стреловой кран с поворотной платформой

Формула изобретения

СТРЕЛОВОЙ КРАН С ПОВОРОТНОЙ ПЛАТФОРМОЙ, содержащий датчик нагрузки на крюке, датчик длины стрелы, датчик угла наклона стрелы, блок задачи пороговой величины опрокидывающего момента крана и схему сравнения, подключенную выходом к исполнительному механизму запрещения работы крана, а входами связанную с датчиком нагрузки на крюке и через схему обработки сигналов с датчиками длины и наклона стрелы и блоком задачи пороговой величины опрокидывающего момента крана, отличающийся тем, что схема обработки сигналов состоит из блока определения вылета стрелы относительно оси вращения поворотной платформы, подключенного входами к выходам датчика длины стрелы и датчика наклона стрелы, блока вычисления величины поправки длины плеча опрокидывания крана, подключенного одним входом к выходу датчика длины стрелы, а другим к выходу блока определения вылета стрелы, блока вычисления предельной нагрузки на крюке в зависимости от длины стрелы, подключенного входом к выходу датчика длины стрелы, а выходом к первому входу схемы сравнения, блока вычисления допустимой нагрузки на крюке с учетом вылета стрелы, подключенного первым входом к выходу блока определения вылета стрелы, вторым входом к выходу блока вычисления величины поправки длины плеча опрокидывания крана и третьим входом к выходу блока задачи пороговой величины опрокидывающего момента крана, а выходом подключенного к второму входу схемы сравнения, при этом датчик нагрузки на крюке подключен непосредственно выходом к третьему входу схемы сравнения, блок вычисления величины поправки длины плеча опрокидывания крана выполнен с возможностью вычисления им указанной поправки по выражению



где B величина поправки длины плеча опрокидывания крана, м;

L текущее значение вылета стрелы относительно оси вращения поворотной платформы, м;

L_стр текущее значение длины стрелы, м;

M переводной коэффициент, равный 1, м²;

a, b и c размерные коэффициенты, удовлетворяющие условию решения неравенства

(-L_min) < (a+bL_стр+cL²_стр) < L_min,

где L_min минимальный вылет стрелы относительно оси вращения поворотной платформы, м,

а блок вычисления допустимой нагрузки на крюке с учетом вылета стрелы выполнен с возможностью вычисления им указанной нагрузки по выражению



где Q_доп допустимая нагрузка на крюке с учетом вылета стрелы, т;

K пороговая величина опрокидывающего момента крана с учетом массы конструкций крана, приведенной к оголовку стрелы, т м;

L текущее значение вылета стрелы относительно оси вращения поворотной платформы, м;

A расстояние от оси вращения поворотной платформы до ребра опрокидывания, м;

B величина поправки длины плеча опрокидывания крана, м;

Q масса конструкций крана, приведенная к оголовку стрелы, т.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению и предназначено для безаварийной перегрузки грузов стреловыми кранами.

Известен стреловой кран с поворотной платформой, содержащий датчик нагрузки на крюке, датчик длины стрелы, датчик угла наклона стрелы, блок задачи пороговой величины опрокидывающего момента крана и схему сравнения, подключенную своим выходом к исполнительному механизму запрещения работы крана, а своими входами связанную с датчиком нагрузки на крюке и через схему обработки сигналов с датчиками длины и наклона стрелы и блоком задачи пороговой величины опрокидывающего момента.

Недостатком известного крана является сложность математической модели определения допустимой нагрузки на крюке из уравнения статического равновесия крана, поскольку исходную информацию необходимо получать путем замеров, проводимых непосредственно на кране. Другим недостатком является неуниверсальность используемой математической модели, так как уравнение статического равновесия является не единственным условием, которое необходимо учитывать при назначении грузовых характеристик крана. К таким условиям относятся несущая способность основных металлоконструкций крана, несущая способность каната, опорно-поворотного устройства и некоторые другие конструктивные соображения. Учет этих факторов существенно усложняет математическую модель определения допустимой нагрузки на крюке и соответственно конструкцию крана.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение его универсальности, обеспечивающей безаварийную работу при любых его модификациях с поворотной платформой путем бесступенчатого контроля грузовых характеристик при изменении длины стрелы и нагрузки на крюке в заданных пределах.

