Способ ограничения перекоса мостового крана

Авторы патента:

B66C9/16 - с устройствами для сохранения осевого направления между колесами и колеей

B66C17/00 - Мостовые краны с одной или несколькими горизонтальными балками, концы которых опираются непосредственно на колеса или ролики, перемещающиеся по рельсовым путям

Владельцы патента RU 2502665:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области мостовых кранов. При ограничениия перекоса мостового крана с асинхронным электроприводом передвижения (M1, M2), положение крана определяют по дифференциальным значениям Δ₁₂ и Δ₃₄, получаемым путем разности показаний бесконтактных датчиков (Д1, Д2, Д3, Д4), измеряющих расстояния от мест их установки до рельсов. С учетом направления движения крана происходит формирование сигнала коррекции (Uk1, Uk2), который вычитается из сигнала задания скорости (U3c1, U3c2) одной из опор, и этим обеспечивают выравнивание крана; значение корректирующего воздействия рассчитывают пропорционально максимальной из Δ₁₂ и Δ₃₄ величин по формуле: U_k=k×max(Δ₁₂; Δ₃₄). Достигается бесперекосное движение мостового крана. 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению и может быть использовано в соответствующих механизмах с индивидуальным электроприводом передвижения постоянного и переменного тока.

Известен ограничитель перекоса опор крана мостового типа, содержащий датчики положения колес относительно рельса, каждый из которых выполнен с подпружиненным рычагом, на одном конце которого смонтирован ролик, расположенный в горизонтальной плоскости, связанный с выключателем, выход которого включен в схему управления двигателями механизма перемещения крана, датчики расположены с одной стороны рельса, на уровне которого установлены ролики, выходы выключателей датчиков, расположенных по диагонали, соединены параллельно один другому и включены в схему управления двигателем соответствующего механизма перемещения крана (патент RU 2061645, опубл. 10.06.1996 г.).

Недостатками данного ограничителя являются низкая надежность механических датчиков перекоса, дискретное управление, а также невозможность коррекции поперечного смещения крана относительно подкрановых рельсов.

Известен ограничитель перекоса опор крана мостового типа, содержащий пороговые датчики перекоса, установленные на основаниях с двух концов опор крана по обе стороны головки подкранового рельса, причем упомянутые датчики по два последовательно соединены и подключены к источнику питания через катушку исполнительного реле (а.с. №998307, опубл. 23.02.1983 г., бюллетень №7).

Недостатками данного ограничителя являются дискретное управление и невозможность коррекции поперечного смещения крана относительно подкрановых рельсов.

Известно устройство для ограничения перекоса опор крана мостового типа, содержащее датчик перекоса опор крана, подключенный к входу блока управления электроприводом механизма передвижения крана и представляющий собой П-образный магнитопровод с установленными на его стержнях электрическими обмотками, расположенный над головкой подкранового рельса и закрепленный на опоре крана, и источник питания переменного напряжения (а.с. №1209576, опубл. 07.02.1986 г., бюллетень №5).

Недостатками данного устройства являются сложная конструкция датчика, необходимость предварительной настройки датчика, нечувствительность к поперечному смещению крана относительно подкрановых путей.

Известно устройство для направления движения мостового крана, содержащее бесконтактные датчики положения колес относительно рельса, вводящие резисторы в роторные цепи асинхронных электродвигателей (патент RU 2405735, опубл. 10.12.2009 г.).

Недостатками данного устройства являются низкая надежность из-за большого числа коммутационной аппаратуры, дискретное управление, необходимость применения асинхронных электродвигателей с фазным ротором, дополнительные потери энергии в резисторах, коррекция перекоса относительно только одного из рельсов подкранового пути.

Целью предлагаемого изобретения является обеспечение бесперекосного движения мостового крана, что способствует увеличению срока службы ходовой части крана, повышению коэффициента использования оборудования, сокращению расходов на его содержание и ремонт, повышению КПД механизма из-за снижения потребления электроэнергии на величину, необходимую для преодоления сил трения в точках контакта реборд с рельсами.

Технический результат достигается тем, что положение крана определяют по дифференциальным значениям, получаемым путем разности показаний бесконтактных датчиков, измеряющих расстояния от мест их установки до рельсов в соответствии с формулами:

Δ₁₂=L_Д1-L_Д2,

Δ₃₄=L_Д3-L_Д4,

где Δ₁₂, Δ₃₄ - дифференциальные значения;

L_Д1, L_Д2, L_Д3, L_Д4 - показания датчиков Д₁ Д₂, Д₃, Д₄ соответственно;

позволяющим однозначно идентифицировать перекос крана и его поперечное смещение относительно подкрановых путей, при этом с учетом направления движения крана происходит формирование сигнала коррекции, который вычитается из сигнала задания скорости одной из опор, и этим обеспечивают выравнивание крана; значение корректирующего воздействия рассчитывают пропорционально максимальной из Δ₁₂ и Δ₃₄ величин по формуле:

U_k=k×max(Δ_l2; Δ₃₄),

где U_k - значение корректирующего воздействия;

k - коэффициент пропорциональности.

