книги из ГПНТБ / Ретман А.А. Автоматика и автоматизация портовых перегрузочных работ учебник

ось рычага 17, присоединенного к тяге 7. Полость цилиндра за­ полнена жидкостью с малой вязкостью, которая при повороте блока и движении поршеньков перетекает из одной полости цилиндра в другую через отверстия в торцах поршеньков.

Уравновешивание усилия в канатах выполняют не только ци­ линдрические пружины, но и плоские, как, например, в ограни­

емого груза воспринимается диафрагменным или поршневым дат­

Через пробку 3 в корпус заливается жидкость с объемным коэф­ фициентом расширения, близким к коэффициенту расширения металла корпуса. В корпусе имеется еще одна пробка для выпу­ ска воздуха.

Нагрузка R от массы поднимаемого груза воспринимается толкателем 6, передается на диафрагму, в результате чего созда­ ется давление жидкости, пропорциональное нагрузке. Датчик трубопроводом сообщается с манометром 1, который регистриру­ ет величину давления жидкости. Его градуировка приспособлена и для показа массы поднимаемого груза. При массе груза, пре­ вышающей допустимую, стрелка манометра оказывается в таком положении, что размыкаются размыкающие контакты, и это при­ водит к обесточиванию и остановке электродвигателя механизма подъема груза.

Кроме рассмотренных механических и гидравлических ограни­ чителей массы груза, на кранах встречаются и электрические,

140

причем они могут быть включены в передаточный механизм или в электрическую схему механизма подъема. Действие этих огра­ ничителей основано на том, что известна закономерность измене­

На ином принципе, отличном от ранее рассмотренных, осно­

Ограничитель состоит из корпуса 3, внутри которого находит­ ся силоизмерительное кольцо 2. Прибор включается в систему грузовых канатов. При предельной нагрузке кольцо сжимается или растягивается, деформируясь примерно на 0,4 мм. Этого до­ статочно, чтобы сработал один из четырех независимых друг от друга прецизионных микровыключателей 1, что приведет к вы­ ключению грузовой лебедки. Точность срабатывания составляет ±2,5% предельно допустимой нагрузки. Приведенный прибор имеет те преимущества, что кольцо не подвергается механическо­ му износу, имеет малый гистерезис, нечувствительно к воздейст­ вию пыли, влаги и агрессивных паров, если оно помещено в гер­ метичный корпус.

Ограничители грузового момента применяют на кранах, у ко­ торых грузоподъемность непостоянна и изменяется в зависимости от вылета стрелы.

О г р а н и ч и т е л и г р у з о в о г о м о ме н т а , включаемые в систему грузовых канатов, чрезвычайно разнообразны. На пор­ тальных кранах используют рычажные ограничители грузового типа (рис. 99).

141

Ограничитель состоит из блока 1, установленного на одном плёче двуплечего рычага 2. Другое плечо тягой связано с рыча­

устройство. Оно обеспечивает срабатывание ограничителя на лю­ бом вылете при предельной грузоподъемности, соответствующей

рассчитаны так, что при качании стрелы в зависимости от ее вы­ лета груз будет перемещаться вдоль рычага 3 и тем самым из­

ветствующее на каждом вылете стрелы изменение момента отно­ сительно той же оси О от давления каната на блок, т. е. от массы поднимаемого груза. Поэтому при подъеме груза, масса

блок / установлен на оси 2 с эксцентричными хвостовиками, на которых ось может поворачиваться. На ней закреплен трехплечий рычаг 3. На одном плече рычага помещен противовес 4, уравно­ вешивающий собственную массу рычага и блок; к другому плечу присоединена тяга, связанная с конечным выключателем 10, а на третьем плече находится груз 9, который тягой связан с рыча­ гом 7, жестко скрепленным в данном случае с балансиром б стрелового противовеса.

При каком-то вылете стрелы груз 9 на рычаге занимает опре­ деленное положение и создает относительно оси момент сил. Он уравновешивается моментом сил от давления каната 5 на блок относительно той же оси. Если же масса груза превысит допусти­

142

мую для данного вылета, момент сил от давления каната возрас­ тет, трехплечий рычаг повернется против часовой стрелки, и это заставит сработать конечный выключатель. Очевидно, что при качании стрелы 8 груз будет перемещаться вдоль плеча рычага,

усилия в канате.

