УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛИРОВАНИЯ РАБОЧИХ ПАРАМЕТРОВ И/ИЛИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ИЗНОСА ТРОСА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ В ПОДЪЕМНЫХ МЕХАНИЗМАХ Российский патент 2020 года по МПК B66C15/00 

Данное изобретение относится в целом к подъемным механизмам, таким как краны, к тросам, таким как высокопрочные волоконные тросы. При этом изобретение относится, в частности, к устройству для контролирования рабочих параметров и/или для определения состояния износа троса при использовании в таких подъемных механизмах, содержащему измерительное приспособление для измерения по меньшей мере одной влияющей на состояние износа характеристики использования троса, а также память данных для запоминания измеренной характеристики использования троса и/или выведенной из нее рабочей характеристики, которая характеризует остающийся срок службы и/или состояние износа троса.

В последнее время предпринимаются попытки применения в кранах вместо испытанных и используемых многие годы стальных тросов высокопрочных волоконных тросов из искусственного волокна, такого как, например, арамидное волокно (НМРА), смеси арамидного и углеродного волокна, высокомолекулярное полиэтиленовое волокно (НМРЕ) или поли(р-фенилен-2,6-бензобисоксазольное) волокно (РВО). Преимущество таких волоконных тросов состоит в их меньшем весе. При одинаковых диаметрах троса и одинаковой или более высокой прочности на растяжение такие высокопрочные волоконные тросы значительно легче соответствующих стальных тросов. В частности, при высоких кранах с соответственно большой длиной троса получается за счет этого большая экономия веса, которая входит в собственный вес крана и приводит к соответственно более высоким полезным нагрузкам при одинаковой в остальном конструкции крана.

Однако недостатком таких высокопрочных волоконных тросов является их характеристики разрушения, соответственно, их выход из строя без явного длительного предварительного проявления. В то время как в стальных тросах износ отчетливо проявляется и предупреждает о выходе из строя, например, за счет разрушения отдельных стальных жил и соответствующего расплетания, которое просто заметить, высокопрочные волоконные тросы почти не проявляют признаков износа, которые можно просто заметить глазом перед окончательным выходом из строя. Поэтому требуются тонкие способы контролирования для своевременного распознавания требующего замены износа высокопрочных волоконных тросов.

Из US 2015/0197408 А1 известен волоконный трос, в котором дополнительно к передающим силу тяги волоконным пучкам заделана индикаторная прядь, которая выполнена сравнительно слабее и во всяком случае должна разрушаться перед полной неисправностью троса, с целью выдачи предупредительного сигнала. При этом в индикаторную прядь с помощью чипа RFID подается тестовый сигнал, прохождение которого или, соответственно, отклик при разрушении индикаторной пряди ухудшается, на основании чего делается вывод о требующем замены износе троса. Этот известный трос хотя и обеспечивает возможность предварительного, соответственно, раннего предупреждения, однако перед достижением требующего замены износа троса, который проявляется в разрушении индикаторной пряди, нельзя утверждать, как далеко трос находится от требующего замены износа, соответственно, насколько далеко трос продвинулся в своем сроке службы.

Из DE 10 2012 105 261 А1 также известен трос, в который заделан чип RFID. При этом в этот чип RFID при изготовлении, еще во время скрутки должны быть внесены определенные параметры изготовления, такие как партия, применяемые исходные материалы, скорость скрутки или параметры скрутки, с целью затем при разрушении троса или обычных проблемах с тросом делать выводы об условиях изготовления. Однако на основании названных выше, сильно изменяющихся в зависимости от места использования и применения влияний на срок службы троса, которые могут приводить к большому разбросу фактического срока службы, можно едва ли на основании указанных вводимых изготовителем параметров троса делать точный прогноз фактического требующего замены износа, что может приводить, в частности, к непредвиденному выходу из строя, соответственно наоборот, к не использованию большой части обычного срока службы троса.

В US 8 912 889 В2 приведено описание кабеля электрического тока, в котором установленный на кабеле чип RFID применяется для определения возникающего при прокладке или при наматывании и сматывании поворота или, соответственно, кручения кабеля.

С помощью указанных выше систем все еще невозможно надежно и точно прогнозировать состояние износа троса также при различных рабочих условиях и анализировать неисправности на основании рабочих условий. Поэтому были уже также предложены системы, с помощью которых можно контролировать рабочие характеристики подъемного механизма, такие как, например, высота подъема груза и циклы сгибания, с целью заключения вывода о сроке службы системы.

