DE1935791B2

DE1935791B2 - Einrichtung zur lastmomentbegrenzung

Info

Publication number: DE1935791B2
Application number: DE19691935791
Authority: DE
Inventors: Werner Neumann Dietrich Dipl Ing Pitter Andreas 2940 WiI helmshaven Schmitt Werner 5670 Kirn Muller
Original assignee: Fried Krupp GmbH, 4300 Essen
Priority date: 1969-07-15
Filing date: 1969-07-15
Publication date: 1973-05-10
Also published as: DE1935791A1; DE1935791C3; JPS5036579B1

Description

kurven Ti, Tu und Tiu. für die drei anderen Zustände des Teleskopausleger aus je drei Ästen, ζ. Β. Γι,, Γι₂, Ti₃. Die beiden ersten Äste jeder dieser drei Tragkraftkurven liegen tiefer als der entsprechende Kurvenast für den jeweils weniger weit ausgefahrenen Auslecer. Wenn in den Bereichen kleiner Ausladungen beispielsweise der Ausleger vom Zustand 0 in den Zustand 1 überführt wird, wenn also der Teil 10 ausgefahren wird, bewirkt die Lastmomentbegrenzungs-Einrichtung, daß nicht mehr die Kurvenäste T_1n und T₀₂ maßgebend sind, sondern die tiefer liegenden Kurvenäste Ti₁ bzw. Ti₂. Die Umschaltung erfolgt schlagartig, sobald der Teleskopteil 10 beginnt, aus dem Grundausleger 6 auszufahren. Eine entsprechende Umstellung erfolgt, sobald die Auslegerteile 11 bzw. 12 — ausgehend vom Zustand I bzw. Il — ausgefahren werden.

Wie insbesondere F i g. 2 zeigt, überschneiden sich die Tragkraftkurven bei Beginn der dritten Kurvenäste. Demzufolge liegt z. B. der Kurvenast Tu₃ höher als der Kurvenast ΤΊ₃, und der Kurvenast Tm₃ liegt höher als der Ast Tn₃. Das liegt daran, daß in den Bereichen größerer Ausladungen — wie es später an Hand von F i g. 4 erläutert wird — der Schwerpunkt des Auslegergewichtes bei gleicher Ausladung des Auslegers um so weiter von der Kipplinie 9 entfernt ist, je kürzer der Ausleger, d. h. je kleiner der Neigungswinkel des Auslegers bei gegebener Ausladung ist.

So ist nach F i g. 2 bei einer Ausladung von 12 m nach dem Kurvenast Ti₃ eine Tragkraft von 2,0 Mp zulässig, wenn also der Ausleger sich im Zustand eines vollen Teleskop-Schubes befindet. Bei derselben Ausladung ist nach dem Kurvenast Tn₃ bei zweifacher Teleskopieruns des Auslegers die zulässige Tragkraft gleich 2,4 Mp. Nacn dem Kurvenast Tm₃ erhöht sich bei derselben Ausladung die zulässige Tragkraft auf 2,8 Mp, wenn also der Ausleger sich im Zustand dreier voller Teleskopschübe befindet.

Für die Einrichtung zur Lastmoment-Begrenzung nach der Erfindung werden die Tragkraftkurven nach F i g. 1 und 2 umgerechnet in Kurven der zulässigen Momente, bezogen auf den Fußpunkt des Auslegers, der sich in der Achse 5 befindet, wobei als Abszisse wieder die Aufladung d gewählt wird. Für die sich hieraus ergebende Kurvenschar wird als Parameter die unterschiedliche Länge des Auslegers gewählt, und zwar für die verschiedenen Zustände 0, 1, 11, III. Die so gebildeten Momentenkurven werden in einem Speicher 13 nach F i g. 3 untergebracht, und zwar in der Form von Kurvenscheiben oder von Bandauf-

nahmen.

