управления краном.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе управления башенным краном, включающем выполнение из кабины управления краном операций подачи электропитания к приводам механизмов и средствам безопасности, включение привода по крайней мере одного механизма крана, его выключение и торможение, подачу электропитания к приводу механизмов прекращают в аварийной ситуации с основания кранового пути к приводам, затем с этого основания включают электропитание привода механизма передвижения крана, растормаживают механизм, включают его привод и, далее, выводят кран из опасного положения аварийной ситуации в безопасное положение с помощью дополнительного пульта, расположенного на кране в легкодоступном с основания крана месте.

Предусмотрено устройство для реализации способа управления башенным краном в аварийной ситуации, включающее пульт управления краном, установленный в кабине управления и соединенный электрически с исполнительными элементами управления приводом по крайней мере одного механизма крана, средства безопасности - задатчик с электрическим входом и выходом, аварийный датчик, соединенный с задатчиком, кнопку включения электропитания привода механизма крана, соединенную с приводом и источником электропитания, причем устройство снабжено дополнительным пультом управления краном, расположенным с возможностью его фиксации на ходовой части крана в легкодоступном с основания крана месте, при этом дополнительный пульт электрически соединен с основным пультом управления через выход задатчика и связан электрически дополнительной обратной связью с основным пультом управления, и при этом дополнительный пульт выполнен с ключом-маркой и дополнительным выключателем, который установлен между дополнительным пультом управления и вторым дополнительным выходом задатчика и связан с ними, привод механизма крана электрически соединен с дополнительным пультом управления краном, а ключ-марка выполнен съемным и установлен в дополнительном пульте с возможностью его взаимодействия с дополнительным выключателем.

Совокупность изложенных признаков способа управления башенным краном и устройства для его реализации обеспечивает возможность управления краном машинистом или стропальщиком с основания, на котором установлен кран в экстренных случаях, когда управление краном из кабины управления по каким-либо причинам становится или невозможным в связи с возникшей аварийной ситуацией в кабине управления, или нецелесообразным в связи с необходимостью выполнения кратковременной операции из расположенной в верхней части башенного крана кабины управления.

Сущность заявленного способа управления башенным краном и устройства для реализации способа поясняется одним из возможных вариантов управления краном на примере управления механизмами поворота стрелы башенного крана в горизонтальной плоскости и передвижения крана по рельсовому пути в безопасное место. В конкретном примере исполнения способа и устройства рассмотрен лишь один случай ураганного ветра.

На фиг.1 показана структурная схема устройства управления башенным краном.

На фиг.2 - электрическая схема устройства.

Способ управления башенным краном поясняется сущностью и работой устройства для релаизации способа.

Устройство управления башенным краном, служащее для реализации способа управления башенным краном, включает пульт 1 управления краном, который установлен в кабине 2 управления, при этом пульт 1 управления 1 (например, его командоконтроллеры) соединен электрически с исполнительными элементами 3 управления приводами башенного крана 4.

Устройство включает также средства безопасности - задатчик 5, например, анемометр с электрическим входом 6, первым и вторым выходами 7 и 8, аварийный датчик 9, в частности аварийный звуковой прибор, соединенный с задатчиком 5, кнопку 10 включения электропитания привода по крайней мере одного механизма 11 башенного крана, которая соединена с приводом механизма 11 башенного крана и источником электропитания 12.

Под механизмом 11 подразумевается механизм передвижения крана по рельсовому пути, включая механизм поворота стрелы в описываемом конкретном варианте исполнения устройства.

Устройство снабжено дополнительным пультом 13 управления башенным краном, расположенным с возможностью его фиксации на ходовой части 14 башенного крана в легкодоступном месте с основания 15 рельсового пути 16, по которому перемещается башенный кран 4. На основании 15 установлен башенный кран 4.

Дополнительный пульт 13 управления электрически соединен с основным пультом управления 1 через второй выход 8 задатчика 5. Дополнительный пульт 13 управления электрически соединен дополнительной обратной связью 17 с основным пультом управления 1 и выполнен с дополнительным выключателем 18, включающем ключ-марку 19. Дополнительный выключатель 18 установлен между дополнительным пультом 13 и вторым выходом 8 задатчика 5. Привод механизма 11 крана электрически соединен с дополнительным пультом 13 электропроводами 20. Ключ-марка 19 является съемным, он установлен в дополнительном пульте 13 с возможностью его взаимодействия с дополнительным выключателем 18 посредством связи 21, показанной на фиг.1 пунктиром. Эта связь может быть любой из числа известных механических или электрических связей, ключ-марка представляет собой обычный ключ, вставленный в контактный замок, без которого не может быть включен дополнительный пульт.

