RU96366U1

RU96366U1 - LOAD LOAD LIMITER

Info

Publication number: RU96366U1
Application number: RU2010112826/11U
Authority: RU
Inventors: Михаил Иванович Затравкин; Леонид Станиславович Каминский; Алексей Викторович Курбаков; Игорь Андреевич Пятницкий; Игорь Германович Фёдоров
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ЭГО"
Priority date: 2010-04-05
Filing date: 2010-04-05
Publication date: 2010-07-27

Abstract

1. Ограничитель нагрузки грузоподъемной машины, содержащий датчики параметров крана, включающие, по крайней мере, один датчик усилий, установленный в одном из шарнирных узлов оборудования грузоподъемной машины и подключенный к управляющему устройству, отличающийся тем, что датчик усилий состоит из двух силоизмерительных блоков, каждый из которых имеет силовоспринимающий элемент, образующий опору соответствующего конца оси шарнирного узла, и преобразователь радиальных усилий в электрические сигналы, при этом оба силоизмерительных блока подключены к одному управляющему устройству. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый из силоизмерительных блоков выполнен с возможностью измерения радиальных усилий в двух взаимоперпендикулярных направлениях X и Y. 1. The load limiter of the lifting machine, containing the crane parameters sensors, including at least one force sensor installed in one of the hinge nodes of the lifting machine equipment and connected to the control device, characterized in that the force sensor consists of two load measuring units, each of which has a power-sensing element, forming a support for the corresponding end of the axis of the hinge assembly, and a converter of radial forces into electrical signals, both of which are power-measuring units and are connected to one control unit. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that each of the load-measuring blocks is configured to measure radial forces in two mutually perpendicular directions X and Y.

Description

Полезная модель относится к области подъемно-транспортной техники и может быть использована в системах управления и защиты от перегрузок грузоподъемных машин.The utility model relates to the field of material handling equipment and can be used in control systems and overload protection of hoisting machines.

Известны ограничители нагрузки гидравлических грузоподъемных кранов, содержащие датчики параметров крана, включающие, в общем случае, датчик усилия, подключенный к управляющему устройству (см., например, Система автоматического ограничителя грузоподъемности АС-АОГ-01м⁺, исполнение Г КС-6478. Руководство по эксплуатации АС-0002.02.000.00м⁺РЭ. Научно-производственный комплекс «Автоматизированные системы», г.Ростов на Дону, 2007, с.5, 13). В данном ограничителе датчик усилия выполнен в виде тензометрического преобразователя, вмонтированного в головку штока гидроцилиндра подъема стрелы. Такое техническое решение обеспечивает высокую точность измерения усилия в механизме подъема стрелы, однако в дальнейшем определение массы поднимаемого груза происходит с помощью математических вычислений, для осуществления которых требуется определение ряда коэффициентов в ходе привязки ограничителя к конкретной конструкции крана с подъемом большого количества различных тарированных грузов. Изменение геометрии кранового оборудования, например, из-за технологических разбросов при изготовлении деталей крана, влияющих на размеры силового треугольника, или технологических разбросов при установке маневрового гуська, приводит к увеличению трудоемкости настройки ограничителя на конкретном кране.Known load limiters of hydraulic hoisting cranes containing crane parameters sensors, including, in general, a force sensor connected to a control device (see, for example, AS-AOG-01m ⁺ automatic load-limiting system, version G KS-6478. Guide for operation AC-0002.02.000.00m ⁺ RE. Scientific-industrial complex "Automated Systems", Rostov-on-Don, 2007, p.5, 13). In this limiter, the force sensor is made in the form of a strain gauge mounted in the head of the rod of the boom lifting hydraulic cylinder. Such a technical solution provides high accuracy of measuring the force in the boom lifting mechanism, however, in the future, the mass of the load to be lifted is determined by mathematical calculations, which require the determination of a number of coefficients in the process of linking the limiter to a particular crane structure with the lifting of a large number of different calibrated loads. Changing the geometry of crane equipment, for example, due to technological variations in the manufacture of crane parts that affect the dimensions of the power triangle, or technological variations when installing a shunting jib, increases the complexity of setting the limiter on a particular crane.

