3. Принцип работы ограничителя грузоподъемности ОГБ-2
Как уже было установлено, ограничитель ОГБ-2 воспроизводит грузовую характеристику Q
max
=f
1
(R) в виде функции отключения F
mar
=/2(а). В соответствии с этим ограничитель грузоподъемности содержит датчик фактической нагрузки ДУС и датчик, реагирующий на изменение вылета и создающий сигнал, определяющий величину допустимой нагрузки. Таким датчиком в данном случае является ДУГ.
Таким образом, ид
УГ
пропорционально моменту устойчивости крана, а и
ДуС
- моменту опрокидывания. Сравнивающее устройство блока управления, управляющее состоянием реле (см. рис. 16), сравнивает эти два напряжения. Работа крана разрешена, если и
ДуС
<и
ДУГ
. При и
ДуС
>и
ДУГ
обесточивается обмотка реле, контакты которого от- ключают исполнительные механизмы крана.
4. Определение отклонения от линейности
характеристик датчиков
33
Зависимости выходного напряжения датчика усилия от приложенного усилия и датчика угла от угла поворота оси должны быть линейными в определенных пределах изменения входных параметров. 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 от линейности характеристики датчика производится относительно условной прямой, проведенной через две измеренные точки. Эта прямая принимается за расчетную (идеальную) характеристику.
Отклонение от линейности ДУГ
определяется относительно прямой, проведенной через точки реальной характеристики, соответствующие 10° и ( c iWx-10
o
), где a max
- максимальный угол поворота оси датчика.
Отклонение от линейности характеристики ДУГ определяется в интервале от 5° до (a max
-5°) по формуле
Удуг = Ю 0 % ,
(10)
Uamax _ 5°
U5° где
AU - абсолютное значение разности между измеренным напряжением и расчетным значением напряжения, взятым по «идеальной» характеристике, для данного значения угла; U
amax-5
° - выходное напряжение ДУГ при угле поворота на 5° меньше максимального; U
5
° - выходное напряжение ДУГ при угле поворота 5°.
Отклонение от линейности ДУС определяется относительно прямой, проведенной через точки, соответствующие 0,2 и 0,8 максимальной нагрузки.
Отклонение от линейности характеристики ДУС в интервале от 0,1 до 0,9 максимальной нагрузки определяется по формуле
УДУС =-----------
AU
------------ 1 0 0 % ,
(11)
U _U где
AU - абсолютное значение разности между измеренным напряжением и расчетным значением напряжения, взятым по «идеальной» характеристике, для данного значения усилия;
U0,9
Fmax - выходное напряжение ДУС при нагрузке на датчик, равной 0,9 от максимальной;
U0,1
Fmax - выходное напряжение ДУС при нагрузке на датчик, равной
0,1 от максимальной.
5. Состав и устройство лабораторного стенда Блок-схема стенда изображена на рис. 17. Питание ограничителя гру- зоподъемности осуществляется от преобразователя напряжения 220 В/=12 В, на передней панели которого расположены тумблер включения и контрольная лампа.
В состав стенда входят:
-комплект ограничителя грузоподъемности ОГБ-2 с доработан
34
+
+
ным блоком управления;
-преобразователь напряжения 220 В/=12 В; -вольтметр постоянного тока; -устройство нагружения датчика усилия.
На крышке блока управления дополнительно установлен тумблер «ДУГ-ДУС» (см. рис. 17), которым вольтметр постоянного тока V может подключаться к выходу датчика угла или датчика усилия.
ДУС
ДУС
ХД
УГ
______г
10-15 В
т
\
F [
СтН
9±0,5 В
СУ
Реле
ИМ
ПС
Рис. 17. Блок-схема стенда
Датчик усилия установлен на устройстве нагружения, снабженном динамометром с пределом измерения 5 кН. Устройство нагруже-ния позволяет прикладывать к датчику растягивающее усилие и производить измерение этого усилия.
6. Порядок выполнения работы
Выполнение лабораторной работы следует проводить в приведенной ниже последовательности:
6.1. Установить тумблеры на преобразователе напряжения и на блоке управления в нижнее положение («ОТКЛ»); переключатель характеристик П на блоке управления - в положение «5». Датчик усилия должен быть не нагружен.
6.2. Включить вилку шнура преобразователя напряжения в сеть 220 В 50 Гц.
6.3. Включить тумблер на преобразователе напряжения, загорается контрольная лампа.
S
УСЗ
БУ
Конденсатор
П
35 6.4.