При возрастании усилия выше допустимого, т. е. когда кран испытывает перегрузку, рычаг поворачивается вокруг оси против часовой стрелки, сжимает пружину и перемещает шток вверх. На шток с помощью вилки надет рычаг с зубчатым сектором 15,

Ход штока ограничивается упорами 13. Корректирующее устрой­ ство ограничителя состоит из профилированного кулачка 19, конфигурация которого увязана с характером изменения кривой грузоподъемности крана. Кулачок может поворачиваться относи­ тельно оси 20 посредством кривошипа 21, тяги 5 и углового ры­ чага 6, который связан со стреловой тягой 7 механизма измене­

оси 8 через тягу и кривошип вызывает поворот кулачка, набега­ ние ролика на больший или меньший радиус кулачка, что вызыва­ ет поворот балансира и изменение степени сжатия пружины. Поэтому перемещение штока, а следовательно, и воздействие на концевой выключатель будет происходить при различных усили­ ях в грузовом канате, на разных вылетах стрелы. Когда ограни­

143

читель срабатывает, одновременно отключаются механизм изме­ нения вылета стрелы и грузовая лебедка.

Существуют ограничители момента, основанные на принципе изменения направления грузового каната, которое неодинаково при различных вылетах стрелы. Такие ограничители имеют более простую конструкцию, например пружинного типа (рис. 102).

На двуплечем рычаге 3 помещен блок 2, огибаемый грузовым канатом 1. Равнодействующая R усилий в канате создает момент, уравновешенный пружиной 8, затяжка которой регулируется гай­ кой 7. При возрастании давления каната на блок рычаг повора­ чивается против часовой стрел­

сти II, т. е. изменяется угол об­ хвата канатом блока, а следова­ тельно, величина и направление равнодействующей, а также ве­

личина ее плеча относительно оси 9, Поэтому ограничитель срабо­ тает при другой массе поднимаемого груза, соответствующего данному вылету стрелы.

Рассмотренные ограничители моментов, включаемые в систе­

В некоторой степени этого недостатка лишены ограничители, включаемые в систему стрелового устройства или в опорно-пово­

ограничитель грузового момента, включаемый в систему стрело­ вого каната. Ограничитель сблокирован с муфтой сцепления дви­ гателя (рис. 103).

В такой конструкции конец стрелового каната крепится к штоку 1, на который посажена регулируемая пружина. При пе­ регрузке крана увеличивается усилие в стреловом канате, что приводит к перемещению штока вверх (по схеме). Имеющийся на нем упор заставляет сработать конечный выключатель 2, что приводит к подаче напряжения в катушку электромагнита 3. В ре­ зультате этого якорь втягивается в катушку, что вызывает пово­ рот балансира, к которому крепится якорь. Так как к другому плечу балансира присоединен золотник, он перемещается внутри

144

камеры 4, открывая доступ жидкости под давлением в гидроци­ линдр 5 по трубопроводу 6. Благодаря движению поршня внутри цилиндра происходит поворот углового рычага 7 и, поскольку он связан с системой рычагов переключения, размыкается муфта сцепления трансмиссии и включается тормоз.

Ограничители могут выполнять и более сложные функции, в частности на автомобильных кранах (рис. 104).

Стреловой канат 1 крепится к балансиру 2. Он находится на той же оси, на которой размещают блоки стрелового полиспаста.

<Г С т реловой

. т р о с

На балансире закреплена тяга 3, присоединенная к рычагу 4 с противовесом 6. На оси рычага заклинен кривошип, 7, который тягой 8 связан с коромыслом 9. Одним концом коромысло при­

как обычно, рычаг реверсивного механизма позволяет переклю­ чать лебедку на подъем или спуск.

Поскольку масса поднимаемого груза нагружает стреловую систему, усилие 5 в стреловом канате изменяется по этой причи­ не, а также в зависимости от угла наклона стрелы к горизонту. Система ограничителя рассчитана так, что на всех вылетах стре­ лы, т. е. при любых ее углах наклона и при различной массе поднимаемого груза, соответствующего данному вылету, несмотря на то, что будет изменяться усилие 5 и плечо а, момент S-a оста­ ется постоянным относительно оси 13. Это позволяет обойтись постоянным по массе и зафиксированным на рычаге противове­ сом 6, который при допустимой массе груза создает уравновеши­ вающий момент относительно оси 12.