Ferner sind drei Meßglieder vorhanden, mittels deren die wirksame Auslegerlänge 1, der Neigungswinkel des Auslegers gegenüber der Waagerechten sowie die von dem Wippwerk 7 auf den Ausleger wirkende Kraft ermittelt weiden. Zur Ermittlung dieser Kraft wird beispielsweise der Flüssigkeitsdruck in dem Wippzylinder 7 gemessen. Es können für diesen Zweck aber auch Dehnungsmeßstreifen verwendet werden, die an einem Teil des Wippwerkes oder an einem Teil des Grundauslegers 6 angebracht weiden. Falls das Wippwerk durch einen Seilzug gebildet wird, kann die auf den Ausleger wirkende Kraft durch Messung der Zugbeanspruchung des Seiles bestimmt werden. Die so ermittelten Werte werden in einen Geber 14 für die Auslegerlänge bzw. in einen Geber 15 für den Winkel \ bzw. in einen Geber 16 für die von dem Wippwerk auf den Ausleger wirkende Kraft P eingebracht (F i g. 3).

In einem Gerät 17 wird von den in «tanl Spe riterö befindlichen Kurven diejenige ausgewählt, die de jeweiligen Auslegerlänge 1 entspricht Der bette«* Wert für die Auslegerlänge wird aus dem Geber das Gerät eingespeist. _ ^ ^ __^ ^ ^ _{von dem}

rechte Abstand des Fußpunktes 5 des Auslegers v der lotrechten Drehachse 3 ist. ₁₇

In einem Gerät 19 wird aus der von dem Genrtl/ gelieferten, ausgesuchten Kurve und aus dem von dem Gerät 18 gelieferten Wert der Audadungrf daqemge

S-ÄSSS&

des Auslegers maßgebend ist

mm

weiteren Gerät 21 der Hebelarm A, mit£em d.-auf den Ausleger wirkt, eingespeist. Der Hebel«™ A wird in dem Gerät 21 aus dem von dem Geber 15 ge lieferten Winkel \ gebildet.

Das jeweils zulässige Moment M_tui und das

Fußpunkt 5 des Auslegers bezogen wer.g eine beträchtliche konstruktive Vereinfachung

Wenn in den Bereichen großer Ausladungen rf der Ausleger Zwischenlängen hat d.e nicht,den vollen Teleskopschüben entsprechend den Zustanden 0 I,,IU III entsprechen - also in den Gebieten, die in Fi g. 2

Das ist praktisch ohne Gefahr, was sich aus der folgenden Betrachtung an Hand von Fi g. 4 ^βΓ|'"·

Es ist zunächst angenommen, daß der Ausleger :srch im Zustand II mit zwei vollen Teleskopausschuben befindet. Er hat somit die wirksame,Lange /„. Fe rner soll der Ausleger mit der Waagerechten einen Wmke _Λ1Ι bilden. Dem entspricht die au. d.e_D"Jachse 3 des Oberbaues 4 bezogene Ausladung rf. Fu. d e: La ge/1 wird in dem Gerät 17 aus dem Speicher 13 eine be stimmte Kurve M₈₁₁₁₁₁ = /11 tf) au>g?ucl t. (D.ese Kurve entspricht der Kurve-T₁₁ in Fi | und^ Für die Ausladung./, die in dem Geiat 18; auι den er

abschnitt Tu»'·

i-oH-

+ c₀)

Hierbei ist

Ga das Gewicht des Auslegers,

cn der waagerechte Abstand des Schwerpunktes Sa ii des Auslegers von der Kippkante im Fußpunkt 9 der Stütze 8, C₀ der waagerechte Abstand des Stützen-Fußpunktes 9 von dem Fußpunkt 5 des Auslegers,

Qii die bei dieser Einstellung des Auslegers zulässige Last,

α der waagerechte Abstand der "Wirkungslinie der Last Qn von dem Stützenfußpunkt 9.

Es soll nun der äußere Teleskopteil des Auslegers eingezogen werden, so daß dieser sich im Zustand I mit einem vollen Teleskopausschub befindet. Die wirksame Auslegerlänge ist dann k. Ferner soll der Ausleger so weit abgesenkt werden, daß sich wieder die Ausladung d ergibt. Der Neigungswinkel ist dann «1. Dabei vergrößert sich der waagerechte Abstand des Schwerpunktes Sai von dem Stützenfußpunkt 9 auf a.

