Pierwszenstwo: 18.XI.1969 (P. 136 962) Opublikowano: 15.XII.1973 68521 KI. 35a,5/14 MKP B66b 5/14 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Peter Spiegelberg, Hans Dresig Wlasciciel patentu: VEB Kranbau Eberswalde, Eberswalde (Niemiecka Republika Demokratyczna) Uklad zabezpieczajacy dzwignice przed przeciazeniami Przedmiotem wynalazku jest uklad zabezpiecza¬ jacy dzwignice przed przeciazeniami silami obcia¬ zenia i momentami tych sil, który zapewnia sta¬ tecznosc tej dzwignicy.Znane sa mechaniczne, hydrauliczne i elektrycz- 5 ne uklady zabezpieczajace przed przeciazeniami dzwignicy silami obciazenia i momentami tych sil, a takze urzadzenia bedace kombinacjami wymie¬ nionych typów. Do pomiaru obciazenia w urzadze¬ niach czysto mechanicznych wykorzystuje sie de- 10 formacje sprezyny lub materialu sprezystego obcia¬ zonego sila dzialajaca w linie w stosunku do ja¬ kiejs masy na przyklad krazka linowego lub ra¬ my mechanizmu podnoszenia, co powoduje roz¬ warcie zestyku drzwiowego, dajacego dyspozycje 15 wylaczenia mechanizmu podnoszenia i wypadu przez zwolnienie hamulców mechanicznych. Urza¬ dzenie hydrauliczne nie rózni sie co do zasady dzialania od tego urzadzenia mechanicznego.W czysto elektrycznych urzadzeniach zabezpie- 2o czajacych, do pomiaru obciazenia wykorzystuje sie posrednie wielkosci fizyczne, na przyklad na¬ piecie wirnika, natezenie pradu wirnika i pred¬ kosc obrotowa silnika napedowego.Opisane urzadzenia maja wady, które w znacz- 25 nym stopniu ograniczaja ich skutecznosc zwlaszcza w dzwignicach pracujacych przy duzych predko¬ sciach, na skutek czego powstaja duze sily dy¬ namiczne w linach. Wady te zwiazane sa z bez¬ wladnoscia zabezpieczen mechanicznych i hydrau- 30 licznych, oraz mechanizmów podnoszenia i wypa¬ du, czego przyczyna sa duze momenty ich bezwlad¬ nosci, oraz z bezwladnoscia dzialajacych w ich na¬ stepstwie mechanicznych urzadzen hamulcowych.Wady te powoduja, ze znane rozwazania oma¬ wianych urzadzen nie daja zadnego zabezpiecze¬ nia w wypadkach krytycznych przeciazen. Prze¬ ciazenia takie, jakie moga wystapic na przyklad przy podnoszeniu wiekszego ciezaru na luznym i zahamowanym na przeszkodzie zawiesiu, cechuje wysoka liczba obrotów mechanizmu, z czym wia¬ ze sie fakt posiadania przez dzwignice duzej ener¬ gii kinetycznej. Przy naglym, krótkotrwalym wzro¬ scie naciagu lin w zawiesiu, wielkosci wyjsciowe w znanych urzadzeniach zabezpieczajacych nie nadazaja za przebiegiem zmian tego naciagu. Prócz tego dyspozycja zatrzymania dzwignicy moze byc przekazana na mechaniczne hamulce mechanizmu podnoszenia i wypadu dopiero po osiagnieciu na¬ stawionej wartosci znamionowej, odpowiadajacej pelnemu obciazeniu, a wymienione mechanizmy wykazuja same pewne opóznienie w dzialaniu. W tym czasie jednak nastepuje powodowany istnie¬ jaca energia kinetyczna wzrost naciagu lin ponad wartosc znamionowa, powodujac obciazenia naru¬ szajace statecznosc dzwignicy lub pekniecie naj¬ slabszych ogniw obciazonych czesci konstrukcji dzwignicy.Gdyby podjac próbe skrócenia czasu zadzialania znanych urzadzen