Ограничитель грузоподъемности стрелового крана Советский патент 1993 года по МПК B66C23/88 

Изобретение относится к подъемно- транспортному машиностроению.

Цель изобретения - повышение надежности.

На фиг. 1 представлена функциональная схема ограничителя; на фиг. 2 - функци- ональная схема функционального преобразователя, реализующего зависимость между грузовым моментом и грузоподъемностью крана; на фиг. 3 - функциональная схема звена ограничения предельной грузоподъемности крана; на фиг. 4 - грузоподъемный кран, вид сбоку; на фиг. 5 - то же, вид сверху; на фиг. 6 - схема опорного контура крана и системы приложения сил; на фиг. 7 - грузовые характеристики крана в координатах L - Q, где L - вылет, Q - грузоподъемность; на фиг. 8 - грузовые характеристики крана в координатах Q - М, где М - грузовой момент.

Ограничитель содержит датчики 1-6 нагрузки на опоры, датчик 7 длины стрелы, суммирующие усилители 8-10. квадраторы 11, 12, сумматор 13, блок 14 извлечения

квадратного корня, узел 15 задающей сигнала, эадатчик 16 грузоподъемности, компараторы 17, 18, аналого-цифровой преобразователь 19, дешифратор 20. В качестве узла 15 задающего сигнала использо- ван диодный кусочно-линейный преобразователь, построенный на операционных усилителях 21-23, число которых соответствует числу отрезков ломанных линий, аппроксимирующих зависимости М F(Q) между грузовым моментом М и грузоподъемностью Q крана, и суммирующем усилителе 24.

Число входов суммирующих усилителей 8-10 на единицу превышает число опор крана. Инвертирующий вход компаратора 18 соединен с выходом суммирующего усилителя 10, к которому подключен вольтметр 25 со шкалой, проградуировэнной в единицах силы. Исполнительный блок содержит конъ- юнктор 26 с открытым коллектором, к которому подключена катушка выходного реле 27.

СО

С

00

о ел о чэ

Обозначим POL Po2, Роз, , Pos, POS - реакции опор ненагруженного крана, Рдц Рдз, Рд5, Рдб - реакции опор крана с грузом на крюке Q.

Уравнения статики имеют вид (фиг. 6);

Q - Pi + Ра + РЗ + 4+ PS + .. ,M cj - ()

где Pi Рд1 - Poif РУ Рд2 - Роа; РЗ РАЗ - Роз; Р4г Рд4 - Ро4; PS РДБ - POS: Ре Рде - Рое; ;--

MX yiPi + yzPa - уз - У4Р4 + ysPs - убРе;

М XlPl - - ХзРз + Х4р4 - Х5Р5 - ХбРв.

Между Q и L имеет место нелинейная зависимость - грузовая характеристика крана (фиг, 7).

d f(Lxi)

(2).

Исключая I из соотношений (1) и (2), полчим М F(Q), которую можно рассматривать как грузовую характеристику крана в координатах Q - М; функцию F(Q) аппроксимируем ломанной линией, показанной на фиг. 8..

Условие безопасной работы крана:

М F(Q).

Переходя от .сил к эквивалентным им сигналам датчиков 1, 2, 3, 4, 5, 6, получим уравнение.

q K(UA1 - Uoi + Ида + По2 - идз + ид4 г Uo4 t Кдб - Uos + Удб - Uoe .

S ГЛх + ГПу.

VS m-FCq);

.

где Мх (UAi - Uoi) + У2(иД2 - Uo2) - уз(идз

- U03) - У4(иД4 - U04) + У5(ид5 - Uos) - Уб(иД6 Uoe)

My (1)Д1 - Uoi) - х2(иД2 - Uo2) - хз(идз

- Uo3) + Х4(ид4 - U04) - XS(UA5 - Uos) - Хб(ид6 ,

Uoe).

Функции Мх, My и q формируются соответственно на выходах суммирующих усилителей 8, 9,10. На выходах квадраторов 11, 12 формируются соответственно функции Мх2 и My2, на выходе сумматора 13.- функции S и на выходе блока 14 - функция М.

Напряжения на выходе блока 14 и узла 15 сравниваются компаратором. При (q), что отвечает условию (3) безопасной работы крана, на выходе компаратора имеет место единичный сигнал. При М F(q)Ha выходе компаратора 17 возникает сигнал нулевой.

В кранах со стрелой переменной длины грузовая характеристика для различных ин- тервалов изменения длины стрелы может быть различной. На фиг. 7 приведены три грузовые характеристики, обозначенные номерами I-III. Кривая I соответствует длине стрелы J И, кривая II - h te, кривая

f|| -12 з. Соответствующие характеристики в координатах Q - М приведены под теми же номерами на фиг, 8. Для реализации этих характеристик каждый из операционных усилителей узла 15 задающего сигнала имеет три параллельных резистивных цепи обратной связи и три параллельных резистивных цепи, соединяющих вход операционного усилителя с источником питания (фиг. 2). Коммуникация указанных цепей

производится ключами 28-45. Сигнал датчика 7, эквивалентный длине стрелы, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 19. На выходе преобразователя 19 появляется цифровой сигнал, ко- дированный двоичным кодом. При числе- модулированных зависимостей, равном трем, достаточно двух разрядов кода и, соответственно, двух выходов преобразователя 19 - а и b (фиг. 1), При 1 It имеем на

выходе а нулевой сигнал, на выходе b - единичный. При этом дешифратор 20 подает напряжение единичного уровня на один из выходов, замыкая ключи 28-33 и коммутируемые ими рёзйстивные цепи. Сочетание сопротивления резисторов указанных цепей обеспечивает реализацию на выходе узла 15 зависимости, определяемой кривой графика фиг. 8. При И I 12 на выходе а имеется единичный сигнал, на выходе b - нулевой.