Из DE 199 56 265 В4 известно устройство для контролирования работы подъемных лебедок на кранах, которое контролирует натяжение подъемного троса и рычажное плечо подъемного троса на лебедке и определяет из этого воздействующие на лебедку нагрузочные циклы, которые заносятся в счетчик общей нагрузки. Этот счетчик общей нагрузки интегрирован в лебедку, с целью сохранения с возможностью воспроизведения истории лебедки при ее снятии и установке снова. Кроме того, из ЕР 0 749 934 А2 известен счетчик общей нагрузки, который определяет возникающие циклы нагрузки, для каждого цикла нагрузки определяет воздействующую на лебедку силу троса, вычисляет из этого общую нагрузку и с учетом так называемых кривых усталости вычисляет и указывает остаточный срок службы лебедки.

Однако такие меры контролирования лебедки не могут действительно надежно указывать остаточный срок службы или, соответственно, состояние износа высокопрочного волоконного троса, поскольку высокопрочные волоконные тросы подвергаются многим влияющим на износ нагрузкам и отрицательным влияниям, которые не зависят от нагрузки лебедки, таких как, например, нагрузки отклонения и сгибания на отклоняющих роликах, внешние толчки и удары по тросу, загрязнения соприкасающихся с тросом конструктивных элементов и т.д. С другой стороны, строгое задание срока службы для подъемных тросов относительно экономического использования действительного срока службы и сохранения необходимой надежности, едва ли совместимы друг с другом, поскольку в зависимости от условий использования и внешних воздействий на высокопрочный волоконный трос его срок службы и износ могут сильно колебаться.

Кроме того, из WO 2012/100938 А1 известно контролирование нескольких характеристик высокопрочного волоконного троса, которые при приближении к требующему замены износу проявляют характерные изменения. Даже когда одна характеристика троса не проявляет значительного, соответственно, достаточно сильного изменения, то можно за счет контролирования других характеристик троса распознавать состояние износа, в частности, когда несколько характеристик показывают изменения. При этом измерительное приспособление устройства для определения состояния износа содержит несколько различно выполненных измерительных средств для магнитного, механического, оптического и электронного измерения нескольких различных характеристик троса, которые подлежат оценке с помощью обрабатывающего блока по отдельности и/или в комбинации друг с другом для распознавания состояния износа. Однако, несмотря на оценку нескольких характеристик троса, остается проблема, что состояние износа не всегда действительно имеется при одних и тех же изменениях характеристик троса или, соответственно, нет жесткой связи между отдельными изменениями характеристик троса и состоянием износа. Например, в зависимости от каждого отдельного случая, изменение жесткости при сжатии поперек волокон или количество циклов изменения изгиба может иметь другое значение для состояния износа.

Исходя из этого, в основу данного изобретения положена задача создания улучшенного устройства для контролирования рабочих влияний, релевантных для состояния износа высокопрочных волоконных тросов, которое предотвращает недостатки уровня техники и предпочтительно совершенствует его. Предпочтительно, должна обеспечиваться возможность надежного, точного определения состояния износа, которая экономично использует оставшийся срок службы волоконного троса, и обеспечивает применение троса в различных подъемных механизмах без угрозы для безопасности и в которой используются простые надежные приспособления также для работающих в тяжелых рабочих условиях строительных машин.

Эта задача решена, согласно изобретению, с помощью устройства согласно пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

Таким образом, предлагается контролирование во время использования троса в подъемном механизме релевантных для срока службы троса и/или состояния его износа характеристик использования троса и/или рабочих характеристик, и запоминание этих параметров использования троса или, соответственно, выведенных из них рабочих характеристик, которые относятся к сроку службы и/или к состоянию износа непосредственно в тросе. За счет сохранения рабочих параметров, которые характеризуют использование троса и/или их воздействие на остающийся срок службы троса, непосредственно в тросе имеет то большое преимущество, что остающийся срок службы или, соответственно, состояние износа троса можно также точно определять, когда трос снят с подъемного механизма и снова смонтирован на другом подъемном механизме, поскольку трос свои параметры использования, так сказать, забирает с собой и может предоставлять в распоряжение нового подъемного механизма и его приспособлений оценки и контролирования. Согласно изобретению предусмотрено, что память для запоминания по меньшей мере одной измеренной характеристики использования троса и/или выведенной из нее рабочей характеристики интегрирована в трос, при этом предусмотрен соединенный с измерительным приспособлением для измерения указанной характеристики использования троса считывающий и/или записывающий блок для внесения данных в память при смонтированном на подъемном механизме тросе. Таким образом, указанный считывающий и/или записывающий блок выполнен и предусмотрен для записи данных в интегрированную в трос память во время использования троса в подъемном механизме или, соответственно, нахождения в своем смонтированном в подъемном механизме в соответствии с предназначением положении. Характеристика использования троса или, соответственно, выведенная из нее рабочая характеристика запоминается в тросе или, соответственно, в предусмотренной там памяти, в то время как трос находится в подъемном устройстве.

Указанный считывающий и/или записывающий блок согласно предпочтительной модификации изобретения может быть смонтирован на подъемном механизме и поэтому иметь возможность связи с различными сторонами. Например, если достигший состояния износа трос демонтируется и заменяется новым тросом, то считывающий и/или записывающий блок может обеспечивать связь также с новым тросом.