Включить тумблер на блоке управления ограничителя, на панели сигнализации загорается зеленая лампа, стрелка указателя степени загрузки отклоняется вправо от деления 100 %.
6.5. Установить тумблер «ДУС-ДУГ» на блоке управления в положение «ДУГ».
6.6. Снять характеристику датчика угла в соответствии с табл. 7, задавая величину угла от 0 до 60° через каждые 5°. Соответствующие показания вольтметра занести в графу
иДУГтабл. 7.
Таблица
7 а, град
0 5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
UДУГ,В
6.7.
По данным табл.
7 построить график зависимости
Цд
УГ
=/2 1
(а), где а - угол поворота датчика угла.
6.8. По внешнему виду графика
идУГ=/21(а) оценить линейность тарировочной характеристики ДУГ.
6.9. Установить тумблер «ДУС-ДУГ» на блоке управления в положение «ДУС».
6.10.
Снять характеристику датчика усилия, задавая величину усилия от 0 до 5 кН через 0,5 кН. Данные измерений занести в графу
иДуСтабл. 8.
Таблица 8
F, кН
0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
идус В
6.11.
По данным табл. 8 построить график
Uy
C
=/2 2
(F), где
F - сила, приложенная к датчику.
6.12. По внешнему виду графика
U/y
C
=/2 2
(F) оценить линейность тарировочной характеристики ДУС.
6.13.
Установить переключатель характеристик
П на блоке управления в положение «1».
6.14. Снять характеристику отключения ограничителя грузоподъ- емности, изменяя угол от 0 до 55° через каждые 5°. Для каждого зна- чения угла величину усилия определить при постепенном увеличении нагрузки на датчик усилия по динамометру в момент срабатывания ограничителя. Данные измерений занести в табл. 9.
Таблица
9
F, кН а, град
П—1
П—3 0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 зависимости
36 6.15. Установить переключатель характеристик
П на блоке управ- ления в положение «3».
6.16. Повторить операции по п. 6.14.
6.17. По данным табл.
9 построить характеристики отключения в одной системе координат.
Содержание отчета:
1) название работы;
2) цель работы;
3) блок-схема стенда (см. рис. 17);
4) табл. 7;
5) график зависимости U^^f
21
(a) в соответствии с табл. 7;
6) формула для расчета нелинейности характеристики датчика угла;
7) табл. 8;
8) графики зависимостей U^
c
=f
22
(F) в соответствии с табл. 8;
9) формула для расчета нелинейности характеристики датчика усилия;
10) табл. 9;
11) графики зависимостей F=f
23
(a) для 1 и 3 положений переклю- чателя блока управления в одной системе координат в соответствии с табл. 9.
Контрольные вопросы
1. Каково назначение ограничителя грузоподъемности?
2. На какие краны может устанавливаться ограничитель грузоподъемности ОГБ-
2?
3. Какие основные узлы входят в состав ограничителя грузоподъемности?
4. Где устанавливается датчик усилия в зависимости от способа подвески стрелы на кране?
5. Что называется вылетом?
6. Что называется углом наклона стрелы?
7. Что называется грузовой характеристикой крана?
8. Что называется характеристикой отключения ограничителя грузоподъемности?
9. Объясните причину отличия снятой на стенде характеристики отключения ограничителя грузоподъемности от грузовой характеристики крана.
10. Характеристики отключения ограничителя грузоподъемности построены для значений Q
max и 1,1Q
max
. Укажите на графике область, в которой ограничителем грузоподъемности выдается команда на отключение механизмов крана.
11. Какие механизмы крана должны отключаться ограничителем грузоподъемности?
12. Какие функции выполняют датчик угла и датчик усилия?
13. Объясните устройство и принцип работы датчика усилия.
14. В чем заключается отличие преобразователей датчика угла и датчика усилия?
15. Как определить величину нелинейности характеристик датчика угла и датчика усилия?
16. Какие устройства входят в состав блока управления и каково их назначение?
37
Ось вращения
Телескопическая
Рис. 18. Расчетная схема грузоподъемного крана
Лабораторная работа № 4
ИЗУЧЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ОГРАНИЧИТЕЛЯ
ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ ОГБ-3
Цели
работы:
изучение состава, принципа работы ограничителя грузоподъемности ОГБ-3, снятие характеристик отключения ограничителя с использованием стенда СКН-2.
1. Общие сведения
Условно схема грузоподъемного крана показана на рис. 18.