Es soll nun für den ganzen Bereich der Absenkung des Auslegers von an bis <%i die für den Auslegerzustand Il ausgewählte Kurve M_zui 11 = fn(d) maßgebend bleiben. Dann gilt für den Grenzfall, daß der Ausleger bis auf den Winkel αϊ abgesenkt ist, bei gleichbleibender Ausladung d:

Mzum = Ga(ci + C₀) + Qi(a + C₀).

Hierbei ist Qi die Last, die für diesen Fall von der Lastmomentbegrenzung noch zugelassen wird. Diese errechnet sich aus

Im Falle I ist der Standsicherheitsfaktor
G-b

-o) + en (β + c₀)

Qi = Qh-Ga

C₀) + Qi(a + c₀)

35

Cl — CH

Da ei größer als cn ist, ergibt sich, daß Qi kleiner als Qn ist. Das beruht darauf, daß im Zustand ΐ das von dem Auslegergewicht Ga herrührende Kippmoment wegen des größeren Abstandes ei des Schwerpunktes Sai von dem Stützenfußpunkt 9 größer ist als im Zustand II und folglich von dem unveränderten Moment Mzuin weniger für das Kippmoment aus der Last Qi übrigbleibt.

Der so ermittelte Wert Qi ist an sich im Hinblick auf die Standsicherheit des Kranes zu groß, wenn man einen bestimmten Standsicherheitsfaktor Sn nicht überschreiten will, der im Falle Π vorausgesetzt war.

Dieser Faktor errechnet sich, zu

S_n =

G-b

• a

Ga -cn + Qn
Hierbei ist

G das Gewicht des Kranes ohne den Ausleger und b der Abstand des Schwerpunktes, in dem dieses Gewicht angreift, von dem Stützenfußpunkt 9.

55 Ga ■ ei + Qi* · a

Hierbei ist Qj* diejenige Last, die noch zulässig ist, wenn der Standsicherheitsfaktor im Falle T gleich dem im Falle Il ist. Setzt man demgemäß

Si = Sn,
so errechnet sich Qi* zu

Qi* = Qu-Ga ^Γι~^.
a

Vergleicht man dies mit der oben ermittelten Gleichung

Ql = QlI — G a ,

a + c₀

so wird hiermit zunächst bestätigt, daß Q] größer ist als Qi*, da ei — cn positiv ist. Der Unterschied ist aber nicht erheblich, da bei großen Ausladungen der Abstand α erheblich größer ist als C₀, dieses also nahezu vernachlässigt werden kann, und da bei mittleren Ausladungen der Unterschied zwischen ei und cn sehr klein ist und die Last Qn so große Werte annimmt, daß demgegenüber das Auslegergewicht Ga eine geringere Rolle spielt. Bei kleinen Ausladungen schließlich ist wie erwähnt nicht mehr die Standsicherheit für die Bemessung der Last maßgebend, sondern die Beanspruchbarkeit des Auslegers und der Teleskop-Verstellmittel.

Sonach gilt für den Bereich, in dem für die Begrenzung der Last die Standsicherheit maßgebend ist, daß es ungefährlich ist, wenn für die Zwischenlängen des Teleskopauslegers zwischen den vollen Teleskopschüben diejenigen Kurven M_zui — f(d) ausgewählt werden, die den jeweils größeren vollen Teleskopschüben entsprechen. Bei den praktisch in Betracht kommenden Bemessungen der Krane ergibt sich, daß im äußersten Fall der selbsttätig beschränkte, zulässige Wert der Last nur ganz geringfügig größer ist als der sich bei unveränderter Standsicherheit ergebende Wert. Beispielsweise liegt bei einem ausgeführten Autokran — wenn der Ausleger ausgehend vom Zustand mit drei vollen Teleskopschüben abgesenkt wird, bis bei unveränderter Ausladung der Zustand zweier voller Teleskopschübe erreicht ist — der selbsttätig beschränkte zulässige Wert der Last weniger als 1% höher als derjenige Wert der Last, der bei unverändertem Standsicherheitsfaktor noch zulässig wäre. Diese Abweichung liegt aber innerhalb des Toleranzbereiches für die Standsicherheit. Andererseits wird durch diese Art der Lastmomentbegrenzung die Tragfähigkeit des Kranes im Bereich mittlerer und großer Ausladungen bis zur zulässigen Grenze ausgenutzt, so daß hohe Wirtschaftlichkeit erreicht wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

