Спосіб усунення коливань вантажу, закріпленого на гнучкому підвісі, при роботі кранового візка з непередбачуваними зовнішніми впливами

Реферат: Винахід належить до способів керування рухом кранового візка при роботі крана із впливами, які наперед не можуть бути передбачені. Спосіб усунення коливань вантажу, закріпленого на гнучкому підвісі, при якому при гальмуванні кранового візка величину приводного зусилля, яка на нього діє, встановлюють через визначений проміжок часу з урахуванням першої, другої та третьої похідної за часом положення центру мас вантажу, довжини гнучкого підвісу, маси вантажу і зведеної до поступального руху маси візка та привідного механізму, причому величина приводного зусилля не перевищує наперед встановлене значення. Винахід забезпечує здійснення керування рухом візка при значних вітрових впливах. UA 102280 C2 (12) UA 102280 C2 UA 102280 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Винахід належить до вантажопідйомної техніки, зокрема до способів керування рухом кранового візка при роботі крана із впливами, які наперед не можуть бути передбачені (наприклад, при вітрових навантаженнях, які спричиняють розгойдування вантажу). Відомий спосіб (Смехов А. А. Оптимальное управление подъемно-транспортными машинами / А. А. Смехов, Н. И. Єрофєев. - М.: Машиностроение, 1975. - 239 с.) усунення коливань вантажу за мінімальний час, який ґрунтується на програмному керуванні рухом кранового візка. Недоліком такого способу є підвищені динамічні навантаження у приводі вантажного візка внаслідок того, що функція моменту на валу двигуна візка має розриви першого роду. Відомий також спосіб (патент № 92617 на корисну модель, опубл. 25.11.2010, бюл. № 22, МПК В66С 13/00, 13/22, Спосіб керування вантажним візком з вантажем на гнучкому підвісі, автори: Ловейкін B.C., Ромасевич Ю.О.) усунення коливань вантажу, який закріплений на гнучкому підвісі, згідно з яким здійснюється вимірювання довжини підвісу вантажозахватного пристрою, маси вантажу, а розгін вантажного візка виконується на штучній механічній характеристиці приводного електродвигуна для створення на його валу відповідного приводного моменту, причому протягом розгону візка прискорення не перевищує максимально допустимого значення. Керування рухом кранового візка за даним способом є програмним. Крім того, даний спосіб характеризується плавністю руху кранового візка і невеликими динамічними навантаженнями у його приводі. Даний спосіб вибрано за прототип. Недоліком прототипу є те, що він не може бути використаний у тих випадках, коли на кран діють невизначені зовнішні впливи. Прикладами таких впливів можуть бути: пориви вітру при виконанні перевантажувальних робіт у портах; нерівності шляху по якому рухається візок, що впливає на виникнення коливань вантажу тощо. Програмне керування рухом візка не враховує фактичне фазове положення вантажу відносно кранового візка і, як наслідок, коливання вантажу залишаються. Винаходом ставиться задача при керуванні рухом кранового візка врахувати непередбачувані зовнішні впливи на кран та вантаж, що викликають додаткові коливання вантажу закріпленого на гнучкому підвісі. Поставлена винаходом задача вирішується тим, що крановий візок протягом гальмування рухається під дією зусилля, яке є функцією трьох змінних: першої, другої та третьої похідних за часом положення центру мас вантажу. В результаті чого усуваються коливання вантажу. На фіг. 1 зображено графік фазової траєкторії руху системи „візок - вантаж" (графік побудований у системі координат „різниця центів мас візка і вантажу - різниця швидкостей центів мас візка і вантажу - швидкість візка"; точкою на фіг. позначено початок координат). З фіг. 1 видно, що коливання вантажу з плином часу усуваються, а швидкість візка зменшується практично до нуля. На фіг. 2. показано графік зміни зусилля, що діє на візок протягом усієї тривалості гальмування. При цьому модуль приводного зусилля не перевищує встановленої величини, що забезпечує роботу приводного