За счет запоминания данных использования троса непосредственно в тросе и достигаемого за счет этого сохранения характеристик использования троса, когда трос демонтируется и монтируется на другом кране, сохраненные в тросе характеристики использования троса можно считывать в новом подъемном механизме и использовать в блоке управления и/или обработки данных нового подъемного механизма для точного контролирования использования троса и возможно связанного с этим требующего замены износа. Дополнительно к этому, можно также сохранять данные работы подъемного механизма, когда в тросе уже сохранено состояние износа, и этот подлежащий замене трос ошибочно снова монтируется в новом подъемном механизме. За счет этого можно надежно предотвращать ошибочное дальнейшее использование достигшего состояния износа троса.

В качестве альтернативы или дополнительно к такому предусмотренному на стороне подъемного механизма считывающему и/или записывающему блоку может быть предусмотрен считывающий и/или записывающий блок в самом тросе и соединен с измерительным приспособлением для измерения по меньшей мере одной характеристики использования троса.

В модификации изобретения считывающий и/или записывающий блок, а также память данных могут быть предназначены для осуществления связи друг с другом без проводов. Данные, которые записываются в память, могут передаваться без проводов из считывающего и/или записывающего блока в память. И наоборот, может быть предусмотрено считывание без проводов данных из памяти.

В частности, в качестве памяти данных в трос может быть интегрирования элемент RFID, при этом в этом случае считывающий и/или записывающий блок может иметь радиопередатчик и/или радиоприемник, в частности, радиочастотный передатчик и приемник.

В качестве альтернативы или дополнительно к такому чипу RFID, память может содержать также другие запоминающие средства, например, в виде дистанционно считываемой памяти RAM.

Следует отметить, что для записи в интегрированную в трос память и для считывания данных из нее могут быть в принципе предусмотрены отдельные блоки, например, в виде чисто записывающего блока, с одной стороны, и чисто считывающего блока, с другой стороны, при этом может быть достаточным, когда должны регистрироваться лишь рабочие параметры, один считывающий блок и лишь с возможностью записи данных в память. Однако предпочтительно предусмотрение считывающего и/или записывающего блока, который может как записывать данные в память, так и считывать их из памяти.

Указанный считывающий и/или записывающий блок может быть непосредственно соединен с измерительным приспособлением, которое измеряет по меньшей мере одну характеристику использования троса, с целью обеспечения записи релевантных измеряемых данных непосредственно в память. В качестве альтернативы или дополнительно может быть предусмотрено также опосредованное соединение с измерением характеристик использования троса, в частности, через блок управления и/или оценки, который оценивает измеренную характеристику использования троса и определяет выведенную из нее рабочую характеристику, например, остающуюся длительность срока службы и/или достижение в процентах требующего замены износа. Такие выведенные рабочие характеристики, такие как, например, остающиеся часы работы троса, можно предпочтительно дополнительно к характеристикам использования троса, которые измеряются непосредственно измерительным приспособлением, заносить в память на тросе. Дополнительно к этому, можно заносить в память также параметры идентификации троса и/или параметры изготовления, такие как, например, партия изготовления, характеристики скручивания и т.д.

Считывающий и/или записывающий блок может осуществлять внесение данных в указанную память и/или считывание из нее данных в принципе различным образом, например, каждый раз тогда, когда подъемный механизм, например кран, приводится в действие или выключается. В качестве альтернативы или дополнительно к такой записи/считыванию в начале и в конце рабочей фазы, считывающий и/или записывающий блок может быть также выполнен так, что измеряемые характеристики использования троса и/или выведенные из них рабочие характеристики записываются циклически в заданные промежутки времени в память троса и/или считываются из нее.

Аналогичным образом, считывающий и/или записывающий блок может считанные из памяти данные передавать в блок управления и/или оценки подъемного механизма, например, указанным выше образом в начале или в конце рабочей фазы, в частности при включении подъемного механизма и при выключении подъемного механизма, и/или в указанные циклы в заданные промежутки времени. Блок управления и/или оценки передаваемые так характеристики использования троса и/или выведенные из них рабочие характеристики может передавать затем, например, посредством дистанционной передачи данных, в центр обслуживания и/или контролирования, с помощью которого можно дистанционно контролировать и/или дистанционно обслуживать подъемный механизм.

Для обеспечения возможность надежной, простой передачи данных между памятью в тросе и считывающим и/или записывающим блоком в подъемном механизме, в модификации изобретения указанный считывающий и/или записывающий блок и память расположены вблизи друг друга в пространстве. Для этого может быть предпочтительно предусмотрено, что память интегрирована в концевой участок троса.

