Ограничитель грузоподъемности стрелового крана Советский патент 1983 года по МПК B66C23/90 

(54) ОГРАНИЧИТЕЛЬ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ СТРЕЛОВОГО

1

Изобретение относится к подъемно-транспортному оборудованию, а именно к устройствам для ограничения, и индикации опрокидывающего момента кранов, и может быть использовано как ограничитель грузоподъемности стреловых кранов, пpeимyщectвeннo плавучих.

Известен ограничитель грузоподъемности стрелового, крааа, содержащий датчик усилия, выход которого соединен с входом блока индикации и с одним входом схемы сравнения, выход которой подключен к исполнительному блоку, датчик вылета стрелы, выход которого соединен с входом формирователя допустимой грузоподъемности, выход которого подключен к одному входу дифференциального усилителя, другой вход которого соединен с выходом преобразователя угла .поворота верхнего строения крана, а выход дифференциального усилителя соединен с другим входом схемы сравнения и входом блока индикации 1.

Недостатком известного ограничителя грузоподъемности крана является необоснованное снижение производительности крайа.

КРАНА

Цель изобретения - повышение производительности крана.

Указанная цель достигается тем, что ограничитель снабжен блоком выделения разности допустимых значений грузоподъемностей при текущем вылете стрелы вдоль продольной и поперечной оси крана, выход которого соединен с выходом датчика вылета стрелы, а выход упомянутого блока связан со входом преобразователя угла поворота верхнего строения крана.

Кроме того, выход формирователя допустимой грузоподъемности соединен с входом блока индикации, состоящим из блока преобразования допустимой грузоподъемности 5 в замкнутую кривую на экране блока индикации и блока преобразования угла поворота верхнего строения крана и текущей нагрузки в радиус-вектор на экране блока индикации, расположенный ,в упомянутой замкнутой кривой.

На фиг. 1 изображена функциональная схема ограничителя грузоподъемности; на. фиг. 2 - характеристики грузоподъемности «Q-L крана (где Q - вес груза, L - вылет стрелы); на. фиг. 3 - экран блока индикации; на фиг. 4 и 5 - варианты выполнения блока индикации.

Ограничитель грузоподъемности стрелового крана содержит датчик 1 усилия, связанный через усилитель 2 с одним входом схемы 3 сравнения, датчик 4 вылета стрелы, соединенный с формирователем 5 хараьстеристики грузоподъемности, исполнительный блок 6, подключенный к выходу схемы 3 сравнения. Выход датчика 4 вылета стрелы подключен к входу блока 7 выделения разностидопустимых значений грузоподъемностей при текущем вылете стрелы вдоль продольной и поперечной оси крана, выход которого соединен с входом двухтактного инвертора 8. Входы преобразователя 9 угла поворота верхнего строения крана связаны с выходами двухтактного инвертора 8. Выходы преобразователя 9 угла поворота верхнего строения через преобразователь 10 полярности напряжения и формирователя 5 характеристики грузоподъемности непосредственно подключены к входам дифференциального усилителя 11, выход которого соединен с другим входом схемы 3 сравнения.

Входы блока 12 индикации связаны с выходами усилителя 2 сигнала датчика 1 усилия, формирователя 5 характеристики грузоподъемности и дифференциального усилителя 11.

Блок 12 индикации состоит из блока преобразования допустимой грузоподъемности в замкнутую кривую 13 на экране 14 блока 12 индикации и блока преобразования угла поворота верхнего строения крана и текущей нагрузки в радиус-вектор 15 на экране 14 блока 12 индикации, расположенный в упомянутой замкнутой кривой 13.

Блок 12 индикации выполнен в виде электроннолучевой трубки 16 (фиг. 4) с усилителями горизонтального 17 и вертикального 18 отклонения луча, генератора 19 управляющих импульсов, коммутатора 20, генератора 21 гармонических колебаний, выход которого подключен к входам фазорасщепителя 22 и выпрямителя 23. Первый вход первого усилителя 24 соединен с первым выходом фазорасщепителя 22, второй вход первого усилителя 24 - с выходом дифференциального усилителя 11. Первый вход второго усилителя 25 связан с вторым выходом фазорасщепителя 22, второй вход второго усилителя 25 - с выходом формирователя 5 характеристики грузоподъемности. Первый вход инвертора 26 подключен к выходу выпрямителя 23, второй вход инвертора 26 - к выходу усилителя 2 сигнала датчика усилия. Выходы инвертора 26 соединены с входами амплитудно-фазового преобразователя 27. Выходы генератора 19 управляющих импульсов подключен к коммутатору 20, а выходы усилителей 24 и 25 и амплитуднофазового преобразователя 27 связаны через коммутатор 20 с входами усилителей горизонтального 17 и вертикального 18 отклонения луча.

