RU2396201C1 - Method of increasing safety (versions) and safety system of jib hoisting crane (versions) - Google Patents
Method of increasing safety (versions) and safety system of jib hoisting crane (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2396201C1 RU2396201C1 RU2009110390/11A RU2009110390A RU2396201C1 RU 2396201 C1 RU2396201 C1 RU 2396201C1 RU 2009110390/11 A RU2009110390/11 A RU 2009110390/11A RU 2009110390 A RU2009110390 A RU 2009110390A RU 2396201 C1 RU2396201 C1 RU 2396201C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- boom
- crane
- load
- length
- jib
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Jib Cranes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению и может быть использовано в системах защиты и управления стреловых грузоподъемных кранов.The invention relates to hoisting and transport engineering and can be used in protection and control systems of jib cranes.
Известен способ защиты грузоподъемного крана от перегрузки путем установки допустимых значений нагрузки для различных угловых положений его стрелы, контроля текущих значений этих параметров в процессе работы крана, сравнения текущего значения нагрузки с допустимым для текущего положения стрелы и формирования предупреждающих сигналов и сигналов управления исполнительными устройствами крана в зависимости от результатов этого сравнения [1].There is a method of protecting a crane against overload by setting the permissible load values for various angular positions of its boom, monitoring the current values of these parameters during the operation of the crane, comparing the current load value with the permissible value for the current position of the boom and generating warning signals and control signals for the crane operating devices in depending on the results of this comparison [1].
Устройство для его осуществления содержит датчик нагрузки, подключенный к входу сравнивающего устройства, выход которого соединен с выходным устройством.The device for its implementation contains a load sensor connected to the input of the comparison device, the output of which is connected to the output device.
Недостатком этого способа и реализующего его устройства является отсутствие защиты грузоподъемного крана от столкновений с препятствиями (отсутствие координатной защиты) при работе крана в стесненных условиях.The disadvantage of this method and the device that implements it is the lack of protection of the crane against collisions with obstacles (lack of coordinate protection) when the crane is in cramped conditions.
Наиболее близким к предложенному является способ повышения безопасности работы стрелового грузоподъемного крана путем предварительного определения и запоминания предельно допустимых значений параметров работы крана, характеризующих нагрузку и пространственное положение его стрелы или грузозахватного органа, определения в процессе работы крана текущих значений этих параметров с использование результатов прямого измерения длины стрелы, а также прямого или косвенного измерения других параметров работы крана, последующего сравнения этих текущих значений с предельно допустимыми и формирования, в зависимости от результатов этих сравнений, предупредительных сигналов и сигналов блокирования движений крана [2, 3].Closest to the proposed one is a way to increase the safety of a jib crane by preliminary determining and memorizing the maximum permissible values of the crane operation parameters characterizing the load and spatial position of its boom or load-gripping organ, determining the current values of these parameters during crane operation using the results of direct length measurement boom, as well as direct or indirect measurement of other parameters of the crane, subsequent comparison I have these current values with maximum permissible values and the formation, depending on the results of these comparisons, warning signals and signals blocking crane movements [2, 3].
Система безопасности стрелового грузоподъемного крана, реализующая известный способ, содержит датчик длины стрелы и другие датчики параметров работы крана, исполнительное устройство и соединенный с ним цифровой вычислитель, выполненный с возможностью приема и обработки выходных сигналов датчиков и определения текущих значений параметров, характеризующих нагрузку и пространственное положение стрелы или грузозахватного органа крана, сравнения этих текущих значений с предельно допустимыми, а также с возможностью формирования предупредительных сигналов и сигналов управления исполнительным устройством крана в зависимости от результатов этих сравнений [2, 3].The safety system of a jib crane that implements the known method comprises a boom length sensor and other sensors of the crane operation parameters, an actuator and a digital computer connected to it, configured to receive and process the output signals of the sensors and determine the current values of the parameters characterizing the load and spatial position boom or crane lifting device, comparing these current values with the maximum allowable, as well as with the possibility of forming a warning editelnyh signals and the tap actuator control signals depending on the results of these comparisons [2, 3].
В известном техническом решении обеспечивается как защита грузоподъемного крана от перегрузки, так и защита от столкновений его стрелы или грузозахватного органа с различными препятствиями (координатная защита).The known technical solution provides both protection of the crane against overload and protection from collisions of its boom or load-gripping body with various obstacles (coordinate protection).
Однако для реализации этих функций используется прямое измерение длины стрелы. Это измерение на грузоподъемных кранах традиционно осуществляется с помощью датчика длины, выполненного в виде подпружиненного кабельного барабана, снабженного датчиком его поворота. К барабану прикреплен гибкий орган (кабель), охватывающий барабан. Гибкий орган (кабель) натянут вдоль стрелы и своим вторым концом прикреплен к оголовку стрелы.However, to implement these functions, a direct measurement of the length of the boom is used. This measurement on cranes is traditionally carried out using a length sensor, made in the form of a spring-loaded cable drum, equipped with a sensor for its rotation. A flexible organ (cable) is attached to the drum, covering the drum. A flexible body (cable) is stretched along the boom and is attached to the boom head with its second end.