В модификации изобретения память может быть предусмотрена в конце троса, который закреплен в лебедке, при этом в этом случае считывающий и/или записывающий блок предпочтительно установлен в зоне лебедки, в частности, на самой лебедке. В предпочтительной модификации изобретения указанный считывающий и/или записывающий блок может быть установлен на бортовом диске барабана, на который наматывается трос. При этом может быть, в частности, предпочтительным, когда память интегрирована в концевой участок троса, который закреплен в зоне указанного бортового диска, например, с помощью зажимов троса, замков троса или кнехта для крепления конца троса, вокруг которого укладывается вплетенная проушина троса.

В качестве альтернативы или дополнительно к такому расположению памяти и считывающего и/или записывающего блока на лебедке, память может быть также предусмотрена на неподвижно закрепленном концевом участке троса, при этом в этом случае предпочтительно считывающий и/или записывающий блок может быть смонтирован на структурной части подъемного механизма, на которой закреплен неподвижный конец троса.

Измеренная с помощью измерительного приспособления по меньшей мере одна характеристика использования троса может быть в принципе различной.

В качестве характеристики использования троса и/или рабочей характеристики, относящейся к определению состояния износа, могут измеряться, например, влияния окружения и/или погодные данные, которым подвергается трос, когда трос находится на кране, при этом в данном случае могут учитываться время работы крана и/или время простоя крана. Предпочтительно, измерительное приспособление имеет по меньшей мере одно измерительное средство для измерения влияний окружения на трос, которые пригодны для оценки с помощью оценочного приспособления с целью распознавания состояния износа и могут запоминаться с помощью считывающего и/или записывающего блока в памяти троса.

При этом релевантными и поэтому измеряемыми могут быть различные влияния окружения. Например, осаждающиеся на трос и/или на барабан троса твердые частицы, такие как пыль, песок или сажа, могут приводить к повышенной нагрузке истирания на поверхности троса и за счет этого ускорять достижение состояния износа. В модификации изобретения эти указанные выше измерительные средства могут иметь измеритель твердых частиц для измерения имеющихся в окружающем воздухе твердых частиц загрязнения. В зависимости от измеряемого в течение времени количества твердых частиц загрязнения и/или состава твердых частиц загрязнения, оценочное приспособление может затем определять состояние износа.

В качестве альтернативы или дополнительно к указанным выше влияниям окружения, согласно другому аспекту данного изобретения, указанное измерительное приспособление может иметь также метеорологическую станцию для измерения погодных данных, воздействию которых подвергается кран или, соответственно, предусмотренный трос, и в зависимости от них оценочное приспособление может определять состояние износа. При этом указанная метеорологическая станция может измерять различные климатические состояния, которые могут влиять на срок службы троса, например, температуру и/или ультрафиолетовое излучение, и/или количество осадков, и/или профиль осадков, и/или воду, и/или соленую воду, и/или снег, и/или лед, которые могут вноситься с помощью считывающего и/или записывающего блока в память троса.

При этом оценочное устройство может быть выполнено так, что оно обрабатывает одну или несколько из указанных выше характеристик использования троса и учитывает при определении состояния износа. Например, состояние износа может определяться раньше, когда трос часто подвергается воздействию очень низких и/или очень высоких температур, и/или используется при очень низких и/или очень высоких температурах, т.е. подвергается нагрузкам и циклам сгибания. В качестве альтернативы или дополнительно, состояние износа может, например, определяться раньше, когда кран используется в окружении с интенсивным излучением, т.е. трос подвергается сильному ультрафиолетовому излучению, и высокопрочные волоконные тросы могут раньше становиться хрупкими. В качестве альтернативы или дополнительно, можно привлекать большие объемы осадков и/или высокую влажность, и/или большие количества снега и льда для сокращения срока службы или, соответственно, для более ранней подачи сигнала о требующем замены износе. В качестве альтернативы или дополнительно, можно также учитывать, что соленая вода на тросе, например, на морских строительных площадках, или же смачивание троса водой, например, при использовании на морских платформах или на реках, могут сокращать срок службы.

Предпочтительно, измерительное приспособление дополнительно или в качестве альтернативы указанным выше средствам определения влияния погоды или окружающей среды содержит несколько различно выполненных измерительных средств для магнитного, механического, оптического и/или электронного измерения нескольких различных характеристик использования троса, которые предназначены для оценки с помощью оценочного блока по отдельности и/или в комбинации друг с другом с целью распознавания требующего замены износа. В основе привлечения различных характеристик использования троса, таких как указанные выше данные окружения и погоды, или механических характеристик использования троса, таких как жесткость относительно сжатия поперек волокон и изменения поперечного сечения или, в качестве альтернативы или дополнительно к этому, удлинения троса, и магнитных свойств троса или других механических, оптических и/или электронных характеристик троса, для определения состояния износа, лежит понимание того, что в зависимости от нагрузки и воздействий на волоконный трос, он может иметь от случая к случаю другую характеристику, которая указывает на износ троса или, соответственно, на состояние износа, возможно также не за счет действительно большого изменения лишь одной единственной характеристики, а за счет небольших изменений нескольких характеристик.

