RU1799844C - Устройство дл управлени приводом передвижени крановой тележки с гибкой подвеской груза - Google Patents

Abstract

Использование: в области машиностроени , а именно в системах управлени  элек- троприводом грузоподъемных кранов. Сущность изобретени : устройство содержит задатчик скорости, задатчик интенсивности разгона тележки, сумматор, блок сравнени , датчик скорости тележки, исполнительный блок, датчик углового отклонени , блок умножени , масштабный блок, блок извлечени  квадратного корн , датчик длины подвеса, механизм подъема. 1-3- 4-5-7-15, 7-6-5, 15-14-13-11-12-4, 8-11. 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к области машиностроени , а именно к системам управлени  электроприводом грузоподъемных кранов. Изобретение может быть использовано при разработке электроприводов механизмов передвижени  тележек и мостов перегрузочных и монтажных кранов, к эксплуатационным показател м (точность работы ,производительность, энергопотребление), которых предъ вл ютс  повышенные требовани .

Цель изобретени  - упрощение устройства и повышение его надежности.

Дл  осуществлени  этой цели устройство дл  управлени  приводом передвижени  крановой тележки с гибкой подвеской груза, содержащее блок сравнени , к выходу кото- . рого подключен исполнительный блок, сумматор , блок умножени , датчик длины подвеса, датчик углового отклонени  подвеса , выход которого подключен к одному из входов блока умножени , и датчик скорости тележки, св занный с одним из входов блока сравнени , снабжено последовательно соединенными задатчиком скорости и за- датчиком интенсивности разгона тележки, блоком извлечени  квадратного корн  и блоком масштабировани , выход которого соединен с одним из входов сумматора, а вход - с выходом блока умножени , второй вход которого подключен к выходу блока извлечени  квадратного корн , вход которого св зан с датчиком длины подвеса, а выход задатчика интенсивности разгона тележки подключен к второму входу сумматора , выход которого соединен со вторым входом блока сравнени .

Сущность изобретени  и его отличительными признаками  вл етс  введение задатчиков скорости и интенсивности разгона тележки, позвол ющих оператору крана формировать любую тахограмму привода тележки и, следовательно, отрабатывать любую величину передвижени , а также применение блока извлечени  квадратного корн  и масштабного блока, соединенных

ел С

xj ю ю

00

ь.

указанным выше образом, позвол ющих сформировать сигнал коррекции скорости тележки, исключающий колебани  подвешенного груза.

На фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - структурна  схема системы автоматического регулировани  (САР) скорости груза; на фиг. 3 .- логарифмические амплитудно-частотные характеристики (ЛАЧХ) САР скорости груза; на фиг. 4 - кривые переходного процесса.

Устройство содержит задатчик 1 скорости тележки 2, подключенный к входу задат- чика 3 интенсивности разгона тележки, выход которого соединен с вторым входом сумматора -4. Выход сумматора 4 подключен к аторому входу блока 5 сравнени , первый вход которого св зан с датчиком 6 скорости тележки, а выход подключен к входу исполнительного блока 7, выход которого св зан с механизмом передвижени  тележки. Датчик 8 углового отклонени  подвеса 9, удерживающего груз 10, соединен с первым входом блока.11 умножени , выход которого через масштабный блок 12 подключен к .первому входу сумматора 4, а второй вход соединен с выходом блока 13 извлечени  квадратного корн , вход которого подключен к датчику 14 длины подвеса 9, св занному с механизмом подьема 15.

Задатчкк 1 скорости тележки представл ет собой, например, командоаппарат, формирующий сигнал задани  требуемой величины скорости тележки в виде напр жени . Задатчик 3 интенсивности разгона тележки формирует сигнал, линейно измен ющийс  во времени до величины, заданной задатчиком 1 скорости, и представл ет собой, например, устройство, содержащее последовательно соединенные компаратор и интегратор, охваченные отрицательной обратной св зью. Блок 5 сравне- ни  представл ет собой, например, пропорциональный регул тор скорости, вычисл ющий рассогласование между заданным и фактическим значени ми скорости тележки. Исполнительный блок 7 содержит, например регул тор тока, тиристорный преобразователь ,  вл ющийс  источником питани  привода, и электродвигатель, соединенный с механизмом передвижени  . тележки. Масштабный блок 12 представл ет собой усилитель с регулируемым коэффициентом усилени . Датчик 8 углового отклонени  подвеса формирует сигнал, пропорциональный синусу указанного угла, например, с помощью сельсина. Датчик 14 длины подвеса представл ет собой, например , устройство, преобразующее угол поворота барабана лебедки механизма подъема

0

в сигнал, пропорциональный длине выпущенного каната.