Такое конструктивное исполнение датчика длины стрелы приводит к низкой надежности системы безопасности ввиду сложности конструктивного исполнения этого датчика и возможности повреждения гибкого органа при работе крана, в частности ветками деревьев.Such a design of the arrow length sensor leads to low reliability of the security system due to the complexity of the design of this sensor and the possibility of damage to the flexible organ during the operation of the crane, in particular tree branches.
Техническим результатом, на достижение которого направлена группа изобретений, является повышение надежности и упрощение конструкции системы безопасности путем реализации защиты от перегрузки и/или координатной защиты стрелового грузоподъемного крана с телескопируемой стрелой без использования датчика длины стрелы. Еще одним техническим результатом является улучшение эксплуатационных характеристик системы безопасности за счет обеспечения возможности ее функционирования при соприкосновении стрелы крана с ветками деревьев и иными предметами, которые в известном техническом решении приводят к повреждению гибкого органа или к его спаданию с кабельного барабана.The technical result, to which the group of inventions is directed, is to increase the reliability and simplify the design of the security system by implementing overload protection and / or coordinate protection of a jib crane with a telescoping boom without using a boom length sensor. Another technical result is the improvement of the operational characteristics of the security system by ensuring the possibility of its functioning when the crane boom comes in contact with tree branches and other objects, which in a known technical solution lead to damage to the flexible organ or to its falling off the cable reel.
В первом варианте предложенного способа повышения безопасности работы стрелового грузоподъемного крана путем предварительного определения или задания допустимого значения параметра, характеризующего нагрузку крана, его запоминания, определения в процессе работы крана текущего значения этого параметра путем его вычисления с использование результатов прямого и/или косвенного измерения других параметров работы крана, сравнения его текущего значения с допустимым и последующего формирования, в зависимости от результатов этого сравнения, предупредительных сигналов и/или сигналов управления или блокирования управления исполнительным устройством крана указанные технические результаты достигаются за счет того, что при определении текущего значение параметра, характеризующего нагрузку крана, его представляют в виде функции давления в гидроцилиндре подъема стрелы, угла наклона стрелы, а также усилия в грузовом канате или давления в гидроцилиндре телескопирования стрелы. При этом за параметр, характеризующий нагрузку крана, принимают грузовой момент крана, вес поднимаемого груза, нагрузку выдвижных опор крана или нагрузку какого-либо элемента его стрелового оборудования, а функцию, используемую для его вычисления, предварительно определяют с использованием математической модели крана или экспериментальным путем.In the first version of the proposed method of improving the safety of a jib crane by preliminary determining or setting an acceptable parameter value characterizing the crane load, memorizing it, determining the current value of this parameter during the crane operation by calculating it using the results of direct and / or indirect measurements of other parameters the operation of the crane, comparing its current value with the permissible and subsequent formation, depending on the results of this comparison of warning signals and / or control signals or blocking the control of the crane actuator, these technical results are achieved due to the fact that when determining the current value of the parameter characterizing the crane load, it is presented as a function of pressure in the boom lifting cylinder, boom angle, and also efforts in the cargo line or pressure in the boom telescoping hydraulic cylinder. In this case, the load moment of the crane, the weight of the load to be lifted, the load of the crane's extendable supports or the load of any element of its boom equipment is taken as the parameter characterizing the crane load, and the function used to calculate it is preliminarily determined using the mathematical model of the crane or experimentally .
В системе безопасности стрелового грузоподъемного крана, реализующей этот способ и содержащей датчики параметров работы крана, исполнительное устройство и соединенный с ним цифровой вычислитель, выполненный с возможностью приема и обработки выходных сигналов датчиков и формирования предупредительных сигналов и сигналов управления исполнительным устройством, эти технические результаты достигаются тем, что цифровой вычислитель выполнен с возможностью вычисления текущих значений параметра, характеризующего нагрузку крана, с использованием выходных сигналов датчика давления в гидроцилиндре подъема стрелы, датчика угла наклона стрелы, а также датчика усилия в грузовом канате или давления в гидроцилиндре телескопирования стрелы.In the safety system of a jib crane that implements this method and containing sensors of operation parameters of the crane, an actuator and a digital computer connected to it, configured to receive and process the output signals of the sensors and generate warning signals and control signals of the actuator, these technical results are achieved by that the digital computer is configured to calculate the current values of the parameter characterizing the crane load using Hovhan output signals of the pressure sensor in the hydraulic cylinder boom, boom angle sensor, and the force sensor in the load rope or pressure in the hydraulic cylinder telescoping boom.
Во втором варианте предложенного способа повышения безопасности работы крана путем предварительного определения или задания допустимых значений параметров, характеризующих нагрузку и пространственное положение его стрелы или грузозахватного органа, определения в процессе работы крана их текущих значений путем вычислений с использование результатов прямого и/или косвенного измерения других параметров работы крана, последующего сравнения вычисленных значений с допустимыми и формирования, в зависимости от результатов этих сравнений, предупредительных сигналов и/или сигналов управления исполнительным устройством крана указанные технические результаты достигаются за счет того, что указанные вычисления осуществляют с использованием текущего значения длины стрелы, которое измеряют косвенным методом на основании результатов измерений других параметров работы крана.In the second version of the proposed method of increasing the safety of the crane by preliminary determining or setting the permissible values of the parameters characterizing the load and spatial position of its boom or load-gripping body, determining the current values of the crane during operation of the crane by calculating using the results of direct and / or indirect measurements of other parameters the operation of the crane, the subsequent comparison of the calculated values with allowable and formation, depending on the results of these comparisons th, warning signals and / or control signals of the crane actuator, these technical results are achieved due to the fact that these calculations are performed using the current value of the length of the boom, which is measured indirectly based on the measurement results of other parameters of the crane.