В модификации изобретения указанное оценочное приспособление выполнено так, что сигнал о состоянии износа подается тогда, когда по меньшей мере одна их измеренных характеристик или, соответственно, ее изменение превышает соответствующее предельное значение или опускается ниже его, а также тогда, когда выведенная из всех измеренных или, соответственно, из группы измеренных характеристик троса опосредованная характеристика троса или, соответственно, ее изменение превышает соответствующее предельное значение или опускается ниже его.

Дополнительно к указанным характеристикам использования троса, относящимся к влияниям окружения, которым подвергается трос, и/или имеющимся при использовании погодных данных, система может учитывать также воздействующую на трос общую нагрузку и/или происходящие при этом циклы сгибания и сохранять в тросе. При этом для определения состояния износа волоконного троса можно привлекать в качестве воздействующей на трос общей нагрузки, в частности, воздействующие на трос нагрузки растяжения и/или воздействующие на трос циклы сгибания. Для этого может быть предусмотрен счетчик общей нагрузки, который измеряет в качестве воздействующей на трос общей нагрузки по меньшей мере нагрузку растяжения троса и количество циклов сгибания. Определение и оценка указанных измерительных данных возможно с помощью соответствующих средств определения или, соответственно, средств измерения или датчиков, измерительные параметры которых обрабатываются и оцениваются в оценочном приспособлении. В частности, датчик нагрузки может измерять текущую нагрузку троса в течение рабочего времени троса. Для определения циклов сгибания датчик поворотного пути на лебедке может определять длину троса, которая нагружается. В оценочном устройстве параметры нагрузки и данные пути троса или, соответственно, параметры циклов сгибания могут рассматриваться совместно с целью определения общей нагрузки, которая может сравниваться с заданной, максимально допустимой общей нагрузкой. При достижении величины максимально допустимой общей нагрузки, оценочное приспособление может выдавать соответствующий сигнал замены.

В модификации изобретения дополнительно к характеристикам окружения и погоды могут привлекаться другие характеристики троса, например, изменение жесткости при давлении поперек волокон или, соответственно, поперечного сечения. В частности, оценочное приспособление для измерения изменений жесткости при давлении поперек волокон или, соответственно, поперечного сечения троса может иметь средства для определения жесткости при давлении поперек волокон или, соответственно, поперечного сечения троса, при этом оценочное приспособление контролирует жесткость при давлении поперек волокон или, соответственно, поперечное сечение на предмет изменений и при необходимости выдает сигнал замены.

Ниже приводится более подробное пояснение изобретения на основе предпочтительного примера выполнения и со ссылками на соответствующие чертежи, на которых схематично изображено:

фиг. 1 - лебедка подъемного механизма, в частности, в виде лебедки крана, такого как, например, башенный поворотный кран, при этом согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения намотанный вокруг барабана трос имеет закрепленный на бортовом диске барабана конец троса, в который интегрирована с возможностью записи память данных, при этом на диске барабана предусмотрен считывающий и/или записывающий блок, который связан с указанной памятью данных;

фиг. 2 - вариант выполнения изобретения, в котором память данных интегрирована в неподвижный конец троса, и считывающий и/или записывающий блок смонтирован на структурной части подъемного механизма, в частности, на элементе стрелы крана, на котором закреплен неподвижный конец троса; и

фиг. 3 - подъемный механизм согласно изобретению в виде башенного поворотного крана согласно одному предпочтительному варианту выполнения изобретения, подъемный трос которого и/или натяжные тросы которого могут быть предназначены для качающейся стрелы в виде волоконных тросов.

На фиг. 3 показан в качестве примера подъемного механизма согласно одному варианту выполнения кран в виде поворотного наверху башенного крана 20, башня 21 которого опирается на тележку или на неподвижное основание. На башне 21 само по себе известным образом шарнирно закреплена с возможностью качания вокруг горизонтальной оси и растянута с помощью натяжного троса 24 стрела 23. Указанный натяжной трос выполнен с возможностью изменения его длины с помощью натяжной лебедки 25, так что стрела 23 может изменять свой угол установки. Для этого натяжной трос 23 наматывается на указанную лебедку 25 натяжного троса. С помощью отклоняющих роликов 27, например, на показанной натяжной укосине 50 или на вершине башни, натяжной трос 24 или, соответственно, натяжной трос 26 направляется в точке шарнирного соединения по стреле вблизи вершины стрелы 23.

В качестве альтернативы, башенный поворотный кран 20 может быть снабжен, естественно, стрелой с крановой тележкой. При этом на стреле 23 установлена с возможностью перемещения крановая тележка, которая приводится в движение, например, с помощью троса крановой тележки, который может проходить по отклоняющим роликам на конце стрелы.

