Результат интеллектуальной деятельности: ОГРАНИЧИТЕЛЬ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ СТРЕЛОВОГО КРАНА

Изобретение относится к подъемно-транспортному оборудованию, в частности к ограничителям грузоподъемности стреловых кранов и может быть использовано, например, для морских и речных плавучих кранов и для кранов аварийно-спасательных судов.

Известна крановая предупредительная система перегрузки (патент US 3913081, МПК G02B 21/00, 14.10.1975), содержащая датчики для измерения веса груза, схемы сравнения его с заданной максимальной нагрузкой, цепи индикации процента загрузки крана и блоки сигнализации перегрузки крана. Недостаток системы заключается в отсутствии учета зависимости допустимой нагрузки стрелового крана от вылета стрелы.

Известно устройство защиты грузоподъемного крана с графическим дисплеем (патент RU 2326806, МПК В66С 23/90, В66С 13/18, 20.06.2006), содержащее датчики нагрузки, положения стрелы и грузозахватного органа, графический дисплей, блок памяти, процессор и исполнительное устройство. Недостатком устройства являются большие аппаратные затраты, сложность его настройки и связанные с этим низкая надежность и высокая стоимость. Кроме того, избыточное количество информации, выводимой на дисплей, может дезориентировать работу крановщика, эксплуатирующего кран.

Наиболее близким к предлагаемому является ограничитель грузоподъемности стрелового крана (авторское свидетельство SU 1047826, МПК В66С 23/90, В66С 15/06, 15.10.1983), содержащий датчик усилия, усилитель, датчик вылета стрелы с синусно-косинусным преобразователем, блок вычисления вылета стрелы, схемы сравнения, блок индикации и блок исполнительных реле. Недостаток устройства заключается в отсутствии у крановщика оперативной информации о приближении к зоне перегрузки крана. Кроме того, ввиду широкого диапазона изменения напряжений на обоих входах схем сравнения не обеспечивается высокая точность их срабатывания, что снижает точность и надежность работы ограничителя в целом.

Введение в ограничитель грузоподъемности крана аналогового делителя напряжений, пропорциональных текущей и допустимой (зависящей от вылета стрелы) нагрузкам крана, позволило получить выраженный в процентах коэффициент загрузки крана, дающий крановщику наглядное представление о ресурсах крана по перемещению груза. Кроме того, текущая нагрузка, нормированная в значениях допустимой, может с высокой точностью контролироваться схемами сравнения, настроенными на фиксированные пороги.

На чертеже представлена функциональная схема ограничителя грузоподъемности стрелового крана. Ограничитель грузоподъемности содержит датчик 1 усилия, связанный через усилитель 2 с индикатором 3 веса текущего груза - Р_тек, датчик 4 вылета стрелы с синусно-косинусным преобразователем 5, подключенным к входу блока 6 вычисления вылета стрелы - L, выход которого соединен с входом формирователя 7 грузовой характеристики крана (зависимости допустимой нагрузки крана от вылета стрелы) - P_доп (L), и два блока сравнения 8, 9 с опорными напряжениями - U_пред. и U_авар. Выход блока 8 подключен к блоку 10 предупредительной сигнализации, а выход блока 9 - к блоку 11 аварийной сигнализации и к блоку 12 исполнительных реле.

Ограничитель грузоподъемности дополнительно снабжен аналоговым делителем 13 напряжений и индикатором 14 процента загрузки крана, причем входы делителя 13 связаны с выходами усилителя 2 и формирователя 7, а выход подключен к индикатору 13 и ко вторым входам блоков 8, 9.

Содержащийся в датчике 4 преобразователь 5 может быть выполнен в виде синусно-косинусного потенциометра, ось которого связана с корнем стрелы крана. При этом наличие двух выходных сигналов - cosφ и sinφ, где φ - угол между стрелой и основанием крана, позволяет вычислять вылет стрелы, имеющей достаточно сложную конфигурацию, например стрелы с гуськом.

Формирователь 7 грузовой характеристики крана может быть выполнен с помощью операционных усилителей методом кусочно-линейной аппроксимации.

Ограничитель грузоподъемности работает следующим образом. При подъеме груза на выходе датчика 1 появляется напряжение, пропорциональное весу поднимаемого груза - Р_тек, которое после усиления в усилителе 2 поступает на первый вход делителя 13 и на индикатор 3, отображающий вес груза. Одновременно с этим на выходе блока 6 образуется напряжение, пропорциональное вылету стрелы крана - L, а на выходе формирователя 7 - напряжение, пропорциональное допустимой нагрузке крана - Р_доп при данном вылете стрелы. Указанное напряжение прикладывается ко второму входу делителя 13, который вычисляет напряжение, пропорциональное отношению текущей нагрузки к допустимой, иначе говоря, процент загрузки крана. Выходное напряжение делителя 13 поступает на индикатор 14 процента загрузки крана и на вторые входы блоков 8, 9. При достижении процентом загрузки крана предупредительного значения, например 80%, срабатывает блок 8, включающий блок 10, который сигнализирует крановщику о предаварийной ситуации, а при достижении аварийного значения, например 125%, срабатывает блок 9, включающий блок 11, который оповещает крановщика об аварийной ситуации, а также срабатывает блок 12, отключающий соответствующий механизм крана, в частности механизм увеличения вылета.

Аналоговый делитель 13 напряжений может быть выполнен на микросхеме КМ525ПС3, представляющей собой высокоточный аналоговый перемножитель сигналов с лазерной подгонкой.

Таким образом, ограничитель грузоподъемности стрелового крана при небольшом количестве дополнительных элементов обеспечивает существенное увеличение наглядности и удобства его эксплуатации, позволяя крановщику не допускать наступления предаварийных и аварийных ситуаций. Кроме того, блоки 8, 9, работающие при фиксированных опорных напряжениях, характеризуются высокой точностью работы во всем диапазоне изменения текущей и допустимой нагрузок.