10.4.11. Автоматизация грузоподъемных машин

Большое внимание в последние годы уделяется автоматизации грузоподъемных машин, таких, как погрузчики, самоходные стре­ловые и башенные краны. Основным направлением автоматизации этих машин также является управление, безопасность, контроль и диагностика. Однако в связи со спецификой использования гла ную роль в работе грузоподъемных машин играет их безопас­ность.

В настоящее время имеется большое количество ограничителей нагрузки кранов по конструктивным решениям и их видам. Наибо­лее полная схема современных универсальных приборов приведена на рис. 10.50.

Основной характеристикой кранов является грузовая, представ­ляемая зависимостью между вылетом и нагрузкой. Ограничитель включает в себя датчик фактической нагрузки и датчик» или датчики) изменения вылета, по сигналу которых определяется до­пустимая нагрузка. Это датчики угла наклона стрелы и длины стре­лы (при телескопической стреле с изменяемой длиной). Для повы­шенной точности контроля нагрузки и вылета в некоторых типах ограничителей используются конструкционные датчики угла (меж-

Рис. 10.50. Структурная схема ограничителей нагрузки краиа .

ду осями стрелы и гидроцилиндрами подъема), а также датчик угла наклона платформы. Сигналы указанных датчиков поступают в блок обработки данных, где сравниваются с данными о характери­стиках отключения, выдаваемыми из запоминающего устройства. Результаты обработки выводятся на блок индикации, а при превы­шении фактической нагрузки относительно допустимой — на блок средств отключения. Все универсальные ограничители имеют блок выбора характеристик отключения (в зависимости от вида установ­ленного оборудования и режима работы крана) и устройство согла­сования характеристик отключения. В некоторых ограничителях со­держатся дополнительные средства контроля, создающие второй уровень защиты кранов от опрокидывания путем контроля давле­ния в гидроопорах, а также сигнализаторы и выключатели, блоки­рующие предельные перемещения механизмов и нагрузку на них. Эта схема ясно доказывает, как важно широкое внедрение, особен­но в гидравлических самоходных стреловых кранах, современных средств автоматизации.

Стреловые самоходные краны последних моделей имеют борто­вые электронные системы, состоящие из микропроцессора, пульта управления и датчиков, установленных на базовой машине и на кра­новой установка. Системы контроля и диагностики базовой маши­ны и управляющих систем крана подобны рассмотренным (на экска­ваторах) и обеспечивают машиниста всеми необходимыми данными для правильной эксплуатации машины и проведения технического обслуживания и ремонта, а также предупреждают о возможных не­исправностях и способах их устранения. Крановые установки имеют свои особенности. Безопасное ведение работ кранами обеспечивает­ся автоматически работающими средствами защиты. К ним отно­сятся: конечные выключатели и различные ограничители; креноме­ры и анемометры; устройства, сигнализирующие о приближении к ЛЭП и предотвращающие столкновение стрел работающих рядом кранов между собой или с окружающими кран конструкциями; уст­

ройства, предотвращающие падение груза и обес­печивающие его опускание в аварийных ситуациях.

К последним внедрен­ным на кранах разработ­кам относятся различные конструкции автоматичес­ких ограничителей с ин­формационной панелью в кабине машиниста. В та­кой панели (рис. 10.51) на экранах двух дисплеев в цифровой форме, обычно постоянно, выводятся по­лучаемые от датчиков ограничителей значения грузового момента и угла наклона стрелы. Нажатием соответствующих кнопок на панели на дисплей мож­но вызвать значения фак­тической и допускаемой грузоподъемности, фак­тического вылета и допус­каемой высоты подъема

крюка, фактической длины и угла наклона стрелы. При случай­ной ошибке машиниста, ведущей к перегрузкам и выходу из штатных режимов, включаются световая и звуковая сигнализации и одновременно отключаются все рабочие механизмы. В этом случае, так же, как и при возникновении неисправностей в маши­не, на дисплей выводится цифровой ход с указанием ошибки или неисправности.

Бортовые системы обеспечивают автоматический режим зада­ния основных параметров кранов (например, грузоподъемность и вылет при заданной высоте подъема крюка) и работы гидрав­лических насосов и двигателей в зависимости от действующей на­грузки. Они позволяют стабилизировать в требуемых пределах температуру рабочей жидкости в гидравлических системах и воз­духа в кабине.

