Спосіб керування режимами пуску та гальмування крана з траверсною підвіскою вантажу

Реферат: Спосіб керування режимами пуску та гальмування крана з траверсною підвіскою вантажу, згідно з яким, протягом пуску та гальмування крана задається приводне (гальмівне) зусилля руху крана, яке змінюється за поліноміальною залежністю від аргументу часу. UA 68241 U (54) СПОСІБ КЕРУВАННЯ РЕЖИМАМИ ПУСКУ ТА ГАЛЬМУВАННЯ КРАНА З ТРАВЕРСНОЮ ПІДВІСКОЮ ВАНТАЖУ UA 68241 U UA 68241 U 5 10 15 20 Корисна модель належить до підйомних кранів, зокрема до способів керування пуском та гальмування кранів прольотного типу з траверсною підвіскою вантажу. Відомий спосіб (Григоров О.В., Петренко Н.О. Вантажопідйомні машини. -X.: ХТУ "ХПІ", 2006.-304с.) керування краном прольотного типу, за якими здійснюється усунення коливань вантажу протягом трьох часових інтервалів. На часових інтервалах приводне або гальмівне зусилля приводу крана є максимальним. При переході від одного часового інтервалу до іншого зусилля приводу крана змінюється стрибкоподібно. У більшості випадків привод крана обладнується асинхронним електродвигуном. Стрибкоподібна зміна моменту на валу асинхронного двигуна спричиняє значні струмові перевантаження і, як наслідок, може викликати перегрів двигуна та вихід його з ладу. Як найближчий аналог прийнято спосіб (патент №94511 на корисну модель, опубл. 10.05.2011 бюл. №9, МПК В66С13/06, 13/22, Спосіб зменшення коливань вантажу, закріпленого на гнучкому підвісі, автори: Ловейкін B.C., Ромасевич Ю.О.), який характеризується тим, що пуск (гальмування) крана відбувається плавно, без стрибкоподібних змін приводного (гальмівного) зусилля. Такий спосіб може бути використаний для більшості кранів прольотного типу. Недоліком даного способу є те, що при використанні його для кранів, які мають траверсну підвіску, не може бути забезпечене усунення коливань вантажу. Причиною є вплив траверсної підвіски на динаміку руху вантажу та крана і, як наслідок, їх положення і швидкості у кінці розгону не співпадають, а коливання вантажу після пуску або гальмування крана залишаються. Корисною моделлю ставиться задача усунути вплив траверси протягом пуску (гальмування) крана для забезпечення відсутності коливань вантажу у кінці пуску (гальмування). Поставлена задача вирішується тим, що протягом пуску крана на нього діє приводне зусилля, зміна якого описується поліноміальною залежністю від аргументу часу: m  m  m t t    8192q13t  13t  3  1 6 m m  m    m m  m   42914t  14t  3    gm  t t    16384q143t  286t   198t   55t  5   429  1 360  m  8192  308t  616t   423t   115t  10    g  q429t  1287t   1485t   825t   225t   27t     429   462t  1386t   1596t   882t   238t   28t       W, Fпуск  28t t   1 14 2 4 3 4 4 2 2 2 2 2 2 3 4 3 2 2 2 2 1 2 2 2 3 2 1 1 3 4 2 3 3 2 4 6 5 4 2 3 3 5 2 4 30 35 6 5 2 25 (1) 1 2 1 2 5 3 4 4 6 2 6 де g - прискорення вільного падіння, м/с ; t - поточний час, с; T- тривалість пуску крана, с;  - номінальна швидкість руху крана, м/с; m1, m2, m3 - приведена до поступального руху маса крана з приводним механізмом, маса траверси та маса вантажу відповідно, кг;  1 - довжина гнучкого підвісу, яка з'єднує точку підвісу (масу m1 крана) та траверсу, м;  2 - довжина гнучкого підвісу, яка з'єднує траверсу та вантаж, м; W - сила опору переміщенню, що діє на кран, Н; q коефіцієнт, який визначається за такою формулою: 2q={429T(33037200000(  1  2m1m2) 2 2 2 2 2 247296000g  1  2m1m2(  2m2(m1+m2)+  1m1(m2+m3))T +575000g (  2 m2 (m1+m2) + 2 2 2 4+  1 m 1(m2+m3) +2  1  2m1m2(2m2(m2+m3)+m1(2m2+m3)))T 3 6 6800g m2(m1+m2+m3)(  2m2(m1+m2)+  1m1(m2+m3))T + 4 2 2 8 2+29g m2 (m1+m2+m3) T )  }{16384(1453636800(  1  2m1m2) (2) 2 10432800g  1  2m1m2(  2m2(m1+m2)+  1m1(m2+m3))T + 2 2 2 2 2 2 2 +230000g (  2 m2 {m1+m2) +  1 m1 (m2+m3) + 4+2  1  2m1m2(2m2(m2+m3)+m1(2m2+m3)))Т 3 6 4 2 2 8 -1 2500g m2(m1+m2+m3)(  2m2(m1+m2)+  1m1(m2+m3))T +9g m 2(m1+m2+m3) Τ )} На Фіг.1. зображено динамічну модель руху крана з траверсною підвіскою вантажу. На Фіг.2 зображено графік зміни динамічної складової приводного зусилля, що діє на кран протягом пуску. На Фіг.3 представлені фазові портрети руху приведеної маси крана, траверси та вантажу (лінія з густою штриховкою - фазовий портрет руху вантажу, лінія з рідкою штриховкою фазовий портрет руху