Блок 12 индикации может быть выполнен также в виде телевизионной трубки 28 (фиг. 5) с синхрогенератором 29 и блоками 30 строчной и 31 кадровой разверток.

Первый выход синхрогенератора 29 подключен к входу блока 30 строчной развертки и к первым входам триггера 32 и схемы 33 временной задержки, второй вход которой соединен с первым выходом источника 34 напряжений смещения, а выход - с вторым входом триггера 32 и через генератор 35 пилообразного напряжения и интегратор 36 - с первыми входами усилителя 37 и сумматора 38, второй выход синхрогенератора 29 подключен к входу блока 31 кадровой развертки и к первым входам триггера

39и схемы 40 временной задержки, второй вход которой соединен с вторым выходом источника 34 напряжений смещения, а выход

с вторым входом триггера 39 и через генератор 41 пилообразного напряжения и интегратор 42 - с первым входом усилителя 43 и вторым входом сумматора 38. Второй вход усилителя 37 связан с выходом дифференциального усилителя 11, второй вход усилителя 43 - с выходом фор.мирователя 5 характеристики грузоподъемности.

Выходы усилителей 37 и 43 подключены к входам сумматора 44, выход которого соединен с входом пороговой схемы 45. Входы пороговой схемы 46 подключены к выходам сумматора 38 и усилителя 2. Выходы генераторов 35 и 41 пилообразного напряжения соединены с входами двухтактных инверторов 47 и 48 соответственно, выходы которых связаны с входами амплитудно-фазового преобразователя 49. Входы сумматора 50 и детекторов 51 и 52 «нуля подключены к выходам амплитудно-фазового преобразователя 49. Выход детектора 51 «нуля соединен с входом триггера 53, выход детектора 52 «нуля - с входом триггера 54. Выходы триггеров 53 и 54 подключены к коммутатору 55. Выход пороговой схемы 46 непосредственно, выходы пороговой схемы 45 и сумматора 50 через дифференцирующие цепочки соответственно 56 и 57, а выходы схе.м 33 и

40временной задержки, а также триггеров 32 и 39 через коммутатор 55 и схему И 58 связаны с входами смесителя 59, выход которого соединен с входом видеоусилителя 60, управляющего трубкой 28.

Ограничитель грузоподъемности стрелового крана работает следующим образом.

Сигнал датчика 1, пропорциональный массе поднимаемого груза, после усиления усилителем 2 поступает на первый вход схемы 3 сравнения. Сигнал датчика 4, пропорциональный вылету стрелы, поступает на входы формирователя 5 и блока 7. Формирователь 5 преобразует сигнал датчика 4 в допустимое значение нагрузки по программе «нос («корма) 61 (фиг. 2).

Блок 7 обеспечивает на выходе напряжение, пропорциональное разности допустимых значений нагрузки по программам «нос («корма) 61 и «борт 62. Это напряжение

равно О, пока сигнал датчика 4 не превысит некоторого значения, соответствующего концу горизонтального участка программы «борт 62, и достигает максимума при сигнале датчика 4, соответствующем концу горизонтального участка программы «нос 61. Этот сигнал подается на вход двухтактного инвертора 8. Противофазные напряжения с инвертора 8 питают преобразователь 9. Дифференциальный усилитель И начинает осуществлять вычитание выходного напряжения преобразователя 9 из выходного напряжения формирователя 5.

При равенстве напряжений на выходах усилителя 2 и дифференциального усилителя 11 схема 3 сравнения срабатывает и включает исполнительный блок 6. Блок 12 индикации отражает допустимую и текущую нагрузку, а также угол поворота верхнего строения крана.

Ограничитель фузоподъемности обеспечивает работу крана в соответствии с горизонтальной плоскостью обслуживания, ограниченной плавной кривой, изменяющейся, например, по закону:

X а - esinoc,

где а - допустимая грузоподъемность в Диаметральной плоскости для данного вылета стрелы;

в разность между допустимыми грузоподъемностями в диаметральной и перпендикулярной к ней плос костях для данного вылета стрелы; X - текущая допустимая грузоподъем.ность для данного вылета стрелы; - угол поворота верхнего строения в горизонтальной плоскости от диаметральной плоскости понтона. В качестве преобразователя 9 используется круговой синусно-косинусный потенциометр. Его ось связана с осью поворота верхнего строения крана соответствующей передачей (например, ременной). Потенциометр неподвижно установлен на понтоне крана таким образом, чтобы при нахождении стрелы в диаметральной плоскости в сторону носа угол поворота его оси,отсчитываемый по имеющейся шкале, был равен 0°. Используется выход потенциометра sinot. Амплитуда выходного напряжения потенциометра равна половине напряжения его питания. Поскольку полярность выходного напряжения потенциометра изменяется с углом поворота оси, к выходу преобразователя 9 подключен преобразователь 10 полярности напряжения, который при изменении полярности напряжения на своем входе обеспечивает на выходе однополярное напряжение, необходимое для правильной работы дифференциального.усилителя 11.