Кроме того, башенный поворотный кран содержит подъемный трос 28, который в показанном на фиг. 3 варианте выполнения может через отклоняющие ролики на конце стрелы опускаться вниз с конца стрелы и соединяться там с крюком 29 крана, или проходить вниз по указанной выше крановой тележке и предусмотренным на ней отклоняющим роликам вниз и соединяться с крюком 29 крана. Указанный подъемный трос 28 проходит в обоих случаях по лебедке 30, которая, как и натяжная лебедка 25 в варианте выполнения на фиг. 3, расположена в зоне балластной рамы или другой несущей части на контрстреле 53.

При этом указанный подъемный трос 28 и/или натяжной трос 26 могут быть выполнены в виде волоконного троса, который может состоять из искусственного волокна, такого как, например, арамидное волокно или смеси арамидного и углеродного волокна, или же в виде стальной многопроволочной части или в виде их комбинации.

В последующем речь идет лишь о тросе 1, при этом могут подразумеваться указанные выше натяжной и подъемный тросы.

Для обеспечения возможности контролирования или, соответственно, измерения релевантных для определения состояния износа указанного волоконного троса характеристик предусмотрено измерительное приспособление 2, которое может быть расположено на кране и вместе с оценочным устройством 3, которое оценивает измеренные характеристики, соединено с электронным блоком 31 крана или может быть интегрировано в него.

При этом измерительное приспособление 2 содержит, как показано на фиг. 3, различные измерительные средства для контролирования, с одной стороны, самого троса и подачи в оценочное приспособление 3 параметров троса и признаков троса. Измерительные средства могут, в частности, поставлять механические характеристики троса 1, например, вид и материал троса, минимальное натяжение троса при пустом грузовом крюке, максимально допустимое натяжение троса и минимальная сила разрушения троса. Кроме того, указанные измерительные средства могут поставлять данные о поперечной прочности троса, при этом могут поставляться, с одной стороны, значения указанных величин в новом состоянии троса в виде запоминаемых значений, и осуществляться текущее контролирование. Указанные характеристики троса, такие как поперечная прочность, прочность на изгиб и прочность кручения, могут контролироваться и определяться измерительными средствами, как пояснено, например, в WO 2012/100 938.

Измерительные средства могут поставлять также, например, оптические признаки повреждения, которые определяются, например, с помощью камеры, и/или обусловленные работой признаки, которые могут определяться посредством измерения параметров на кране. В частности, указанные измерительные средства могут поставлять сигналы о механических повреждениях, например, в виде следов износа на оболочке троса, или аналогичных повреждениях, например, при разрыве оболочки троса и/или отслаивания от троса. В качестве альтернативы или дополнительно, могут сигнализироваться места разреза и/или смятия троса или аналогичные дефектные места оболочки троса или тросовых прядей за счет внешнего влияния. В качестве альтернативы или дополнительно может обнаруживаться и сигнализироваться образование выпуклостей, например, за счет сильного сдвига прядей троса. В качестве альтернативы или дополнительно может также определяться и сигнализироваться сильное скручивание оболочки троса и/или скручивание на единице длины.

В зависимости от степени вредности указанных признаков, оценочное приспособление 3 может поставлять сигнал состояния износа и/или сигнал остающегося срока службы.

Кроме того, измерительные средства могут определять обусловленные работой признаки с помощью соответствующих измерительных приспособлений на кране и поставлять в оценочное приспособление, например, изменения диаметра троса и/или удлинения троса. Кроме того, может определяться коэффициент полезного действия троса, т.е. изменения за счет старения и срока службы. В качестве альтернативы или дополнительно может измеряться температура троса, которая обусловлена работой крана и окружающей температурой во время работы крана. Если, например, превышается максимально допустимая температура троса, то для сохранения безопасности троса может осуществляться переключение на согласованный режим частичной нагрузки. В качестве альтернативы или дополнительно может определяться также старение троса, в частности, в виде достигаемого времени укладки, при этом максимально допустимое время укладки может оцениваться в зависимости от различных факторов влияния.

Кроме того, в оценочное приспособление 3 могут подаваться различные параметры крана, например, параметры конструкции и установки крана, такие как, например, диаметр барабана и роликов троса, длина троса и диаметр троса, количество перепасовок, размеры барабана в виде диаметра барабана и длины поверхности, максимальное количество слоев троса на барабане и количество витков, и/или максимально предусмотренные для каждого троса скорости троса.

Кроме того, в качестве параметров крана могут поставляться также рабочие параметры, которые могут измеряться с помощью соответствующих измерительных средств во время работы крана, например, возникающий при работе диапазон нагрузки и время нагрузки, нагрузка относительно одной пряди троса, которая может определяться, например, с помощью датчика нагрузки, и/или высота подъема или, соответственно, длина троса в зависимости от цикла нагрузки, при этом измерение может осуществляться, например, с помощью датчика вращения на барабане троса. В качестве альтернативы или дополнительно может измеряться фактическая скорость движения троса, например, с помощью соответствующего датчика скорости вращения на барабане троса.