Дл  описани  сущности работы устройства его следует рассматривать как систему автоматического регулировани  скорости груза. В нее входит замкнутый контур регулировани  скорости тележки, включающий в себ  блок 5 сравнени , исполнительный блок 7, датчик 6 скорости тележки, который с достаточной степенью точности может быть представлен звеном второго пор дка с передаточной функцией

, .УТ(Р) -«с

5

0

5

0

W3C(p) V

V3K (P) тГр2+2ЈТср + 1

(1)

VT

где Кс ут- - коэффициент усилени  замкV3K

нутого контура регулировани  скорости тележки;

VT - скорость тележки;

VSK сигнал задани  скорости тележки;

Тс - посто нна  времени замкнутого контура скорости тележки;

Ј - коэффициент затухани .

Подвешенный груз представл ет собой консервативное звено с передаточной функцией

УГ(Р) 1

-

Wr(p)

+ 1

(2)

5

0

5

0

5

Мр т1Ргде Vr - скорость груза;

Тк - посто нна  времени звена, равна  периоду собственных колебаний груза и определ ема  выражением

Тк VI,(3)

9 где I - длина подвеса;

g - ускорение свободного падени . Резонансна  частота консервативного звена определ етс  выражением 1 1

(4)

1 к Vg

Ускорение груза в результате воздействи  на него силы, возникающей при отклонении подвеса от вертикали, определ етс  выражением

g-slna,(5)

где с: -угол отклонени  подвеса от вертикали .

При работе устройства на выходе масштабного блока 12 формируетс  сигнал коррекции скорости тележки в соответствии с выражением

VK Кк Sin а Vg . |,(6) где Кк - коэффициент усилени  масштабного блока 12.

Выражение (6) можно с учетом (3) и (5) записать в виде выражени 

VK К -Тк

dVr dt

из которого видно, что сигнал VK пропорционален производной от скорости груза и периоду свободных колебаний груза. Этот сигнал подаетс  на первый вход сумматора 4, где алгебраически суммируетс  с сигналом V3 задани  скорости тележки, формируемым задатчиком 3 интенсивности разгона. Таким образом, устройство представл ет собой САР с обратной св зью по производной от скорости груза (см.фиг. 2). Так как посто нна  времени Тк, как правило, значительно превышает величину Тс, можно пренебречь вли нием колебаний груза на скорость тележки и считать, что пр мой канал регулировани  скорости груза включает в себ  последовательно соединенные замкнутый контур регулировани  скорости тележки с передаточной функцией (1) и консервативное звено с передаточной функцией (2), а цепь обратной св зи содержит дифференцирующее звено с передаточной функцией

Woc(P) лШ Тос Р ,, (8)

где Toe посто нна  времени дифференцировани , определ ема  выражением Тос Кк -Тк.- (9) ЛАЧХ 16 пр мого канала регулировани  (см.фиг. 3) имеет горизонтальный участок с коэффициентом усилени  Кс и резонансный всплеск на частоте . Асимптотическа  характеристика 17 на этой частоте имеет излом и далее следует с наклоном 40 дБ/дек. Дл  определени  коэффициента усилени  Кк масштабного блока, обеспечивающего апериодический характер изменени  скорости груза, на фиг. 3 построена ЛАЧХ 18 звена второго пор дка, имеющего декремент затухани , равный 2/2- Коэффициент усилени  этого звена на частоте Шр равен:

К(й)р) (10)

Обратна  ЛАЧХ 19 звена обратной св зи , имеюща  наклон минус 20 дБ/дек, проведена таким образом, чтобы ее коэффициент усилени  на частоте (Ор также был равен величине Кс/ /2. При этом ось or эта ЛАЧХ пересекает в точке, соответствующей частоте Obc, определ емой выражением

Кс

Woe 0)р

V2

(11)

Пр ма  ЛАЧХ 20 звена обратной св зи проходит через точку с наклоном плюс 20 дБ/дек.

