f •( R - с ) - ( b + с)]
Q
max
= ---------------------
1
------------------------ .
(П.8)
max
К
з
•( R - b - 2с)
В правой части выражения (П.8) все параметры (К
з
, т
Н
, т
И
, I , 1ц, b, с), кроме вылета R, для конкретной модели крана фиксированы, т.к. являются конструктивными параметрами. Следовательно,
Qmax=/1(R).
(П.9)
Выражение (П.9) является грузовой характеристикой крана. Таким образом, грузовой характеристикой крана называется зависимость максимальной массы груза
Q
max
, который может поднять кран на данном вылете R, от величины этого вылета.
Q , т
\
\
Q
max
R, м
Рис. П.1.2. Грузовая характеристика крана
Грузовая характеристика крана приводится в паспорте на кран в виде таблицы или графика (рис. П.1.2). В ограничителе отсутствуют датчики, непосредственно измеряющие массу груза из-за низкой точности подобного отбора информации. Датчик усилия обычно устанавливается на силовых элементах крепления стрелы, в частности на стреловом полиспасте с помощью растяжек (см. рис. 14); при этом одновременно
101 учитывается масса стрелы. Место установки растяжек и расстояние между ними указывается в конструкторской документации.
Вылет R не может быть измерен непосредственно, он контролируется измерением угла а. Таким образом, при построении ограничителя грузовая характеристика крана преобразуется в характеристику отключения ограничителя; другими словами, грузовая характеристика крана строится в координатах, соответствующих параметрам крана, измеряемым ограничителем.
Сила натяжения стрелового полиспаста F
en
преобразуется в силу, приложенную к датчику F (см. рис. 14):
F=knFen,
(П.10) где k
n
- коэффициент преобразования.
Сила натяжения стрелового полиспаста пропорционально весу груза Q -g и весу
«изменяемой части» т
и
g (см. рис. П.1.1).
Суммарная сила тяжести груза и «изменяемой части», приведенная к оголовку стрелы:
1
Ц
(П.11)
en
sin а sin(/? - а)
(П.12)
Из рис. П.1.1 sin в =
¥
2
1
Б
-sin# +1 -sina
+ 1
2
Б
-2 - 1 - 1
Б
-cos(a + 6>)
(П.13) cos в = i --------
Б
(П.14)
^/l
2
+ 1
2
Б
-2 ^ М
Б
-cos(a + 6>)
Произведем подстановку (П.11), (П.13) и (П.14) в (П.12) и (П.10):
F =
кп
+ 1Ш• ^ + ?в
-2
"
Б
■
cos(a
+°)
(п.15)
1ц 2 ^ l -cosa или
Fmax = кп Qmax • g + ^• ^ +
4
^ ^
+
O
,
(П.16) l ц
2 ^ cosa где F
max
- приложенное к ДУС усилие, соответствующее максимальной для данного вылета массе груза.
Произведем подстановку (П.8) в (П.16):
т
Н
l
Н
- т
И
( l ц - sina- b - с )
F
max =
к
П
vVn
:
и \
g
+
К
з
(l • sina - b - с )
+ ^ Vl
2
+ 1Б - 2 ^ М
Б
-cos(a + O) l ц
2 ^ cosa
В правой части выражения (П.17) все параметры, кроме угла a, для конкретной модели крана фиксированы, т.к. являются конструктивными параметрами.
Следовательно,
Fmax=f2( a ) .
(П.18)
Выражение
(П.18) является характеристикой отключения ограничителя грузоподъемности. Характеристика отключения ограничителя грузоподъемности может выглядеть по-разному. Если воздействие на датчик усилия возрастает таким образом, что выходной сигнал Ujjy
C
увеличивается в большей степени, чем выходной сигнал датчика угла Ujyr, то характеристика отключения является возрастающей функцией.
Если воздействие на датчик усилия приводит к тому, что Ujjy
C
и иду
Г
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
ид
УС
возрастает в меньшей степени, чем Ujjyr, то характеристика отключения ограничителя является убывающей функцией.
Вид характеристики отключения определяется модификацией ограничителя грузоподъемности. Таким образом, ограничитель грузоподъемности воспроизводит
F
102 грузовую характеристику крана Q
max
=/1(R) в виде характеристики отключения
Fmax=f2( a ) . Для кранов с телескопической стрелой будет семейство характеристик отключения F
max
=f
2
( a ) и семейство грузовых характеристик Q
max
=/1(R) для различных значений длины стрелы I .
103 7
Т
Приложение 2
Принцип работы трансформаторных преобразователей датчиков в
ограничителях грузоподъемности ОГБ-2 и ОГБ-3
Трансформаторные преобразователи перемещения работают на повышенной частоте и создают пропорциональный сигнал при перемещении в зазоре между катушками диамагнитного экрана.