При этом дешифратор 20 подает напряжение единичного уровня на другой выход, замыкая ключи 34-39 и коммутируемые ими рёзйстивные цепи. На выходе узла 15 реализуется зависимость, определяемая кривой 3.

Аналогично происходит последовательная коммутация ключей 46-48 (фиг. 3), подключающих делители напряжения задатчика 16 к источнику питания при увеличении длины стрелы.

Напряжение Unp средней точки соответствующего делителя, эквивалентное предельной грузоподъемности крана в данном интервале изменения длины стрелы, сравнивается компаратором 18 с напряжением q на выходе суммирующего усилителя 10, эквивалентным массе поднимаемого груза. При q Unp, что отвечает условию безопасной работы крана при малых вылетах стре- 5 лы, что отвечает условию безопасной работы крана при малых вылетах стрелы, на выходе компаратора 18 имеет место единичный сигнал. При q Unp на выходе компаратора 18 возникает нулевой сигнал,10

На выходы коньюнктора 26 исполнительного блока поступают сигналы с выходов компараторов 17 и 18. При высоком уровне напряжения на обоих выходах (сигнал единичный) уровень напряжения на вы- 15 ходе конъюнктора 26 близок к напряжению источника питания, а ток в катушке реле 27 близок к нулю. Если хотя бы на одном из входов коньюнктора 26 появится нулевой сигнал (m F(q) или q Unp), на его выходе 20 установится низкий уровень напряжения, катушка реле 27 получает питание, реле срабатывает, разрывая своим размыкающим контактом 27.1 цепи питания соответствующих механизмов крана.25

Формула изобретения 1. Ограничитель грузоподъемности стрелового крана, содержащий датчики нагрузки на опоры, компаратор, сумматор, 30 узел задающего сигнала, исполнительный блок и блок управления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен суммирующими усилителями, ограничителями .напряжения, квадраторами, 35 блоком извлечения квадратного корня, выход которого подключен к одному из входов компаратора, соединенного выходом с исполнительным блоком, а другим входом - с выходом узла задающего сигнала, один из 40 входов которого соединен с выходом одного из суммирующих усилителей, n-входов которого, по числу опор крана соединены с под- кл юченными к п входам второго и третьего суммирующих усилителей и выходам соот- 45 ветствующих п датчиков нагрузки на опоры, а п + 1 входы суммирующих усилителей подключены к выходам делителя напряжения, подключаемого входом к источнику питания, причем выходы второго и третьего суммирующих усилителей подключены к входам соответственно первого и второго квадраторов, выходы которых подключены к входам сумматора, выход которого подключен к входу блока извлечения квадратного корня, причем в качестве узла задающего сигнала использован задатчик грузового момента.

2. Ограничитель по п. 1,отличающи- й с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем использования в кранах с переменной длиной стрелы, он снабжен датчиком длины стрелы, аналого- цифровым преобразователем, дешифратором, задатчиком грузоподъёмности и компаратором, выход которого соединен с исполнительным блоком, один вход соединен с выходом первого суммирующего усилителя, а другой вход-с выходом задатчика грузоподъемности, входы которого подключены к соединенным с другими входами за- датчика грузового момента выходам дешифратора, входы которого соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя, вход которого подключен к датчику длины стрелы.

3. Ограничитель по п. 1, о т л и ч а ю щ lift с я тем, что задатчик грузового момента содержит ключевые элементы с резисторами на выходах и подключенный к выходам суммирующий усилитель, причем одними входами ключевых элементов образован первый вход задатчика,-а другими входами - другие входы задатчика.

4. Ограничитель по п. 2, о т л и ч а ю щи- й с я тем, что задатчик грузоподъемности содержит делители напряжения по количеству предельных уровней грузоподъемности в заданных интервалах изменения длины стрелы, имеющие ключевые элементы с резисторами на входе, которыми образован выход эадатчика, а входами ключевых элементов образованы входы задатчика.

XOVJ fHWlV#UfnUlfOU3H

Использование: в ограничителях грузоподъемности стреловых кранов. Сущность изобретения: в схему ограничителя введены суммирующие усилители, квадраторы и блок извлечения квадратного корня, узел задающего сигнала и задатчик грузоподъемности. 3 з.п, ф-лы, 8 ил.

t 60S08l

со о ел о о

-fck

о го 4о АО во юо ,ге uto /бв Q.k (рьг.8