Если же поднимаемый груз по массе превзошел допустимое значение, нарушается равенство указанных выше моментов из-за

возрастания усилия 5. Это приводит к повороту балансира про­

чага с противовесом ограничивается упорами 5). Тем самым про­ исходит качание коромысла, которое выключает сцепление, и од­ новременно рычаг реверсив-

датчиком усилий ДУС в за­ висимости от массы поднятого груза и вылета стрелы, а второй задается датчиком угла наклона стрелы ДУГ с помощью пере­ ключателя 1П. Переключатель 1П переключает сопротивление R1—R16, и тем самым изменяется характеристика ограничителя при изменении режима работы крана.

Датчик усилий ДУС представляет собой электрический дина­ мометр, в котором деформация упругого динамометрического кольца передается на рычажный потенциометрический преобра­ зователь. Датчий устанавливается на канатных оттяжках стрело­ вого полиспаста. Такая установка позволяет учитывать нагрузку от массы груза при различных вылетах стрелы, а также учиты­ вать уклон крана, ветровую и инерционную нагрузки.

146

Датчик угла наклона стрелы ДУГ предназначен для подачи сигнала, пропорционального наибольшей допустимой величине на­

личными грузовыми характеристиками. Сравнение сигналов дат­ чиков ДУС и ДУГ осуществляется поляризованным реле PH (конструкция и работа реле описана в § 4). Обмотка поляризо­ ванного реле включается между движками потенциометрических датчиков в диагональ моста.

При работе крана с грузом меньше допустимого мостовая схе­ ма несбалансирована вследствие того, что величина сигналов датчиков ДУС и ДУГ неодинакова. Поэтому катушка поляризо­ ванного реле оказывается под напряжением, реле срабатывает и замыкает свои контакты 1РН в цепи катушки 1РВО. Реле 1РВО срабатывает, размыкает размыкающие контакты, в цепи катушки 2РВО и замыкает замыкающие контакты в цепи зеленой сигналь­ ной лампы ЛСЗ на световом табло. Катушка реле 2РВО обесто­ чивается, и реле замыкает свои размыкающие контакты 2РВО в цепи катушки промежуточного реле РП. Реле РП срабатывает и замыкает контакты РП в цепях управления исполнительными двигателями.

Если нагрузка достигла предельной величины, сигналы дат­ чиков ДУС и ДУГ становятся одинаковыми, мост балансируется, катушка PH обесточивается. Но благодаря тому, что реле PH поляризованное, контакты PH в цепи реле 1РВО остаются замк­ нутыми. Контакты в цепях ЛСЗ и управления исполнительными двигателями также остаются замкнутыми.

Если нагрузка превысила допустимую, мост снова становится небалансированным, и реле PH размыкает свои контакты в цепи катушки 1РВО. Замыкаются контакты 1РВО в цепи катушки ре­ ле 2РВО. Реле срабатывает и размыкает свои контакты в цепи катушки РП, а реле РП, обесточившись, размыкает свои контак­ ты в цепях управления исполнительными двигателями и замыка­ ет контакты в цепи красной сигнальной лампы ЛСК, а также включает звуковой сигнал ЗС.

Чтобы предохранить реле 1РВО от ложного срабатывания при кратковременных перегрузках, вызванных раскачкой груза до­ пустимой массы, параллельно катушке 1РВО дополнительно под­ ключаются сопротивления и конденсатор. Такое же дополнитель­ ное параллельное подключение сопротивления и конденсатора осуществлено и для катушки 2РВО, что предотвращает ложное срабатывание этого реле, если после срабатывания ограничителя

нагрузка кратковременно уменьшится.

Универсальные ограничители грузоподъемности устанавлива­ ются в настоящее время на кранах более чем 50 типов. Модифи­ кация датчика усилия ДУС зависит только от толщины стенки

динамометрического кольца, а все остальные узлы ОГП полностью

унифицированы.