Дополнительный пульт управления 13 включает, кроме того, кнопку 22, с которой соединен выключатель 23, находящийся на пульте 1 управления в кабине 2 управления краном, а аварийная кнопка 24, включенная в цепь линейного контактора и автомат соединена с выключателем 23 и находится на пульте 1 управления. Аварийная кнопка 24 включена в элетрическую цепь управления краном, а дополнительный пульт 13 имеет блок кнопок 25 управления (фиг.2).

На фиг.2 показаны также электрические схемы управления в буквенном и цифровом обозначениях, которые необходимы для пояснения работы устройства и функции которых раскрываются в описании.

Кабина 2 управления установлена в верхней части башни 26 крана на опорно-поворотном круге 27, на котором посредством несущих элементов смонтирована стрела 28 башенного крана.

На фиг.2 показана также кнопка 29 отключения питания провдов крана 4, автомат 30, соединенный с выключателем 23, и линейный контактор 31, в цепь которого включена аварийная кнопка 24.

Способ управления башенным краном поясняется работой устройства для реализации способа в одном экстремальном случае работы крана.

Ниже рассмотрен частный случай работы устройства при воздействии на башенный кран ураганного порыва ветра и внезапном возникновении угрозы падения крана, когда необходимо, чтобы машинист крана быстро эвакуировался из кабины и покинул кран, а последний был бы переведен в безопасное место для дополнительного закрепления.

В аварийной ситации, например при достижении скорости ветра предельного значения, отключается реле внешней нагрузки задатчика 5 (фиг.2) - в упомянутом случае реле анемометра включает датчик 9 - звуковые приборы или звонки крана (фиг.2), загорается лампа Л2 дополнительного пульта 13, которые сигнализируют машинисту крана и стропальщику о необходимости экстренной эвакуации машиниста из кабины управления 2 и возможности управления краном с дополнительного пульта 13, расположенного в нижней части крана, в легкодоступном для стропальщика месте с основания 15, на котором установлен кран.

Поскольку управление краном в экстренной ситуации ограничивается рядом действий, направленных исключительно для перевода крана в безопасное положение, то в упомянутом рассматриваемом случае необходимо растормозить механизм поворота стрелы башенного крана в горизонтальной плоскости с целью самоустановки стрелы 28 по ветру и переместить кран 4 по рельсовому пути 16 в специально отведенное безопасное место стоянки, оборудованное дополнительными средствами его крепления на основании 15 рельсового пути 16.

Во время экстренной эвакуации машиниста из кабины, стропальщик, находясь на основании, нажимает кнопку 22 (фиг.1 и 2) дополнительного пульта 13, в кабине 2 загорается лампа Л1, сигнализируя машинисту об экстренной необходимости его эвакуации из кабины и перехода на управление краном с дополнительного пульта 13.

При этом машинист крана может выключателем 23, находящимся в кабине 2 управления, отключить дополнительный пульт управления 13, завершить начатую операцию, например опустить груз, а затем включить дополнительный пульт 13 в работу перед тем, как покинуть кабину 2, управления 1 и башенный кран 4.

Если машинист крана по каким-либо причинам не реагирует на аварийные сигналы лампы Л1 и звонки, то стропальщик или уполномоченное другое лицо, нажимает на кнопку 29 и отключает питание приводов крана 4. Далее стропальщик, находясь на основании 15 вставляет ключ-марку 19 и поворачивает его в гнезде замка дополнительного пульта управления 13; поворачивает ключ-марку в гнезде и посредством связи 21 воздействует на дополнительный выключатель 18, посредством которого и других элементов управления включает электропитание пульта 13 и приводов крана 4. Затем включением кнопки управления 25 и автоматом 30 дополнительного пульта 13 включают исполнительные элементы 3 привода механизма 11 крана. В рассматриваемом случае автоматом 30 включают исполнительные элементы 3 привода механизма поворота стрелы в горизонтальной плоскости и растормаживают механизм поворота, при этом стрела самоустанавливается по ветру, а кнопками 25 управления включают исполнительные элементы 3 привода механизма передвижения крана по рельсовому пути и перемещают кран в безопасное место его стоянки в экстремальных случаях. Более подробно устройство для реализации способа работает следующим образом.

