Стабилизатор колебаний груза долгополова

 

Изобретение относится к подъемнотранспортному машиностроению. Сущность изобретения: груз подвешивается механизмом перемещения подъёмно-транспортного средства за одну точку четырьмя канатами, образующими в плане квадрат или ромб, канаты намотаны на четыре барабана . По сигналам датчиков ускорения груза включается тот или иной барабан, чем осуществляется стабилизация колебаний груза . 5 ил.:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю В 66 С 13/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ .ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ ССР) . ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11„g gggg@ г,„ . ;" !jlq - тЕ с".".: рая снижаость и точ- ® лючается на одном, иненных Я уза, при(21) 4865715/11 (22) 10.09.90 (46) 07.01.93. Бюл. № 1 (72) А,Г.Долгополов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 640960, кл. В 66 С 13/06, 1974. (54)СТАБИЛИЗАТОР КОЛЕБАНИЙ ГРУЗА

ДОЛГОПОЛОВА (57) Изобретение относится к подъемнотранспортному машиностроению. СущИзобретение .относится .к подъемнотранспортному машиностроению, а именно к устройствам для ограничения колебаний. груза, перемещаемого подъемно-транспортным средством, а также для точных перемещений груза на малые расстояния, например, при постановке груза на место.

Известна система стабилизации углового движения баллистической ракеты.

Известны системы управления нормальным и боковым движениями баллистической ракеты.

Известна система угловой стабилизации космического аппарата.

Вышеназванные системы используются для управления летательными аппаратами и не предусмотрены для использования в подъемно-транспортном оборудовании.

Наиболее близким к предлагаемому техн ичес кому решению (прототипом) я вляется устройство, в котором управляющие воздействия прикладываются к тележке перемещения подъемно-транспортного средства. Недостатком данного способа и устройства является значительная инерци„„ Ы,, 1785993 А1 ность изобретения: груз подвешивается механизмом перемещения подъемно-транспортного средства за одну точку четырьмя канатами, образующими в плане квадрат или ромб, канаты намотаны на четыре барабана. По сигналам датчиков ускорения груза включается тот или иной барабан, чем осуществляется стабилизация колебаний груза. 5 ил. онность тележки и привода, кото ет эффективность (т.е. устойчив ность) стабилизации груза, . Сущность изобретения зак в том, что груз подвешен не а на четырех канатах, соед вместе в точке крепления гр чем канаты попарно образуют две взаимно перпендикулярные вертикальные плоскости. При отсутствии разности сил натяжения канатов, лежащих в одной плоскости Рна — Рнв-0(фиг.1), спра-. ведливо выражение

Рна + Рнв + Р = О, (1) где Рна — сила натяжения каната За;

Рнв — сила натяжения каната Зв;

P — вес груза;

Π— точка крепления груза.

Причем канаты За и Зв лежат в одной вертикальной плоскости. При появлении разности сил натяжения канатов одной.вертикальной плоскости / Рна / — / Рнв/ Ф 0 (фиг.2), возникает горизонтальная составля.ющая сил Fy, определяемая из выражения

Рна+ Рнв + P = Fy, (2) 1785993

10

50 где Fz — горизонтальная составляющая сил, которая используется как управляющее воздействие (управляющая сила); а, P — углы отклонения канатов от горизонтальной плоскости.

Для того, чтобы канаты образовывали две вертикальные взаимно перпендикулярные плоскости, барабаны лебедок, на которые намотаны канаты, размещены с образованием ими в плане четырехугольника с взаимно перпендикулярными диагоналями. Барабаны каждой из четырех лебедок приводятся в движение отдельными электродвигателями, Для управления электроприводом используется система управления, включающая в себя датчик ускорения движения груза, имеющая возможность создавать разность сил натяжения канатов в одной вертикальной плоскости, для чего система управления выполнена в виде замкнутой двухканальной системы автоматического управления, каждый иэ каналов которой управляет электродвигателями двух лебедок, барабаны которых расположены так, что намотанные на них канаты лежат в одной вертикальной плоскости, т,е, в плане они образуют одну из диагоналей четырехугольника с взаимно перпендикулярными диагоналями, Датчики ускорения движения груза предназначены для измерения линейных возмущений в горизонтальной плоскости, воздействующих на груз, являющийся объектом управления. Датчики могут быть как непосредственного типа (например, акселерометры), так и косвенного типа (например, воздействующие на груз возмущения высчитываются через разность сил натяжения канатов). Можно использовать также .оптические или индукционные датчики, позволяющие производить измерения параметров движения груза дистанционно. Принцип . действия и конструкция датчиков ускорения движения груза могут быть любыми и не являются существенными, возможно конструктивное объединение датчиков, действующих по разным осям, в одном устройстве.

Для.хранения и реализации закона ynpasneния используется преобразовательное устройство, которое может представлять собой, например, операционный усилитель, пассивную корректирующую цепочку или цифровое управляющее устройство, например ЭВМ, в которую заложен закон управления. Конструкция и принцип работы преобразовательного устройства не явля. ются существенными.