zabezpieczajacych typu mecha- 68 52168521 3 4 nicznego i hydraulicznego, mozna wycechowac je stosownie do istniejacych dynamicznych naciagów lin. Osiaga sie dzieki temu polepszenie warunków wylaczania mechanizmów napedowych w wypad¬ kach krytycznych przeciazen, natomiast przy spo¬ kojnej pracy mozna przy malych dynamicznych obciazeniach lin podnosic duze ciezary i w ten sposób przekroczyc statecznosc dzwignicy. Tak wiec zmniejszenie czasu zadzialania nie jest w znanych urzadzeniach zabezpieczajacych dzwignic mozliwe.Celem wynalazku jest polepszenie statecznosci dzwignic we wszystkich wypadkach obciazen, a w szczególnosci w wypadkach krytycznych obciazen, oraz zmniejszenie duzych dynamicznych naprezen lin zawiesia.Wynalazek ma za zadanie stworzenie rozwiaza¬ nia ukladu zabezpieczajacego dzwignice przed prze¬ ciazeniem silami obciazenia i momentami od tych sil, który oprócz statycznego ograniczenia sily pod¬ noszenia, zapewnia natychmiastowe zadzialanie urzadzen wylaczajacych w krótkim czasie mecha¬ nizmy napedowe dzwignicy w przypadku krytycz¬ nego obciazenia i uniemozliwia tym samym wy¬ stapienie duzych, dynamicznych naprezen lin za¬ wiesia.Wedlug wynalazku uzyskuje sie z jednego ze znanych elektrycznych przetworników sily, na przyklad w postaci czujnika magnetoelastycznego, jakie praktycznie bez zwloki przetwarzaja naciag liny na proporcjonalny sygnal elektryczny, dwa sygnaly obciazenia nastepujace z pewnym przesu¬ nieciem w czasie. Sygnal obciazenia opózniony przez czlon RC wzglednie EL podawany jest do statycznego lacznika roboczego. Zasila on po za¬ dzialaniu krótkotrwale styczniki dzialania wstecz¬ nego: „opuszczania" i „zmniejszania wysiegu", aby umozliwic w ten sposób szybkie zatrzymanie na¬ pedu „mechanizmu podnoszenia" i „mechanizmu wypadu".Nieopózniony sygnal obciazenia doprowadzany jest prócz tego do dynamicznego lacznika robocze¬ go. Lacznik ten w przypadku niedopuszczalnie szybkiego wzrostu naciagu liny daje sygnal do przestrojenia statycznego lacznika obciazenia na¬ stawiajac go na mala wartosc zadzialania. Lacz¬ nik statyczny przestraja sie w zaleznosci od chwi¬ lowych zmian naciagu liny w tym sensie, ze przy duzych naciagach liny dopuszczalne moga byc tyl¬ ko male zmiany wartosci tych naciagów. Dzieki temu, ze lacznik statyczny zostaje wylaczony, jesli tylko przekroczone zostana dopuszczalne aia Kaz¬ dorazowych wartosci naciagu liny zakresy zmian tego naciagu, uprzedza sie wystapienie niedopusz¬ czalnie duzych obciazen dzwignicy. W ten sposób powoduje sie wczesniejsze dzialanie lacznika sta¬ tycznego.Dla zapewnienia wlasciwej pracy ukladu zabez¬ pieczajacego przed przeciazeniem nadmiernymi momentami sil obciazenia zasila sie statyczny lacznik roboczy z generatora funkcji, sterowanego przez selsyn, napedzany od ukladu wysiegnikowe¬ go dzwignicy. Generator funkcji wytwarza prad o przebiegu odpowiadajacym sile udzwigu w za¬ leznosci od wysiegu.Inna forma dynamicznego lacznika roboczego przewiduje rózniczkowanie funkcji naciagu liny.Przy tym nieopózniony sygnal obciazenia podawa¬ ny jest do czlonu