Глава 13

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ НА РАЗГРУЗКЕ ХЛЫСТОВ (ДЕРЕВЬЕВ)

13.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЗГРУЗКЕ ХЛЫСТОВ. КЛАССИФИКАЦИЯ РАЗГРУЗОЧНЫХ УСТАНОВОК

Разгрузка хлыстов или деревьев с подвижного состава мо­жет производиться различными механизмами и оборудованием. С технологической точки зрения все разгрузочные установки можно разделить на пачковые и поштучные. При пачковой раз­грузке вся пачка хлыстов захватывается тем или иным при­способлением и разгружается на специальную эстакаду или в штабель. При поштучной разгрузке производится выгрузка каждого хлыста или дерева отдельно. Пачковая разгрузка по­лучила повсеместное распространение ввиду высокой произво­дительности и малого времени простоя подвижного состава под разгрузкой. Однако применение этого метода определяет необ­ходимость в разборке этой пачки на отдельные хлысты или де­ревья для подачи в сучкорезную или раскряжевочную уста­новку.

Конструктивно все разгрузочные установки можно класси­фицировать следующим образом: канатные системы, крановые установки, гидравлические разгружатели с жестким рабочим органом, подъемники и различные крановые установки.

13.2. КАНАТНЫЕ СИСТЕМЫ

Наибольшее распространение на производстве получила разгрузочно-растаскивающая установка РРУ-10М.

Установка такого типа предназначена для разгрузки лесо­возного транспорта 10 (рис. 13.1,а), перемещения пакета 6 хлыстов и его разборку. Установка состоит из двух лебедок 1, приводимых в действие от электродвигателей 2, натяжного и направляющего туеров 3 и 9, челночного захвата 7 с упором 8, который совершает возвратно-поступательное движение при

Рис. 13.1. Разгрузочно-растаскивающее устройство

помощи клапана 5. Разборка пачки хлыстов производится их поштучным отделением из пачки на продольный транспортер 4. Работа установки предусматривает подачу каната 5 к подвиж­ному составу 10, ручную застропку пачки, стаскивание пачки на площадку и ее разборку упором 8. Рассмотрим основные принципы автоматизации управления таких установок, для чего составляем словесную модель управления: воздействием на кнопку SB1 оператор подает разгрузочный канат 5 к подвиж­ному составу, после чего производится застропка каната, далее, воздействуя на другую кнопку SB2, производят включение двигателя в обратном направлении и пачка стаскивается на площадку. При проходе к краю разгрузочной площадки у транспортера 4 пачка должна остановиться. Затем разборка пачки производится упором 8 кнопочным управлением опера­тора.

Определяем условия включения и выключения электродви­гателей. Очевидно, что условием включения холостого хода бу­дет являться кнопка SB1, а условием выключения будет

являться конечный выключатель SQ2 (крайнее правое положе­ние челнока 7). Заметим, что действие кнопки SB1 кратковре­менно, поэтому необходимо в систему добавление (прибавление) элемента память, который бы «запомнил» вид заданного дви­жения. Тогда условием включения холостого хода будет яв­ляться выражение вида SB1 + K1. Таким образом имеем, что холостой ход разгрузочного устройства можно записать сле­дующим логическим уравнением:

Аналогично уравнение грузового хода будет:

Полученная математическая модель управления иллюстри­руется схемой управления, показанной на рис. 13.1,б. Кон­такты реле К1 и К2 на схеме имитируют «память». Другие контакты этих реле управляют пускателями электродвигате­лей лебедок. Рассмотрим работу полученной схемы. Оператор, нажимая кнопку SB1, подключает реле К1, которое самоблоки­руется своим контактом К1 и после отпускания кнопки оста­ется включенным. Другим контактом К1 это реле включает пускатель электродвигателя КЗ для движения вправо (рис. 13.1,в). При своем холостом ходе челнок 7 (см. рис. 13.1,а) воздействует на конечный выключатель SQ2 и реле К1 обесто­чивается, что приводит к обесточиванию и электродвигателя, так как контакт К1 (см. рис. 13.1, в) отключает цепь управле­ния К3. Замыкающий же контакт этого реле К1 (рис. 13.1, г) включает электромагнит УА тормозного устройства электро­двигателя. Заметим, что контакт К2 был замкнут, так как реле К2 до этого было обесточено.

