EA030574B1

EA030574B1 - Устройство шкивов компенсации нагрузки

Info

Publication number: EA030574B1
Application number: EA201600019A
Authority: EA
Inventors: Хуберт Зундерхаус; Марк Роман Бюденбендер; Петер Бернер
Original assignee: Сиемаг Текберг Гмбх
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2014-06-13
Publication date: 2018-08-31
Also published as: AU2014283427A1; WO2014202487A2; ZA201509029B; CN105531217A; AP2015008913A0; CN105531217B; AU2014283427B2; EP3010845B1; DE102013010273A1; EA201600019A1; WO2014202487A3; EP3010845A2; US10118808B2; CA2915906C; US20160115002A1; CA2915906A1

Abstract

Изобретение относится к устройству шкивов компенсации нагрузки для барабанных грузоподъемных машин, снабженному по крайней мере двумя шкивами, которые вертикально ориентированы в скользящих рамах и установлены на гидроцилиндрах с замкнутым контуром, и к соответствующему способу, как описано в преамбулах независимых пунктов изобретения. Устройство и способ по настоящему изобретению обеспечивают многократно резервированный мониторинг изменяющихся нагрузок на канат со стороны устройства шкивов компенсации нагрузки, а также мониторинг устройства шкивов компенсации нагрузки и отказов гидравлической системы. Кроме того, механические упоры обеспечивают защиту устройства шкивов компенсации нагрузки от разрушения из-за перегрузки на канаты или чрезмерной эксплуатационной нагрузки.

Description

030574

Изобретение относится к устройству шкивов компенсации нагрузки для барабанных грузоподъемных машин, снабженному по крайней мере двумя шкивами, которые вертикально ориентированы в скользящих рамах и установлены на гидроцилиндрах с замкнутым контуром, и к соответствующему способу, как описано в преамбулах независимых пунктов изобретения.

В горнодобывающей промышленности используются барабанные грузоподъемные машины, которые наматывают два каната в одном направлении (так называемое устройство Блэра), которые размещены на транспортном средстве. Во время цикла подачи, два грузоподъемных каната растягиваются по разному из-за их механических свойств. Чтобы компенсировать эту разницу в расширении грузоподъемных канатов, используется известный подход с применением устройства шкивов компенсации нагрузки, которое одновременно обеспечивают равномерное распределение нагрузки между двумя грузоподъемными канатами.

Кроме того, в ходе намотки канатов на соответствующие барабаны барабанной грузоподъемной машины может произойти так называемый сбой в намотке, при котором один из грузоподъемных канатов при намотке занимает неправильное положение.

Для того, чтобы оба каната были нагружены равномерно, шкивы устанавливаются на гидроцилиндры вертикально, и упомянутые гидроцилиндры снабжаются замкнутым гидравлическим контуром таким образом, что может осуществляться компенсация масла, а шкивы могут регулироваться по вертикали таким образом, что оба каната несут одинаковую нагрузку.

Тем не менее, известные системы не имеют возможности с одной стороны идентифицировать неисправности устройства шкивов компенсации нагрузки, и/или идентифицировать неправильную намотку каната под нагрузкой на шкивы компенсации нагрузки, и активировать необходимые меры безопасности.

В связи с этим целью настоящего изобретения является разработка устройства шкивов компенсации нагрузки и соответствующего способа его эксплуатации, что дает возможность идентифицировать и контролировать неисправности во всей системе целиком. Система предназначена для обеспечения функции мониторинга, включая меры обеспечения безопасности, и имеет возможность вмешиваться в процесс управления барабанной грузоподъемной машиной, которая снабжена устройством шкивов компенсации нагрузки. Система обеспечивает также механический мониторинг гидравлической системы устройства шкивов компенсации нагрузки для того, чтобы показывать неисправность или отказ, и принимать меры безопасности.

Эта цель достигается с помощью признаков независимых пунктов формулы изобретения, в которых варианты осуществления настоящего изобретения описываются с помошью признаков зависимых пунктов формулы изобретения.

Устройство шкивов компенсации нагрузки барабана грузоподъемной машины снабжено по крайней мере двумя шкивами, которые вертикально ориентированы в скользящих рамах и установлены на гидроцилиндрах с замкнутым контуром, и в соответствии с настоящим изобретением отличается тем, что многократно резервированный мониторинг различных нагрузок на канаты, воздействующих на шкивы, осуществляется через гидроцилиндры, которые связаны с системой управления барабанной грузоподъемной машины.

В соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения устройство шкивов компенсации нагрузки отличается тем, что в состав многократно резервированного мониторинга через гидроцилиндры различных нагрузок на канаты, воздействующих на шкивы, входит соответственно, по крайней мере, один датчик линейного перемещения, по крайней мере, один концевой выключатель и одно средство контроля давления в гидроцилиндре.

Кроме того, в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения над соответствующей нижней концевой точкой гидроцилиндра расположен механический упор для безопасного опускания скользящей рамы в случае перегрузки в гидравлической системе и во избежание механических повреждений соответствующего гидроцилиндра.

В соответствии с еще одним предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения устройство шкивов компенсации нагрузки может отличаться тем, что гидроцилиндры располагаются на механическом балансире выравнивания нагрузки с двусторонним механическим упором для восприятия нагрузки шкивов, при этом упомянутый балансир уравновешивается, когда выравнивается нагрузка на шкивы. Балансир выравнивания нагрузки может быть снабжен соответствующими пруж:инами с обеих сторон для обеспечения допуска для качания. Наконец, с двух сторон балансира может быть соответственно установлен датчик линейного перемещения для измерения качания, разность хода которого постоянно контролируется системой управления барабанной грузоподъемной машины.

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением предусмотрен способ эксплуатации устройства шкивов компенсации нагрузки барабанных грузоподъемных машин, снабженного, по крайней мере, двумя шкивами, которые вертикально ориентированы в скользящих рамах и установлены на гидроцилиндрах с замкнутым контуром, при этом способ характеризуется мониторингом различных нагрузок на канаты, воздействующих на шкивы, осуществляемым через гидроцилиндры, при этом упомянутый мониторинг многократно резервирован и коммуникационно соединен с системой управления барабанной грузоподъемной машины.

- 1 030574

Этот способ может обеспечить многократно резервированный мониторинг, который предусматривает непрерывный контроль за положением гидроцилиндров с помощью системы измерения расстояния, непрерывный контроль за положением гидроцилиндров по данным концевых выключателей в точках перехода рабочих диапазонов, а также непрерывный контроль давления в гидроцилиндрах и на выходе масла в резервуар при превышении определенного значения и при опускании скользящих рам на механические упоры над нижней концевой точкой гидроцилиндра.

Кроме того, для мониторинга системы гидропривода механический балансир выравнивания нагрузки может быть снабжен механическим упором с обеих сторон для восприятия нагрузки шкивов, при этом балансир уравновешивается, когда выравнивается нагрузка на шкивы.

Для предотвращения появления очень малых разностей нагрузки и непрерывного опрокидывания балансира выравнивания нагрузки между гидроцилиндрами и балансиром выравнивания нагрузки могут быть дополнительно предусмотрены сборки пружин, которые обеспечивают допуск для качания, при этом, при превышении этого значения допуска балансир опирается с одной стороны, и с помощью соответствующего сигнала, посылаемого в систему управления, предотвращается повреждение системы.

Кроме того, с каждой стороны балансира выравнивания нагрузки может быть установлен соответствующий датчик линейного перемещения, что позволяет системе управления непрерывно отслеживать разность хода, и когда эта разность становится слишком большой и выходит за пределы диапазона допуска, регистрируется неисправность и срабатывает аварийный тормоз всей системы.

Наконец, гидравлическое управление всей системой, включая барабанную грузоподъемную машину и устройство шкивов компенсации нагрузки, может быть выполнено таким образом, что для целей технического обслуживания оба гидроцилиндра вместе, либо каждый гидроцилиндр по отдельности могут подниматься и опускаться.

Как описано выше, в устройстве и способе компенсация нагрузок на канаты осуществляется гидравлическим путем. Положение гидроцилиндров контролируется непрерывно. Когда гидроцилиндр выходит за пределы нормального рабочего диапазона, выдается предупреждение, и включается блокировка всей системы. Когда гидроцилиндр выходит за пределы максимального диапазона компенсации, предполагается неправильная намотка каната и срабатывает аварийный тормоз. Когда нагрузка становится слишком большой на оба каната, предотвращается повреждение гидравлической системы и гидроцилиндров. Неисправность гидравлической системы контролируется с помощью механических устройств безопасности.

Следовательно, устройство и способ по настоящему изобретению обеспечивают многократно резервированный мониторинг изменяющихся нагрузок на канат со стороны устройства шкивов компенсации нагрузки, а также мониторинг устройства шкивов компенсации нагрузки и отказов гидравлической системы. Кроме того, механические упоры обеспечивают защиту устройства шкивов компенсации нагрузки от разрушения из-за перегрузки на канаты или чрезмерной эксплуатационной нагрузки.

Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения вытекают из следующего, никоим образом не ограничивающего описания в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 показан вид сбоку на вариант устройства шкивов компенсации нагрузки по настоящему изобретению;

на фиг. 2 показан шкив компенсации нагрузки, изображенный на фиг. 1, без стальной конструкции; на фиг. 3 показан отдельный вид на гидроцилиндр устройства шкивов компенсации нагрузки, представленного на фиг. 1 и/или 2;

на фиг. 4 подробно показан вид на крепление концевого выключателя устройства шкивов компенсации нагрузки, представленного на фиг. 1 и/или 2;

на фиг. 5 показана схема, иллюстрирующая рабочие диапазоны гидроцилиндра, представленного на фиг. 3;

на фиг. 6 детально показан балансир выравнивания нагрузки, как это предусмотрено в устройстве шкивов компенсации нагрузки, представленном на фиг. 1 и/или 2.

на фиг. 7 в увеличенном масштабе показана деталь балансира выравнивания нагрузки, представленного на фиг. 6;

на фиг. 8 показана схема управления гидравлической системой устройства шкивов компенсации нагрузки, представленного на предыдущих фигурах.

На всех фигурах идентичные элементы обозначены идентичными номерами ссылок.

В соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения на фиг. 1 показан вид сбоку на устройство шкивов компенсации нагрузки. Показаны два шкива 10, которые расположены вертикально в скользящих рамах 8 и установлены на гидравлических цилиндрах 1. Скользящие рамы 8 перемещаются по направляющим рельсам 14, расположенным на стальных стойках 12, с помощью передних роликов 16 и боковых роликов 18, расположенных соответственно на скользящей раме 8.

Устройство шкивов компенсации нагрузки, как представлено на фиг. 1, снабжено многократно резервированным мониторингом различных нагрузок на канаты, воздействующих на шкивы 10, посредством гидроцилиндров 1, при этом упомянутое устройство мониторинга связано с системой управления (не

- 2 030574

показана) барабанной грузоподъемной машины (не показана).

Многократно резервированный мониторинг различных нагрузок на канаты, действующих на шкивы 10, осуществляемый с помощью гидроцилиндров 1, в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения состоит для гидроцилиндров 1 соответственно из одного датчика линейного перемещения 20, верхнгго предварительного автоматического контактного выключателя 7c, а также из верхнгго концевого выключателя 7b, нижнего предварительного автоматического контактного выключателя 7c, а также нижнего концевого выключателя 7b и средства мониторинга давления (не показано) в гидроцилиндрах 1. Датчики линейного перемещения 20 передают положение соответствующего шкива 10 на электрический регулятор (не показан). Концевые выключатели 7c, 7b служат в качестве предупредительной сигнализации и ограничительных выключателей.

Кроме того, на фиг. 1 показано, что в каждом случае механический упор 22 расположен над соответствующей нижней концевой точкой гидроцилиндра для безопасного опускания скользящих рам 8 в случае перегрузки в гидравлической системе и во избежание механических повреждений соответствующего гидроцилиндра.

Наконец, как показано на фиг. 1 в состав устройства шкивов компенсации нагрузки входит балансир выравнивания нагрузки 24, воспринимающий нагрузку шкивов 10. Балансир снабжен механическими упорами с обеих сторон, на которых располагаются гидроцилиндры 1. Балансир выравнивания нагрузки 24 уравновешивает нагрузки на шкивы 10. Кроме того, балансир выравнивания нагрузки 24 снабжен пружинными сборками 26 с обеих сторон, при этом упомянутые пружинные сборки обеспечивают допуск для качания.

На фиг. 2 показано устройство шкивов компенсации нагрузки, изображенное на фиг. 1, без стальной конструкции и слегка увеличенное для лучшей видимости существенных элементов устройства шкивов компенсации нагрузки. Представленные элементы идентичны элементам, изображенным на фиг.

1.

Кроме того, на фиг. 3 отдельно показан гидроцилиндр 1 устройства, изображенного на фиг. 1 и/или

2. В частности, здесь можно ясно видеть датчик линейного перемещения 20, уже упомянутый при описании фиг. 1, который предусмотрен на гидроцилиндре 1.

На фиг. 4 подробно изображено крепление концевых выключателей устройства шкивов компенсации нагрузки, представленного на фиг. 1 и/или 2. Видны направляющие рельсы 14, по которым перемещаются передние ролики 16 и боковые ролики 18, расположенные на скользящих рамах 8. Кроме того, можно видеть верхний и нижний предварительные автоматические контактные выключатели 7c и верхний и нижний концевые выключатели 7b.