В экстремальной рассматриваемой ситуации цепь нулевой защиты (фиг.2) крана может быть оставлена машинистом в следующих состояниях:

- исполнительные элементы 3, в частности командоконтроллеры, находятся в нулевом положении и аварийная кнопка 24 включена,

- исполнительные элементы 3 находятся в нулевом положении и аварийная кнопка 24 выключена,

- исполнительные элементы 3 находятся не в нулевом положении, аварийная кнопка 24 выключена.

Когда исполнительные элементы 3, в частности командоконтроллеры, находятся в нулевом положении и аварийная кнопка 24 включена, то после предупреждения машиниста о переходе управления краном с дополнительного пульта, замыкаются контакты дополнительного выключателя 18 дополнительного пульта 13 от действия ключа-марки 19, который стропальщик вставляет в замок дополнительного пульта 13.

При этом загорается лампа Л3, срабатывает реле Р4, на дополнительный пульт 13 подается электропитание, срабатывает реле Р2, первый нормальнозамкнутый контакт которого отключает питание ограничителя грузоподъемности ОГП, второй нормальнозамкнутый контакт отключает реле РН и реле времени РТ, РУ1, РУ2, РУ3 механизма 11 (в частности механизма передвижения крана) от цепи питания командоконтроллера данного механизма, нормальнозамкнутый контакт реле замыкается и подключает реле РН и реле времени РТ, РУ1, РУ2, РУ3 механизма 11 передвижения крана к электропитанию дополнительного пульта управления 13. Реле при этом приводятся в исходное положение.

При отключении питания разрываются цепи нулевой защиты механизмов 11, например механизмов передвижения крана и поворота стрелы, обесточиваются цепи питания исполнительных элементов, командоконтроллеров этих механизмов, делая невозможным управление этими механизмами из кабины крана.

В зависимости от направления движения необходимо нажать на кнопку 25 - (Кн5 - Кн6, "вперед-назад") дополнительного пульта и отпустить ее после установки крана на стояночное место. При нажатии кнопки 25 срабатывает пускатель КН1 или КВ1, первый нормальноразомкнутый контакт которого замыкается и подается напряжение на пускатель КН (KB) реверсора механизма 11 передвижения крана, второй нормальноразомкнутый контакт замыкается и подается напряжение на контакторы КТ и КТ1, реле РТ1 механизма передвижения крана, третий нормальноразомкнутый контакт замыкается и напряжение подается на реле времени РУ4 дополнительного пульта 13. При срабатывании контакторов КТ и КТ1 и реле РТ1, тормоз механизма 11 передвижения растормаживается и кран начинает перемещаться по рельсовому пути в безопасное место.

При срабатывании (с задержкой, равной 2-3 с) реле времени РУ4 пульта замыкается нормальнораэомкнутый контакт дополнительного пульта 13 и напряжение подается на реле Р3 пульта; первый, второй и третий нормальноразомкнутые контакты которого замыкаются и напряжение подается в цепь контакторов ускорения КУ1-КУ12 первой, второй и третьей ступени отключения пускорегулирующих сопротивлений привода передвижения крана механизма 11, вследствие чего башенный кран передвигается по рельсовому пути 16 с номинальной скоростью в безопасную зону, где он закрепляется на усиленном основании 15 рельсового пути. Во время передвижения крана кнопку 25 удерживают в нажатом положении и отпускают после окончания передвижения крана. Далее нажимают кнопку Кн4 дополнительного пульта 13, линейный контактор 31 отключается, лампа Л3 гаснет, кран обесточивается.

В случае если исполнительные элементы 3, в частности командоконтроллеры находятся в нулевом положении, аварийная кнопка 24 выключена и линейный контактор выключен, то после предупреждения крановщика о переходе управления краном с дополнительного пульта 13 замыкаются контакты дополнительного выключателя 18 от ключа-маркера 19, лампа Л3 не загорается. В этом случае для подачи электропитания на нижний пульт необходимо нажать кнопку 22 (КН3), при этом срабатывает линейный контактор КЛ31, подается электропитание на силовые цепи крана. Кнопку 22 необходимо держать непрерывно во время передвижения крана, поскольку аварийная кнопка 24 выключена и не блокируется. Лампа Л3 загорается, срабатывает реле Р4 и на дополнительный пульт 13 подается электропитание. Далее работа устройства с дополнительного пульта 13 происходит аналогично вышеизложенному циклу.