На фиг.1 представлена структурная схема системы управления электропривода передвижения мостового крана, обеспечивающей коррекцию перекоса. Здесь: М₁, М₂ - асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором; ПЧ - преобразователь частоты; ФП - функциональный преобразователь; PC - регулятор скорости; BR - датчик скорости; К_OC - коэффициент обратной связи по скорости; ЗИ - задатчик интенсивности; Д₁-Д₄ - датчики расстояния; БС₁-БС₃ - блоки сопряжения сигналов; БКП - блок коррекции перекоса.

На фиг.2 представлен план расположения датчиков.

Система управления асинхронным электроприводом передвижения крана в данном случае представляет собой одноконтурную структуру скалярного управления скоростью (фиг.1). Сигнал обратной связи по скорости U_OC1/U_OC2, пропорциональный показаниям датчика скорости BR, вычитается из сигнала задания U_ЗC1/U_ЗC2. Полученный сигнал рассогласования поступает на вход регулятора скорости PC, который, в свою очередь, формирует сигнал задания частоты U_Зf1/ U_Зf2. Сигнал задания напряжения U_ЗU1/U_ЗU2 формируется с помощью функционального преобразователя ФП в соответствии с законом U/f=const, обеспечивающим постоянство перегрузочной способности асинхронного электродвигателя. Задатчик интенсивности ЗИ служит для плавного изменения задания скорости U_ЗC1/U_ЗC2 при ступенчатом входном сигнале U_ЗС, поступающем с пульта управления, что обеспечивает разгон/торможение крана с заданным предельным ускорением.

Блок коррекции перекоса БКП (фиг.1) выполняет функции вычисления Δ₁₂ и Δ₃₄, исходя из показаний датчиков Д₁, Д₂, Д₃, Д₄, а также формирования сигнала коррекции на основе полученных данных. Выходы датчиков подключены к БКП через блок сопряжения БС2. Сигнал sign[ω] поступает в БКП через БС3. Выходы БКП через БС1 подключены к сумматорам.

Устройство работает следующим образом. При движении крана без перекоса и поперечного смещения сигналы коррекции U_k1/U_k2, формируемые БКП, отсутствуют. Все процессы определяются в этом случае параметрами основной системы управления и заданием U_ЗС (фиг.1). При возникновении перекоса и/или поперечного смещения моста БКП формирует сигнал коррекции U_k1/U_k2, который вычитается из сигнала задания U_ЗC1/U_ЗC2 одной из опор, снижая ее скорость. Таким образом, происходит выравнивание крана и его смещение к центру колеи. В таком положении обе опоры располагаются на рельсах симметрично друг другу, что также позволяет свести к минимуму влияние непараллельности подкрановых путей. При формировании сигналов коррекции также учитывается текущее направление движения крана (сигнал sign[ω]), т.к. для эффективного устранения перекоса при различных направлениях движения требуются разные корректирующие воздействия. В том случае, когда кран остановлен и скорости опор равны нулю, сигналы коррекции всегда отсутствуют, независимо от того, как кран расположен на рельсах.

Вычисление сигнала коррекции происходит в два этапа. Сначала определяется та опора мостового крана, скорость которой необходимо уменьшить, т.е. определяется, какой из сигналов U_k1 и U_k2 в данный момент будет активным. Затем вычисляется значение самого корректирующего сигнала.

Алгоритм первого этапа обусловлен следующими соображениями. Каждая из величин Δ₁₂ и Δ₃₄ может принимать три значения: отрицательные, положительные и ноль. В случае отрицательного значения имеет место смещение соответствующей оси влево, при положительном значении наоборот - вправо. При нулевом значении Δ смещение отсутствует - колеса расположены практически симметрично относительно рельс. Всего возможно 3²=9 различных таких комбинаций Δ₁₂ и Δ₃₄. С учетом двух возможных направлений движения крана общее число возможных комбинаций достигает 3²×2=18, каждая из которых требует определенного корректирующего воздействия. При неподвижном состоянии моста сигналы коррекции отсутствуют (равны нулю) независимо от значений Δ₁₂ и Δ₃₄. В табл.1 представлено описание всех возможных положений крана с указанием корректирующих воздействий в зависимости от направления движения.