Кроме того, на фиг. 4 также показан кулачковый выключатель 30, расположенный на скользящей раме 8, с помощью которого предварительные автоматические контактные выключатели и концевые выключатели 7c, 7b могут вводиться в действие, когда скользящая рама 8 выходит за пределы соответствующего диапазона, что приводит к отключению всей системы.

На фиг. 5 показана схема, иллюстрирующая рабочие диапазоны гидроцилиндра 1, изображенного на фиг. 3 и фиг. 4. Позиции b и c соответствуют расположению предварительных автоматических контактных выключателей и концевых выключателей 7c, 7b. Точка a) на схеме определяет механический диапазон безопасности гидроцилиндра 1 до его втянутого конечного положения.

Каждая точка b) определяет границы области, относящейся к диапазону безопасности и диапазону неправильной намотки. Когда кулачковый выключатель расположен внутри этих диапазонов, это ясно указывает на неисправность (неисправность намотки) системы, и система останавливается с помощью аварийного торможения.

Точки c) определяют границы области, относящейся к максимальному компенсационному диапазону. Это область, в которую гидроцилиндры 1 могут максимально отклоняться, чтобы компенсировать разницу в нагрузках на канаты, действующих на шкивы 10, чтобы обеспечить выравнивание нагрузок в системе. В этой области выдается предупреждение и система блокируется после завершения рабочего цикла (блокирующий контур).

Точки d) определяют область, относящуюся к нормальному рабочему диапазону. Это ширина диапазона, в которой обеспечивается нормальное перемещение гидроцилиндра 1, чтобы компенсировать разницу в нагрузках на канаты, действующих на шкивы 10.

Наконец, точка e) определяет начальное положение отдельного гидроцилиндра, который в представленном варианте расположен приблизительно в 55% по ходу гидроцилиндра выше точки 0 мм (цилиндр полностью втянут).

На фиг. 6 подробно изображен балансир выравнивания нагрузки 24, как это предусмотрено в устройстве шкивов компенсации нагрузки, изображенном на фиг. 1 и/или 2. Балансир выравнивания нагрузки 24 состоит из собственно балансира 24a и несущего блока 24b. На фиг. 6 с обеих сторон балансира также изображены проушины 28 для фиксации гидроцилиндра 1. С обеих сторон балансира выравнивания нагрузки также имеется механический упор (не показан) на случай значительного отклонения балансира выравнивания нагрузки 24. Это происходит только в случае неравенства нагрузок на шкивы 10, то есть в случае опасного функционирования или неисправности. Однако при равных нагрузках на шкивы

- 3 030574

10 балансир выравнивания нагрузки 24 находится в равновесии. Как также можно понять из фиг. 6, для выравнивания очень малых разностей нагрузок и предотвращения непрерывного опрокидывания балансира выравнивания нагрузки 24 предусмотрены пружинные сборки 26, установленные на опорах с обеих сторон балансира, упомянутые пружинные сборки обеспечивают допуск для этого качания. В случае превышения значений допуска балансир 24 опирается с одной стороны и это предотвращает поломку системы. С обеих сторон балансира выравнивания нагрузки 24 (см. фиг. 7) установлены датчики линейного перемещения 32, соответственно, для измерения качания, разность хода которого непрерывно контролируются с помощью системы управления (не показана) барабанной грузоподъемной машины.

Наконец, на фиг. 8 показана схема управления гидравлической системой устройства шкивов компенсации нагрузки, изображенного на предыдущих фиг. с 1 по 7. На каждом гидроцилиндре 1 контура гидравлической компенсации установлен блок управления (не показан). С помощью запорного клапана трубопровода (pipe breaking cutout) 3 и переключающего клапана 4 можно регулировать объем гидроцилиндра между двумя блоками управления с помощью соединения труб или шлангов. В случае нагрузки, вызванной обрывом каната, ограничивается избыточное давление, возникающее в клапане 5. При переключении клапанов 4, соответствующий компенсирующий гидроцилиндр 1 отключается, а второй компенсирующий гидроцилиндр 1 поднимается относительно отключенного гидроцилиндра с помощью гидрораспределителей гидравлического блока. Соединительная линия со стороны штока гидроцилиндра служит для компенсации объемов и/или объем масла может быть пополнен из масляного бака гидравлического блока 34 при обрыве каната и опускании рабочего положения. Реле давления 2 регистрирует изменение условий нагрузки, и передает эти значения на электрический регулятор (не показан). Датчики линейного перемещения 20 передают положение соответствующего шкива на электрический регулятор (не показан). Концевые выключатели 7 (7a, 7b) служат в качестве предупредительной сигнализации (блокирующий контур) и ограничительных выключателей (система останавливается при помощи экстренного торможения).

