DE3228302A1

DE3228302A1 - Pendeldaempfung fuer krane

Info

Publication number: DE3228302A1
Application number: DE19823228302
Authority: DE
Inventors: Franz 2940 Wilhelmshaven Sedlmayer
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Vulkan Kocks 2820 Bremen De GmbH
Priority date: 1982-07-29
Filing date: 1982-07-29
Publication date: 1984-02-09

Description

Pendeldämpfung für Krane
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dämpfung von Lastpendelungen an Kranen mit einer Laufkatze.
Aus der "Siemens-Zeitschrift" 1971, Heft 10, Seiten 750 - 752 ist bekannt, eine selbsttätige Kompensation der Lastpendelungen bei Katzfahrantrieben in der Weise vorzunehmen, daß die beim Beschleunigen erzeugte Lastpendelung durch eine Verzögerung vom gleichen Betrag im geeigneten Zeitpunkt kompensiert wird. Dieser bekannte Vorschlag geht bei der Berechnung der Schwingungsdauer der Pendelbewegung von einem mathematischen Einmassen-Pendel mit festem Aufhängepunkt aus. Der Festpunkt befindet sich an der Katze.
Die Geschwindigkeit der Katze wird mit einem Hochlauf-und einem Wegregler so geregelt, daß die Katze zunächst mit konstanter Beschleunigung und danach, wenn der Lastkörper sich bei dem Zurückpendeln in senkrechter Richtung unter der Katze befindet, mit konstanter Geschwindigkeit und später, kurz vor dem Zielort, mit konstanter Bremskraft verfahren wird. Hierbei sind die Absolutwerte der Beschleunigung und der Bremsung (negative Beschleunigung) gleich.
Bei dieser Art der Pendeldämpfung ist während der Beharrungsfahrt mit kleinen Pendelbewegungen zu rechnen. Außerdem ist - da die Schwingungsdauer beim mathematischen Pendel größer ist als bei einem Schwingungssystem mit zwei Freiheitsgraden -der Wert der Beschleunigung stark begrenzt, wodurch die Transport zeiten hoch sind. Auch ist die Beschleunigungs- und Bremszeit infolge der langen Periodendauer des Einmassen-Pendels nicht optimal.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Dämpfung von Lastpendelungen anzugeben, bei dem der Lastkörper während der Beharrungsfahrt keine Pendelbewegungen ausführt. Außerdem soll der Lastkörper schnellstmöglich zum Zielort transportiert und soll beim Beschleunigen und Bremsen in kürzester Zeit pendelfrei werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Sollkraft zur Beschleunigung und zur Bremsung der Laufkatze durch ihren Antriebsmotor und einen damit in Verbindung stehenden Rechner - der nach einem Rechenprogramm zur Lösung der für das aus Laufkatze und Lastkörper gebildete Zweimassen-Schwingungssystem geltenden Differentialgleichungen arbeitet - derart gesteuert wird, daß die Laufkatze und der Lastkörper während der Beharrungsfahrt mit gleicher Geschwindigkeit bewegt werden und daß der Lastkörper nach Beendigung des Beschleunigungs- und Bremsvorganges nicht pendelt. Dadurch wird insbesondere erreicht, daß die Transportverlustzeiten (Verfahrzeiten) sehr klein sind. Außerdem kann die Last am Zielort pendelfrei zum Stillstand gebracht werden.
Zweckmäßig wird das Verfahren so ausgeführt, daß der Rechner eingangsseitig mit einem Pendellängenmeßwerteber - zur Ermittlung des Abstandes des Lastkörpers von der Laufkatze - in Verbindung steht und die Sollkraft für die Bewegung der Laufkatze derart berechnet, daß die Laufkatze und der Lastkörper auch bei gleichzeitig mit einer Bewegung der Laufkatze erfolgender Hub- und Senkbewegung mit gleicher Geschwindigkeit in Fahrtrichtung bewegt werden und den Beschleunigungs- und Bremsvorgang pendelfrei beenden, denn dadurch wird erreicht, daß der Lastkörper auch dann pendelfrei bleibt, wenn der Lastkörper während des Bewegens der Laufkatze gehoben oder gesenkt wird.
Dem Rechenprogramm für den Rechner liegt ein Zweimassen-Schwingungssystem zugrunde. In der Zeichnung ist das Rechenprogramm als Flußdiagramm dargestellt.
Die auf die Katzmasse m1 und auf die Lastmasse m2 wirkenden Kräfte bei unterschiedlichen Schwerpunktabständen entsprechen den Differentialgleichungen: m1x1 + c(x1 c (x1 - P(t)=O m2x2 - c<x1 C (x1 = 0 Darin bedeuten: x1 x2 die Wege der Massen m1 bzw. m2 x1, x2 der zweite Differentialquotient des Weges nach der Zeit c eine Ersatz-Federkonstante, die bei den praktisch vorkommenden verhältnismäßig kleinen Pendelwinkeln der Gleichung entspricht m2 . g c # h(t) h(t) bedeutet die Pendellänge als Funktion der Zeit, da mit gleichzeitiger Hub- oder Senkgeschwindigkeit gerechnet wird. g bezeichnet die Erdbeschleunigung.
P(t) ist die Beschleunigungskraft, ebenfalls als Funktion der Zeit, wenn gleichzeitig Heben oder Senken stattfindet.
Das Rechenprogramm enthält eine schrittweise Lösung der Differentialgleichungen. Die Schritteilung t t erfolgt nach der Hubzeit tH. Im allgemeinen reicht ph 10 = H 10 aus.
Innerhalb der einzelnen Rechenschritte werden P und die Eigenwerte aus der Lösung der Differentialgleichungen als konstant betrachtet.
Die Lösung der Differentialgleichungen für einen Rechenschritt ic(i + 1) lautet für den Weg: Die Geschwindigkeit und die Beschleunigung sind daraus durch Differentieren in der üblichen Weise erhältlich. In den vorstehenden Gleichungen bedeuten: #i die Kreisfrequenz der Pendelbe wegung nach der Gleichung f Amplitudenverhältnisse der Massen m1 zu m2 #i Anfangswinkel des Vektors der Pendelbewegung Ali Pendelamplitude der Katzmasse m1 Vi Anfangsgeschwindigkeit des Gesamtschwerpunktes zu Beginn des Rechenschrittes Ki Anfangsweg des Gesamtschwerpunktes zu Beginn des Rechenschrittes Als Rechenergebnis erhält man mit P. diejenige Beschleunigungskraft, die bei gleichbleibender Seillänge nach einer Schwingungsperiode oder einem ganzzahligen Vielfachen davon eine lotrecht hängende Last und eine gleiche Geschwindigkeit von Katz- und Lastmasse ergeben würde.
Wenn sich die Seillänge infolge gleichzeitigem Heben oder Senken ändert, so ändert sich auch P. mit jedem Rechenschritt. Der Betrag von P.
1 1 nimmt zu, wenn sich die Pendellänge verkürzt; er nimmt ab, wenn das Seil länger wird. Das Rechenprogramm prüft nach jedem Rechenschritt, ob vor dem Erreichen der pendelfreien Endlage die größte zulässige Beschleunigungskraft oder die Katz fahr- Nenngeschwindigkeit überschritten wurden. Je nach Abfrageergebnis wird entweder die Anfangsbeschleunigungskraft Po verkleinert oder die Beschleunigungszeit auf das nächste ganzzahlige Vielfache der Periodenzeit vergrößert. Das Flußdiagramm zeigt die logischen Zusammenhänge.
Leerseite