После застропки пачки оператор подает команду на раз­грузку (стаскивание) пачки воздействием на кнопку SB2; при этом срабатывает уже реле К2, которое своими контактами К2 самоблокируется и включает пускатель электродвигателя К4 (на рисунке показан индексом). Он реверсирует его вращение, вследствие чего производится грузовой ход каната и пачка стаскивается на разгрузочную площадку. Челнок с захватом, воздействуя на конечный выключатель SQ1, останавливается, так как реле К2 обесточивается. Кнопка SB3 является общей для всей схемы. Заметим, что словесная модель управления тормозного электромагнита УА будет: команда стоп должна быть тогда, когда не работает реле Κ1 и не работает реле К2, т. е. в терминах математической логики мы будем иметь

что и изображено схемой моделью на рис. 13.1, г,

13.3. ПАЧКОВЫЙ ГИДРОРАЗГРУЖАТЕЛЬ

Одним из прогрессивных направлений в области создания устройств для пачковой разгрузки хлыстов является примене­ние различных гидравлических разгружателей с жестким ра­бочим органом.

Рассмотрим работу гидравлического сталкивателя в автома­тическом режиме.

Гидравлический сталкиватель (рис. 13.2, а) состоит из гид-· роцилиндра 3, гидрозолотника 1 с электромагнитами 2, толка-

Рис. 13.2. Пачковый гидроразгружатель

теля с упором 4. Рассмотрим одну из возможных схем автома­тического управления этим разгружателем. Заметим, что время на сдвиг пакета хлыстов на эстакаду будет различным, так как вес пакета различный и состояние пакетов, по которым переме­щается пакет, тоже. Поэтому в данном случае необходимо при­менить не программное управление, а путевое. Для этого в наиболее характерных участках траектории сталкивателя устанавливают конечные выключатели SQ1 и SQ2.

Характерными являются точки смены направления движе­ния: вправо — влево; в этих точках и устанавливаются конеч­ные выключатели с самовозвратом. Предусмотрим управление электромагнитами гидрозолотника при помощи электромехани­ческого реле К1 и К2. Здесь необходимо также применить за­поминающие элементы, например самоблокирующееся реле.

Составим логические уравнения управления гидравлическим сталкивателем.

Обозначим события движения упора вправо через А, влево через В. Тогда можно написать следующие логические уравнения:

движение вправо (разгрузка)

движение влево (холостой ход)

Составляются эти уравнения следующим образом: движение вправо должно произойти тогда, когда оператор нажмет на кнопку SB1. Так как действие кнопки кратковременно, то дви­жение вправо необходимо «запомнить» контактом реле К1 (рис. 13.2,б), т. е. будем иметь условие включения SB1 + K1, а условием выключения движения вправо является срабатыва­ние конечного выключателя SQ2. Движение влево должно про­изойти, когда сработает конечный выключатель SQ2, при этом сигнал срабатывания «запоминается» контактом К2 самобло­кирующегося реле К2, следовательно, он включается парал­лельно SQ2.

Для устранения ложных срабатываний логические уравне­ния усложняются блокировочными контактами К1 и К2. Тогда они будут иметь вид

По этим уравнениям синтезируется электрическая схема управления толкателя (рис. 13.2,б).

На схеме показана общая аварийная кнопка стоп SB2.

13.4. КРАНОВЫЕ УСТАНОВКИ

Схема траектории движения захвата крановой установки показана на рис. 13.3, а. Захват находится в точке в. Работа крановой установки происходит следующим образом.

При наличии пачки хлыстов в точке г оператор нажимает кнопку пуск SB₁ (рис. 13.3,б) и захват опускается из точки в→г. Далее движение грузозахвата происходит по траектории г→в→б→а→б→в. В точке а производится выгрузка пакета хлыстов. Ввиду переменного ритма работы выбираем путевую схему управления, для чего в характерных точках траектории устанавливаем конечные выключатели.