Рис. 10.51. Информационная панель в кабине управления стрелового крана

Благодаря используемой в кранах гидравлической системе управления производятся автоматическая установка и регулировка выносных опор и синхронное выдвижение двух-трех телескопичес­ких секций стрелы одновременно с автоматической фиксацией их в рабочих положениях.

В зависимости от требуемой грузоподъемности, высоты подъема и вылета крюка на ряде кранов применяются автоматически переме­щаемые противовесы.

При передвижении кранов по бездорожью или по тяжелым грун­там строительной площадки в работу могут автоматически включаться дополнительные ведущие мосты шасси. При этом во многих кранах все ходовые мосты машины оборудованы независи­мыми пневмогидравлическими подвесками с автоматическим вы­равниванием дорожного просвета при проходе по неровным по­верхностям.

Торможение большинства многомостовых кранов при их пере­движении по дорогам производится сервопневматическим тормо­зом, автоматически действующим на все колеса.

Башенные краны в основном оборудованы электромеханически­ми устройствами безопасности. К автоматически срабатываемым устройствам кранов относятся постоянно действующие управляе­мые рельсовые захваты, указатели вылета, частоты вращения грузо­вой лебедки (у кранов с двумя автономно управляемыми лебедками) и силы ветра, ограничители конечных положений рабочих органов (передвижения крана и грузовой тележки, высоты подъема и опуска­ния крюка, поворота крана и угла наклона стрелы) и грузоподъем­ности. В последнее время, наряду с механическими передачами, для включения основных узлов в работу краны оснащаются и гидрав­лическими устройствами, используемыми в механизме выдвижения башни и выносных опорах (гидроцилиндры), в механизмах поворо­та и передвижения (гидромуфты) и для автоматической подачи сма­зывающего материала к труднодоступным местам редукторов, осо­бенно планетарных (гидронасосы). Появление гидравлических систем в башенных кранах позволяет автоматизировать работу этих механизмов.

Значительное увеличение высоты подъема, вылета и грузоподъ­емности в башенных кранах (особенно зарубежных) ведут к даль­нейшему усилению и совершенствованию систем защиты. Для пре­дотвращения столкновения стрел при работе нескольких кранов на одной строительной площадке разработаны и применяются две сис­темы защиты: электромеханическая с контролем двух зон и модуль­ная с контролем пяти зон. Принцип работы этих систем заключается в том, что сигналы положения поворотной части крана и грузовой тележки поступают в электронные модули с регулируемым порогом чувствительности в зависимости от углового положения стрелы и вылета. Если сигналы превысят пороги, соответствующие границам контролируемой зоны, информация поступает на реле в пульт ма­шиниста, и происходит непосредственное воздействие на механизмы крана, т. е. замедление движения или остановка одного или всех уз­лов крана. Одновременно через систему световой и звуковой сигна­лизации идет оповещение машиниста о возникновении аварийной ситуации.

В последние годы в мировой практике появились различные многопараметрические системы защиты и диагностики, в том числе основанные на использовании микропроцессоров. В последнем случае краны оснащаются датчиками, установленными в механиз­мах и в ответственных узлах металлоконструкций кранов. Появле­ние любых неполадок в работе крана высвечивается на экране дис­плея и позволяет своевременно устранять все появившиеся неисправности.

Большое значение дня безопасной работы кранов имеет и точ­ный контроль скорости всех движений, осуществляемый регулято­рами бесступенчатого контроля. При этом система оптимальной надежности в работе и защите крана от предельных отклонений основана на программируемом логическом контроллере. Одновре­менно ведется бесступенчатый контроль максимальных значений нагрузки и скорости при соответствующих вылетах. Возникающие отклонения от нормальной работы «мгновенно» появляются на дисплее и одновременно в световом и звуковом исполнении в ка­бине машиниста, а механизмы крана отключаются от электропита­ния.

На мощных кранах используется автоматическая укладка каната на барабан грузовой лебедки и автоматическое натяжение каната передвижения грузовой тележки.

В кранах применяют системы автоматического уравновешива­ния массы стрелы с грузом на крюке за счет изменения положения противовеса с рычажно-шарнирной рамой (в кранах с подъемной стрелой) и с кареткой на противовесной консоли (в кранах с гори­зонтальной стрехой и грузовой тележкой).