При необходимости точного перемещения груза на малое расстояние I(I < cI). где б — расстояние между проекциями барабанов лебедок одного канала на горизонтальную плоскость, когда такого перемещения трудно достичь механизмом перемещения подьемно-транспортного средства, то в состав любого из звеньев системы управления может входить устройство управления, способное таким образом воздействовать на электроприводы лебедок, чтобы в результате на один барабан канат наматывался и синхронно с ним с барабана того же канала канат сматывался. В результате происходит горизонтальное положение груза. Устройство управления конструктивно может быть вынесено за пределы устройства, в состав которого входит, или же может быть выполнено в одном блоке с последним, например устройство управления выполнено в виде пульта, находящегося у крановщика или

ЭВМ, которая является преобразовательным устройством, работает и как устройство управления. Одним из простейших вариантов реализации устройства управления может быть ручной пульт управления, включающий в свой состав два потенциометра со средней точкой, смещением подвижных контактов которых можно формировать требуемые сигналы рассогласования, которые преобразовательным устройством воспринимаются как статическая ошибка. К выходу преобразовательного устройства подключено исполнительное устройство, служащее для непосредственного управления работой лебедок. Например, оно может представлять собой некоторую тиристорную или релейную схему, управляющую работой электропривода в соответствии со снимаемыми с преобразовательного устройства сигналами. Принцип работы и конструкция исполнител ьного устройства могут быть любыми. Конструктивно оно может быть выполнено как в виде отдельного устройства, так и может быть объединено с преобразовательным устройством или с электроприводом лебедок.

Исполнительным органом системы управления являются лебедки, приводимые в движение электроприводом

На фиг.1 представлена векторная диаграмма сил при отсутствии возмущений и управления; на фиг.2 — векторная диаграмма, на которой поясняется, каким образом возникает управляющая сила F>, на фиг.3— пример конструкции механической части стабилизатора колебаний груза Долгополова; на фиг.4 — пример системы управления; на фиг.5 — работа устройства в режиме точных перемещений груза.

На фиг.3 представлен пример конструкции механической части стабилизатора ко1785993 лебаний груза Долгополова, который состоит иэ четырех лебедок 1а, 1б, 1в, 1r, закрепленных на механизме 2 перемещения груза (например, на тележке) так, что барабаны лебедок в плане образуют четырехугольник 5 с взаимно перпендикулярными диагоналями (например, квадрат, ромб и т.п.), С барабанов лебедок опускаются четыре каната 3, соединенные вместе в точке крепления груза 4. Для приведения в действие лебедок 1 10 используются четыре реверсивных электродвигателя (ЭД) 5, которые попарно управляются замкнутой двухканальной системой управления, пример одного канала которой представлен на.фиг.4, который состоит из 15 датчика ускорения движения груза (ДУ) 6, преобразовательного устройства (ПУ) 7, исполнительного устройства (ИУ) 8, на выход которого подключены ЭД 5, приводящие в движение исполнительный орган(ИО), кото- 20 рым являются лебедки 1, объектом управления (ОУ) для данной системы управления является груз 4, на который воздействуют возмущения f. Для корректировки закона управления в зависимости от изменения 25 длины канатов 3 служит обратная связь между ИО 1 и ПУ 7. Для точного перемещения груза на малое расстояние t (I< d), где

d — расстояние между проекциями барабанов лебедок одного канала на горизонталь- 30 ную плоскость фиг.3, в состав ПУ 7 может входить устройство управления (УУ) 9, способное формировать сигнал рассогласования, по величине пропорциональный требуемому смещению и обратный ему по 35 знаку . В простейшем случае УУ 9 может представлять собой два потенциометра со средней точкой.

Теперь рассмотрим работу стабилиза- 40 тора колебаний груза. Состояние стабилизатора при отсутствии внешних возмущений f и управляющих воздействий

Fy иллюстрируется векторной диаграммой 45 на фиг.1 и формулой (1).

При появлении возмущения f его измеряют ДУ 6 (фиг,4) и подает сигнал, пропорциональный возмущению f, на вход ПУ 7, которое этот сигнал преобразует в соответ- 50 ствии с заложенным в него законом управления и подает этот преобразованный сигнал на вход ИУ 8, которое создает разность напряжений на обмотках ЭД 5, соот- . ветствующую поступающему на входу ИУ 8 55 сигналу. Эта разность напряжений на обмотках ЭД 5 приводит к разности крутящих моментов на валах последних, которая передается на барабаны соответствующих ле бедок ИО 1. Разность моментов на валах лебедок приводит к разности сил натяжения канатов (фиг.2), которую можно определить по формуле

/Ена/ /Енв/ 1 (3) а в где Ms, Мв — крутящие моменты на барабанах лебедок 1а и 1в;

R>, R> — радиусы барабанов лебедок 1а и 1в.

Так как в данном случае R> - Ra - R, то формулу (3) можно записать в виде

Теперь при помощи векторной диаграммы (фиг.2) и формулы (2) найдем величину управляющего воздействия Fy.

Еу Ена + Енв + P (2) где Fy-управляющее воздействие, возникающее в результате разности сил натяжения канатов;

Р— вес (сила тяжести) груза.

