Способ управления механизмом передвижения подвешенного на канате груза

 

Использование: подъемно-транспортные средства, управление механизмами горизонтального перемещения козловых и мостовых кранов, механизмами поворота портальных, башенных самоходных кранов. Сущность изобретения: для повышения надежности демпфирования колебаний груза при совмещении операций горизонтального перемещения и подъема, повышения быстродействия изменяют скорость механизма в течение трех временных интервалов, причем на первом и третьем интервалах длительностью полупериода вынужденных колебаний амплитуды гармонических составляющих движущей силы и скорости механизма зависят от длины каната. 3 ил.

СОКОВ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕ СГ1УВЛИК (s>1s В 66 С 13/22, 13/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ! )

В

СО

)сл !.

t2 ==- (Ч2 — Ч1)/2а — t1. (21) 4754824/11 (22) 29.09.89 (46) 15.02.93. Бюл, ¹ 6 (71) Одесский политехнический институт (72) P.Ï. Герасимяк и В,В. Бушер (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1472417, кл. В 66 С 13/06, 1989. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЗMOM ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ПОДВЕШЕННОГО

НА КАНАТЕ ГРУЗА (57) Использование: подъемно-транспортные средства, управление механизмами горизонтального перемещения козловых и

Изобретение относится к подъемнотранспортным приводам, Известен способ управления механизмом передвижения подвижного каната груза, основанный на последовательном изменении скорости на трех временных интервалах по линейным законам.

Недостаток известного способа связан с невысокой эксплуатационной надежностью при одновременной работе механизмов передвижения и подьема груза, Целью изобретения является повышение надежности работы благодаря полному устранению контакта груза при совмещении операции горизонтального перемещения и подъема груза.

Для этого в способе управления механизмом передвижения на канате груза гогласно которому псугц» г тел я к1 г последовательно рз н oil мехзнизмл и".ре

„, Ц.„„1794865 Al мостовых кранов, механизмами поворота портальных, башенных самоходных кранов.

Сущность изобретения: для повышения надежности демпфирования колебаний груза при совмещении операций горизонтального перемещения и подъема, повышения быстродействия изменяют скорость механизма в течение трех временных интервалов, причем на первом и третьем интервалах длительностью полупериода вынужденных колебаний амплитуды гармонических составляющих движущей силы и скорости механизма зависят от длины каната. 3 ил. движения на трех временных интервалах от начальной до заданной конечной скорости путем воздействия на него силой и определяют амплитуду силы сопротивления движению и массу груза, дополнительно измеряют длину кана1а и определяют длительности каждого из временных интервалов согласно формулам

t1= сз = 2 zt — У гп1/2 (гп1+ гп2)

vi

g где V1, V2 — начальная и заданная конечная скорость механизма, а — половина заданного ускорения на втором интервале, п 1, гп2 — массы механизма передвиже ния и груза.

I длина канзаса.

1794865

tnn = to + То/2, То=2 Ж

2а=

Рпi Fc п11 + п12 (2) У2 У1

2л

si n — (11 тг) То (4) 50

= а/g(1 — соз t), 2 Л

"о (101 причем амплитуду воздействующей силы на временных интервалах определяют по расчетным формулам

F1 - 1/2 (FnI — FC) (1 + COS — t) + Fc, Л т1

F2 = 2a(m1+ m2) + Fc, Р3 = 1/2 (FrrI — Fc) (1 + cos — (t1 — t2)) + Fc, Л

t1 где F>, Fc — наибольшее допустимое усилие и сила сопротивления движению, 1 — текущее время, Период вынужденных колебаний соответствует расчетному соотношению

Рассчитываются максимально возможное для данного механизма ускорение и минимальное время переходного процесса управление скоростью механизма передвижения осуществляется на трех временных интервалах.

На первом и третьем интервалах длительностью То/2 скорость изменяется по законам

VM1 = V1+ at+ — (— 1 — g ) sin t, а 2Л То 274

g То 2Л о (3) Чмэ = Ч1+ айаг+ at+ — (i — g ) а 2Л То

g Т, 2г за счет воздействия на механизм силы, изменяющейся в соответствии с зависимостями

F1 = a(m1+ m2)(1 — cos t) + am11/g

2а

То ()гcos — -- t I- Fc, 2ю 2л

То То (5) .F3 = a(n11+ Гпг) (1 с0$ — — {t1 t2))+ am1i/g

2 л

ТО () cos - — -- (t1- 12) Г

2л 2 2л (6)

