Лабораторная работа № 1

ИЗУЧЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ОГРАНИЧИТЕЛЯ ГРУЗОПОДЪЁМНОСТИ ОГБ-2

Цели работы: изучение конструкции, составных частей, принци- С

па работы ограничителя грузоподъёмности ОГБ-2, снятие характеристики отключения.

1. Общие сведения

подъёмностиК самым распространенным электронным ограничителям грузо- , устанавл ваемым на кранах с решетчатой стрелой, относятся ОГБ-2 ОНК-М. Решетчатой является стрела, длина которой

в процессе работыкрана остается неизменной. Решетчатая стрела, как правило, меет г кую подвеску, т.е. подъём и опускание стрелы осуществляются ле едкой с помощью стрелового полиспаста.

Условно схема крана показана на рис. 1.

А Д И

Рис. 1. Схема грузоподъёмного крана

11

На схеме обозначено: -ДУС – датчик усилия;

-ДУГ – датчик угла наклона стрелы; -α – угол наклона стрелы, отсчитываемый от ее крайнего верхне-

го положения;

-R – плечо силы веса груза на крюке относительно оси вращения Сплатформы, называемое вылетом.

Ребром опрокидывания называется линия опорного контура, от-

носительно которой вероятность опрокидывания крана наибольшая. Линией опорного контура является периметр прямоугольника, обра- симальнойзованного опорами.

Грузовой характеристикой крана называется зависимость макмассы груза Qmax, который может поднять кран на данном

вылете R, от вел ч ны этого вылета: Qmax =f1 (R). Грузовая характеристика кранабпр вод тся в паспорте на кран в виде таблицы или гра-

фика (р с. 2).

Qmax, т А ДR, м

Рис. 2. Грузовая характеристика крана

В ограничителе отсутствуют датчики, непосредственно измеряющие массу груза из-за низкой точности такогоИизмерения. Датчик усилия обычно устанавливается на силовых элементах крепления

стрелы, в частности, на стреловом полиспасте (вид А на рис. 1) с помощью растяжек (рис. 3); при этом одновременно учитывается масса стрелы.

Место установки растяжек и расстояние между ними указываются в конструкторской документации. Существуют и другие способы установки датчика усилия. Вылет R не может быть измерен непосредственно, он контролируется измерением угла наклона стрелы α, который измеряется с помощью датчика угла.

12

Так м образом, ограничитель грузоподъёмности воспроизводит грузовую характер ст ку крана Qmax=f1(R) в виде характеристики от-

где Fmax – пр ложенное к ДУС усилие, соответствующее макси-

мальной для данного вылета массе груза; α – угол поворота ДУГ.

Вывод аналитической зависимости для грузовой характеристики крана и характеристики отключения ограничителя грузоподъёмности

можно любое состояние ограничителя. Эта зона используется на случай возникновения всевозможных погрешностей ограничителя, узлов его привязки к крану и разброса параметров последнего, в связи с чем функция отключения рассчитывается на среднее значение ~l,05·Qmax. Для этого значения проводится настройка ограничителя.

Работа ограничителя считается удовлетворительной, если он выдает команду на отключение механизмов крана при выполнении ус-

может выглядеть по-разному. Если воздействие на датчик усилия воз-

13

растает таким образом, что выходной сигнал UДУС увеличивается в большей степени, чем выходной сигнал датчика угла UДУГ, то характеристика отключения является возрастающей функцией. Если воздействие на датчик усилия приводит к тому, что и возрастают в одинаковой степени, то характеристика отключения ограничителя представляет собой горизонтальную линию; в этом случае датчик угла не нужен и он в составе ограничителя отсутствует. Если же воздействие на датчик усилия таково, что сигнал UДУС возрастает в меньшей степени, чем UДУГ, то характер стика отключения ограничителя является убывающей функц ей. В д характеристики отключения определяется

Рис. 4. Характеристика отключения ограничителя грузоподъёмности

Настройка ограничителя наДзаданную характеристику отключения проводится на стенде. После установки на кран проверяется грузовая характеристика крана, при этом возможна подстройка ограничителя.

2. Назначение и состав ограничителя грузоподъёмностиИОГБ-2

Ограничитель грузоподъёмности ОГБ-2 является системой автоматической защиты и предназначен для установки на краны с решетчатой стрелой (в том числе башенные) с целью подачи команды управления для защиты кранов от перегрузки и опрокидывания и информирования машиниста о состоянии крана и положении его рабочего оборудования. Ограничитель при перегрузке автоматически отключает механизмы подъёма груза и механизмы, продолжение работы которых направлено на снижение устойчивости крана. В состав ограничителя входят:

-блок управления;

14

-датчик усилия; -датчик угла; -панель сигнализации.

Блок-схема ограничителя грузоподъёмности ОГБ-2 изображена на рис. 5.

Блок управления (БУ) устанавливается в кабине управления ма- Сшиниста. В состав БУ входят (см. рис. 5):

-тумблер включения S;

-предохран тель FU;

-стаб л затор напряжения СтН; и-переключатель характеристик П;

-плата настроечных резисторов ПНР; -сравн вающее устройство СУ; -реле;

-конденсаторб, включенный параллельно обмотке реле.

А Д И

Рис. 5. Функциональная схема ограничителя грузоподъёмности ОГБ-2

Стабилизатор СтН обеспечивает при напряжении бортовой сети от 10 до 15 В постоянного тока стабилизированное напряжение 9 ± 0,5 В, необходимое для питания ДУС, ДУГ, СУ.