На схеме обозначено: -I - длина стрелы; -R - вылет;
-а - угол наклона стрелы;
-ДУС - датчик усилия;
-дд - датчик длины стрелы;
-ДВ - датчик вылета (угла наклона стрелы).
Ребром опрокидывания называется линия опорного контура, относительно которой вероятность опрокидывания крана наибольшая.
Линией опорного контура является периметр прямоугольника, образованного опорами.
Гидромеханический
преобразователь с ДУС
38
Грузовой характеристикой крана называется зависимость максимальной массы груза
Qmax, который может поднять кран на данном вылете
R (см. рис. 18), от величины этого вылета: Q
max
=/1(R).
Грузовая характеристика крана приводится в паспорте на кран в виде таблицы или графиков.
Ограничитель грузоподъемности воспроизводит грузовую характеристику крана
Qmax=f1(R) в виде характеристики отключения ограничителя грузоподъемности
F
max
=f2(a), где F
max
- приложенное к датчику усилия (ДУС) усилие;
а - угол поворота вала датчика вылета (угла).
Расчетная схема грузоподъемного крана с выводом аналитической зависимости для грузовой характеристики крана и характеристики отключения ограничителя грузоподъемности были приведены при рассмотрении ограничителя грузоподъемности
ОГБ-2.
Для крана с телескопической стрелой грузовая характеристика преобразуются в характеристику отключения ограничителя при измерении нагрузки по оси гидроцилиндра подъема стрелы. В ограничителях ОГБ-3 различной модификации эта нагрузка измеряется ДУС. Датчик усилия работает на растяжение совместно с гидромеханическим преобразователем плунжерного типа, преобразующим давление в поршневой и штоковой полостях гидроцилиндра подъема стрелы в усилие на датчике
(см. рис. 18).
Датчик
вылета устанавливается так, чтобы вал датчика находился на одной прямой с осью вращения стрелы (рис. 19). Вращение стрелы при ее подъеме и опускании передается датчику с помощью поводка.
Корневая секция Рис. 19. Размещение датчика вылета на кране
39
Датчик длины стрелы устанавливается на корневой секции стрелы. Ролик, закрепленный на конце вращающего вал датчика поводка, прижимается к струне пружиной и перемещается по струне, натянутой на телескопической части стрелы (рис.
20).
Благодаря тому, что струна натянута по диагонали, при выдвижении телескопа происходит поворот вала датчика. Иногда вместо
Рис. 20. Размещение датчика длины на кране
40 сткой подвеской телескопической стрелы и предназначен для формирования команды управления с целью защиты крана от перегрузки и опрокидывания и информирования машиниста о состоянии крана и положении его рабочего оборудования.
Ограничитель при перегрузке автоматически отключает механизмы подъема груза и механизмы, продолжение работы которых направлено на снижение устойчивости крана. Работа ограничителя основана на сравнении выходного сигнала датчика усилия с предельно-допустимой величиной, задаваемой датчиком вылета, контролирующего вылет в зависимости от изменения длины стрелы и угла ее наклона.
Функциональная схема ограничителя грузоподъемности ОГБ-3 изображена на рис. 22.
В состав ограничителя входят: -блок управления; -датчик усилия; одного используются три ролика, между которыми проходит струна. Пружина при этом отсутствует. Для крана с телескопической стрелой грузовую характеристику крана и характеристику отключения ограничителя грузоподъемности представляют в виде нескольких графиков, каждый из которых соответствует определенной длине стрелы (рис. 21). График грузовой характеристики содержит криволинейные участки, соответствующие допустимым условиям опрокидывания крана, и прямые линии, соответствующие допустимым условиям прочности конструкции.
Q,
т
Я
Н),
Р(МПа) L
C
R, м а, град
а
б
Рис. 21. Грузовая характеристика крана с телескопической стрелой ( а ) и характеристика отключения ограничителя грузоподъемности ( б )
В общем случае характеристика отключения строится для нагрузки Q
max
и нагрузки 1,1Q
max
(см. рис. 15), полагая, что в зоне, расположенной ниже линии
Q
max
, ограничитель должен разрешать работу крана, а выше линии 1,1Q
max
- запрещать.
В зоне между этими линиями возможно 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 значение l,05Q
max
, для которого проводится настройка ограничителя.