При этом косвенное измерение длины стрелы L осуществляют путем ее вычисления на основании результатов измерений давления в гидроцилиндре подъема стрелы и угла наклона стрелы α в тех интервалах времени, в течение которых отсутствует нагрузка на грузозахватном органе, либо на основании результатов измерения центробежного ускорения последней выдвижной секции стрелы, угла наклона α и угловой скорости стрелы ω в тех интервалах времени, в течение которых происходит поворот стрелы вследствие ее подъема/опускания или поворота крановой платформы.In this case, the indirect measurement of the length of the boom L is carried out by calculating it based on the results of pressure measurements in the boom lifting cylinder and the angle of the boom α at those time intervals during which there is no load on the load gripping body, or based on the measurement results of the centrifugal acceleration of the last retractable boom section , the angle of inclination α and the angular velocity of the boom ω in those time intervals during which the boom rotates due to its lifting / lowering or rotation of the crane platform rma.
В последнем случае длину стрелы L вычисляют по формуле L=(U- gSinα)ω2, где U - выходной сигнал акселерометра, ось чувствительности которого параллельна оси стрелы; а g - ускорение свободного падения.In the latter case, the boom length L is calculated by the formula L = (U-gSinα) ω 2 , where U is the output signal of the accelerometer, the sensitivity axis of which is parallel to the boom axis; and g is the acceleration due to gravity.
Для достижения указанных технических результатов угловая скорость стрелы ω, обусловленная подъемом или опусканием стрелы, может определяться путем дифференцирования сигнала датчика угла наклона стрелы или с помощью гироскопического устройства, выполненного в виде гиротахометра или вибрационного гироскопа, прикрепленного к стреле крана. Угловая скорость стрелы ω, обусловленная поворотом крановой платформы, может определяться путем дифференцирования сигнала датчика угла азимута поворотной платформы крана, либо с помощью аналогичного гироскопического устройства, прикрепленного к стреле или к поворотной платформе крана.To achieve the indicated technical results, the angular velocity of the boom ω, due to the raising or lowering of the boom, can be determined by differentiating the signal of the boom angle sensor or using a gyroscopic device made in the form of a gyrotachometer or a vibration gyroscope attached to the crane boom. The angular velocity of the boom ω, due to the rotation of the crane platform, can be determined by differentiating the signal of the azimuth angle sensor of the rotary platform of the crane, or using a similar gyroscopic device attached to the boom or to the rotary platform of the crane.
Косвенное измерение длины стрелы L может осуществляться также путем ее вычисления, в частности, по формулам L=ΔR/(Cosαl-Cosα2) или L=ΔR/(ΔαSinα), на основании результатов измерения изменения угла наклона стрелы (Δα=α1-α2) и соответствующего ему изменения вылета ΔR, которое определяют путем интегрирования выходного сигнала акселерометра, расположенного на последней выдвижной секции стрелы, в тех интервалах времени, в течение которых осуществляется изменение угла наклона стрелы α.An indirect measurement of the length of the boom L can also be carried out by calculating it, in particular, using the formulas L = ΔR / (Cosαl-Cosα2) or L = ΔR / (ΔαSinα), based on the results of measuring the change in the angle of the boom (Δα = α1-α2) and the corresponding change in the departure ΔR, which is determined by integrating the output of the accelerometer located on the last retractable boom section, in those time intervals during which the change in the angle of the boom α.
При этом дополнительно может осуществляться контроль телескопирования стрелы с последующей коррекцией результата вычисления длины стрелы в зависимости от скорости, ускорения или перемещения последней выдвижной секции стрелы вдоль ее оси, которую/которое определяют путем измерения скорости работы привода телескопирования стрелы или при помощи акселерометра, закрепленного на этой секции стрелы.Moreover, the telescoping of the boom can be additionally controlled with the subsequent correction of the result of calculating the length of the boom depending on the speed, acceleration or movement of the last retractable boom section along its axis, which is / which is determined by measuring the speed of the telescoping boom drive or using an accelerometer mounted on this boom sections.
В системе безопасности стрелового грузоподъемного крана, реализующей второй вариант предложенного способа, содержащей датчики параметров работы крана, исполнительное устройство и соединенный с ним цифровой вычислитель, выполненный с возможностью приема и обработки выходных сигналов датчиков и определения текущих значений, по меньшей мере, одного параметра, характеризующего нагрузку или пространственное положение его стрелы или грузозахватного органа, сравнения этих текущих значений с предельно допустимыми, а также с возможностью формирования предупредительных сигналов и/или передачи на исполнительное устройство сигналов управления или блокирования движений крана в зависимости от результатов этого сравнения, указанные технические результаты достигаются тем, что цифровой вычислитель выполнен с возможностью вычисления текущего значения длины стрелы с использованием выходных сигналов датчиков других параметров работы крана и с возможностью последующего определения указанного текущего значения параметра, характеризующего нагрузку или пространственное положение стрелы или грузозахватного органа крана, с использованием вычисленного текущего значения длины стрелы.In the safety system of a jib crane, which implements the second version of the proposed method, comprising sensors of operation parameters of the crane, an actuator and a digital computer connected to it, configured to receive and process the output signals of the sensors and determine the current values of at least one parameter characterizing the load or spatial position of its boom or load-gripping body, comparing these current values with the maximum permissible values, as well as with the possibility of forming warning signals and / or transmitting to the actuator control signals or blocking the movements of the crane depending on the results of this comparison, these technical results are achieved by the fact that the digital computer is configured to calculate the current value of the length of the boom using the output signals from sensors of other parameters of the crane and with the possibility of subsequent determination of the specified current value of the parameter characterizing the load or spatial position the boom or load-lifting member of the crane using the calculated current value of the length of the boom.