В случае если исполнительные элементы 3 находятся не в нулевом положении, то механизмы 11, например механизмы управления грузовой лебедкой, грузовой тележкой, могут осуществлять спуск груза на землю, его перемещение к башне, для чего необходимо нажать кнопку 29, при этом отключить линейный контактор 31 и нажать кнопку 22, при этом включается контактор 31. Далее работа с дополнительного пульта 13 осуществляется аналогично вышеизложенному циклу.

После установки крана на стояночное место и его обесточивания с помощью автомата 30 подключают к крану независимый источник питания, подают напряжение на электромагнит тормоза механизма поворота крана, тормоз растормаживают и стрела крана разворачивается по ветру от действия ветра. Одновременно загорается лампа Л4, сигнализируя о наличии на электромагните тормоза механизма поворота крана напряжения от независимого источника питания.

Описанное техническое решение повышения безопасности башенного крана на примере управления механизмами передвижения крана и поворота его стрелы в ситуации воздействия на кран ветра, влияющего на устойчивость крана, может быть также использовано при управлении другими механизмами крана при других опасных для жизни машиниста и сохранности крана ситуациях.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР N 1839165, кл. В 66 С 23/94 от 1986 г.

2. Авторское свидетельство СССР N 931673, кл. В 66 С 13/22 от 1979 г. (прототип).

Группа изобретений относится к технике обеспечения безопасности эксплуатации грузоподъемных машин. Способ включает выполнение из кабины операций подачи электропитания к приводам механизмов и средствам безопасности, включение привода по крайней мере одного механизма крана, его выключение и торможение. Подачу электропитания к приводам механизмов прекращают в аварийной ситуации с “земли” или с основания, на котором установлен кран. Затем с этого основания включают электропитание привода механизма крана, осуществляющего перевод крана из опасного положения в безопасное. Далее растормаживают механизм, включают его привод и выводят кран в безопасное положение с помощью дополнительного пульта. Устройство содержит пульт управления, расположенный в кабине крана, средства безопасности - задатчик внешней нагрузки с электрическим входом и выходом, аварийный датчик и кнопку включения электропитания привода механизма крана. Кроме того, оно снабжено дополнительным пультом управления, расположенным на ходовой части в легкодоступном с основания месте. Дополнительный пульт управления соединен с основным пультом через выход задатчика внешней нагрузки, а также с помощью дополнительной обратной связи и выполнен с ключом-маркой и дополнительным выключателем. Привод механизма крана соединен с дополнительным пультом, а ключ-марка выполнен съемным и установлен в дополнительном пульте с возможностью взаимодействия с дополнительным выключателем. Группа изобретений обеспечивает повышенную безопасность работы башенного крана. 2 н.п. ф-лы. 2 ил.

1. Способ управления башенным краном в аварийной ситуации, включающий выполнение из кабины крана операций подачи электропитания к приводам механизмов и средствам безопасности, включение привода по крайней мере одного механизма крана, его выключение и торможение, отличающийся тем, что подачу электропитания к приводам механизмов крана прекращают в аварийной ситуации с “земли” или с основания, на котором установлен кран, затем с этого основания включают электропитание привода механизма крана, обеспечивающего перевод крана из опасного положения аварийной ситуации в безопасное положение, растормаживают механизм, включают его привод и далее выводят кран в безопасное положение с помощью дополнительного пульта, расположенного на кране в легкодоступном с основания крана месте.2. Устройство для реализации способа управления башенным краном, установленным на основании, включающее пульт управления краном, расположенный в кабине крана и соединенный электрически с исполнительными элементами управления приводом по крайней мере одного механизма крана, средства безопасности - задатчик внешней нагрузки с электрическим входом и выходом, аварийный датчик, соединенный с задатчиком, кнопку включения электропитания привода механизма крана, соединенную с приводом и источником электропитания, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным пультом управления краном, расположенным с возможностью его фиксации на ходовой части крана в легкодоступном с основания крана месте, при этом дополнительный пульт электрически соединен с основным пультом управления через выход задатчика внешней нагрузки, электрически связан с основным пультом управления дополнительной обратной связью и выполнен с ключом-маркой и дополнительным выключателем, который установлен между дополнительным пультом управления и вторым дополнительным выходом задатчика внешней нагрузки и связан с ними, привод механизма крана электрически соединен с дополнительным пультом управления краном, а ключ-марка выполнен съемным и установлен в дополнительном пульте с возможностью его взаимодействия с дополнительным выключателем.