2. Назначение и состав ограничителя грузоподъемности ОГБ-3
Ограничитель грузоподъемности ОГБ-3 является системой автоматической защиты, устанавливается на гидравлические краны с же-
41
-датчик вылета (угла наклона стрелы); -длины стрелы; -панель сигнализации. Блок
управления (БУ) устанавливается в кабине машиниста. В состав БУ входят (см. рис. 22):
• тумблер включения SA1;
• предохранитель FV;
• стабилизатор напряжения СтН;
• сравнивающее устройство СУ;
• переключатель характеристик П;
• исполнительное реле К1;
• конденсатор выдержки времени С;
• настроечные резисторы R4, R12, R13.
СтН при напряжении бортовой сети от 20 до 30 В постоянного тока выдает стабилизированное напряжение 18±1 В.
Переключатель характеристик П предназначен для выбора характеристики отключения ограничителя, определяющей режим работы крана (на опорах, без опор). В зависимости от выбранного режима переключатель подключает к датчику угла пару настроечных резисторов, позволяющих регулировать крутизну и смещение характеристики отключения относительно осей координат F и а.
СУ сравнивает выходные сигналы второго канала датчика вылета ДВ2 и ДУС.
Выходной сигнал сравнивающего устройства управляет состоянием реле К1, которое управляет исполнительными механиз-
42
К исполнительным механизмам крана Рис. 22. Блок-схема ограничителя грузоподъемности ОГБ-3 мами (ИМ) крана.
Конденсатор С, включенный параллельно обмотке реле, увеличивает время
срабатывания и время отпускания реле, чтобы ограничитель грузоподъемности не реагировал на кратковременные изменения нагрузки. Настроечные резисторы служат для настройки ограничителя на стенде и для его подстройки на кране.
Датчик усилия (ДУС) преобразует приложенное к нему усилие в напряжение постоянного тока. Конструктивно ДУС ограничителя грузоподъемности ОГБ-3 выполнен аналогично ДУС ограничителя грузоподъемности ОГБ-2. Основное отличие от ДУС ОГБ-2 - в наличии дополнительного транзисторного усилительного каскада.
Датчик длины (ДД) преобразует в электрический сигнал длину стрелы. ДД состоит из двух каналов. Первый канал ДД1 предназначен для получения сигнала, пропорционального длине стрелы. Этот сигнал поступает на указатель длины стрелы в
43 панели сигнализации. Второй канал ДД2 предназначен для получения сигнала, являющегося функцией величины допустимого усилия, воспринимаемого ДУС. Этот сигнал участвует в формировании характеристики отключения.
ДД содержит вращающийся профильный экран, взаимодействующий с блоками катушек двух трансформаторных преобразователей: ДД1 и ДД2. Особенностью ДВ является питание преобразователя ДВ2 напряжением с выхода ДД2.
Датчик вылета (ДВ) (угла наклона стрелы) преобразует в электрический сигнал угол наклона стрелы. ДВ конструктивно выполнен одинаково с ДД. Отличительной особенностью являются профилированный экран, влияющий на формирование сигналов ДВ1 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
О
(канал ДВ1).
Электрические схемы ДУС, ДД, ДВ приведены в прил. 2.
Панель сигнализации (ПС), как и блок управления, устанавливается в кабине машиниста. В состав панели сигнализации входят (см. рис. 22) указатель степени загрузки
УСЗ, указатель длины стрелы L, сигнальные лампы
Лз и
Лк. УСЗ представляет собой миллиамперметр с неоцифрованной шкалой. Он указывает лишь на приближение величины опрокидывающего момента к 100%. На
УСЗ подается напряжение, равное разности выходных напряжений ДВ2 и ДУС:
U^-U^c. При
UjB2=UjyCстрелка индикатора указывает на 100%. Лишь это значение может быть указано точно, поэтому на шкале оцифрована только риска 100. При этом следует иметь в виду, что под значением 100 % понимается не номинальное значение опрокидывающего момента, определенное по грузовым характеристикам крана, а то значение, на которое настроен ограничитель.
Указатель длины стрелы
L представляет собой миллиамперметр, шкала которого отградуирована в метрах. На указатель длины стрелы подается напряжение с выхода
ДД1. Сигнальные лампы
Лз и
Лк управляются контактами реле БУ (см. рис. 22).
Если ограничитель выдает команду, разрешающую работу крана, горит зеленая лампа
Лз, красная лампа
Лк при этом погашена. При срабатывании ограничителя, когда выдается команда на отключение исполнительных механизмов крана, зеленая лампа
Лз гаснет, загорается красная
Лк. 
Скачать 1.44 Mb.