15

Стабилизатор СтН обеспечивает при напряжении бортовой сети от 10 до 15 В постоянного тока стабилизированное напряжение 9 ± 0,5 В, необходимое для питания ДУС, ДУГ, СУ.

Переключатель П предназначен для выбора характеристики отключения ограничителя в зависимости от режима работы крана (на опорах, со вставками для увеличения длины стрелы, без опор). В за-

Свисимости от выбранного режима переключатель подключает к датчику угла пару настроечных резисторов, позволяющих регулировать крутизну и смещение характеристики отключения ограничителя грузоподъёмности относ тельно осей координат F и α. В процессе работы крана положен е переключателя должно оставаться неизменным.

датчикаравн вающее устройство СУ принимает выходные сигналы

ные изменен я нагрузки.

угла датч ка усилия. Выходной сигнал СУ поступает на реле, которое управляет сполнительными механизмами крана. Конденсатор увел ч вает время сра атывания и время отпускания реле, чтобы огран чбтель грузоподъёмности не реагировал на кратковремен-

В ОГБ-2 пр меняются есконтактные трансформаторные преобразователи параметров крана, выполненные на дискретных элементах

(диодах, транз сторах, резисторах) и имеющие высокую надежность.

Датчик усилия (ДУС) предназначен для преобразования прило-

женного к нему усилия в напряжение постоянного тока:

где UДУГ – выходное напряжение датчика угла; α – угол наклона стрелы; КДУГ коэффициент преобразования.

ДУГ устанавливается у основания стрелы таким образом, чтобы ось вращения оси датчика совпадала с осью вращения стрелы, при этом вал датчика соединяется со стрелой специальным поводком. В отличие от ДУС в ДУГ экран не перемещается вдоль блоков катушек, а поворачивается между ними вокруг оси, при этом форма экрана обеспечивает прямо пропорциональную зависимость между углом поворота оси ДУГ и выходным напряжением. Нулевой угол поворота

16

оси ДУГ соответствует совмещению рисок на корпусе и на валу датчика. Электрическая схема ДУГ приведена в прил. 2.

Панель сигнализации (ПС), как и блок управления, устанавливается в кабине машиниста. В состав ПС входят (см. рис. 16) указатель степени загрузки УСЗ, сигнальные лампы Лз и Лк. УСЗ представляет собой стрелочный индикатор с неоцифрованной шкалой. Он указыва-

Сет лишь приближение величины опрокидывающего момента к 100 %. На этот индикатор подается напряжение, равное разности выходных

напряжен й датч ков угла и усилия: UДУГ – UДУС. При UДУГ = UДУС стрелка нд катора указывает на 100%. Лишь это значение может

При этом следует меть в виду, что под значением 100% понимается

рисбыть указано точно, поэтому на шкале оцифрована только риска 100.

не ном нальное значение опрокидывающего момента, определенное по грузовым характер стикам крана, а то значение, на которое на-

строен огран ч тель.

. 16). Еслибогран ч тель выдает команду, разрешающую работу крана, гор т зеленая лампа Лз, красная лампа Лк при этом погашена. При срабатыван ограничителя, когда выдается команда на отключение исполнительныхАмеханизмов крана, зеленая лампа Лз гаснет, загорается красная Лк.

С гнальные лампы Лз и Лк управляются контактами реле БУ (см.

3. Принцип ра оты ограничителя грузоподъёмности ОГБ-2

Как уже было установлено,Дограничитель ОГБ-2 воспроизводит грузовую характеристику Qmax = f1 (R) в виде функции отключения Fmax = f2 (α). В соответствии с этим ограничитель грузоподъёмности содержит датчик фактической нагрузки УС и датчик, реагирующий на изменение вылета и создающий сигнал, определяющийИвеличину допустимой нагрузки. Таким датчиком в данном случае является ДУГ.

Таким образом, UДУГ пропорционально моменту устойчивости крана, а UДУС моменту опрокидывания. Сравнивающее устройство блока управления, управляющее состоянием реле (см. рис. 16), сравнивает эти два напряжения. Работа крана разрешена, если UДУС<UДУГ. При UДУС>UДУГ обесточивается обмотка реле, контакты которого отключают исполнительные механизмы крана.

17

4. Определение отклонения от линейности характеристик датчиков

Зависимости выходного напряжения датчика усилия от приложенного усилия и датчика угла от угла поворота оси должны быть линейными в определенных пределах изменения входных парамет- Сров. Реальные же характеристики датчиков практически всегда отличаются от линейных. Однако это отличие практически не сказывается на точности работы ограничителя, если отклонение от линейности не превышает некоторой заданной величины. Оценка отклонения датчикаот линейности характеристики датчика производится относительно условной прямой, проведенной через две измеренные точки. Эта пря-

мая пр н мается за расчетную (идеальную) характеристику. Отклонен е от л нейности ДУГ определяется относительно

прямой, проведенной через точки реальной характеристики, соответствующ е 5° (αmax – 5°), где αmax – максимальный угол поворота оси

.

Отклонен е от л нейности характеристики ДУГ определяется в

где U – абсолютное значение разности между измеренным напряжением и расчетным значением напряжения, взятым по «идеальной» характеристике, для данного значения угла; Uαmax-5° – выходное напряжение ДУГ при угле поворота на 5° меньше максимального; U5°

где U – абсолютное значение разности между измеренным напряжением и расчетным значением напряжения, взятым по «идеальной» характеристике, для данного значения усилия; U0,9Fmax – выходное напряжение ДУС при нагрузке на датчик, равной 0,9 от макси-

мальной; U0,1Fmax – выходное напряжение ДУС при нагрузке на датчик, равной 0,1 от максимальной.

18