rózniczkujacego skladajacego sie 5 z kondensatora i opornika. Spadek napiecia wy¬ wolany przez prad plynacy przez kondensator przy zmianie obciazenia zostaje wzmocniony, i dopro¬ wadzony do lacznika elektrycznego, najlepiej w postaci bistabilnego, relaksacyjnego wzmacniacza magnetycznego lub tranzystorowego przerzutnika Schmitta, który jest tak wyregulowany, ze nie¬ dopuszczalny naciag liny moze byc wyrózniony od dopuszczalnego. Przy zadzialaniu dynamicznego lacznika roboczego, powodowane jest poprzez istniejace sprzezenie, natychmiastowe zadzialanie statycznego lacznika roboczego.Dzieki wynalazkowi moga byc wyrabiane urza¬ dzenia zabezpieczajace przed przeciazeniami dzwig¬ nic silami obciazenia i momentami tych sil, cha¬ rakteryzujace sie duza dokladnoscia statyczna i dajace w wypadkach krytycznych przeciazen wyprzedzenie czasowe do wylaczenia z malym opóznieniem mechanizmów napedowych a jedno¬ czesnie zapobiegajace wystapieniu duzych dyna¬ micznych naciagów lin zawiesia. W ten sposób stwarza sie pewnie dzialajace zabezpieczenie przed przeciazeniami statycznymi i dynamicznymi. Prócz tego zredukowane moga byc sily dynamiczne przyj¬ mowane przy obliczeniach wytrzymalosciowych konstrukcji stalowych, co daje oszczednosci na ma¬ teriale.Przedmiot wynalazku w przykladzie wykonania jest opisany na podstawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat elektryczny ukladu za¬ bezpieczajacego, fig. 2 — wykresy naciagu lin za¬ wiesia w funkcji czasu w warunkach: krzywa a — podnoszenia ciezaru przy pelnym obciazeniu bez zwisu liny, krzywa b — opóznienia i wyrównania normalnego przebiegu naciagu liny przy pelnym obciazeniu, krzywa c — podnoszenia przy zwisaja¬ cej linie, krzywa d — zatrzymania pustego haka na przeszkodzie, krzywa e — podnoszenia przy obciazeniu czesciowym; fig. 3 — charakterystyke dzialania statycznego lacznika roboczego, fig. 4 — charakterystyke dzialania dynamicznego lacznika roboczego, fig. 5 — schemat lacznika dynamiczne¬ go z czlonem rózniczkujacym.Elektryczny przetwornik 1 sily, który zawiera na przyklad czujnik magnetoelastyczny, przetwarza wielkosc mechaniczna naciagu S liny o pokazanym na fig. 2 przebiegu czasowym w warunkach róz¬ nych obciazen, na sygnaly elektryczne o propor¬ cjonalnych wartosciach natezenia, odbierane na wyjsciach 2, 3 i 4, 5 przetwornika 1. Sygnal od¬ bierany na wyjsciu 2, 3 podawany jest na czlon opózniajacy, skladajacy sie z opornika 6 i konden¬ satora 7. Sygnal odbierany z czlonu opózniajacego przy pelnym obciazeniu stosownie do krzywej b na fig. 2 rózni sie znacznie od nieopóznionego sy¬ gnalu wedlug krzywej a na fig. 2. Podczas gdy wartosc dynamicznego naciagu liny na krzywej a odchyla sie o Sdyn od wartosci obciazenia statycz¬ nego, wartosc ta na krzywej b ze wzgledu na dzia¬ lanie opózniajace czlonu RC jest znacznie mniejsza z powodu wystepujacego tu wygladzajacego dzia- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6048521 6 lania czlonu RC na wahania sygnalu. Róznica wartosci (SAb — SSt) moze byc przez dzialanie opózniajace znacznie zmniejszona.Odbierany z czlonu