Преобразователи выполняются по диф- ференциальной схеме: две первичные и две вторичные катушки, расположенные с зазором, образуют чувствительный элемент.
к
L3 н
*г
L4 к
Д2
R6
\/\
Г
N T t L
/< /Г /<С1
1—1—1
R4
\C7
R5
Д1
R7
Кон
Цепь
2
-18(-9) В
3
Выход
1
Рис. П.2.1. Принципиальная электрическая схема преобразователя ДУС ОГБ-2
Преобразователь работает следующим образом (рис. П.2.1). При подаче стабилизированного напряжения питания 9 В на базу транзистора T1 подается напряжение смещения, что приводит к возбуждению автогенератора.
Резисторы R1 , R2 и R3 обеспечивают режим работы транзистора T1 по по- стоянному току, конденсаторы С2 и С3 совместно с катушками L1 и L2 образуют колебательный контур, конденсаторы С1 и С5 обеспечивают шунтирование резисторов
R2 и R3 по переменному току, а конденсаторы С4 и С11 - соответствующие фазовые соотношения в автогенераторе, выполненном по схеме Колпица (емкостной трехточки).
C6
C8
C9
н
L1
к.
н
L2
к
J
I
J
C
4[
C
11*
R2 \ R 3
1--
-
1
- ^C5
104 i
T1
I
Е
4
А£
R1
На первичных катушках L1 и L2, включенных последовательно и согласно
(«конец» L1 соединен с «началом» L2), возникает переменное напряжение частотой около 50 кГц, которое трансформируется во вторичные катушки L3 и L4, включенные также последовательно, но встречно («начало» катушки L3 соединено с «началом» L4).
«Начало» и «конец» катушки на схемах обозначены соответственно буквами «н» и «к».
Вторичные катушки благодаря встречному включению диодов Д1 и Д2 ам- плитудного детектора образуют дифференциальную схему измерения, т.е. обеспечивают повышение в два раза уровня выходного сигнала. Повышению уровня выходного сигнала способствует также включение параллельно вторичным катушкам конденсаторов С6 и С7, которые придают контурам L3C6 и L4C7 резонансные свойства. i—1-4
К
Цепь
2
-18(-9)
3
В ы х . 1
4
В ы х . 2
1
« + »
Рис. П.2.2. Принципиальная электрическая схема преобразователя ДУГ ОГБ-2
Таким образом, каждое из напряжений катушек L3 и L4 выпрямляется диодами Д1
и Д2. Далее это напряжение сглаживается конденсаторами С8 и С9 и выделяется на резисторах R4 и R5 в виде напряжений постоянного тока, причем благодаря указанному включению диодов между их катодами возникает разность выпрямленных напряжений.
Выходное напряжение с дифференциальной схемы измерения через резистор R6
подается на базу транзистора T2 эмиттерного повторителя, усиливающе
R2 R3
105
Д1
^5 ^C7 ^
4
C4
R2
R3
го сигнал по току (мощности). При ненагруженном датчике усилия экран располагается таким образом, что между анодами диодов напряжение приблизительно равно 0,7 В. В этом случае выходное напряжение эмиттерного повторителя равно нулю. При нагружении ДУС экран смещается так, что увеличивает экранирование катушки L4 (на ней уменьшается напряжение) и уменьшает экранирование катушки L3 (на ней напряжение увеличивается), в результате чего разность напряжений, подаваемая на базу Т2, увеличивается и при максимальной нагрузке на ДУС (4,9 кН) создает на движке переменного резистора R7, включенного в цепь эмиттера транзистора T2,
напряжение 4 В.
Регулировка выходного сигнала осуществляется переменным резистором R7 при максимальной нагрузке на датчик и сердечниками катушек при отсутствии нагрузки, чем обеспечивается нормализация выходного сигнала независимо от разброса параметров элементов схемы.
Принципиальная электрическая схема преобразователя ДУГ (рис. П.2.2) от- личается от схемы преобразователя ДУС лишь тем, что с целью придания харак- теристике отключения определенного вида (положение относительно осей координат) выходной сигнал ДУГ устанавливается парой переменных резисторов (регулирующих крутизну и смещение), находящихся в блоке управления, для чего анод диода Д2 и эмиттер транзистора T2 выведены на электрический разъем датчика, через который осуществляется связь с блоком управления.