Спроецируем все силы на ось действия силы Fy.

/Fy/ = /Ена/ COS a — /Енв/ COSô (5) где а, Р- углы между канатами лебедок 1а, 1в и горизонтальной плоскостью, Так как величины углов а и Р практически равны а = j3, то выраже ие(5) можно записать в виде

/Fy/ = /F-/ cosa — /F»/ cosa=(/Ена/ /Енв/) coS a . (6)

Подставив формулу (4) в выражение (6), получим

Ma — MB

/ у — cos а .

Таким образом мы получим зависи.мость величины управляющего воздействия

/Fy/ от разности моментов на барабанах лебедок 1. Очевидно. что для создания такой разности моментов достаточно изменить лишь величины токов, протекающих в обмотках ЭД приводов лебедок, что не требует приведения в движение механических узлов, что повышает быстродействие, а следовательно, и эффективность стаби.лизации.

При необходимости точного перемещения груза на малое расстояние 1, где f

1785993 результате ПУ 7 "кажется", что на груз воздействует постоянное возмущение и для

его компенсации система управления формирует управляющее воздействие F>, направленное в сторону требуемого. 5 перемещения и пропорциональное его величине. Поскольку возмущающее воздействие, которому как бы препятствует данное управляющее воздействие Fy, фактически отсутствует, то разность моментов 10 на барабанах лебедок приводит к изменению длин канатов одного канала, а следовательно, и к горизонтальному перемещению груза. На фиг.5 сплошными линиями показано положение канатов 3 15 одного канала и груза 4 до начала перемещений, пунктиром показано положение после перемещения на заданное расстояние l, меньшее расстояния б между барабанами лебедок одного канала. Стрелками 20 показаны направления вращения барабанов лебедок (1а и 1в) одного канала для создания данного перемещения, Формула изобретения

Стабилизатор колебаний груза, подвешенного к механизму перемещения подьемно-транспортного средства. содержащий установленный на механизме перемещения электропривод, включающий в себя реверсивный электродвигатель. систему управления последним. включающую в себя датчики ускорения движения груза. о т л и ч а юшийся тем, что, привод дополнительно включает в себя три электродвигателя и связанные с последними и основным лебедки, барабаны которых размещены с образованием ими в плане четырехугольника с взаимно перпендикулярными диагоналями, канаты соединены вместе в точке крепления груза, а система управления приводом выполнена замкнутой двухканальной, каждый из ее каналов дополнительно включает в себя соединенное с датчиком ускорения преобразовательное устройство. связанное с ним исполнительное устройство, взаимодействующее с двумя лебедками.

1785993 опта нсжал

1785993. Ю

Составитель А. Долгополов

Техред M.Mîðlåíòçë Корректор И. Шулла

Редактор С. Кулакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 223 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5:

Стабилизатор колебаний груза долгополова Стабилизатор колебаний груза долгополова Стабилизатор колебаний груза долгополова Стабилизатор колебаний груза долгополова Стабилизатор колебаний груза долгополова Стабилизатор колебаний груза долгополова 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к подъемнотранспортному оборудованию

Изобретение относится к подъемнотранспортному оборудованию, а именно к устройствам для управления тележкой с гибким подвесом груза

Изобретение относится к устройствам для пассивного успокоения качаний груза на гибкой подвеске

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению, а именно к автоматическому управлению тележки

Изобретение относится к подъемнотранспортному оборудованию, а именно к способам управления грузовыми тележками с гибким подвесом груза

Изобретение относится к подъемно-транспортному оборудованию, а именно к грузовым подвескам

Изобретение относится к подъемнотранспортному оборудованию, а именно к за/ атчикзм скорости механизмов перемегрузов, Цель изобретения - повышеLKLiJh ние надежности

Изобретение относится к подьемнотранспортному оборудованию, а именно к устройствам для управления электроприводами горизонтального перемещения груза

Изобретение относится к грузоподъемным машинам, в частности к устройствам для гашения колебаний грузов на подвесках кранов с обеспечением точной наводки груза при его установке на место

Изобретение относится к области подъемно-транспортного машиностроения и может быть использовано при погрузочно-разгрузочных работах с использованием крана, имеющего грузозахватный орган

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано преимущественно для уменьшения раскачивания груза на канате строительного крана

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению

Изобретение относится к подъемно-транспортным машинам, а именно к автомобильным подъемникам, и касается способов контроля устройств безопасной эксплуатации автомобильных подъемников и вышек

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано преимущественно для уменьшения раскачивания груза на канате строительного крана

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению, а именно к устройствам управления и защиты грузоподъемных кранов

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению, а именно к устройству для предотвращения раскачивания груза, подвешенного на грузовом канате

Изобретение относится к способу управления краном или аналогичным устройствам, который может быть использован, например, при управлении мостовым краном и в котором оператор крана подает заданные значения скорости от системы управления краном к его исполнительным органам в качестве сигналов управления, причем заданные значения скорости, поданные оператором, считывают в систему управления
Наверх