10

Посто нна  времени дифференцировани  звена обратной св зи определ етс  выражением

т - 1 - 2 loc

которое с учетом (4) принимает вид:

.(12)

Сравнива  12) с (9) и учитыва  (3), получим выражение дл  определени  коэффициента усилени  масштабного блока 12: 2

Кк

(13)

0

5

0

5

0

5

0

5

5

На фиг. 3 жирной линией показана результирующа  ЛАЧХ замкнутой системы регулировани  скорости груза.

Устройство работает следующим образом .

В исходном состо нии тележка и подн тый на некоторую высоту груз наход тс  в состо нии поко . При этом длина подвеса равна величине I, а угол «отклонени  подвеса от вертикали равен нулю. Дл  транспортировки груза по команде оператора крана на вход задатчика 3 интенсивности разгона с помощью задатчика 1 скорости подаетс  сигнал задани  требуемой скорости тележки. На выходе задатчика 3 сигнал Уз начинает линейно увеличиватьс . При этом темп нарастани  этого сигнала выбираетс  из услови  отсутстви  буксовани  тележки . Сигнал Va через сумматор 4 проходит на второй вход блока 5 сравнени ,  вл ющийс  входом САР скорости тележки. Под действием САР, отрабатывающей задание по скорости, тележка начинает движение и ее фактическа  скорость в этот момент пропорциональна сигналу задани  V3.

Claims (1)

1. При движении тележки из состо ни  поко  подвес, удерживающий груз, отклон етс  от вертикали на некоторый угол а , в результате чего возникает сила, под действием которой груз также начинает движение . На выходе датчика 8 возникает сигнал, пропорциональный синусу угла а , а на выходе масштабного блока 12 формируетс  сигнал VK в соответствии с выражением (6). Этот сигнал подаетс  на вход сумматора 4 со знаком, противоположным знаку сигнала V3, тем самым уменьша  результирующий сигнал задани  скорости V3K. Благодар  такому действию отрицательной обратной св зи по ускорению груза, посто нна  времени которой определена в соответствии с выражением (12), движение груза осуществл етс  плавно, без колебаний скорости как при разгоне (торможении), так и при транспортировке груза. При этом длина подвеса I может измен тьс  на любом этапе движени  тележки, не оказыва  вли ни  на качество переходного процесса, а величина перемещени  и уровень скорости на этапе равномерного движени  могут измен тьс  в широком диапазоне. На фиг. 4 приведены кривые изменени  тока электродвигател  Ig скорости VT тележки, скорости Vr и ускорени  dVr/dt груза при разгоне тележки крана. Таким образом, благодар  перечисленным свойствам, область применени  устройства существенно расшир етс . Кроме того, оно содержит незначительное количество датчиков и блоков, что упрощает его реализацию и повышает надежность в работе . Демпфирование колебаний груза при его транспортировке устран ет колебани  тока электродвигател , что снижает его нагрев. Эти факторы улучшают эксплуатационные характеристики устройства и  вл ютс  источником положительного эффекта. Формула изобретени  Устройство дл  управлени  приводом передвижени  крановой тележки с гибкой

   I I

   подвеской груза, содержащее блок сравнени , к выходу которого подключен исполнительный блок, сумматор, блок умножени , датчик длины подвеса, датчик углового отклонени  подвеса, выход которого подключен к одному из входов блока умножени , и датчик скорости тележки, св занный с одним из входов блока сравнени , отличающеес  тем, что, с целью

   повышени  надежности, оно снабжено последовательно соединенными задатчиком скорости и задатчиком интенсивности разгона тележки, блоком извлечени  квадратного корн  и блоком масштабировани ,

   выход которого соединен с одним из входов сумматора, а вход - с выходом блока умножени , второй вход которого подключен к выходу блока извлечени  квадратного корн , вход которого св зан с датчиком длины

   подвеса, а выход задатчика интенсивности разгона тележки подключен к второму входу сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока сравнени .

   1

   Фиг i.

   Фиг, 2

   Редактор С. Кулакова

   Составитель В. Холодный

   Техред М.МоргенталКорректор В. Петраш