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Устройство шкивов компенсации нагрузки для барабанных грузоподъемных машин, снабженное по крайней мере двумя шкивами, которые вертикально ориентированы в скользящих рамах и установлены на гидроцилиндрах с замкнутым контуром, отличающееся тем, что устройство содержит систему многократно резервированного мониторинга различных нагрузок на канаты, воздействующих на шкивы, с возможностью осуществления непрерывного контроля за положением гидроцилиндров, при этом упомянутая система мониторинга коммуникационно соединена с системой управления барабанной грузоподъемной машины.
2. Устройство шкивов компенсации нагрузки по п.1, отличающееся тем, что система многократно резервированного мониторинга состоит, по крайней мере, соответственно из одного датчика линейного перемещения по крайней мере одного концевого выключателя и по крайней мере одного средства мониторинга давления в гидроцилиндре.
3. Устройство шкивов компенсации нагрузки по п.1 или 2, отличающееся тем, что устройство содержит механический упор, расположенный над каждой соответствующей нижней концевой точкой гидроцилиндра для безопасного опускания скользящей рамы в случае перегрузки в гидравлической системе и во избежание механических повреждений соответствующего гидроцилиндра.
4. Устройство шкивов компенсации нагрузки по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что гидроцилиндры расположены на механическом балансире выравнивания нагрузки с механическим упором с обеих сторон для восприятия нагрузки шкивов, при этом упомянутый балансир выравнивания нагрузки выполнен с возможностью уравновешивания в случае выравнивания нагрузки на шкивы.
5. Устройство шкивов компенсации нагрузки по п.4, отличающееся тем, что балансир выравнивания нагрузки снабжен пружинными сборками с обеих сторон с возможностью обеспечения допуска для качания.
6. Устройство шкивов компенсации нагрузки по п.4 или 5, отличающееся тем, что с двух сторон балансира соответственно установлен датчик линейного перемещения для измерения качания, с возможностью постоянного контроля разности хода системой управления.
7. Способ эксплуатации устройства шкивов компенсации нагрузки барабанных грузоподъемных машин по п.1, снабженного по крайней мере двумя шкивами, которые вертикально ориентированы в скользящих рамах и установлены на гидроцилиндрах с замкнутым контуром, отличающийся тем, что обеспечивают мониторинг различных нагрузок на канаты, воздействующих на шкивы, при этом осуществляют непрерывный контроль за положением гидроцилиндров, а упомянутый мониторинг многократно резервируют и коммуникационно соединяют с системой управления барабанной грузоподъемной машины.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что многократно резервированный мониторинг включает в себя следующие этапы:

- 4 030574

a) постоянный мониторинг положения гидроцилиндров с помощью системы измерения расстояния;

b) мониторинг положения гидроцилиндров с помощью концевых выключателей в точках перехода рабочих диапазонов;

c) непрерывный мониторинг давления в гидроцилиндрах и на выходе масла в резервуар при превышении определенного значения, а также при опускании скользящих рам на механические упоры над нижними концевыми точками гидроцилиндров.
9. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что дополнительно для мониторинга сбоев в работе гидравлической системы предусматривают механический балансир выравнивания нагрузки с двусторонним механическим упором для восприятия нагрузки шкивов, который уравновешивают, когда выравнивается нагрузка на шкивы.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что для предотвращения появления очень малых разностей нагрузки и непрерывного опрокидывания балансира выравнивания нагрузки между гидроцилиндрами и балансиром выравнивания нагрузки дополнительно устанавливают сборки пружин, обеспечивающих допуск для качания, при этом при превышении этого значения допуска посылают в систему управления сигнал, предотвращая повреждение системы.
11. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что дополнительно с обеих сторон балансира выравнивания нагрузки устанавливают соответствующий датчик линейного перемещения, что позволяет системе управления непрерывно отслеживать разность хода, и когда эта разность становится слишком большой и выходит за пределы диапазона допуска, регистрируют неисправность с последующим срабатыванием аварийного тормоза всей системы.
12. Способ по любому из пп.7-11, отличающийся тем, что гидравлическое управление выполнено так, что для целей технического обслуживания гидроцилиндры поднимают и опускают совместно или раздельно.