То То

На втором интервале длительностью

t2 =- Со — То/2 (7)

5 ускорение механизма поддерживается постоянным и равным величине 2а, воздействующая на механизм сила задается постояннОЙ и равной величине F2 = 2д (m1 +

10 + m2)+ Fc, Наличием гармонической составляющей в законах изменения скорьсти на первом и третьем интервалах обеспечивается длительность переходного процесса

15 меньшая, чем в известном изобретении (1) (где tnn = to+ Т/2), так как период вынужденных колебаний То меньше периода соответственных колебаний груза, При одновременной работе механизмов горизонтального перемещения и подьема груза также обеспечивается демпфирование колебаний, так как амплитуда гармонической составляющей скорости изменяется в соответствии с длиной каната (период То сохраняется постоянным и соответствует начальному значению 1), 30 На фиг, 1 показаны диаграммы скоростей механизма VM и груза V<, движущей силы F и угла отклонения каната от вертикали р при формировании переходного процесса с неизменной длиной каната (а) и

35 с ее уменьшением во время разгона механизма передвижения (б), на фиг. 2 — функциональная схема устройства, реализующего заявляемый способ, на фиг. 3 — зависимости времени переходных процессов от длины

40 каната в известном и настоящем иэобрете ниях.

Переходный процесс механизма передвижения описывается дифференциальным уравнением второго порядка, которое относительно угла р имеет вид

I Ж Вг Ы. Р1

g О г g где aM (t) — ускорение механизма передвиже ния, Решение уравнения (9) при управлении скоростью VM по закону(3) и нулевых началь ных условиях р (О) = О, р (О) = 0 опреде ляется по формулам:

1794865

Если длительность периода вынужденных колебаний То рассчитывается по формуле (1), то тогда амплитуда воздействующей силы не превышает F<, а время переходного процесса становится минимальным.

В момент времени t2 = To/2 (начало второго этапа) угол отклонения каната максимальный р m = 2а/g, а скорости механизма и груза равны VM = Vc = V< + a To/2. Задаваясь величиной, воздействующей на механизм силы F2 = Ем = 2а (п11 + п12) + Fc, на втором интервале скорости VM и Чг изменяются с постоянным ускорением 2а, Угол отклонения каната остается неизменным, В момент времени tz + Т /2 начинается третий этап, когда скорость механизма изменяется по закону (4). Величина воздействующей силы рассчиты вается по формуле (6), а изменение угла отклонения каната и скорости груза определяется rio соответствующим зависимостям первого интервала (10), (11).

При t = тп, = 12 + Т, угол отклонения p = О, скорости механизма и груза становятся равными конечной заданной скорости Vg = V< +

+2atz+ аТо, а колебания отсутствуют, Функциональная схема устройства, реализующего заявляемый способ управления скорости механизма горизонтального перемещения, изображена на фиг, 2, Устройство включает в себя датчик длины каната (ДД) 1, выход которого подключен ко входам "Г арифметического устройства (АУ) 5 и управляемого генератора синусоидальных колебаний (Г) 7, командоаппарат (КА) 2, выход которого подключен к информационному входу запоминающего устройства (ЗУ) 3 и прямому входу сумматора 4, к инверсному входу которого присоединен выход ЗУ, Выход сумматора 4 подключен ко входу " Л V" АУ. Выход "а" арифметического устройства присоединен ко входам "а" генератора 7 и интегратора 8. Сигнал АУ 4

"То" поступает на соответствующий вход блока 7 и вход таймера с логическим устройством (ТЛУ) 6, на второй вход которого поступает сигнал " 2" с выхода АУ, Выход "С" логического устройства управляет работой генератора 7, а выход "К вЂ” работой интегратора и запоминающего устройства. Выходы генератора 7 и интегратора 8 подключены к сумматору 9, с выхода которого снимается сигнал, пропорциональный скорости VM Выход сумматора 9 подключается к заданному входу известных систем регулирования скорости приводов постоянного и переменного тока.

to+ Л Г/g аппп (2л Vl/9 при t, > л VI/g пРи to а;т Д79, Чр — VI + a(t sin. - — t).