Claims

Ansprüche 1. Verfahren zur Dämpfung von Lastpendelungen an Kranen mit einer Laufkatze, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Sollkraft zur Beschleunigung und zur Bremsung der Laufkatze durch ihren Antriebsmotor und einen damit in Verbindung stehenden Rechner - der nach einem Rechenprogramm zur Lösung der für das aus Laufkatze und Lastkörper gebildete Zweimassen-Schwingungssystem geltenden Differentialgleichungen arbeitet - derart gesteuert wird, daß die Laufkatze und der Lastkörper während der Beharrungsfahrt mit gleicher Geschwindigkeit bewegt werden, und daß der Lastkörper nach Beendigung des Beschleunigungs-und Bremsvorganges nicht pendelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner eingangsseitig mit einem Pendellängenmeßwertgeber - zur Ermittlung des Abstandes des Lastkörpers von der Laufkatze - in Verbindung steht und die Sollkraft für die Bewegung der Laufkatze derart berechnet, daß die Laufkatze und der Lastkörper auch bei gleichzeitig mit einer Bewegung der Laufkatze erfolgenden Hub- und Senkbewegungen mit gleicher Geschwindigkeit in Fahrtrichtung bewegt werden und den Beschleunigungs-und Bremsvorgang pendelfrei beenden.