Наиболее близким к предложенной полезной модели по совокупности существенных признаков является ограничитель нагрузки гидравлического грузоподъемного крана, содержащий датчики параметров крана, включающие, по крайней мере, один датчик усилий, подключенный к управляющему устройству. Датчик усилий установлен в одном из шарнирных узлов оборудования грузоподъемной машины и выполнен в виде вставки в ось шарнирного узла кранового оборудования (см. патент РФ на полезную модель №90773, В66С 23/88, 20.01.2010). Несмотря на возможность непосредственного измерения массы поднимаемого груза, например, когда шарнирный узел находится в крюковой обойме, изготовление оси шарнирного узла с внутренним отверстием для установки встроенного датчика усилий привело бы к уменьшению ее прочности. Кроме того, в данной конструкции усилие, действующее на грузозахватный орган грузоподъемного крана, воспринимается непосредственно осью шарнирного узла кранового оборудования. Упругая деформация оси вызывает деформацию силовоспринимающего элемента датчика усилий. Поэтому в данной конструкции необходимо выполнить два взаимоисключающих требования: для повышения точности измерений необходимо иметь достаточно гибкую ось шарнирного узла, а для повышения надежности в эксплуатации и обеспечения достаточного запаса прочности необходимо увеличивать диаметр оси в ущерб точности измерений.The closest to the proposed utility model in terms of essential features is the load limiter of the hydraulic crane, which contains crane parameters sensors, including at least one force sensor connected to the control device. The force sensor is installed in one of the hinge nodes of the equipment of the lifting machine and is made in the form of an insert in the axis of the hinge node of the crane equipment (see RF patent for utility model No. 90773, B66C 23/88, 01/20/2010). Despite the possibility of directly measuring the mass of the load to be lifted, for example, when the hinge assembly is in a hook clip, the manufacture of the axis of the hinge assembly with an internal hole for installing an integrated force sensor would reduce its strength. In addition, in this design, the force acting on the load-gripping body of the crane is perceived directly by the axis of the hinge node of the crane equipment. Elastic deformation of the axis deforms the force-sensing element of the force sensor. Therefore, in this design it is necessary to fulfill two mutually exclusive requirements: to increase the accuracy of measurements, it is necessary to have a sufficiently flexible axis of the hinge assembly, and to increase reliability in operation and ensure a sufficient margin of safety, it is necessary to increase the diameter of the axis to the detriment of measurement accuracy.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание ограничителя нагрузки грузоподъемной машины с повышенной точностью измерения нагрузки без снижения прочности оси шарнирного узла оборудования грузоподъемной машины.The task to which the claimed utility model is directed is to create a load limiter for a load lifting machine with increased accuracy of load measurement without reducing the strength of the axis of the hinge assembly of the equipment of the load lifting machine.

Поставленные технические задачи решаются тем, что в ограничителе нагрузки грузоподъемной машины, содержащем датчики параметров крана, включающие, по крайней мере, один датчик усилий, установленный в одном из шарнирных узлов оборудования грузоподъемной машины и подключенный к управляющему устройству, согласно полезной модели, датчик усилий состоит из двух силоизмерительных блоков, каждый из которых имеет силовоспринимающий элемент, образующий опору соответствующего конца оси шарнирного узла, и преобразователь радиальных усилий в электрические сигналы, при этом оба силоизмерительных блока подключены к одному управляющему устройству.The stated technical problems are solved by the fact that in the load limiter of the lifting machine, which contains sensors of the crane parameters, including at least one force sensor installed in one of the hinged nodes of the lifting machine equipment and connected to the control device, according to the utility model, the force sensor consists of two load-measuring blocks, each of which has a power-sensing element, forming a support for the corresponding end of the axis of the hinge assembly, and a radial force transducer in the ele an insulating signals, wherein the force-measuring unit are both connected to the same control device.

Каждый из силоизмерительных блоков может быть выполнен с возможностью измерения радиальных усилий в двух взаимоперпендикулярных направлениях X и Y.Each of the load cells can be configured to measure radial forces in two mutually perpendicular directions X and Y.