richtung der eingangs genannten Art so zu gestalten, Patentansprüche: daß die erforderliche Betriebssicherheit eines Kranes mit Teleskopauslegern unter besserer Ausnutzung des

1. Einrichtung zur Lastmomentbegrenzung für Kranes bei allen Teleskopzuständen erreicht wird,
einen Kran mit einem Teleskopausleger unter An- 5 In der Zeichnung ist zur Erläuterung eines Auswendung dreier Meßglieder zur Ermittlung der führungsbeispiels des Erfindungsgegenstandes in F i g.l wirksamen Auslegerlänge, des Neigungswinkels des ein Autokran mit einem Mehrfach-Teleskop-Ausleger Auslegers sowie der vom Wippwerk auf den Aus- bei verschiedenen Einstellungen des Auslegers in leger wirkenden Kraft, unter Zugrundelegung von Seitenansicht in Verbindung mit Tragkraftkurven dar-Sollwertkurven über der Ausladung, die aus den io gestellt;

jeweils ermittelten Werten der Auslegerlänge und Fig. 2 ist ein Ausschnitt aus Fig. 1 in größerem

des Ausleger-Neigungswinkels gebildet wird, sowie Maßstab;

unter Anwendung eines Vergleichsgerätes, das F i g. 3 ist ein Blockschaltbild und

dann, wenn der sich aus der Kraftmessung er- F i g. 4 zeigt schematisch einen Autokran mit einem

gebende Istwert gleich dem jeweiligen Soliwert 15 TeleEkopausleger bei zwei verschiedenen Einstellungen

wird, eine Sicherheitseinrichtung betätigt, da- in Seitenansicht.

durch gekennzeichnet, daß als Soll- Nach Fig. 1 ist auf dem Fahrzeugrahmen 1 des wertkurven diejenigen Kurven der zulässigen Autokranes mittels eines Drehkranzes 2, dessen lot-Momente (M_zui) über der Ausladung (d) gespei- rechte Achse mit 3 bezeichnet ist, der Oberbau 4 gechert sind, die den vollen Teleskopschüben als 20 lagert. Auf diesem ist in einem Bock mit Lagern, deren Parameter entsprechen und von denen jede für waagerechte Achse 5 gegenüber der Drehachse 3 zueinen anschließenden vollen Teleskopierbereich rückversetzt ist, der Grundausleger 6 in vertikaler gilt, daß ferner ein Gerät (17) vorhanden ist, in dem Ebene schwenkbar gelagert. Zum Schwenken dient ein für den jeweiligen Teleskopschub (1) eine bestimmte hydraulisches Wippwerk, dessen Zylinder 7 in Lagern Kurve ausgewählt wird, und daß ein weiteres Ge- 25 am vorderen Rand des Oberbaues 4 angelenkt ist, rät (19) dazu dient, aus der jeweils ausgewählten während die Kolbenstange am Grundausleger 6 anKurve für die jeweilige Ausladung (d) das zulässige greift. Der Fahrzeugrahmen 1 ist am hinteren Ende Moment abzugreifen und dem Vergleichsgerät (22) sowie in der Nähe des vorderen Endes mit Stützen 8 zuzuführen. auf dem Boden abgestützt. Die Kipplinie, die sich

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 30 unter den äußersten hinteren Stützen quer zur Fahrtkennzeichnet, daß im Bereich großer Ausladungen richtung erstreckt, ist mit 9 bezeichnet.