В состав указанных датчиков параметров работы крана, в общем случае, могут входить датчики давления в гидроцилиндре подъема стрелы, угла наклона стрелы, акселерометр, закрепленный на последней выдвижной секции стрелы, гиротахометр или вибрационный гироскоп, прикрепленный к стреле или к поворотной платформе крана, а также датчики угла азимута, скорости телескопирования стрелы или работы привода телескопирования.The composition of the indicated parameters of the crane operation parameters, in general, may include pressure sensors in the boom lifting cylinder, boom angle, an accelerometer mounted on the last retractable boom section, a gyrotachometer or a vibration gyroscope attached to the boom or to the crane rotary platform, and sensors for azimuth angle, telescoping speed of the boom, or telescoping drive operation.
Для достижения указанных технических результатов цифровой вычислитель системы безопасности может быть также выполнен с возможностью вычисления длины стрелы с использованием записанной в его запоминающем устройстве функциональной зависимости этой длины от центробежного ускорения последней выдвижной секции стрелы, измеряемого посредством прикрепленного к ней датчика ускорения, и угловой скорости стрелы, измеряемой посредством гиротахометра или вибрационного гироскопа, или путем дифференцирования выходного сигнала датчика угла азимута.To achieve the indicated technical results, the digital computer of the security system can also be configured to calculate the length of the boom using the functional dependence of this length recorded on its storage device on the centrifugal acceleration of the last retractable boom section, measured by the acceleration sensor attached to it, and the angular velocity of the boom, measured by a gyrotachometer or a vibration gyroscope, or by differentiating the output of the angle sensor imuta.
Система безопасности стрелового грузоподъемного крана с указанными отличительными признаками обеспечивает защиту крана от перегрузки и от столкновений с различными препятствиями при работе в стесненных условиях (координатную защиту) без использования датчика длины стрелы. Благодаря этому исключаются недостатки, присущие известным техническим решениям. Соответственно эти отличительные признаки находятся в прямой причинно-следственной связи с достижением технического результата данного изобретения.The safety system of a jib crane with the indicated distinctive features provides protection of the crane against overload and from collisions with various obstacles when working in cramped conditions (coordinate protection) without using a boom length sensor. Due to this, the disadvantages inherent in known technical solutions are eliminated. Accordingly, these distinguishing features are in direct causal connection with the achievement of the technical result of the present invention.
На фиг.1 в качестве примера приведена одна из возможных функциональных схем системы безопасности грузоподъемного крана. На фиг.2 - чертеж стрелы крана, поясняющий метод косвенного измерения ее длины.Figure 1 as an example shows one of the possible functional diagrams of the security system of a crane. Figure 2 is a drawing of a crane arm explaining a method for indirectly measuring its length.
Система содержит цифровой вычислитель 1, именуемый также электронным блоком, контроллером, блоком индикации, блоком обработки данных и т.п., и датчики параметров работы грузоподъемного крана 2 (фиг.1).The system comprises a digital computer 1, also referred to as an electronic unit, a controller, an indication unit, a data processing unit, etc., and sensors of operation parameters of a crane 2 (FIG. 1).
Цифровой вычислитель 1 выполнен на основе микроконтроллера 3, к которому подключены органы управления вычислителем (кнопки, клавиши) 4, индикаторы (светодиодные, символьные жидкокристаллические, акустические и т.п.) 5, энергонезависимое запоминающее устройство (микросхемы Flash-памяти) 6 и устройство ввода/вывода информации 7.Digital computer 1 is based on a microcontroller 3, to which computer controls (buttons, keys) 4, indicators (LED, symbolic liquid crystal, acoustic, etc.) 5, non-volatile storage device (Flash memory chips) 6 and a device are connected input / output information 7.
В случае применения в системе датчиков 2 с аналоговыми выходами устройство ввода/вывода информации 7 содержит аналого-цифровой преобразователь, а при применении цифровых датчиков - трансивер или контроллер мультиплексного канала обмена данными, в частности последовательного интерфейса типа CAN (Control Area Network) или LIN (Local Interconnection Network). Возможно также подключение датчиков 2 с использованием в устройстве ввода/вывода информации 7 беспроводного интерфейса (ZigBee, Bluetooth, Wi-Fi и т.д.).In the case of using sensors 2 with analog outputs in the system, the information input / output device 7 contains an analog-to-digital converter, and when using digital sensors, it contains a transceiver or controller of a multiplex communication channel, in particular, a CAN (Control Area Network) or LIN type interface ( Local Interconnection Network). It is also possible to connect sensors 2 using a wireless interface in information input / output device 7 (ZigBee, Bluetooth, Wi-Fi, etc.).
