книги из ГПНТБ / Живов Л.Г. Привод и автоматика самоходных кранов

Живов Л. Г.

ПРИВОД И АВТОМАТИКА

САМОХОДНЫХ

КРАНОВ

М о с к в а «МАШИНОСТРОЕНИЕ» 1974

Ж 67 УДК 621.873 — 8 + 621.873 — 52

Гос. публичная нвучно-тс.:::’: оске.!

С 'S-. , ' Of

:V

Живов Л. Г. Привод и автоматика самоход­ ных кранов. М., «Машиностроение», 1973, 152 с.

В книге дан анализ нагрузочных и скорост­ ных диаграмм стреловых самоходных кранов. Раскрыта физическая сущность рывка как глав­ ного обобщающего критерия режимов работы электроприводов крановых механизмов. Опреде­ лены режимы работы электропривода, показаны условия, при которых раскачивание груза при по­ вороте крана весьма мало. Описаны основные схе­ мы управления электроприводами кранов, рас­ смотрены параметры приводов и автоматики.

Книга предназначена для инженерно-техниче­ ских работников, занятых разработкой и иссле­ дованием систем управления самоходными кра­ нами. Табл. 1, ил. 83, список лит. 13 назв.

Р е ц е н з е н т канд. техи. наук Д. П. Петелин

3137—249 Ж 038(01)—73 249—73

© Издательство «Машиностроение», 1974 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Стреловые самоходные краны ши­ роко применяются в промышленном и гражданском строительстве. Краны представляют собой сложный комплекс одновременно работающих электро­ приводов подъемной и стрёловой ле­ бедок, вращения поворотной плат­ формы, перемещения собственно крана.

Одним из исходных положений при анализе работы электроприводов явля­ ется оптимальная скоростная диаграм­ ма и обобщающий параметр этой диаг­ раммы— рывок. В некоторых работах [10] упоминается о рывке, но без рас­ крытия его физического смысла и, главным образом, без конкретного при­ менения к данному приводу.

Рывок как главный обобщающий критерий режимов работыэлектропри­ водов крановых механизмов дает воз­ можность правильно подойти к выбору оптимальной скоростной диаграммы разгона и замедления. Оптимальная скоростная диаграмма дает возмож­ ность обеспечить максимальную произ­ водительность крана и минимальные динамические нагрузки на его механи­ змы.

Оптимальный рывок обусловливает плавность разгона и замедления, что снижает раскачивание груза при вра­ щении поворотной платформы крана, а также время на установку груза в за­ данную точку. В этом отношении в ли­ тературе много спорных, а иногда и ошибочных выводов.

3

При выборе электроприводов стре­ ловых самоходных кранов и их систем управления следует руководствоваться оптимальной скоростной диаграммой.

Высокое качество работы крана обеспечивают автоматические системы управления (АСУ). Значительные раз­ работки в этом направлении выполне­ ны отечественными научно-исследова­ тельскими и проектными организация­ ми для кранов, работающих в различ­ ных отраслях промышленности. Одна­ ко для стреловых самоходных кранов такие решения почти отсутствуют.

В книге сделана попытка осветить затронутые вопросы.

■I I

Глава /. ОПТИМАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

1.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Электропривод кранов — позиционный. Он предназначен пе­ ремещать крюк крана с грузом (или без груза) из исходного по­ ложения в требуемое с необходимой точностью при максималь­ ной производительности. Производительность кранов определя­ ется суммой рабочих операций, выполненных за определенный промежуток времени. Повысить производительность можно в ос­ новном путем уменьшения рабочего времени цикла подъема и поворота. Для некоторых технологических операций время по­ зиционирования может быть значительно меньше полного време­ ни операции. В этих случаях сокращать время позиционирования нецелесообразно.

Статистический анализ рабочих циклов кранов показывает, что время позиционирования играет значительную роль в повы­ шении производительности кранов. Время цикла, обусловливаю­ щее заданную производительность, должно быть достаточно ста­ бильным. Важно оценить погрешность системы позиционного электропривода и точно выполнить операции в цикле. Сущест­ венным для исследования режимов работы кранов является объ­ ем информации о нагрузочных и скоростных диаграммах и цик­ лах работы в течение многих смен. Работы по сбору статистичес­ кой информации проводятся Главмосстроем, ЦНИИОМТП, ВНИИСТРОИДОРМАШем и другими организациями. Анализ этих работ показал, что среднее время цикла позиционирования для многих циклов может быть определено как математическое ожидание случайной величины для одного цикла. Установлено, что кран как система позиционирования находится под дейст­ вием нескольких возмущающих факторов, являющихся случай­ ными функциями. Исследование этих факторов должно произво­ диться в соответствии с положениями теории случайных процес­ сов и теории вероятностей. Факторы в основном состоят из слу­ чайных колебаний статического момента, момента управления и момента инерции, изменяющегося от величины груза.

Анализ циклов работы кранов показал также, что если кран работает весьма недогруженно по нагреву, то двигатель должен выбираться в основном по пиковому усилию. Когда двигатель работает весьма напряженно по максимально допустимому на­

5

греву, тогда его следует выбирать по эквивалентной мощности цикла.