Формирователь 5 дает на выходе напряжение, пропорциональное допустимой грузоподъемности для данного вылета стрелы только в диаметральной плоскости т. е. величину а.

Блок 7 обеспечивает на выходе напряжение, пропорциональное величине в для данного вылета стрелы: Оно служит для питания потенциометра.

На выходе дифференциального усилителя 11 образуется напряжение, пропорциональное величине х для данного вылета стрелы.

На экран 14 блока 12 индикации наложена прозрачная маска 63 с градусной сет5 кой и визиром 64, на который нанесены деления, например, через 10 тонн.

Электронным лучом на экране 14 высвечиваются радиус-вектор 15, вращающийся вокруг центра экрана 14 при повороте верхнего строения крана и показывающий те0 кущую нагрузку, и эллиптическая кривая 13, индицирующая допустимую нагрузку для данного вылета стрелы.

При увеличении текущей нагрузки растет длина вектора 15, а при уменьщении вылета стрелы - размер кривой 13. Промежу5 ток между кривой 13 и концом вектора 15, который можно из.мерить с помощью делений визира 64, дает представление о степени загрузки крана, а пересечение осевой линии визира 64 с градусной сеткой маски 63 об угле поворота верхнего строения.

0

В основе работы блока 12 индикации с использованием электроннолучевой трубки 16 лежит метод круговой развертки.

Напряжение с генератора 21 гармонических колебаний поступает на фазорасщепи5 тель 22 и выпрямитель 23. Фазорасщепитель 22 и усилители 24 и 25 служат для получения эллиптической кривой 13, а выпрямитель 23, двухтактный инвертор 26 и амплитудно-фазовый преобразователь 27 - для создания вращающегося вектора 15. Фазо0 расщепитель 22 обеспечивает сдвиг фазы колебаний генератора 21 на 90°. Поступающее на усилитель 24 напряжение с диффе,ренциального усилителя 11 регулирует амплитуду колебаний на выходе, подаваемых на вход с фазорасщепителя 22, определяя