R7
R1
C2
C3
н
L1
к н
L2
к
Д2 ft
C10
R6
T4
C11
К
цепь
2
-18 В
3
Выход
1
«+»
Рис. П.2.3. Принципиальная электрическая схема преобразователя ДУС ОГБ-3
Принципиальная электрическая схема ДУС ограничителя грузоподъемности ОГБ-
3 (рис. П.2.3) отличается от схемы ДУС ОГБ-2 наличием конденсатора С11 фильтра в
R8
R5
T3
C1
106 цепи питания, транзистора T2, включенного параллельно транзистору T1 для повышения мощности генератора, и транзистора T3 типа n-p-n для температурной компенсации перехода база-эмиттер транзистора T4 типа p-n-p.
Электрическая схема ДД приведена на рис. П.2.4.
Преобразователь ДД1
Преобразователь ДД2
7
6
6
5
К
Цепь
2
-18 В
1
« + »
4
Вых. ДД1
3
Вых. ДД2
Рис. П.2.4. Электрическая схема ДД
Принципиальная электрическая схема преобразователей ДД1 и ДД2 приведена на рис. П.2.5. Электрические схемы преобразователей ДД1 и ДД2 одинаковы и отличаются от схемы ДУС тем, что каждый блок трансформаторных преобразователей содержит одну пару катушек, а не две. Выпрямление сигнала генератора осуществляется по однополупериодной схеме на диоде Д1. Кроме этого, схема ДД отличается более мощным выходным каскадом, выполненным на основе двухкаскадного эмиттерного повторителя на транзисторах Т5 и Т6 типа p-n-p. Для температурной компенсации переходов база-эмиттер применен двух-каскадный эмиттерный повторитель на транзисторах Т3 и Т4 типа n-p-n и термосопротивление RK1.
Преобразователь датчика длины нагружен преобразователем датчика вылета. Эта нагрузка является переменной. Чтобы уменьшить ее влияние, в преобразователе датчика длины применено постоянное выходное сопротивление R10, а напряжение с переменного сопротивления R8 для настройки преобразователя подается на базу транзистора Т3. В связи с использованием одного экрана на два канала для удобства настройки датчика в схему введено второе настроечное переменное сопротивление R6.
107
Рис. П.2.5. Принципиальная электрическая схема преобразователей ДД1 и ДД2
109
Рис. П.2.6. Принципиальная электрическая схема преобразователей ДВ1 и ДВ2
111
Для исключения влияния на контролируемые сигналы падения напряжения на соединительных проводах от недостаточно отфильтрованной высокочастотной составляющей на выходе преобразователей включен дополнительный фильтр С11; при этом с целью предотвращения перегрузки по току (из-за короткого замыкания в момент включения питания через конденсатор С 1 1 ) транзисторов Т5 и Т6 в цепь этих транзисторов включен токоограничивающий резистор R13.
ДВ конструктивно выполнен одинаково с ДД. Отличительной особенностью является профилированный экран, влияющий на формирование сигналов ДВ 1 для измерения вылета и ДВ2 для заградительной характеристики. Экран ДВ профилирован так, чтобы получить на выходах преобразователей электрический сигнал, соответствующий заградительной характеристике (канал ДВ2), и сигнал для коррекции характеристики ДВ2 на углах поворота вала датчика более 30° (канал ДВ1). ДВ снабжен 7-штырьковым разъемом для включения в электрическую схему ограничителя.
Принципиальная электрическая схема преобразователей ДВ1 и ДВ2 (рис. П.2.6) аналогична схеме преобразователей ДД1 и ДД2.
Электрическая схема ДВ приведена на рис. П.2.7.
Преобразователь ДВ1
Преобразователь ДВ2
К
Цепь
7
-18 В
1
«+»
] )
I f ] ) 1
6
Вых. ДВ1
2
ДД2
4
Вых.2
3
Вых. 1
Рис. П.2.7. Электрическая схема ДВ
Особенности ДВ:
-питание преобразователя ДВ2 напряжением с выхода ДД2;
-подключение преобразователя ДВ2 к схеме ограничителя через настроечные сопротивления БУ (цепи «Вых.1 ДВ2» и «Вых.2 ДВ2»), позволяющие изменять крутизну и смещение характеристики отключения.
Учебное издание
Юрий Борисович Тихонов
СИСТЕМЫ АВТОМАТИКИ ДОРОЖНЫХ И
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
Учебно-методическое пособие
* * *
Редактор И. Г. Кузнецова
* * *
Подписано к печати Формат 60 х 90 7
16
. Бумага писчая Оперативный способ печати Гарнитура Times
New Roman Усл. п. л. 8,0, уч.-изд. л. 5,7 Тираж 150 экз. Заказ Цена договорная
Издательство СибАДИ 644099, г. Омск, ул. П. Некрасова, 10
Отпечатано в подразделении ОП издательства СибАДИ
644099, г. Омск, ул. П. Некрасова, 10
|
Скачать 1.44 Mb.