Значение активного корректирующего сигнала рассчитывается пропорционально максимальной величине А:

U_k=k×max(Δ_l2; Δ₃₄).

Предлагаемое изобретение обеспечивает непрерывную коррекцию как перекоса мостового крана, так и его поперечного смещения.

Данное изобретение предполагает использование асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, что повышает надежность электропривода, снижает его стоимость и эксплуатационные затраты, способствует тенденции внедрения энергосберегающих технологий. Также возможно применение электрических машин постоянного тока, но менее предпочтительно.

В качестве датчиков возможно применение различных бесконтактных измерителей расстояния (например, оптических, индуктивных). Датчики можно располагать как с внутренней стороны пролетных балок (как это показано на фиг.2), так и с внешней.

БКП представляет собой микропроцессорное устройство, например ПЛК (программируемый логический контроллер). Возможности современных ПЛК позволяют реализовать предложенный алгоритм расчета корректирующего сигнала, а также сопряжение интерфейсов без применения дополнительных специальных устройств.

Таблица 1
№	Значения Δ	Направление движения крана	Положения мостового крана относительно рельс. Корректирующее воздействие	Активный корректирующий сигнал
Δ₁₂	Δ₃₄
1	0	0	Вперед	Перекос отсутствует	-
2	+	0	Вперед	Перекос вправо. Необходимо снизить скорость левой опоры (двигатель M₁)	-Uk₁
3	-	0	Вперед	Перекос влево. Необходимо снизить скорость правой опоры (двигатель M₂)	-Uk₂
4	0	+	Вперед	Перекос влево. Необходимо снизить скорость правой опоры (двигатель M₂)	-Uk₂
5	+	+	Вперед	Боковое смещение крана вправо. Необходимо снизить скорость левой опоры (двигатель M₁)	-Uk₁
6	-	+	Вперед	Перекос влево. Необходимо снизить скорость правой опоры (двигатель M₂)	-Uk₂
7	0	-	Вперед	Перекос вправо. Необходимо снизить скорость левой опоры (двигатель M₁)	-Uk₁
8	+	-	Вперед	Перекос вправо. Необходимо снизить скорость левой опоры (двигатель M₁)	-Uk₁
9	-	-	Вперед	Боковое смещение крана влево. Необходимо снизить скорость правой опоры (двигатель M₂)	-Uk₂
10	0	0	Назад	Перекос отсутствует	-
11	+	0	Назад	Перекос вправо. Необходимо снизить скорость правой опоры (двигатель M₂)	-Uk₂
12	-	0	Назад	Перекос влево. Необходимо снизить скорость левой опоры (двигатель M₁)	-Uk₁
13	0	+	Назад	Перекос влево. Необходимо снизить скорость левой опоры (двигатель M₁)	-Uk₁
14	+	+	Назад	Боковое смещение крана вправо. Необходимо снизить скорость левой опоры (двигатель M₁)	-Uk₁
15	-	+	Назад	Перекос влево. Необходимо снизить скорость левой опоры (двигатель M₁)	-Uk₁
16	0	-	Назад	Перекос вправо. Необходимо снизить скорость правой опоры (двигатель M₂)	-Uk₂
17	+	-	Назад	Перекос вправо. Необходимо снизить скорость правой опоры (двигатель M₂)	-Uk₂
18	-	-	Назад	Боковое смещение крана влево. Необходимо снизить скорость правой опоры (двигатель M₂)	-Uk₂
19	любое	любое	0	Мост крана находится в неподвижном состоянии. Сигналы коррекции отсутствуют.	-

Способ ограничения перекоса мостового крана с асинхронным электроприводом передвижения, отличающийся тем, что положение крана определяют по дифференциальным значениям, получаемым путем разности показаний бесконтактных датчиков, измеряющих расстояния от мест их установки до рельсов в соответствии с формулами:
Δ₁₂=L_Д1-L_Д2,
Δ₃₄=L_Д3-L_Д4,
где Δ₁₂, Δ₃₄ - дифференциальные значения;
L_Д1, L_Д2, L_Д3, L_Д4 - показания датчиков Д₁, Д₂, Д₃, Д₄ соответственно;
позволяющим однозначно идентифицировать перекос крана и его поперечное смещение относительно подкрановых путей, при этом с учетом направления движения крана происходит формирование сигнала коррекции, который вычитается из сигнала задания скорости одной из опор, и этим обеспечивают выравнивание крана; значение корректирующего воздействия рассчитывают пропорционально максимальной из Δ₁₂ и Δ₃₄ величин по формуле:
U_k=k·max(Δ₁₂; Δ₃₄),
где U_k - значение корректирующего воздействия;
k - коэффициент пропорциональности.