Указанная цель достигается тем, что в известном кране схема обработки сигналов состоит из блока определения вылета стрелы относительно оси поворотной платформы, подключенной своими входами к выходам датчика длины стрелы и датчика наклона стрелы, блока вычислений величины поправки длины плеча опрокидывания крана, подключенного одним своим входом к выходу датчика длины стрелы, а другим к выходу блока определения вылета стрелы, блока вычисления предельной нагрузки на крюке в зависимости от длины стрелы, подключенного своим входом к выходу датчика длины стрелы, а своим выходом к первому входу схемы сравнения, блока вычисления допустимой нагрузки на крюке с учетом вылета стрелы, подключенного своим первым входом к выходу блока определения вылета стрелы, вторым входом к выходу блока вычисления величины поправки длины плеча опрокидывания крана и третьим входом к выходу блока задачи пороговой величины опрокидывающего момента крана, а своим выходом подключенного к второму входу схемы сравнения, при этом датчик нагрузки на крюке подключен непосредственно своим выходом к третьему входу схемы сравнения, блок вычисления величины поправки длины плеча опрокидывания крана выполнен с возможностью вычисления им указанной поправки по выражению

B M где В величина поправки длины плеча опрокидывания крана, м;

L текущее значение вылета стрелы относительно оси вращения поворотной платформы, м;

L_стр текущее значение длины стрелы, м;

М переводной коэффициент, равный 1 м²;

а, b, и с размерные коэффициенты, удовлетворяющие условию решения неравенства

(-L_min) < (a + bL_cтр + cL²_стр) < L_min;

L_min минимальный вылет стрелы относительно оси вращения поворотной платформы, м,

а блок вычисления допустимой нагрузки на крюке с учетом вылета стрелы выполнен с возможностью вычисления им указанной нагрузки по выражению

Q Q где Q допустимая нагрузка на крюке с учетом вылета стрелы, т;

К пороговая величина опрокидывающего момента крана, тм;

L текущее значение вылета стрелы относительно оси вращения поворотной платформы, м;

А расстояние от оси вращения поворотной платформы до ребра опрокидывания, м;

В величина поправки длины плеча опрокидывания крана, м;

Q масса конструкций крана, приведенная к оголовку стрелы, т.

На фиг. 1 показан общий вид крана с указанием его параметров; на фиг. 2 блок-схема ограничения его грузоподъемности.

Стреловой кран с поворотной платформой содержит датчик 1 нагрузки на крюке, датчик 2 длины стрелы, датчик 3 угла наклона стрелы, блок 4 задачи пороговой величины опрокидывающего момента крана, блок 5 определения вылета стрелы относительно поворотной платформы, подключенной своими входами к выходам датчиков 2 длины и 3 угла наклона стрелы, блок 6 вычисления величины поправки длины плеча опрокидывания крана, подключенный одним своим входом к выходу датчика 2 длины стрелы, а другим к выходу блока 5 определения вылета стрелы, блок 7 вычисления предельной нагрузки на крюке в зависимости от длины стрелы, подключенный своим входом к выходу датчика 2 длины стрелы, блок 8 вычисления предельной нагрузки на крюке с учетом вылета стрелы, подключенный своим первым входом к выходу блока 5, вторым входом к выходу блока 6, а третьим входом к выходу блока 4, схему 9 сравнения, подключенную своим первым входом к выходу блока 7, вторым входом к выходу блока 8 и третьим входом непосредственно к выходу датчика 1 нагрузки на крюке, исполнительный механизм 10 запрещения работы крана подключен своим входом к выходу схемы 9 сравнения. Блоки 5-8 составляют схему обработки сигналов.

Стреловой кран с поворотной платформой работает следующим образом.