Выходное устройство 8 выполнено, в частности, в виде силового электронного блока с дискретными, пропорциональными или широтно-импульсными выходными сигналами. Его вход или двунаправленные входы/выходы подключены к устройству ввода/вывода информации 7 при помощи отдельных проводов или мультиплексного канала обмена данными. Выходное устройство 8 может быть выполнено на основе микроконтроллера и подключено к этому мультиплексному каналу обмена данными аналогично подключению датчиков 2. Кроме того, отдельные датчики 2, включая концевые выключатели и датчики аналоговых параметров, могут быть подключены непосредственно к выходному устройству 8.The output device 8 is made, in particular, in the form of a power electronic unit with discrete, proportional or pulse-width output signals. Its input or bidirectional inputs / outputs are connected to the information input / output device 7 using separate wires or a multiplex communication channel. The output device 8 can be made on the basis of a microcontroller and connected to this multiplex data exchange channel similarly to the connection of sensors 2. In addition, individual sensors 2, including limit switches and sensors of analog parameters, can be connected directly to the output device 8.
Выходное устройство 8 может содержать электромагнитные пускатели или электромагнитные клапаны, включенные в гидравлическую или электрическую систему управления краном.The output device 8 may include electromagnetic actuators or electromagnetic valves included in the hydraulic or electrical control system of the crane.
Датчики 2 включают в себя, в частности, датчик давления в гидроцилиндре подъема стрелы 10, датчик угла наклона стрелы 11, акселерометр 12, установленные на последней выдвижной секции стрелы, и гироскоп 13, установленный на этой секции или на поворотной платформе крана.The sensors 2 include, in particular, a pressure sensor in the boom lift hydraulic cylinder 10, an angle sensor for the boom 11, an
Система может содержать также различные дополнительные датчики 14, к которым относятся датчик угла азимута, датчик давления в гидроцилиндре привода телескопирования стрелы или датчик скорости этого привода, датчик предельного подъема грузозахватного органа (концевой выключатель), датчик усилия в грузовом или стреловом канате, датчик приближения к линии электропередачи, датчики перемещений органов управления краном, датчик скорости ветра и т.п. Отдельные датчики, показанные на фиг.1, могут отсутствовать. Конкретный набор датчиков зависит от конструкции грузоподъемного крана и варианта реализации системы безопасности.The system may also contain various additional sensors 14, which include the azimuth angle sensor, the pressure sensor in the hydraulic cylinder of the telescoping boom drive or the speed sensor of this drive, the sensor for the maximum lifting of the load gripping body (limit switch), the force sensor in the cargo or boom rope, and the proximity sensor to power lines, displacement sensors for crane controls, wind speed sensor, etc. Individual sensors shown in FIG. 1 may not be available. The specific set of sensors depends on the design of the crane and the implementation of the security system.
Управление (пуск, остановка и/или регулирование скорости) приводами исполнительных механизмов крана 15 осуществляется с помощью органов управления грузоподъемным краном 16, воздействующих на приводы исполнительных механизмов крана 15 непосредственно (ручное управление) или через цифровой вычислитель 1 (автоматизированное управление).The control (start, stop and / or speed control) of the actuators of the crane actuators 15 is carried out using the controls of the crane 16, acting on the actuators of the actuators of the crane 15 directly (manual control) or through a digital computer 1 (automated control).
Система безопасности работает следующим образом.The security system operates as follows.
Перед началом работы крана крановщик (оператор) при помощи органов управления 4 цифровым вычислителем 1 вводит в микроконтроллер 3 параметры, определяющие режимы работа крана - положение выдвижных опор, кратность запасовки грузового полиспаста, наличие, длину и угол наклона гуська и т.д., если для данной конструкции крана ввод этих параметров является необходимым. Введенные параметры сохраняются в энергонезависимом запоминающем устройстве 6 или в памяти (в EEPROM) микроконтроллера 3.Before starting the operation of the crane, the crane operator (operator), using the controls 4 with a digital calculator 1, enters into the microcontroller 3 parameters that determine the operation modes of the crane - the position of the retractable supports, the frequency of storage of the chain hoist, the presence, length and angle of the jib, etc., if for a given crane design, input of these parameters is necessary. The entered parameters are stored in non-volatile memory 6 or in the memory (in the EEPROM) of the microcontroller 3.
Зона допустимых значений положения стрелового оборудования крана вводится крановщиком при задании параметров координатной защиты при помощи органов управления 4 и также сохраняется в памяти микроконтроллера 3 или в запоминающем устройстве 6. В этой же памяти хранятся предельно допустимые значения параметров, характеризующих нагрузку крана и представленных, например, в виде его грузовых характеристик.The zone of permissible values of the position of the jib equipment of the crane is entered by the crane operator when setting the parameters of coordinate protection using controls 4 and is also stored in the memory of the microcontroller 3 or in the storage device 6. The maximum permissible values of the parameters characterizing the load of the crane and presented, for example, are stored in the same memory in the form of its cargo characteristics.