В частности, указанное измерительное приспособление 2 может иметь также измерительные средства для измерения воздействующей на каждый волоконный трос 1 общей нагрузки, при этом в данном случае может предпочтительно измеряться по меньшей мере воздействующая на трос сила растяжения и количество циклов сгибания, однако предпочтительно также другие влияющие на длительную прочность параметры, такие как многослойная намотка, влияния окружения, температура, поперечные нагрузки и другие.

Для определения указанных параметров указанные измерительные средства содержат соответствующие датчики, сигналы которых подаются в указанное оценочное приспособление 3. В частности, датчик измерения нагрузки может измерять текущую нагрузку во время работы троса. Кроме того, датчик поворотного пути может предпочтительно измерять на соответствующем барабане лебедки длину троса, которая подвергается нагрузке. Из этого может определяться в сумме общая нагрузка, например, в виде кривой усталости, которая может сравниваться с заданной максимальной общей нагрузкой для волоконного троса 1. Если достигается величина максимально допустимой общей нагрузки, т.е. определенное количество циклов сгибания под определенной нагрузкой и/или при определенных пиках нагрузки, то может осуществляться предупреждение или указание, в какое время необходимо заменять трос.

Кроме того, измерительное приспособление 2 имеет измерительные средства для измерения влияния окружающей среды, которые воздействуют на предусмотренные в соответствующем кране тросы 1. Указанные измерительные средства могут быть также предпочтительно предусмотрены на соответствующем кране.

В качестве альтернативы или дополнительно к указанным измерительным средствам для измерения влияния окружения измерительное приспособление 2 может содержать дополнительно также измерительные средства для погодных данных, с помощью которых можно измерять возможные состояния климата, которые могут влиять на срок службы троса. Указанные измерительные средства могут быть расположены, например, в виде метеорологической станции на соответствующем кране или в непосредственной близости от него и поставлять соответствующие погодные данные в оценочное приспособление 3.

Измеренные измерительным приспособлением характеристики использования троса и/или выведенные из них с помощью оценочного приспособления 3 рабочие характеристики, такие как остающийся срок службы или состояние износа, предпочтительно записываются с помощью считывающего и/или записывающего блока 4 в память 5, которая интегрирована в трос 1, в частности, в концевой участок троса. При этом указанная память 5 может быть выполнена указанным выше образом различно, в частности, в виде чипа RFID.

При этом указанная память 5 может быть расположена внутри троса 1 или, соответственно, заделана в трос с целью защиты памяти от повреждений за счет внешних влияний. Таким образом, память 5 может быть предусмотрена в конце троса, однако возможно также размещение памяти 5 снаружи, например, на наружной поверхности троса 1, поскольку конец троса обычно не проходит через направляющие трос средства или через отклоняющие ролики.

Если память 5 выполнена в виде чипа RFID, то считывающий и/или записывающий блок 4 может иметь радиоприемник и радиопередатчик для связи с указанным чипом RFID.

Как показано на фиг. 1, указанная память 5 может быть предпочтительно интегрирована в конец троса 1, который закреплен на барабане 6 лебедки 7 троса. Как показано на фиг. 1, при этом предпочтительно, когда указанный конец троса закреплен на бортовом диске 8 лебедки 6, например, на его наружной стороне, и память 5 интегрирована в участок троса, который закреплен на указанном бортовом диске 8.

При расположении памяти 5 на наружной стороне бортового диска 8 можно просто создавать связь с считывающим и/или записывающим блоком 4, в частности, когда он также расположен в зоне лебедки 7, в частности, в непосредственной близости от указанного бортового диска 8, например, непосредственно напротив этого бортового диска 8, и/или на приводном блоке барабана. При этом сам считывающий и/или записывающий блок 4 может быть также установлен или, соответственно, смонтирован на бортовом диске 8.

В качестве альтернативы или дополнительно к показанному на фиг. 1 расположению памяти 5 на закрепленном на стороне лебедки концом троса и соответствующему расположению на лебедке считывающего и/или записывающего блока 4, память 5 может быть расположена также, как показано на фиг. 2, на неподвижном конце троса 1. Как показано на фиг. 2. один конец троса 1 может быть неподвижно закреплен на структурной части подъемного механизма, в частности крана, такой как, например, стрела крана, при этом память может быть интегрирована в участок троса, который неподвижно закреплен на структурной части показанным на фиг. 2 образом.

Считывающий и/или записывающий блок 4 может быть предпочтительно смонтирован на указанной структурной части подъемного механизма, в частности, вблизи неподвижно закрепленного конца троса, в частности, на части стрелы крана, как показано на фиг. 2.