Способ контроля положения ходовых колес подъемно-транспортного средства // 2412105

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению и предназначено для контроля положения ходовых колес мостовых и козловых кранов при изготовлении и находящихся в эксплуатации.

Устройство для направления движения мостового крана // 2405735

Изобретение относится к устройству для направления движения мостового крана и предназначено для ограничения перекосов и боковых смещений у мостовых кранов. .

Устройство для контроля положения ходовых колес // 2375295

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению, в частности к средствам контроля положения ходовых колес рельсовых подъемно-транспортных машин. .

Устройство для контроля положения ходовых колес подъемно- транспортного средства // 2235679

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению, в частности к приспособлениям для контроля положения ходовых колес подъемно-транспортного средства.

Устройство для контроля отклонения ходового колеса крана от вертикальной плоскости // 2121963

Изобретение относится к подъемно-транспортному оборудованию, в частности к приспособлениям для вывески правильности положения колес на рельсовых транспортных средствах, преимущественно мостовых и козловых кранов и может найти применение в краностроении.

Ходовая часть мостового крана // 2084392

Изобретение относится к области нерельсовых грузоподъемных машин, в частности мостовых кранов, и предназначено преимущественно для использования в механизмах передвижения мостовых кранов как с центральным, так и с раздельным приводом колес, эксплуатирующихся на крановых рельсах с закругленной головкой.

Устройство для контроля положения ходовых колес подъемно- транспортных средств // 2083468

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению и может быть использовано для контроля положения колес в автомобильном и железнодорожном транспорте.

Ограничитель перекоса опор крана мостового типа // 2061645

Изобретение относится к подъемно-транспортным устройствам, а именно к ограничителям опор крана мостового типа. .

Узел ходового колеса мостового крана // 2003631

Мостовой кран // 2492134

Изобретение относится к мостовым кранам с перемещаемой по рельсам несущей балкой, по которой поперек направления движения этой балки перемещается крановая тележка с двумя лебедками.

Способ уменьшения изгибающих моментов и поперечных сил в подкрановых балках // 2487079

Изобретение относится к подкрановым и мостовым конструкциям, воспринимающим воздействия движущихся по ним транспортных средств. .

Электродвигатель рабочего органа перегрузочной машины системы прямого привода // 2481690

Изобретение относится к области электротехники, касается механизмов перегрузочного оборудования и может быть использовано для совершения полезной работы по перемещению груза: барабанами спускоподъемных лебедок или ленточных транспортеров, катками тележек и кранов как в судовых, так и в береговых условиях.

Способ демонтажа кранов-перегружателей // 2463241

Изобретение относится к монтажным работам в строительстве, а также к области подъемно-транспортного машиностроения и может быть использовано для демонтажа мостовых перегружателей.

Двухбалочный подъемный кран с множеством точек подвеса // 2442743

Изобретение относится к двухбалочному подъемному крану с множеством точек подвеса. .

Автоматизированная система для направления, удержания и натяжения стального проволочного троса в кранах // 2408526

Изобретение относится к области транспортировки контейнеров. .

Мост крана // 2397944

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению и может быть использовано при проектировании машины для перегрузки тепловыделяющих сборок в ядерном реакторе.

Подъемно-транспортное устройство // 2384516

Изобретение относится к подъемно-транспортным устройствам. .

Кран для обращения с отработавшим ядерным топливом в защитной камере // 2352516

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению, а именно к кранам, которые используются на объектах использования атомной энергии (ОИАЭ). .

Башенный кран // 2345946

Изобретение относится к области подъемно-транспортного оборудования. .

Башенный кран // 2565144

Изобретение относится к области подъемно-транспортного оборудования. Кран содержит вертикальную башню с одетым на нее колоколом, первую балочную стрелу, прикрепленную одним концом к колоколу, а другим к вертикальной опоре, установленной на транспортном средстве, кабину с пультом управления. Вторая стрела (9) прикреплена одним концом к колоколу (2), а другим к опоре (10). К второй вертикальной опоре прикреплена герметичная емкость (11) и дополнительная герметичная емкость из эластичного материала (12). Балки (18) и (19) прикреплены одним концом к стреле (4), а другим концом к стреле (9). На балках расположена тележка (20). К тележке (20) прикреплена балка (21). Герметичная емкость из эластичного материала соединена шлангом с воздушным насосом через отверстие в его камере, имеющей второе отверстие, закрытое подпружиненным клапаном, имеющим электромагнит. Достигается увеличение устойчивости крана. 3 ил.