Производительность и точность выполнения операций в цикле должны быть обусловлены качеством работы системы позицион­ ного электропривода, в частности режимами разгона и замедле­ ния. На режимы разгона и замедления влияют индивидуальные качества крановщика: его опыт, навыки и квалификация. При монотонных циклах машинист не может выдержать в каждом цикле одинаковую по начертанию скоростную диаграмму, т. е. тем самым он снижает производительность электропривода. Что­ бы исключить это влияние, необходимы автоматические системы управления кранами.

Для оценки качества оптимальной системы управления элек­ троприводом необходимы соответствующие критерии. В зависи­ мости от последних оптимальные законы разгона и замедления получаются линейными, параболическими,. S-образными и т. п. Вариационные методы не дают полностью оптимального реше­ ния. Они обусловливают выбор параболического закона разгона и замедления, однако начальный период разгона при параболи­ ческом законе проходит с максимальным ускорением и рывком, я режимы разбега и торможения электроприводов для увеличе­ ния долговечности привода и обеспечения оптимальных условий работы машиниста должны учитывать плавность процесса. При проектировании позиционных электроприводов кранов следует тщательно учитывать указанные положения при решении формы кривой скорости, ускорения и рывка.

Оптимальные режимы работы кранов требуют от электропри­ вода при заданной производительности не минимума момента и не столько минимума потерь, сколько выполнения технологично­ сти и точности операции, а следовательно, соблюдения конфигу­ рации скоростной диаграммы. Автоматическая система управле­ ния электроприводом крана наиболее точно выполняет законы, обусловливающие очертание оптимальной скоростной диаграм­ мы.

Система управления краном пока еще предусматривает учас­ тие машиниста в работе на кране. Однако многие технологичес­ кие (цикличные) операции уже теперь могут быть осуществлены системой автоматического управления. Это значит, что может быть увеличено число совмещенных операций, т. е. созданы усло­ вия для затраты наименьшего времени и оптимального построе­ ния общего цикла при максимальной производительности. К та­ ким условиям относятся оптимальные соотношения рабочих ско­ ростей, кратчайший путь и уменьшенное время цикла, а также оптимальные вылеты стрелы.

Система управления крана должна, в общем случае, обеспе­ чить оптимальные энергетические затраты на цикл работы крана, а также минимальные пики мощности при оптимальном времени цикла.

,6

2.ФАКТИЧЕСКИЕ СКОРОСТНЫЕ И НАГРУЗОЧНЫЕ ДИАГРАММЫ

Нагрузочные и скоростные диаграммы, записанные регистри­ рующими приборами в течение смены, недели, месяца, дают от­ четливое представление о фактическом режиме работы кранов. Можно выделить три типа диаграмм: наиболее часто встречаю­ щиеся режимы работы крана (рис. 1); работа крана в режиме, изображенном на рис. 2, а; работа крана с паузами между цикла­ ми по 3, 5, 12 ч и более (рис. 2, б) .

На рис. 1 показаны нагрузочные и скоростные диаграммы электроприводов переменного тока крана К-162 грузоподъемно­ стью 16 т. при работе его на строительной площадке. Кран раз­ гружает строительные блоки, делая поворот на определенный угол от места разгрузки к месту погрузки. За основу взято рабо­ чее время цикла Тц, которое (как принято в этом параграфе) включает поочередно или одновременно работу нескольких элек­ троприводов крана с включениями и паузами, но с учетом, что производится лишь одна какая-нибудь технологическая опера­ ция. Подъем или опускание грузов осуществляется в ряде случа­ ев несколькими включениями двигателя подъемной лебедки.

Анализ записей, аналогичных изображенным на рис. 1 и 2, сделанных регистрирующими приборами, показывает, что время работы двигателя подъемной лебедки за одно включение состав­ ляет 5—20 с, время разгона 2— 3 с, замедления 2— 3 с, что соот­ ветствует 50— 16% от времени работы двигателя. В некоторых случаях подъемная лебедка крана работает только в режимах разгона и замедления. Отношение Tn/Tv = 0,54, где Тп— время, когда двигатель не работает.

Для механизма поворота время включения двигателя состав­ ляет 6—26 с, время разгона 3—20 с (иногда 2 с), замедления 1—

превышает статическую на 3— 8%.

Нагрузочная диаграмма стрелового крана К-255 грузоподъем­ ностью 25 т с электроприводом постоянного тока (система Г—Д) изображена на рис. 3. Как видно из рис. 3, а, при подъеме груза массой 24 т Тр = 70 с, из них приблизительно 9 с (12%) идет на разгон и 11 с (16%) на замедление (всего приблизительно 28% ).

В конце подъема машинист снижает скорость и, замедляя привод, останавливает груз. После паузы П, равной 55 с, маши­ нист после поворота начинает опускать груз. Система крана ра­ ботает на контакторах, включенных на движение вниз. Кривая силы тока должна быть поэтому размещена ниже линии оси абс­ цисс, но предельный груз (24 т) для крана К-255 (при операции «спуск груза») начал вращать подъемный двигатель. Ток двига­ теля изменил направление, и поэтому сила тока записывается выше линии абсцисс. Сила тока, отдаваемая двигателем генера-

7

(

Рис. 2. Мощность, по­ требляемая электропри­ водом подъемной ле­ бедки:

А — интенсивны!! режим работы крана; б — работа крана с паузами по 2—4 ч н более

ю

Рис. 3. Нагрузочные диаграммы крана К-255:

втором; И — опускание стрелы

9