Воздействие на эти конечные выключатели производится винтом с гайкой 1 (рис. 13.3,а), который приводится в движе­ние от электродвигателя подъема и опускания захвата, и дру­гим винтом с гайкой 2 от электродвигателя перемещения захвата «вправо—влево». Заметим, что две траектории верти­кального движения захвата в→г (г→в) и б→а (а→б) управля­ются датчиками SQ_ay и SQ_6y, тогда датчики SQ_еу и SQ_гу можно исключить (рис. 13.3,а).

Как отмечалось выше, захват крана находится в точке в. После нажатия оператором кнопки пуск SB₁ включается дви-

гатель вертикального перемещения захвата и начинается дви­жение вниз Υ₁(в→г), затем процесс происходит автоматически. При воздействии гайки 1 на датчик SQ_ay происходит реверс двигателя перемещения захвата и начинается движение вверх Υ₂(г→в). Дойдя до датчика SQ_бу, гайка 1 воздействует на него и включается двигатель горизонтального перемещения захвата вправо Y₃, причем датчик SQ_бу находится в поджатом состоя­нии. При воздействии на датчик SQ_вx движение вправо пре­кращается и включается двигатель вертикального перемещения захвата, начинается движение вниз Y₁(6→a), при нажатии на

Рис. 13.3. Крановая установка

т

датчик SQay начинается движение вверх Y₂(a→6). При этом во время движения вниз — вверх датчик SQ_бx находится в поджа­том состоянии.

При срабатывании датчика SQ_бу двигатель вертикального перемещения отключается и движение вверх прекращается. Включается двигатель горизонтального перемещения захвата Υ₄(6→в), до точки в. Достигнув точки в, захват воздействует на датчик SQ_вх и движение влево прекращается, двигатель го­ризонтального перемещения захвата отключился. Захват вер­нулся в исходное положение.

Установка вновь готова к работе.

Порядок составления циклограмм. Для составления мате­матической модели установки необходимо построить цикло-

грамму. Для построения циклограммы определим входные и выходные сигналы.

Входные сигналы (рис. 13.3,б) фиксируются положением захвата и началом работы:

1 — кнопка SB₁ — пуск сигнал включения двигателя на пе­ремещение захвата вниз;

2 — SQ_ау — сигнал о приходе захвата в крайнее нижнее положение (точка г или а);

3 — QS_бу — сигнал о приходе захвата в крайнее верхнее по­ложение (т. е. точка в или точка б);

4 — SQ_вх — сигнал, фиксирующий крайнее левое положение захвата;

5—SQ_бх — сигнал, фиксирующий крайнее правое положе­ние захвата.

Выходные сигналы Υ_i определяют направление движения захвата:

1 — движение вниз производится при нажатии кнопки пуск SB или при срабатывании конечного выключателя SQ_бх, тогда

2 — движение вверх происходит при срабатывании SQ_ау, тогда

3 — движение вправо происходит при срабатывании конеч­ного выключателя SQ_бу,, тогда

4 — движение влево происходит при срабатывании конеч­ного выключателя SQ_бy, тогда

Заметим, что движения вправо и влево выполняются одним конечным выключателем SQ_6y. Поэтому для того, чтобы раз­личить эти движения необходимо ввести дополнительное про­межуточное реле К₅ (рис. 13.3, в), которое своими контактами управляет правильным выбором направления движения.

По полученным входным и выходным сигналам строится циклограмма работы крановой установки (рис. 13.3,б).

Анализируем работу системы по циклограмме.

Первая проверка заключается в анализе достаточно­сти условия включения элементов:

1—движение вниз. Для Y₁', что сигнал SB₁ крат-ковременен, чтобы выполнялась первая проверка, введем само­блокировку, тогда

где Υ"₁ — включающий сигнал постоянен на протяжении всего включающего периода и уравнение Y"₁ = SQ_6x¬SQ_ауK₁, остается прежним.