двигуна візка без перевантажень. На фіг. 3. показано загальний алгоритм роботи системи керування роботою кранового візка з вантажем. Відповідно до алгоритму реалізації способу (фіг. 3) виконується введення початкових даних для розрахунку функції приводного зусилля до яких належать такі величини: маса вантажу, довжина гнучкого підвісу, перша, друга та третя похідні за часом координати центра мас вантажу. Надалі визначається значення приводного зусилля приводу кранового візка за формулою:   m A x  A 2  2  2A 3x 2  x F 1 1 2  W , (1) 2 2u 0 g , де - довжина гнучкого підвісу, g l l - деякі коефіцієнти, що залежать від довжини де 0 - власна частота коливань вантажу ( 0  50 прискорення вільного падіння); A 1 , A 2 , A 3 гнучкого підвісу l та маси вантажу m2 ; m1 - зведена до поступального руху маса візка та приводного механізму; W - статичний опір переміщенню візка з вантажем;  u - ваговий коефіцієнт, який підлягає варіюванню, причому початкове значення  u є мінімальним, у подальшому  u збільшується. Отримане значення порівнюють з допустимим Fmax . Якщо виконується умова F  Fmax , то система керування видає значення F на пристрій керування приводним двигуном візка. Якщо ж ця умова не виконується, то збільшують значення  u на 1 UA 102280 C2 5 величину  і повторюють розрахунок F з перевіркою умови F  Fmax . Система керування варіює значення  u доти, поки ця умова не виконається. Надалі, після видачі сигналу на пристрій керування приводом візка, система керування зчитує фазові координати вантажу x 2 ,  2 , x2 за допомогою датчика відхилення канату з   x вантажем від вертикалі. Вищі похідні функції х2 отримують за допомогою кінцево-різницевих співвідношень, наприклад для x 2 :  x 2 i  1t   x 2 it  , (2) t де t - тривалість руху системи між „сусідніми" опитуваннями датчика відхилення канату з вантажем від вертикалі; і - індекс і-того опитування датчика. На основі введених у систему керування даних x 2 ,  2 , x2 виконується перевірка умови:   x  x2  10 x i  1t     2 i  1t  x 2 i  1t  2 x    x max , (3)  x 2 i  1t   2 2   2 2   4   де x max - максимально дозволене, за технологічними вимогами, відхилення вантажу від 2 gm1  m 2  , де lm1 m2 - маса вантажу). За виконаної умови необхідно закінчувати процес гальмування, тобто припиняти подальший розрахунок і видачу сигналів на пристрій керування приводом кранового візка. Якщо умова не виконалась, то необхідно надалі продовжувати керування рухом візка, повертаючись до визначення величини приводного зусилля. Фізична суть умови (3) полягає у тому, що енергія коливань вантажу, яка допустима за технологічними вимогами, повинна бути більшою, аніж поточна енергія руху динамічної системи „візок-вантаж", яка є сумою енергії коливань вантажу та енергії руху кранового візка. Таким чином, визначення величини приводного зусилля протягом гальмування кранового візка відбувається дискретно, тобто через проміжок часу t . Пропонований спосіб може бути використаний для керування рухом вантажопідйомного крана. Особливо цінним даний спосіб може виявитись у роботі портових перевантажувачів мостового типу, оскільки вони зазнають значних вітрових впливів. вертикалі;  - власна частота коливань вантажу відносно рухомого візка (   15 20 25 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 Спосіб усунення коливань вантажу, закріпленого на гнучкому підвісі, при якому виконують керування рухом кранового візка з вантажем на гнучкому підвісі, що включає вимірювання довжини гнучкого підвісу та маси вантажу, який відрізняється тим, що при гальмуванні кранового візка величину приводного зусилля, яка на нього діє, встановлюють через визначений проміжок часу з урахуванням першої, другої та третьої похідної за часом положення центру мас вантажу, довжини гнучкого підвісу, маси вантажу і зведеної до поступального руху маси візка та привідного механізму, причому величина приводного зусилля не перевищує наперед встановлене значення. 2 UA 102280 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3