Инициирование управления приводами 15 крана осуществляется путем перемещения крановщиком органов управления (рукояток, рычагов и т.п.) 16, например электрических джойстиков, в соответствующих направлениях. Уровни сигналов управления приводами 15 либо определяются микроконтроллером 3, либо формируются путем ограничений управляющих воздействий оператора на органы управления краном 16.The control of the crane actuators 15 is initiated by the crane operator moving the controls (handles, levers, etc.) 16, for example, electric joysticks, in the corresponding directions. The levels of control signals of the actuators 15 are either determined by the microcontroller 3, or are formed by restricting the control actions of the operator on the controls of the crane 16.
Микроконтроллер 3 работает по программе, записанной в его памяти или в запоминающем устройстве 6, и через устройство ввода/вывода информации 7 по мультиплексному каналу обмена данными или по отдельным линиям связи получает от датчиков 2 значения параметров работы крана. На основании этих значений микроконтроллер 3 определяет пространственное положение механизмов и нагрузку крана. Для определения текущих значений параметров, характеризующих нагрузку крана и/или текущее положения его стрелы или грузозахватного органа, в общем случае используется математическая модель крана, записанная в памяти микроконтроллера 3 или в запоминающем устройстве 6.The microcontroller 3 operates according to the program recorded in its memory or in the storage device 6, and through the input / output device information 7 via the multiplex data exchange channel or through individual communication lines receives from the sensors 2 the values of the parameters of the crane. Based on these values, the microcontroller 3 determines the spatial position of the mechanisms and the crane load. To determine the current values of the parameters characterizing the crane load and / or the current position of its boom or load-gripping organ, in the general case, a mathematical model of the crane is used, recorded in the memory of the microcontroller 3 or in the storage device 6.
Далее микроконтроллер 2 осуществляет сравнение текущих значений параметров, характеризующих нагрузку и пространственное положение стрелы или грузозахватного органа крана, с допустимыми значениями этих параметров и формирует, в зависимости от результатов этого сравнения, предупредительные сигналы для крановщика, поступающие на индикаторы 5, а также сигналы управления или блокирования управления приводами исполнительных механизмов крана 15, обеспечивающие предотвращение превышения допустимых значений этих параметров. Благодаря этому осуществляется защита крана от перегрузки и от столкновений с препятствиями (координатная защита).Next, the microcontroller 2 compares the current values of the parameters characterizing the load and the spatial position of the boom or load-gripping organ of the crane with the permissible values of these parameters and generates, depending on the results of this comparison, warning signals for the crane operator arriving at indicators 5, as well as control signals or blocking the control of the actuators of the actuators of the crane 15, ensuring the prevention of exceeding the permissible values of these parameters. Due to this, the crane is protected from overload and from collisions with obstacles (coordinate protection).
При вычислении текущего значения параметра, характеризующего нагрузку крана (грузового момента, веса поднимаемого груза, нагрузки выдвижных опор крана или нагрузки какого-либо элемента его стрелового оборудования), этот параметр в первом варианте системы безопасности представлен в виде функции давления в гидроцилиндре подъема стрелы и угла наклона стрелы. Поскольку его значение зависит от положения центра тяжести стрелы с грузом, для повышения точности определения этого параметра в качестве третьего аргумента этой функции используется усилие в грузовом канате или давление в гидроцилиндре телескопирования стрелы, измеряемое с помощью соответствующего датчика 14. Указанная функция определяется расчетным или экспериментальным путем и предварительно записывается в запоминающее устройство 6.When calculating the current value of the parameter characterizing the crane load (load moment, weight of the load lifted, load of the crane's extendable supports or the load of any element of its boom equipment), this parameter in the first version of the safety system is presented as a function of pressure in the boom lifting cylinder and angle tilt boom. Since its value depends on the position of the center of gravity of the boom with the load, to increase the accuracy of determining this parameter, the force in the cargo cable or the pressure in the hydraulic cylinder of the telescoping boom, measured using the corresponding sensor 14, is used as the third argument to this function. This function is determined by calculation or experimentally and pre-recorded in the storage device 6.
Во втором варианте реализации предложенного способа для определения текущих значений параметров, характеризующих нагрузку крана и пространственное положение его стрелы или грузозахватного органа, микроконтроллер 3 использует информацию о длине телескопируемой стрелы. Поскольку датчик длины стрелы в системе безопасности не используется, эта длина вычисляется микроконтроллером 3 на основании выходных сигналов датчиков других параметров работы крана 2.In the second embodiment of the proposed method, to determine the current values of the parameters characterizing the crane load and the spatial position of its boom or load-gripping body, the microcontroller 3 uses information about the length of the telescoping boom. Since the boom length sensor is not used in the security system, this length is calculated by the microcontroller 3 based on the output signals of the sensors of other parameters of the crane 2.
Для этого может быть использовано то обстоятельство, что при отсутствии нагрузки на грузозахватном органе, например при подводе грузозахватного органа к грузу из транспортного положения или после выполнения разгрузки, и фиксированном угле наклона стрелы величина давления в гидроцилиндре подъема стрелы однозначно определяется длиной стрелы. Функциональная зависимость длины стрелы от угла ее наклона и давления в гидроцилиндре подъема стрелы также предварительно определяется, например, расчетным путем с использованием математической модели крана и записывается в запоминающее устройство 6.For this, the circumstance can be used that in the absence of load on the load-gripping body, for example, when the load-gripping body is brought to the load from the transport position or after unloading is performed, and the boom angle is fixed, the pressure in the boom lifting hydraulic cylinder is uniquely determined by the boom length. The functional dependence of the length of the boom on the angle of its inclination and pressure in the hydraulic cylinder for lifting the boom is also previously determined, for example, by calculation using a mathematical model of the crane and is recorded in the storage device 6.