Аналогичными рассуждениями получают и другие логиче­ские уравнения:

2— движение вверх

3 — движение вправо

4— движение влево

Вторая проверка. Эта проверка заключается в анализе условия выключения, т. е., не появляется ли во время действия выходного сигнала ложное отключение.

1—движение вниз. Для Y'₁ = (SB +Κ₁) ¬SQ_ayK₁— сигнал SQ_ay во включающем периоде не появляется, следовательно вторая проверка удовлетворяется.

Аналогично рассуждая, получим следующие уравнения:

2 — движение вверх

3 — движение вправо

4 — движение влево

Третья проверка. Эта проверка заключается в анализе отключающего периода, где возможно ложное срабатывание. Здесь проверяются комбинации включающих и отключающих сигналов:

1 —движение вниз

эти комбинации в отключающем периоде не встречаются, сле­довательно, исходные уравнения остаются.

Для Υ"₁ = SQ_6x¬SQ_ayK₁ — видим, что эта комбинация встречается в отключающем периоде, чтобы исключить это ложное включение, введем в исходное уравнение K₅, так как сигнал К₅ присутствует при ложном и отсутствует при истин-

ном включении и тем самым мы исключим ложное срабатыва­ние. Тогда исходное уравнение примет вид

2 — движение вверх

Третья проверка удовлетворяется комбинациям SQ_ay; ¬SQ_бу и SQ_гy; ¬SQ_6y в отключающем периоде не встречаются

3 — движение вправо

— эта комбинация встречается в отключающем периоде, сле­довательно, возможно ложное срабатывание, но эту область полностью перекрывает сигнал K₅, который мы введем специ­ально для различения движения влево Y₄ и вправо Yз (сигнал К₅ был нами использован и для движения вниз, см. Y₁"). Вво­дим K₅ в исходное уравнение для Y₃ (так как сигнал Y₅ от­сутствует во время истинного включения Y₃ и присутствует во время ложного включения), получим

4 — движение влево

— эта комбинация встречается во время работы сигнала Y₃ и чтобы не произошло ложного включения сигнала Y₄ введем в исходное уравнение K₅. Тогда исходное уравнение будет

Теперь проведем анализ для промежуточного сигнала Y₅. Ис­ходная формула:

Первая проверка не удовлетворяется, поэтому добавляем самоблокировку. Тогда исходное уравнение примет вид

Вторая проверка — не удовлетворяется, так как во вклю­чающем периоде отключающий сигнал меняется, т. е. SQ_бy ис­чезает. Чтобы исключить ложное отключение, используем сигнал SQ_бх, так как в момент истинного отключения он отсутствует.

Тогда отключающий сигнал будет f" = ¬SQ_6y¬SQ_6x и исходное уравнение примет вид

Третья проверка — удовлетворяется, так как

ни одна из этих комбинаций не встречается в отключающем периоде циклограммы.

Таким образом, окончательно будем иметь следующие ло­гические уравнения:

Запишем эти уравнения в матричной форме, добавив ава­рийную кнопку остановки ¬SB₂. Тогда математическая модель автоматического управления крановой установкой будет

По полученной математической модели составляется схема управления (рис. 13.3,в).

При нажатии на кнопку SB₁ срабатывает реле Κ₁, которое самоблокируется своим контактом К₁ и «запоминает» задан­ное движение вниз. Другой контакт (на схеме не показан) включает пускатель электродвигателя на опускание захвата. Опустившись вниз (гайка 1), захват воздействует на конечный

выключатель SQ_ay, при этом срабатывает реле К₂, а реле К₁ обесточивается размыкающим контактом ¬SQ_ay. Реле K₂ вклю­чает контактор электродвигателя подъема на движение вверх. В крайней верхней точке в при подъеме захвата срабатывает конечный выключатель SQ_вy, при этом включится уже реле K₃, а реле K₂ обесточится размыкающим контактом ¬SQ,_бy (рис. 13.3,а), т. е. движение вверх прекратится и т. д.