ТО 2X

2л Т, Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени сигналы

ЗУ и КА равны, На выходах сумматора 4, AY

5 и генератора сигналы равны нулю. Напряжения на выходе интегратора и сумматора соответствуют начальной скорости Ч1, При переводе рукоятки КА в новое положение появляется сигнал " Л V", пропорциональ10 ный разности V2 — Vt. АУ рассчитывает параметры переходного процесса а, То, t и выдает соответствующие сигналы нэ входы генератора 7, интегратора 8 и таймера 6, На выходе "С" ТЛУ появляется сигнал разреша15 ющий работу генератора 7, Генератор вырабатывает синусоидальный сигнал с частотой

1/То и амплитудой, зависящей от длины каната, ускорения а и периода То. Логический сигнал К такой, что интегратор формирует

20 линейно изменяющееся напряжение, соответствующей ускорению а. Через время

То/2 сигнал "С" останавливает работу генератора, а сигнал "К" переключает интегратор в режим формирования сигнала с

25 ускорением 2а. Через время t2 сигналы "С" и "К" становятся такими же, как на первом

Nl тервале, генератор формирует второй полупериод колебаний, интегратор изменяет задающий сигнал с темпом, соответству30 ющим ускорению а. В течение всего времени переходного процесса блок 9 суммирует сигналы генератора и интегратора, В момент времени t = Т, + tz сигнал "С" останавливает работу генератора, а сигнал

35 "К" отключает вход интегратора и инициирует запись нового значения V2 в запоминающее устройство, На выходе ЗУ появляется сигнал, соответствующий скорости Чг, на выходах сумматора 4 и арифметического ус40 тройства 5 появляются нулевые сигналы. Нулевой сигнал на выходе То арифметического устройства переводит таймер 6 в исходное состояние. Схема подготовлена к новому циклу работы.

5 Устройство с принципиальной схемой, приведенной на фиг, 2, осуществляет пуск, реверс, торможение и переход с одной скорости на другую.

Технико-экономическая эффективности

О изобретения выражается в сокращении времени переходных процессов и возможности совмещения операций горизонтального перемещения и подъема груза.

Сопоставление способов управления по5 каэывает, что в(1) время переходного процесса

1794865 в настоящем изобретении:

to + Tp/2 при tp > To/2

То при tp То/2

Спп

1 г! +! г -+я&l/g =4 +л47ц при < 16 м

IV! m

tnn=

2 st i/g nPu I 2 16 м, в заявленном способе:

= 4 + 0,41 л ИТц

2+ лабу аппп =

2лИ7ц при 4м при >4м

При пуске на промежуточную скорость сог = 0,5 ы н получаем соответственно

Формула изобретения

Способ управления механизмом передвижения подвешенного на канате груза, согласно которому осуществляют последовательно разгон механизма передвижения на трех временных интервалах от начальной до заданной конечной скорости путем воздействия на него силой и определяют амплитуду силы сопротивления движению и массу груза, отл ича ю щи и с я тем,что, с целью повышения надежности, измеряют длину каната и определяют длительности каждого из временных интервалов согласно формулам

ts - 1з = 2 z Л g чгп 72 (ml + тг ) тг = (Чг — Ч1)/2а — t>, где Vt, Чг — начальная и заданная конечная скорости механизма;

Например, для механизма поворота крана "Ganz" грузоподъемностью 25 т, который характеризуется следующими параметрами (поиведенными к валу двигателя I< = 12 кг, 5 м, If = 20 кг . м (соответствует номинальномурежимуработы), й) н=100рад/с, !V!m=800

Н >, максимальная длина каната I = 30 м, при пуске на номинальную скорость в (1):

2 + 0,41 л Ig при 25 м

Спп =

0,82 7г4/g при > 25 м

15 На фиг, 3 показаны зависимости аппп от ! для этих двух случаев. При длинах каната от 4 до 30 м заявляемый способ обеспечивает сокращение времени переходных процессов на 1-6 с, т.е. повышает

20 быстродействие на 20 — 60o а — половина заданного ускорения на втором интервале; п11, вг — массы механизма передвижения и груза; ! — длина каната, причем амплитуду воздействующей силы на временных интервалах определяют по расчетным формулам

F) =. 1/2(Ггп Fc)(1+cos — - t)+ Fc, 6

Гг = 2а (rn>+ пц)+ Fc, Рэ = 1/2(Fm — Fc) (1+ сов — (t tg)) < Fc, t! где Fm, Fc — наибольшее допустимое усилие и сила сопротивления движению;

t — текущее время.

Fc

7о

1794865 V(Гс

1794865

Т/

1/94865

Фиг. 2.

lo ао,н

Фиг.3.

Составитель Э,Кондратенко

Техред М.Моргентал Корректор С,Шекмар

Редактор

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

Заказ 402 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5