für Zwischenlängen des Teleskopauslegers zwi- DeFAusleger ist dreifach teleskopierbar. Er weist

sehen den vollen Teleskopschüben die Kurven der somit drei verschiebbare Teile 10, 11, 12 auf. Der Zu-

jeweils größeren, vollen Teleskopschübe ausge- stand, in dem alle Teleskopteile 10, 11, 12 soweit wie

wählt werden. 35 möglich eingefahren sind, ist mit 0 bezeichnet. Mit I ist

der Zustand bezeichnet, in dem nur der Teil 10 soweit

wie möglich ausgefahren ist. Im Zustand II sind die

Teile 10 und 11 völlig ausgefahren, während im Zustand III auch noch der Teil 12 völlig ausgefahren ist. 40 An diesen kann ein nicht dargestellter Hilfsausieger

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur schwenkbar angesetzt sein.

Lastmomentbegrenzung für einen Kran mit einem Der Ausleger kann in den verschiedenen Zustän-

Teleskopausleger unter Anwendung dreier Meßglieder den 0, I, II, III zwischen den in F i g. 1 dargestellten

zur Ermittlung der wirksamen Auslegerlänge, des äußersten Lagen mittels des Wippwerkes 7 geschwenkt

Neigungswinkels des Auslegers sowie der vom Wipp- 45 werden.

werk auf den Ausleger wirkenden Kraft, unter Zu- Die F i g. 1 und 2 zeigen ferner für jeden Zustand 0, grundelegung von Sollwertkurven über der Ausladung, I, II, III des Auslegers die Kurven T₀ bis Fm der Tragdie aus den jeweils ermittelten Werten der Ausleger- kraft, d. h. der jeweils höchstzulässigen Last, die am länge und des Ausleger-Neigungswinkels gebildet wird, Ende des Auslegers über der Ausladung d angehängt sowie unter Anwendung eines Vergleichsgerätes, das 5° werden darf, die als Abszisse von der lotrechten Drehdann, wenn der sich aus der Kraftmessung ergebende achse 3 ab gemessen wird. Jede dieser Kurven besteht Istwert gleich dem jeweiligen Sollwert wird, eine Sicher- aus drei Zweigen. So hat die Kurve für den Auslegerheitseinrichtung betätigt. zustand 0 in dem Bereich sehr kleiner Ausladungen, Solche Einrichtungen sind aus einem Aufsatz von z. B. bis zu 3 m, einen waagerechten Zweig T_m. Dieser O ν e r 1 a c h in der Zeitschrift »Fördern und Heben«, 55 Zweig entspricht dem Umstand, daß bei solchen kleinen Nr. 6, 1969, auf den S. 344 bis 347 sowie aus einem Ausladungen die Tragkraft in erster Linie durch die Prospekt der Firma PAT-Prozeß-Automatisierungs- Beanspruchung der Teleskopiermittel und des AusTechnik GmbH bekanntgeworden. Danach sind als legers in Längsrichtung bestimmt wird. Der an-Sollwertkurven die Kurven der zulässigen Traglast schließende Zweig T₀₂ zeigt an, wie die Tragkraft in über dem Neigungswinkel des Auslegers oder über der 60 dem anschließenden Ausladungsbereich etwa bis Ausladung vorgesehen. Nach dem genannten Prospekt 4,8 m abnimmt, wobei die Biegebeanspruchung des sind derartige Einrichtungen zwar auch für Krane mit Auslegers maßgebend ist. Schließlich bezeichnet der Teleskopauslegern bestimmt; doch ist nicht offenbart, nach einer Potentialfunktion steil abnehmende Kurin welcher Weise die verschiedenen Teleskop-Zustände venast T₀₃ in dem weiteren Auslegerbereich den Verberücksichtigt werden. 65 lauf der Tragkraft, wobei die Standsicherheit des Demgegenüber liegt der im Patentanspruch 1 ge- Kranes mit Bezug auf die Kipplinie maßgebend ist. kennzeichneten und gemäß Anspruch 2 weiter ausge- Das Ende des Kurvenastes T₀₃ liegt bei X.
bildeten Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Ein- In entsprechender Weise bestehen die Tragkraft-