Ограничители, включаемые в грузовой или стреловой канат, ветровую нагрузку на поворотную часть или на весь кран, за ис­ ключением ограничителя ОГП-1, не учитывают. Ограничители, связанные с опорно-поворотным устройством, лишены этого не­ достатка, так как они реагиру­ ют не только на опрокидываю­ щий момент от груза, но и на ветер, уклон крана и на инерци­

онные нагрузки.

мающими отрывное усилие в удерживающих опорно-поворотных устройствах, которые характерны для гусеничных и пневмоколесных кранов (рис. 106). Его обратные катки 10, находящиеся со стороны противовеса крана, установлены на коротком плече ры­ чага 8, а длинные плечи соединены с резьбовой втулкой 7. Она находится на оси толкателя, который упирается в рычаг 6 с гру­ зом 4. Рычаги 8 посажены на осях 9, которые стопорятся в крон­ штейнах 2, прикрепленных снизу к поворотной части крана 1. Рычаг 6 имеет ось поворота 3. Размеры плеч обоих рычагов и масса груза подобраны так, что при совокупности всех факторов, если опрокидывающий момент достигнет допустимого значения или превысит его на 5—10%, катки прижмутся к обратному круго­ вому рельсу 11 с таким отрывающим усилием, что оно будет уравно­ вешено грузом 4. При перегрузке крана отрывающее усилие возрас­ тет. Это вызовет поворот обоих рычагов, и, в частности, рычаг б воз­ действует на рычаг концевого выключателя 5, который отключает механизмы подъема груза и передвижения.

На совершенно ином принципе работают торсионные ограни­ чители грузового момента. В основу, их работы положена упругая

148

деформация торсионного вала, который подвергается закручива­ нию под действием нагрузок, приходящихся на стрелу; когда угол закручивания достигнет определенной величины, соответст­ вующей предельно допустимой грузоподъемности крана, сраба­ тывает конечный выключатель.

Ограничитель, изображенный на рис. 107, состоит из торсион­ ного вала, который в средней части жестко на шлицах посажен в ступице трубы 1. Оба конца трубы закреплены на поворотной платформе крана 7. Стрела 3 крана опирается на кривошипы 6. Они проходят через прорези трубы, скрепляются шлицами с тор­ сионным валом и опираются на подшипники. Оба кривошипа свя­ заны между собой поперечиной 5 с упором 4. Под воздействием нагрузки, приходящейся на стрелу, торсионный вал подвергается кручению и при опасной перегрузке кривошипы отклоняются на такой угол, что упор поперечины воздействует на выключатель 2

имеханизм отключается.

Внастоящее время для определения безопасной нагрузки на передвижных кранах стали применяться электронно-вычислитель­ ные устройства. Так, на 250-тонном автокране фирмы «Харншифегер» (США) установлено вычислительное устройство, которое автоматически определяет соотношения между вылетом стрелы, углом наклона стрелы и массой приложенного к ней груза. По соответствующему индикатору оператор имеет возможность не­ прерывно следить за тем, какой процент грузоподъемности крана

вданном случае используется. Когда нагрузка на крюке достига­ ет 85% допустимой, автоматически срабатывает световая сигна­ лизация.

Электронно-вычислительное устройство, скомбинированное с автоматическими выключателями, установлено также на 15-тон­ ном гидравлическом кране фирмы «Остин-Вестерн». Это устрой­ ство непрерывно считывает запрограммированную перфокарту и предупреждает оператора о нагрузках, выходящих за пределы безопасных. Когда значение какого-либо параметра начинает приближаться к критическому, на пульте оператора загорается желтый сигнал, а когда параметр выходит за пределы допустимо­ го,— красный.

На 25-тонном гидравлическом передвижном кране фирмы «Уоркер энд Свессу» устанавливается индикаторное устройство, по которому оператор имеет возможность непосредственно сле­ дить за нагрузкой на крюке, фактическим и безопасным вылетом стрелы.

§ 19. АВТОМАТИЗАЦИЯ РАБОТЫ МЕХАНИЗМОВ ПОВОРОТА

И ПЕРЕДВИЖЕНИЯ

ским приводом ножной педалью, так как необходимый тормоз­ ной момент для этого механизма зависит от ряда переменных факторов: массы поднимаемого груза, вылета стрелы, скорости

149