Устройство для контролирования рабочих данных и/или для определения состояния износа троса (1) при использовании в подъемных механизмах, в частности кранах, содержит измерительное приспособление (2) для измерения по меньшей мере одной влияющей на состояние износа характеристики использования троса, а также память (5) данных для запоминания характеристики использования троса и/или выведенной из нее рабочей характеристики. Память (5) данных интегрирована в трос (1). В устройстве предусмотрен соединенный с измерительным приспособлением (2) считывающий и/или записывающий блок (4) для внесения данных в память (5) при смонтированном на подъемном механизме тросе (1). Достигается возможность надежного и точного определения состояния износа троса. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для контролирования рабочих параметров и/или для определения состояния износа троса (1) при использовании в подъемных механизмах, в частности кранах, содержащее измерительное приспособление (2) для измерения по меньшей мере одной влияющей на состояние износа характеристики использования троса, а также память (5) данных для запоминания характеристики использования троса и/или выведенной из нее рабочей характеристики, отличающееся тем, что память (5) данных интегрирована в трос (1), при этом предусмотрен соединенный с измерительным приспособлением (2) считывающий и/или записывающий блок (4) для внесения данных в память (5) при смонтированном на подъемном механизме тросе (1).

2. Устройство по п. 1, в котором считывающий и/или записывающий блок (4) смонтирован на подъемном механизме.

3. Устройство по п. 1 или 2, в котором считывающий и/или записывающий блок (4) и память (5) данных выполнены с возможностью связи друг с другом без проводов.

4. Устройство по любому из пп. 1-3, в котором память (5) данных содержит элемент RFID, и считывающий и/или записывающий блок (4) имеет радиопередатчик и/или радиоприемник.

5. Устройство по любому из пп. 1-4, в котором считывающий и/или записывающий блок (4) смонтирован на лебедке (7), вокруг барабана (6) которой намотан трос (1).

6. Устройство по п. 5, в котором считывающий и/или записывающий блок расположен на или противоположно бортовому диску (8) барабана (6) в зоне крепления конца троса.

7. Устройство по п. 5 или 6, в котором память (5) данных интегрирована в концевой участок троса (1), который закреплен на барабане (6) лебедки (7), в частности, на его бортовом диске (8).

8. Устройство по любому из пп. 1-7, в котором считывающий и/или записывающий блок (4) или другой считывающий и/или записывающий блок смонтирован на структурной части подъемного механизма в зоне точки (9) крепления неподвижного конца (10) троса (1), и память (5) данных интегрирована в неподвижно смонтированный конец троса.

9. Устройство по любому из пп. 1-8, в котором считывающий и/или записывающий блок (4) предназначен для записи при каждом приведении в действие и/или выключении подъемного механизма по меньшей мере одной характеристики использования троса и/или выведенной из нее рабочей характеристики в память (5) данных, и/или для считывания из памяти (5) данных.

10. Устройство по любому из пп. 1-9, в котором считывающий и/или записывающий блок (4) предназначен для записи по меньшей мере одной характеристики использования троса и/или выведенной из нее рабочей характеристики циклически в заданные промежутки времени в память (5) данных, и/или для считывания из нее.

11. Устройство по любому из пп. 1-10, в котором считывающий и/или записывающий блок (4) предназначен для считывания по меньшей мере одной занесенной в память (5) данных характеристики использования троса и/или сохраняемой в памяти (5) данных рабочей характеристики каждый раз при приведении в действие подъемного механизма и/или циклически в заданные промежутки времени, и для передачи в управляющее и/или оценочное приспособление (3) подъемного механизма.

12. Устройство по любому из пп. 1-11, в котором измерительное приспособление (2) имеет по меньшей мере одно из следующих измерительных средств, параметры измерения которых предназначены для оценки оценочным приспособлением (3) для определения требующего замены износа:

- измерительные средства для измерения имеющихся у подъемного механизма погодных и климатических данных,

- датчик ультрафиолетового излучения для определения воздействующего на трос (1) ультрафиолетового излучения, предпочтительно в виде дозиметра излучения,

- измеритель твердых частиц для измерения имеющихся в окружающем воздухе твердых частиц загрязнения, в частности пыли, и/или песка, и/или сажи,

- измеритель смазочных веществ для измерения воздействующих на трос (1) смазочных веществ, в частности масел и жиров,

- датчик бетонита для измерения бетонита,

- датчик химикалий для измерения отрицательно влияющих на трос (1) химикалий,

- датчик снега и/или льда для измерения снега и/или льда,

- датчик осадков и/или влажности для определения профиля осадков и/или влажности,

- средства для определения содержания соли в определяемой влажности.

13. Устройство по любому из пп. 1-12, в котором измерительное приспособление (2) содержит несколько различно выполненных измерительных средств для измерения нескольких различных характеристик использовании троса, которые подлежат оценке с помощью указанного оценочного приспособления (2) в комбинации друг с другом для распознавания состояния износа.

14. Подъемный механизм, в частности кран, такой как башенный поворотный кран, портовой кран или телескопический кран, содержащий трос (1) и устройство по любому из пп. 1-13.