Стрела крана выдвигается на необходимую для работы длину и поднимает подвешенный на крюк груз. Датчик 1 воспринимает нагрузку на крюке крана от поднимаемой массы груза и передает сигнал о величине этой нагрузки на третий вход схемы 9 сравнения. Блок 4 задает пороговую величину опрокидывающего момента крана. Эта величина зависит от геометрических параметров и масс элементов конкретной конструкции крана. С датчиков 2 и 3 на блок 5 подаются сигналы о текущих величинах соответственно длины L_стр и угла наклона стрелы. Блок 5 определяет текущее значение вылета L стрелы относительно оси вращения поворотной платформы, а именно: длину проекции стрелы на горизонтальную плоскости за вычетом расстояния N по горизонтали от оси вращения поворотной платформы до оси шарнира закрепления стрелы на поворотной платформе. Сигнал о текущей величине вылета L стрелы с выхода блока 5 передается на второй и первый входы блоков 6 и 8 соответственно. На первый вход блока 6 подается сигнал с выхода датчика 2 от текущей величине длины стрелы L_стр. При разработке кранов, как правило, принимается идеальная грузовая характеристика крана по условию статического равновесия

К (Q + Q)(L A), где К пороговая величина опрокидывающего момента, тм;

Q допустимая нагрузка на крюке, т;

L текущий вылет стрелы, м;

A расстояние от оси вращения поворотной платформы до ребра опрокидывания, м;

Q масса конструкций крана, приведенная к оголовку стрелы, т.

Однако на практике реальная грузовая характеристика несколько отличается от идеальной. Изобретение позволяет производить корректировку идеальной характеристики крана и максимально приближать ее к реальной путем введения величины поправки к длине плеча опрокидывания крана (L A). Эта поправка вычисляется блоком 6, который, получая сигналы о текущих значениях длины и вылета стрелы, вычисляет поправку к длине плеча опрокидывания по выражению

B M, м где В величина поправки длины плеча опрокидывания плеча крана, м;

L текущее значение вылета стрелы относительно оси вращения поворотной платформы, м;

fL_стр функция, зависящая от длины стрелы, которая легко аппроксимируется прямой линией или кривой второго порядка;

L_стр текущее значение длины стрелы, м.

В общем виде функцию fL_стр можно представить как а + bL_стр + сL_стр, а размерные коэффициенты легко находятся, решая неравенства

(-L_min) < (a + bL_стр + сL²_стр) < L_min; где L_min минимальный вылет стрелы относительно оси вращения поворотной платформы (м) величина постоянная, определяемая конкретной конструкцией крана. Таким образом, блок 6 вычисляет величину поправки длины плеча опрокидывания по выражению

B M где М переводной коэффициент, равный 1 м².

Сигнал о величине поправки длины опрокидывания передается от блока 6 на второй вход блока 8. На третий вход блока 8 передается сигнал блока 4 о пороговой величине опрокидывающего момента К. Блок 8 на основании поступивших на его входы сигналов производит вычисление допустимой нагрузки на крюке с учетом вылета стрелы и поправки длины плеча опрокидывания по формуле

Q_доп= Q где К пороговая величина опрокидывающего момента, тм;

L текущее значение вылета стрелы, м;

A расстояние от оси вращения поворотной платформы до ребра опрокидывания, м;

В величина поправки длины плеча опрокидывания крана, м;

Q масса конструкций крана, приведенная к оголовку стрелы, т.

С блока 8 сигнал о величине допустимой нагрузки на крюке с учетом вылета стрелы, откорректированный уже по реальной грузовой характеристике, подается на второй вход схемы 9 сравнения. Блок 7 принимает сигнал о текущей величине длины стрелы с датчика 2 и вычисляет величину предельной нагрузки на крюке в зависимости от длины стрелы. Согласно грузовой характеристике крана каждой длине стрелы соответствует конкретная определенная величина предельной нагрузки на крюке. На третий вход схемы 9 сравнения подается сигнал с датчика 1 о величине реальной нагрузки на крюке. В схеме 9 происходит сравнение сигналов с датчика 1 о реальной нагрузке на крюке с сигналом с блока 7 о предельной нагрузке на крюке в зависимости от длины стрелы и с сигналом с блока 8 о допустимой нагрузке на крюке с учетом вылета стрелы. При превышении величины реальной нагрузки на крюке величины предельной нагрузки или величины допустимой нагрузки схема 9 выдает сигнал на исполнительный механизм 10 о запрещении работы крана.

По сравнению с прототипом предложенный кран позволяет повысить безопасность работ за счет корректировки грузовой характеристики крана. Схема ограничения его грузоподъемности проста, универсальна для любой модели крана, не требует применения переключателей при переходе от одной рабочей характеристики к другой при изменении длины стрелы, вида рабочего оборудования, надежна в эксплуатации, что улучшает эксплуатационные характеристики крана.