Сущность предложенного технического решения заключается в том, что выполнение датчика усилий из двух силоизмерительных блоков, каждый из которых имеет силовоспринимающий элемент, образующий опору соответствующего конца оси шарнирного узла оборудования грузоподъемной машины, и преобразователь радиальных усилий в электрические сигналы, при этом оба силоизмерительных блока подключены к одному управляющему устройству, обеспечивает высокую точность измерений при любой длине оси шарнирного узла вследствие неизменности уровня деформаций упругих элементов силоизмерительных блоков от длины данной оси.The essence of the proposed technical solution lies in the fact that the implementation of the force sensor from two load-measuring units, each of which has a power-sensing element, forming a support for the corresponding end of the axis of the hinge node of the equipment of the lifting machine, and a converter of radial forces into electrical signals, while both load-measuring units are connected to one control device, provides high accuracy of measurements at any length of the axis of the hinge assembly due to the invariance of the level of deformation d from the axis of the length of the elastic elements of force-measuring units.

Выполнение каждого из силоизмерительных блоков с возможностью измерения радиальных усилий в двух взаимоперпендикулярных направлениях X и Y дополнительно повышает точность измерения нагрузки за счет геометрического суммирования в управляющем устройстве выходных сигналов силоизмерительных блоков.The execution of each of the load-measuring blocks with the ability to measure radial forces in two mutually perpendicular directions X and Y further increases the accuracy of the load measurement due to geometric summation in the control device of the output signals of the load-measuring blocks.

Таким образом, достигаемый технический результат выражается в повышении точности срабатывания ограничителя нагрузки грузоподъемной машины.Thus, the achieved technical result is expressed in increasing the accuracy of operation of the load limiter of the lifting machine.

На фиг.1 показана кинематическая схема гидравлического грузоподъемного крана с указанием на ней места расположения датчика усилий; на фиг.2 - вид А на фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2.Figure 1 shows the kinematic diagram of a hydraulic crane with an indication of the location of the force sensor; figure 2 is a view a in figure 1, figure 3 is a section bB in figure 2.

Ограничитель содержит датчики параметров крана, включающие датчик 1 угла наклона стрелы, установленный на корневой секции 2 стрелы, и датчик 3 усилий, расположенный в шарнирном узле 4 блоков 5 полиспаста оголовка 6 стрелы.The limiter contains sensors of the crane parameters, including a boom angle sensor 1 mounted on the boom root section 2, and a force sensor 3 located in the hinge unit 4 of the boom block 6 of the boom head 6.

Датчик 3 усилий включает в себя закрепленные на внешних поверхностях щечек 7 оголовка 6 стрелы два силоизмерительных блока 8, выполненные одинаковыми, с возможностью измерения радиальных усилий в двух взаимоперпендикулярных направлениях X и Y. Каждый из силоизмерительных блоков 8 имеет кольцеобразный силовоспринимающий элемент 9, образующий опору соответствующего конца оси 10 блоков 5 полиспаста, и тензометрические преобразователи радиальных усилий в электрические сигналы (на чертеже не показаны).The force sensor 3 includes two load-measuring units 8 fixed on the outer surfaces of the cheeks 7 of the boom 6, which are made the same, with the possibility of measuring radial forces in two mutually perpendicular directions X and Y. Each of the force-measuring blocks 8 has an annular force-sensing element 9, forming a support for the corresponding the end of the axis 10 of the blocks 5 of the chain hoist, and strain gauges converting radial forces into electrical signals (not shown).

Датчик 1 угла наклона стрелы и силоизмерительные блоки 8 датчика 3 усилий подключены к управляющему устройству (на чертеже не показано) с помощью общего проводного или беспроводного последовательного интерфейсного канала. В случае использования датчиков с цифровым выходом, они могут быть подключены непосредственно к общему интерфейсному каналу. В случае использования аналоговых датчиков, они подключаются через контроллер, в котором производится преобразование сигналов датчиков в цифровой код.The boom angle sensor 1 and force measuring units 8 of the force sensor 3 are connected to a control device (not shown in the drawing) using a common wired or wireless serial interface channel. In the case of using sensors with digital output, they can be connected directly to a common interface channel. In the case of using analog sensors, they are connected through a controller, in which the sensor signals are converted into a digital code.

Управляющее устройство (функциональная схема которого не показана на чертеже), содержит микроконтроллер, внешнее запоминающее устройство, модуль визуальной индикации, включающий в себя в себя дисплей и световые индикаторы предупредительной и аварийной сигнализации, модуль звуковой сигнализации и исполнительный блок. Выходы силоизмерительных блоков 8 датчика 3 усилий и выход датчика 1 угла наклона стрелы подключены к входам микроконтроллера, внешнее запоминающее устройство соединено с микроконтроллером двухсторонним каналом обмена данными, а к выходам микроконтроллера подключены модуль визуальной индикации, модуль звуковой сигнализации и исполнительный блок.The control device (a functional diagram of which is not shown in the drawing) contains a microcontroller, an external storage device, a visual indication module, which includes a display and warning and alarm indicators, an audible alarm module, and an executive unit. The outputs of the force measuring units 8 of the force sensor 3 and the output of the boom angle sensor 1 are connected to the inputs of the microcontroller, an external storage device is connected to the microcontroller with a two-way data exchange channel, and a visual indication module, an audible alarm module, and an executive unit are connected to the outputs of the microcontroller.