5 размер кривой 13 по одной оси экрана 14. Поступающее на усилитель 25 напряжение с фор.мирователя 5 регулирует амплитуду колебаний на выходе, подаваемых на вход с фазорасщепителя 22 и сдвинутых по фазе на 90°, определяя размер кривой 13 по дру0гой оси экрана 14. Выпря.митель 23 обеспечивает на входе двухтактного инвертора 26 пульсирующее напряжение, необ.кодимое для того, чтобы вектор 15 образовался лищь по одну сторону от центра его вращения. По5 ступающее на двухтактный инвертор 26 напряжение с усилителя 2 регулирует амплитуду противофазных пульсирующих напряжений на выходах, питающих амплитуднофазовый преобразователь 27, представляющий собой сдвоенный круговой линейный по0тенциометр. Коммутатор 20 под воздействием импульсов генератора 19, следующих с частотой более 25 Гц, поочередно подключает к входам усилителей 17 и 18 соответственно либо выходы усилителей 24 и 25, либо выходы преобразователя 27. При этом, вследствие инерционности человеческого зрения, крановщик сможет наблюдать на экране 14 одновременно вектор 15 и эллиптическую кривую 13, не замечая их мелькания. В основе работы блока 12 индикации с использованием телевизионной трубки 28 лежит аналоговый метод синтеза телевизионных изображений с использованием широтно-импульсной модуляции. Формирование изображения вектора 15 целесообразно осуществлять из первичных сигналов наклонной фигуры вытеснения, фигур вытеснения по горизонтали и вертикали, проходящих через центр растра, а также изображения круга. Создание круговых фигур на телевизионном растре основано на использовании им пульсов определенной длительности, которые смешиваются с основным сигналом и служат в качестве подсвечивающих. Синхроимпульсы строк и кадров подаются с синхрогенератора 29 соответственно на блок 30 строчной развертки, схему 33 временной задержки, триггер 32 и блок 31 кадровой развертки, схему 40 временной задержки, триггер 39. Схемы 33 и 40 смещают изображение по соответствующим осям на половину экрана 14, поскольку эллиптическая кривая 13 и вектор 15 должны находиться в его центре, а также образуют фигуры вытеснения по горизонтали и вертикали слева и сверху до середины экрана 14. Триггеры 32 и 39 формируют фигуры вытеснения соответственно по горизонтали и вертикали справа и снизу от середины экрана 14. Генераторы 35 и 41, интеграторы 36 и 42 являются общими узлами для создания эллиптической кривой 13 и круга. Усилители 37 и 43, сумматор 44, пороговая схема 45 и дифференцирующая цепочка 56 образуют эллиптическую кривую 13. Сумматор 38 и пороговая схема 46 формируют круг с изменяющимся радиусом. Двухтактные инверторы 47 и 48, амплитудно-фазовый преобразователь 49, сумматор 50 и дифференцирующая цепочка 57 служат для получения линии регулируемого наклона. Пилообразные напряжения генераторов 35 и 41 используются для создания импульсов параболической формы с помощью интеграторов 36 и 42. Поступаю,щее на усилитель 37 напряжение с дифференциального усилителя 11 регулирует амплитуду строчных параболических импульсов, определяя размер эллиптической кривой 13 по одной оси. Поступающее на усилитель 43 напряжение с формирователя 5 регулирует амплитуду кадровых параболических импульсов, определяя размер эллиптической кривой 13 по другой оси. Выходные импульсы усилителей 37 и 43 складываются в сумматоре 44 и поступают на пороговую схему 45 с постоянным пороговым уровнем. Она выполняет функции широтно-импульсного модулятора, а образуемые ею импульсы следуют с частотой строк и промодулированы по длительности. Дифференцирующая цепочка 56 выделяет фронты выходных импульсов пороговой схемы 45. Параболические импульсы с выходов интеграторэв 36 и 42 складываютя в сумматоре 38 и подаются на пороговую схему 46. Поступающее на пороговую схему 46 напряжение с усилителя 2, являющееся для нее пороговым уровнем, регулирует радиус круга. Пилообразные напряжения генераторов 35 и 41 поступают на двухтактные инверторы 47 и 48. Напряжение прямой и обратной фазы инверторов 47 и 48 питают амплитудно-фазовой преобразователь 49. Пилообразные импульсы с выходов преобразователя 49 соответствующей амплитуды и фазы частоты строк и кадров складываются в сумматоре 50. Дифференцирующая цепочка 57 выделяет фронты выходных и.мпульсов сумматора 50. Детекторы 51 и 52 «нуля генерируют импульсы в моменты равенства нуля пилообразных импульсов соответственно частоты строк и кадров на выходах преобразователя 49. Эти импульсы перебрасывают триггеры 53 и 54, управляющие работой коммутатора 55. Коммутатор 55 вместе со схемой И 58 формирует фигуру вытеснения в любом из четырех квадрантов поля экрана 14 в зависимости от фаз строчных и кадровых пилообразных импульсов на выходах преобразователя 49. Смеситель 59 образует сложное изображение в виде эллиптической кривой 13 и вектора 15. Видеоусилитель 60 усиливает полученный сложный сигнал и управляет трубкой 28. Предлагаемый ограничитель грузоподъемности стрелового крана, преимущественно плавучего, позволяет повысить производи-тельность крана путем повышения точности контроля допустимой грузоподъемности. Формула изобретения 1. Ограничитель грузоподъемности стрелового крана, содержащий датчик усилия, выход которого соединен с входом блока индикации и с одним входом схемы сравнения, выход которой подключен к исполнительному блоку, датчик вылета стрелы, выход которого соединен с входом формирователя допустимой грузоподъемности, выход которого подключен к одному входу дифференциального усилителя, другой вход которого соединен с выходом преобразователя угла поворота верхнего строения крана, а выход дифференциального усилителя соединен с другим входом схемы сравнения и входом блока индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности крана, ограничитель снабжен блоком выделения разности допустимых значений грузоподъемностей при текущем вылете стрелы вдоль про-, дольной и поперечной оси крана, вход которого соединен с выходом датчика вылета стрелы, а выход упомянутого блока связан с входом преобразователя угла поворота верхнего строения крана.

2. Ограничитель по п. 1, отличающийся тем, что выход формирователя допустимой грузоподъемности соединен с входом блока индикации, состоящим из блока преобразования допустимой грузоподъемности в замкнутую кривую на экране блока индикации и блока преобразования угла поворота верхнего строения крана и текущей нагрузки в

радиус-вектор на экране блока индикации, расположенный в упомянутой замкнутой кривой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2559755/11, кл. В 66 С 23/90, 04.01.78 (прототип).

Фиг. 1

Фиг,2.

61

6Z

JS