opózniajacego sygnal Ist do* prowadzany jest do uzwojenia sterujacego 8 lacz¬ nika statycznego A, który wykonany Jest jako bistabilny, relaksyjny wzmacniacz magnetyczny.Statyczny lacznik roboczy A sklada sie z dwóch nie pokazanych na rysunku rdzeni magnetycznych, dwóch oddzielnych uzwojen roboczych 9, 10, wspól¬ nego uzwojenia sterujacego 8 i trzech wspólnych uzwojen polaryzujacych 12, 13, 14. Uzwojenie po¬ laryzujace 12 zasilane jest przy tym stalym pra¬ dem lvi magnesowania wstepnego, uzwojenie 13 zasilane jest pradem IV2 o wartosci zaleznej od wysiegu, a uzwojenie polaryzujace 14 zasilane jest pradem przestrajania Iv3 z czterech diod 15, 16,17, 18 przez opornik 19 sprzezenia zwrotnego. Na fig. 3 pokazana jest charakterystyka laczenia statycz¬ nego lacznika roboczego A, czyli zaleznosc napie¬ cia wyjsciowego U od pradu sterowania, wzgled¬ nie wartosci pradów polaryzujacych. Staly prad polaryzujacy IVi rozmagnesowuje statyczny lacznik roboczy do punktu D. Prad sterujacy dzialajacy podmagnesowujaco i doprowadzajacy statyczny lacz¬ nik roboczy A do zadzialania, aby przekroczyc wartosc pradu sterujacego laczenia Isch, musi byc wiekszy niz prad sterujacy Istmin. Prad sterujacy IStmin powinien odpowiadac dopuszczalnemu ob¬ ciazeniu przy maksymalnym wysiegu dzwignicy.Przy zmniejszeniu wysiegu dzwignicy wywolany zostaje dodatkowy prad polaryzujacy IV2, jaki sto¬ sownie do wielkosci udzwigu wzrasta wedlug wy¬ kresu obciazalnosci az do maksymalnej wartosci pradu sterujacego Istn Prad polaryzujacy Iv odbierany jest z generatora 40 funkcji, zasilanego przez selsyn 20 z systemu wysiegnikowego.Przy przekroczeniu dopuszczalnej wartosci pra¬ du sterujacego Ist, przy dowolnym wysiegu, naste¬ puje zadzialanie przekaznika przeciazeniowego 21, zasilenie na krótko nie uwidocznionych na rysun¬ ku styczników dzialania wstecznego: „opuszczania'* i „zmniejszania wysiegu" i jednoczesne zwolnienie hamulców mechanicznych. W ten sposób wytwarza sie w silnikach napedowych moment wsteczny i przeciwdziala natychmiast dalszemu wzrostowi naciagu liny i dalszemu biegowi mechanizmów napedowych. Przy pominieciu selsynu 20 i gene¬ ratora 40 funkcji, zabezpieczenie przed przeciaze¬ niem momentami sil obciazenia sprowadza sie do zabezpieczenia przeciazeniowego ze stala sila uno¬ szenia dla zapewnienia statecznosci dzwignicy, a do ochrony przed zbyt duzymi obciazeniami w przypadku krytycznych przeciazen „unoszenia du¬ zych ciezarów na zwisajacej linie" i „zatrzyma¬ nia pustego haka na przeszkodzie" zastosowany jest dynamiczny lacznik roboczy B stanowiacy bi¬ stabilny, relaksacyjny wzmaniacz magnetyczny. Dy¬ namiczny lacznik roboczy B sklada sie z dwóch, nie pokazanych na rysunku rdzeni magnetycznych, dwóch uzwojen roboczych 22, 23, wspólnego uzwo¬ jenia 24 sprzezenia zwrotnego, wspólnego uzwoje¬ nia sterujacego 25, przez które przeplywa nieopóz- niony sygnal sterowniczy Ist2,2, odbierany z wyj¬ scia 4, 5 elektrycznego przetwornika 1 sily, ze wspólnego uzwojenia polaryzujacego Z6, przez któ¬ re przeplywa staly prad polaryzujacy IVi,2, ze wspólnego uzwojenia polaryzujacego 27, jakie po zalaczeniu wylacznika 35 podnoszenia, wzglednie B wylacznika 36 wypadu, zasila zalezny od czasu prad polaryzujacy IV2,2 (prad wyladowania) kon- densatbra 33 poprzez opornik wyladowczy 34, cztery diody 29, 30, 31, 32 i opornik 28 sprzezenia zwrotnego. 