Другой вариант вычисления длины стрелы базируется на измерении центробежного ускорения последней выдвижной секции стрелы с помощью установленного на ней акселерометра (фиг.2).Another option for calculating the length of the boom is based on measuring the centrifugal acceleration of the last retractable boom section using the accelerometer mounted on it (figure 2).
Если телескопирование стрелы отсутствует, то при подъеме/опускании стрелы или при повороте крановой платформы акселерометр движется по дуге окружности с центром в точке О. Центробежное ускорение, измеряемое акселерометром 12, ось чувствительности Х которого направлена вдоль стрелы (фиг.2), определяется по формуле al=ω2L, где L - длина стрелы (радиус поворота), а ω - угловая скорость поворота стрелы (угловая скорость подъема/опускания стрелы ω или поворота платформы ω').If there is no telescoping of the boom, then when raising / lowering the boom or when turning the crane platform, the accelerometer moves along an arc of a circle centered at point O. Centrifugal acceleration measured by
На акселерометр 2 по оси Х действует также статическая составляющая ускорения свободного падения g: а2=gSinα.The accelerometer 2 along the X axis is also affected by the static component of the acceleration of gravity g: a2 = gSinα.
Поскольку выходной сигнал акселерометра U определяется суммой ускорений al+а2, длину стрелы L микроконтроллер 3 вычисляет по формуле L=(U-gSinα)/ω2.Since the output signal of the accelerometer U is determined by the sum of accelerations al + a2, the length of the boom L is calculated by the microcontroller 3 using the formula L = (U-gSinα) / ω 2 .
При этом угловая скорости стрелы ω или ω' измеряется путем дифференцирования выходного сигнала датчика угла наклона стрелы α или датчика угла азимута, либо с помощью гироскопа 13, установленного на стреле или на поворотной платформе крана и выполненного в виде гиротахометра или вибрационного гироскопа, принцип действия которого базируется на измерении сил Кориолиса.In this case, the angular velocity of the boom ω or ω 'is measured by differentiating the output signal of the boom angle sensor α or the azimuth angle sensor, or using a
Если при этом осуществляется телескопирование стрелы, то при вычислении микроконтроллером 3 длины стрелы по указанной формуле дополнительно вводится поправка, зависящая от скорости, ускорения или линейного перемещения последней выдвижной секции стрелы вдоль ее ости. Эта поправка вычисляется микроконтроллером 3 с использованием выходного сигнала датчика скорости работы привода телескопирования стрелы или дополнительного акселерометра.If telescoping of the boom is carried out, then when calculating the length of the boom by the microcontroller 3 using the indicated formula, an additional correction is introduced depending on the speed, acceleration, or linear movement of the last retractable boom section along its axis. This correction is calculated by the microcontroller 3 using the output signal of the speed sensor of the telescoping boom drive or an additional accelerometer.
Длина стрелы может быть вычислена микроконтроллером 3 также в процессе ее подъема/опускания путем контроля изменения вылета ΔR и соответствующего ему изменения угла наклона стрелы (Δα=α1-α2) по формуле L=ΔR/(Cosα1-Cosα2). При малой величине Δα может быть использована упрощенная формула L=/(ΔαSinα).The length of the boom can be calculated by the microcontroller 3 also in the process of raising / lowering it by monitoring the change in the reach ΔR and the corresponding change in the angle of the boom (Δα = α1-α2) according to the formula L = ΔR / (Cosα1-Cosα2). For a small value of Δα, the simplified formula L = / (ΔαSinα) can be used.
Изменение вылета ΔR при этом может быть определено путем путем преобразования и интегрирования сигнала акселерометра 12. В этом случае используется двухосевой X, Y акселерометр 12 (фиг.2), а интегрированию с целью определения величины ΔR, осуществляемому микроконтроллером 3, подвергается горизонтальная составляющая ускорения с исключением из нее центробежного ускорения ω2L.The change in the departure ΔR can be determined by converting and integrating the signal of the
Для документирования работы крана система может содержать встроенный или внешний регистратор параметров, реализованный на основе запоминающего устройства 6, в который микроконтроллер 3 записывает значения параметров работы крана (нагрузки, пространственного положения стрелы и т.п.), предупреждающих сигналов и сигналов управления краном с целью их последующего считывания для анализа на ЭВМ для оценки эффективности использования крана, контроля соблюдения установленных правил его эксплуатации и для расследования причин возможных отказов и аварий.To document the operation of the crane, the system may include an internal or external parameter recorder, implemented on the basis of a storage device 6, in which the microcontroller 3 records the values of the crane operation parameters (load, spatial position of the boom, etc.), warning signals and crane control signals for the purpose of their subsequent reading for analysis on a computer to assess the effectiveness of the crane, monitor compliance with the established rules for its operation and to investigate the causes of possible failure s and accidents.