траверси, суцільна лінія - фазовий портрет руху крана). На Фіг. 4 представлені "некласичні" фазові портрети (у координатах "прискорення-швидкість") руху приведеної маси крана, траверси та вантажу ("густота" штриховки ліній "некласичних" фазових портретів для відповідних мас не змінюється). Графічні залежності представлені на Фіг.2-4 побудовані для таких параметрів пуску крана: m1=15000кг, m2=250кг, m3=500кг,  =1м/c, Т=5с,  1=5м,  2=4м. 1 UA 68241 U 5 10 15 20 25 В результаті дії на кран приводного зусилля (Фіг.2), яке описується залежністю (1) у кінці пуску крана коливання вантажу усуваються повністю (Фіг.3). Відмітимо нульові початкове та кінцеве прискорення крана протягом пуску (Фіг. 4), що зменшує динамічні удари у кінематичних зачепленнях його приводу. Гальмування крана відбувається аналогічно процесу пуску. Коливання вантажу протягом пуску усуваються. Отже, якщо на рух вантажу, траверси або крана не впливають непередбачувані фактори (наприклад, вітрове навантаження), то у момент початку гальмування швидкість крана рівна номінальній швидкості, а коливання вантажу будуть відсутні. У такому випадку для того, щоб загальмувати кран з усуненням коливань вантажу необхідно створити гальмівне зусилля, яке описується залежністю (1) з тією лише різницею, що динамічна складова зусилля буде входити у вираз зі знаком "-": для пуску Fпуск=Fдин.+W, для гальмування Fгальм= Fдин.+W. Алгоритмічну реалізацію пропонованого способу опишемо на прикладі пуску крана. У початковий момент часу відбувається зчитування інформації про масу вантажу m3, закріпленого на гнучкому підвісі та довжину гнучкого підвісу  1. Сигнал, пропорційний масі вантажу m3, може бути сформований за допомогою тензометричного S-подібного датчика маси. Сигнал про поточне значення довжини гнучкого підвісу  1 може бути сформований енкодером, який встановлений на валу канатного барабану, або за допомогою лазерного датчика відстані. Величина m2 визначається конструкцією траверси і є незмінною. Величина  2, як правило, є незмінною у процесі експлуатації крана протягом робочої зміни. Якщо величина  2 змінюється, то необхідно ввести відповідне налаштування у програму реалізації керування рухом крана. Надалі за формулою (2) визначається невідомий коефіцієнт q. Після цього відбувається формування сигналу про величину пускового зусилля в залежності від часу і відправка цього сигналу на виконавчий пристрій. Формування сигналу може виконуватись у цифровій або аналоговій формі. Якщо сигнал цифровий, то його формування виконується у вигляді двомірного масиву, де дискретному значенню часу tί відповідає дискретне значення пускового зусилля Fпуск, (і=0, 1, 2,…, 30 35 40  ; де n - довжина масиву). n Аналоговий сигнал, на відміну від цифрового, формується лише протягом пуску крана і одразу подається на виконавчий пристрій. Виконавчим пристроєм, у даному випадку, може бути частотний перетворювач векторного типу, здатний керувати електромагнітним моментом асинхронного двигуна. Після того як виконавчий пристрій „відпрацював" пуск, усталений рух та гальмування крана відбувається "очистка" локальних змінних про рух крана (маса вантажу m3 та довжина гнучкого підвісу  1). Система керування рухом крана знову готова до виконання наступного перевантажувального циклу. Пропонований спосіб керування режимами пуску та гальмування крана з траверсною підвіскою вантажу може збільшити продуктивність виконання перевантажувальних операцій за рахунок усунення коливань вантажу. Крім того, динамічні навантаження у конструктивних елементах крана при такому керуванні будуть незначними, а це підвищить надійність та довговічність крана. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 Спосіб керування режимами пуску та гальмування крана з траверсною підвіскою вантажу, який відрізняється тим, що протягом пуску та гальмування крана задається приводне (гальмівне) зусилля руху крана, яке змінюється за поліноміальною залежністю від аргументу часу, причому процес гальмування відрізняється від пуску тим, що динамічна складова зусилля входить у вказану поліноміальну залежність зі знаком "-": для пуску Fпуск=Fдин.+W, для гальмування Fгальм= -Fдин.+W. 2 UA 68241 U Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 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