В качестве силоизмерительных блоков 8 могут быть использованы, например, датчики фирмы HAEHN Elektronische (Германия) или аналогичные датчики других производителей. В качестве датчика 1 угла наклона стрелы может быть использован, в частности, датчик вылета ДВ (с встроенным датчиком угла наклона стрелы маятниковым и датчиком длины стрелы), выпускаемый Арзамасским электромеханическим заводом, или аналогичные приборы других изготовителей. Для реализации системы беспроводной передачи данных можно использовать радиомодули компании Digi (бывшая компания MaxStream). Управляющее устройство может быть реализовано на основе перепрограммируемого микроконтроллера MSP430F149 фирмы "Texas Instruments" (США).As force measuring units 8 can be used, for example, sensors from HAEHN Elektronische (Germany) or similar sensors from other manufacturers. As the sensor 1 of the boom angle, one can use, in particular, a departure sensor (with a built-in boom angle sensor and a boom length sensor) manufactured by the Arzamas Electromechanical Plant, or similar devices from other manufacturers. To implement a wireless data transmission system, you can use radio modules from Digi (formerly MaxStream). The control device can be implemented based on the reprogrammable microcontroller MSP430F149 company "Texas Instruments" (USA).

Ограничитель нагрузки гидравлического грузоподъемного крана работает следующим образом.The load limiter of a hydraulic crane is as follows.

Усилие, действующее на грузозахватный орган 11 грузоподъемного крана, воспринимается осью 10 блоков 5 полиспаста оголовка 6 стрелы и передается его концевыми частями на силовоспринимающие элементы 9 силоизмерительных блоков 8. Сигналы с выходов датчика 1 угла наклона стрелы и силоизмерительных блоков 8 поступают на входы управляющего устройства, в котором определяется значение усилия на грузозахватном органе 11, сравнение фактической нагрузки на грузозахватном органе 11 грузоподъемного крана с паспортной величиной грузоподъемности, и в зависимости от результатов сравнения микроконтроллер управляющего устройства выдает сигнал на исполнительный блок, формирующий разрешение или запрещение движений грузоподъемного крана. Одновременно микроконтроллер выдает сигналы на модуль визуальной индикации, формирующий диагностическое сообщение на дисплее, и модуль звуковой сигнализации.The force acting on the load-gripping body 11 of the crane is perceived by the axis 10 of the blocks 5 of the chain-link of the head 6 of the boom and transmitted by its end parts to the power-sensing elements 9 of the load-sensing blocks 8. The signals from the outputs of the sensor 1 of the angle of the boom and load-measuring blocks 8 are fed to the inputs of the control device, in which the value of the effort on the load-gripping body 11 is determined, a comparison of the actual load on the load-gripping body 11 of the crane with the passport value of the load capacity, and in Depending on the comparison results, the microcontroller of the control device generates a signal to the executive unit, which forms the permission or prohibition of movements of the crane. At the same time, the microcontroller provides signals to the visual indication module, which generates a diagnostic message on the display, and an audible alarm module.

Предлагаемый ограничитель может быть изготовлен промышленным способом на приборостроительном предприятии с использованием современных электронных компонентов и технологий.The proposed limiter can be manufactured industrially at the instrument-making enterprise using modern electronic components and technologies.

Claims

1. The load limiter of the lifting machine, containing the crane parameters sensors, including at least one force sensor installed in one of the hinge nodes of the lifting machine equipment and connected to the control device, characterized in that the force sensor consists of two load measuring units, each of which has a power-sensing element, forming a support for the corresponding end of the axis of the hinge assembly, and a converter of radial forces into electrical signals, both of which are power-measuring units and are connected to one control unit.

2. The device according to claim 1, characterized in that each of the load-measuring blocks is configured to measure radial forces in two mutually perpendicular directions X and Y.