В данном описании схематично приведены лишь частные варианты реализации предложенной системы безопасности грузоподъемного крана. Изобретение охватывает ее другие возможные варианты исполнения и их эквиваленты без отступления от сущности изобретения, изложенной в его формуле.In this description, only particular embodiments of the proposed safety system of a crane are schematically shown. The invention encompasses its other possible embodiments and their equivalents without departing from the spirit of the invention set forth in its claims.
Источники информацииInformation sources
1. SU 1654256 A1, B66C 23/90, 07.06.1991.1.SU 1654256 A1, B66C 23/90, 06/07/1991.
2. US 5730305 A, B66C 13/16, 13/18, 24.03.1998.2. US 5730305 A,
3. RU 2282577 C2, B66C 23/88, 15/00, 27.08.2006.3. RU 2282577 C2, B66C 23/88, 15/00, 08/27/2006.
Claims (16)
где U - выходной сигнал акселерометра, ось чувствительности которого параллельна оси стрелы; g - ускорение свободного падения.7. The method according to claim 6, characterized in that the length L of the boom is calculated by the formula L = (U-gSinα) / ω 2 ,
where U is the output signal of the accelerometer, the sensitivity axis of which is parallel to the axis of the boom; g is the acceleration of gravity.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009110390/11A RU2396201C1 (en) | 2009-03-20 | 2009-03-20 | Method of increasing safety (versions) and safety system of jib hoisting crane (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009110390/11A RU2396201C1 (en) | 2009-03-20 | 2009-03-20 | Method of increasing safety (versions) and safety system of jib hoisting crane (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2396201C1 true RU2396201C1 (en) | 2010-08-10 |
Family
ID=42698973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009110390/11A RU2396201C1 (en) | 2009-03-20 | 2009-03-20 | Method of increasing safety (versions) and safety system of jib hoisting crane (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2396201C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109264644A (en) * | 2018-11-20 | 2019-01-25 | 徐工消防安全装备有限公司 | Levelling control system, leveling control method and the aerial work platform of aerial work platform |
| CN110992517A (en) * | 2019-11-13 | 2020-04-10 | 中国电力科学研究院有限公司 | Device and method for calculating deformation of insulating arm based on machine learning |
| RU2719509C1 (en) * | 2015-09-29 | 2020-04-20 | Олько-Машинентехник Гмбх | Hoisting and transport unit equipped with drum winch with rope monitoring device |
-
2009
- 2009-03-20 RU RU2009110390/11A patent/RU2396201C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2719509C1 (en) * | 2015-09-29 | 2020-04-20 | Олько-Машинентехник Гмбх | Hoisting and transport unit equipped with drum winch with rope monitoring device |
| RU2719509C9 (en) * | 2015-09-29 | 2020-07-21 | Олько-Машинентехник Гмбх | Hoisting and transport unit equipped with drum winch with rope monitoring device |
| CN109264644A (en) * | 2018-11-20 | 2019-01-25 | 徐工消防安全装备有限公司 | Levelling control system, leveling control method and the aerial work platform of aerial work platform |
| CN110992517A (en) * | 2019-11-13 | 2020-04-10 | 中国电力科学研究院有限公司 | Device and method for calculating deformation of insulating arm based on machine learning |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10472214B2 (en) | Crane and method for monitoring the overload protection of such a crane | |
| US10597266B2 (en) | Crane and method for monitoring the overload protection of such a crane | |
| US8025167B2 (en) | Crane control, crane and method | |
| FI126857B (en) | Crane Control | |
| US8768562B2 (en) | Work machine | |
| EP1306343A2 (en) | Mobile crane vehicle including a movable range indicating apparatus | |
| US20120296519A1 (en) | Crane Control | |
| US20220332550A1 (en) | Control system and work machine | |
| RU2396201C1 (en) | Method of increasing safety (versions) and safety system of jib hoisting crane (versions) | |
| US10850953B2 (en) | Lifting device, in particular a mobile crane or a cable-operated excavator, having an apparatus for monitoring the raising and lowering procedures of a boom system and corresponding method | |
| JPH01256496A (en) | Load vibration preventer at time of ungrounding of slinging load of crane with boom | |
| RU2440924C1 (en) | Method of crane operation control | |
| RU2345944C1 (en) | Method of improvement of safety of work of erecting crane (versions) | |
| JPH038698A (en) | Outrigger reaction limiting signal generator of moving crane | |
| CN215626268U (en) | Counterweight monitoring system, boom monitoring system, hoisting safety monitoring system and hoisting equipment | |
| RU2457170C1 (en) | Lifting crane control method and system for its realisation | |
| RU2271332C2 (en) | Boom load-lifting crane protection method | |
| RU2448037C1 (en) | Hoisting or construction machine load limiter (versions) | |
| RU2301192C1 (en) | Method for overlaod protection of hoisting crane using diagnosis of crane hydraulic system and hoisting crane overload protection system for effectuating the same | |
| IT201900012957A1 (en) | Improved multi-hook arm. | |
| JPH08127491A (en) | Hook position detecting device for crane | |
| US20220098009A1 (en) | Lifting control device and mobile crane | |
| RU2349536C1 (en) | Method for control of mobile loaded crane stability and device for its realisation | |
| RU2376238C1 (en) | Load lifting machine control device (versions) | |
| RU56886U1 (en) | LOAD CRANE PROTECTION SYSTEM OF THE BOOM TYPE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160321 |