10 Krzywe c i d na fig. 2 przedstawiaja krancowo niebezpieczny Wzrost naciagu lin zawiesia z wy¬ mienionych wyzej przypadkach, kiedy obciazenia wahaja sie w takich granicach, wzglednie naciag liny wzrasta w takim stopniu, ze naruszona zosta- 15 je statecznosc dzwignicy.Jako kryterium dopuszczalnego wzrostu naciagu liny uznane zostaje osiagniecie naciagu So w cza¬ sie to. Juz przy niewielkich dlugosciach zwisaja¬ cych lin kryterium to nie moze byc spelnione. ao Na fig. 4 przedstawiono charakterystyke dyna¬ micznego laczenia lacznika roboczego B. Do pel¬ nego rozmagnesowania uzywa sie w polozeniu ze¬ rowym wylaczników 35, 36 pradu polaryzujacego IV22. Dla przykladu przy zalaczeniu wylacznika 35 25 na „podnoszenie" zmniejsza sie prad polaryzujacy IV2,2. stopniowo w czasie, a dzialajacy równiez roz- magnesowujaco prad sterujacy Ist2 wzrasta w za¬ leznosci od obciazenia i sposobu pracy dzwignicy.Prad polaryzujacy IV2,2 osiaga w czasie to wartosc 30 pradu sterujacego laczenia Isch. Jesli w tym mo¬ mencie prad sterujacy nie osiagnie wartosci So, proporcjonalnej do naciagu liny, to zadziala dy¬ namiczny lacznik roboczy B, podtrzyma sie sam i przestroi poprzez uzwojenie polaryzujace 14 sta- 35 tyczny lacznik roboczy A na mala nosnosc, jaka jest nieco wieksza od tej, jaka odpowiada nacia¬ gowi liny So. Jednoczesnie zadziala przekaznik 37 i rozewrze zestyk 38, tak ze nie utrzymuje sie juz dalej zadna zaleznosc od wysiegu. Tym samym 40 zapewnia sie to, ze male obciazenia na przyklad przy pustym haku, sa mozliwe, ale ciezary prze¬ kraczajace wartosc So nie moga byc unoszone za pomoca luznej liny. Statyczny lacznik roboczy A moze wiec zadzialac znacznie wczesniej. 45 Nie omówione wyzej a przedstawione na rysun¬ ku oporniki 39 sluza do ograniczenia natezenia pradu. Inne wykonanie dynamicznego lacznika ro¬ boczego B pokazano na fig. 5. Do wyjscia 4, 5, elektrycznego przetwornika 1 sily, przylaczony jest 5o czlon rózniczkujacy, skladajacy sie z kondensato¬ ra 45 i opornika 46. Prad wyladowania kondensa¬ tora przeplywa tylko przy zmianie sygnalu steru¬ jacego. Spadek napiecia na oporniku 46, wywola¬ ny przez prad wyladowania kondensatora, wzmoc- 55 niony zostaje we wzmacniaczu 41 korzystnie w przeciwosobnym wzmacniaczu tranzystorowym i podany na wylacznik elektryczny 42. Prócz tego do wylacznika 42 doprowadzony zostaje nieopóz- niony sygnal obciazenia za posrednictwem prze- 6o wodów laczacych 47, 48, aby stworzyc zaleznosc niedopuszczalnych chwilowych zmian naciagów li¬ ny wzgledem wartosci istniejacych naciagów.Wspomniany wylacznik jest tak wyregulowany, ze niedopuszczalne zmiany naciagu liny powoduja je- 65 go zadzialanie, a poprzez jego wyjscia 43, 44 po-68 521 s wodowane jest wtedy natychmiast zadzialanie równiez statycznego lacznika roboczego. PL PL