SE505698C2 - Anordning för dämpning av icke önskvärda oscillationsrörelser i en krandel - Google Patents

Description

W U 20 25 35 505 698 2 Ett problem i synnerhet vid kranar med stor räckvidd (idag finns kranar med räckvidder av storleksordningen 14 meter eller mer) är att kranarmen jämte last efter avslutad sväng- ning, dvs sedan riktningsventilens 9 reglerspak släppts till- baka till neutralläge, utsätts för oscillations- eller pend- lingsrörelser vilkas varaktighet kan vara förhållandevis mycket läng. Oscillationsrörelsernas uppkomst har sin förklaring i det faktum att töjningsenergi lätt lagras i kranarmen och potenti- ell energi i en frihängande last då kranarmen svänger. Antag att kranarmen 1 i ett visst moment under en oscillationscykel tenderar att svänga i riktning motsols kring vridkransens cent- rum. Då förflyttas kuggstàngen 4 åt höger i fig 1, varvid oljetrycket på cylinderns 5' kolvsida ökar samtidigt som trycket i cylindern 5 minskar (riktningsventilen 9 är härvid stängd). Armen 1 kommer härvid att verka såsom en fjäder samti- digt som den frihängande lasten verkar såsom en pendel; något som då retardationen av lasten upphört kommer att accelerera lasten i motsatt riktning, varigenom armen kommer att försâttas i rörelse i riktning medsols kring vridkransen samtidigt som trycket i cylindern 5 successivt stegras. På så sätt kommer kranarmen att röra sig fram och åter i oscillerande rörelser.

Vid exempelvis en 14 m-kran kan kranens spets vid fullt utskjut svänga med ett utslag mellan motsatta ändlägen i storleksord- ningen 2 m under en tid av 15 à 20 sek innan spetsen och därmed lasten stillas. Särskilt besvärande blir dylika oscillationsfe- nomen i de fall lastobjektet är applicerat i en från kranspet- sen nedhängande lina av mer eller mindre uttalad längd. I detta fall pendlar kranspetsen fram och äter samtidigt som lastobjek- tet pendlar relativt spetsen via linan. Dylika oscillationsfe- nomen kan även förekomma under drift, dvs under förflyttning av kranspetsen mellan två önskade inställningslägen, nämligen om hydraulflödena till respektive cylindrar 5, 5' störs, t ex till följd av abrupta spakrörelser vid riktningsventilen eller till följd av att lastobjektet eller kranarmen träffar hinder.

I syfte att komma till rätta med den långa varaktigheten av ovan berörda oscillationsrörelser har försök utförts att dämpa rörelserna med hjälp av lämplig dämparenhet. Sålunda är 10 15 20 25 35 505 698 3 genom SE 9101544-6 tidigare känd en i en gren- eller mellanled- ning mellan huvudledningspartierna mellan riktningsventil och hydraulcylindrar insatt dämparenhet i form av en strypning jämte en med denna samverkande avstängningsanordning. Denna avstängningsanordning utgörs vid SE 9101544-6 av en i en cylin- der anordnad kolv som är avtätad gentemot cylinderns insida och fritt rörlig mellan motsatta ändlägen, varvid kolven avstänger oljeflödet genom strypningen då den när ett ändläge. Då oljan passerar strypningen âstadkoms en turbulent strömning i oljan som omvandlar den i systemet inneboende energin till värme. På så sätt pàskyndas förbrukningen av systemets energiinnehåll, varigenom varaktighetstiden för kranarmens oscillationsrörelser reduceras i betydande utsträckning (vid tvärt stoppande av kranarmen fràn full svângningshastighet till stillastående kan oscillationsrörelsetiden reduceras från 15 à 20 sek till 3 à 5 sek).

Den genom SE 9101544-6 kända problemlösningen är emel- lertid otillfredsställande av flera skäl. Ett skäl är att den i den s.k. dämparcylindern inbyggda kolven kan inta mer än ett bestämt läge då behovet av dämpning upphört. Detta innebär att hydraulolja kan komma att i begränsad mängd flöda via stryp- ningen och därmed till endera av de båda hydraulcylindrar som ombesörjer svängning av kranarmen. Kranarmen intar därför icke med säkerhet något distinkt stillastående inställningsläge.

Tvärtom har kranarmen frihet att svänga inom ett begränsat omrâde. I vissa operationstillstánd, t ex vid lastning på backkrön eller lutande underlag, är detta riskabelt. Ett annat skäl till att den kända problemlösningen är otillfredsställande är att strypningsfunktionen blir ojämn till följd av att den ledningsavstängande kolven i dämparcylindern rör sig fritt ända fram till ifràgakommand ändläge i vilket densamma abrupt avbryter fortsatt flöde och därmed fortsatt dämpning. I prakti- ken resulterar detta i dålig dämpning eller stort statiskt glapp i kranens svängfunktion i beroende av vad som prioriteras vid inställning av dämparenheten.

HE.. E 1-3 Föreliggande uppfinning tar sikte pà att undanröja ovan- nämnda brister hos den genom SE 9101544-6 kända problemlös- 10 15 20 25 30 35 505 698 4 ningen och skapa en för dämpning av förekommande oscillations- rörelser avsedd anordning som under ifrågakommande dämpnings- operation ger jämna krandelsrörelser och samtidigt säkerställer att ifrågakommande krandel efter avslutad svängrörelse tillför- litligt stannar i önskat läge. Ett grundläggande syfte med upp- finningen är sålunda att skapa en dämparanordning som förmår aktiveras närhelst ett oscillationsfenomen tenderar att uppstå på grund av förväntad eller icke förväntad yttre påverkan av hydraulsystemet, såsom avsiktliga eller oavsiktliga regler- spakrörelser, påkörning av hinder, etc. Ett samtidigt syfte är att skapa en dämparanordning vilken efter avslutad krandelsrö- relse eller -förflyttning säkerställer att varje flöde av hyd- raulolja genom ifrågakommande strypning upphör för att på så sätt garantera att okontrollerade rörelser hos krandelen icke uppstår.

Enligt uppfinningen nås ovannämnda syfte medelst de sär- drag som anges i patentkravets 1 kännetecknande del. Fördelak- tiga utföranden av uppfinningen är vidare angivna i de osjälv- ständiga patentkraven.

J. 1 J . V 1 .I ä 3 1 DE 4 216 241 beskriver ett vidareutvecklat utförande av dämpningsanordningen enligt SE 9101544-6. Vid detta utförande är i mellanledningen anordnad en ledningsavstängande anordning i form av två avstängningsventiler med uppgift att hålla däm- parenheten stängd tills ett förutbestämt tryck uppträder i sagda ledning. Tröskelvärdet för trycket är emellertid givet en gång för alla och kan ej anpassas till varierande förhållanden. 1 1 . . V 1.: 3 . .

På ritningen visas en schematisk illustration av ett inledningsvis berört hydraulsystem vari ingår en schematiskt illustrerad dämparanordning enligt uppfinningen.

J. 31 1 _ . E- 3 E- 3 E. _ ningen På sätt som är i och för sig känt genom SE 9101544-6 är i en mellan ledningarna 8a, 8b sig sträckande gren- eller mel- lanledning 12 anordnad en symboliskt vid 13 antydd strypning. I 10 15 20 25 505 698 5 praktiken kan denna strypning utgöras av en fast strypning i form av en i ifrågakommande hydraulledning lokaliserad ringfor- mig insats eller ansats med reducerad diameter. Ledningen kan utgöras av ett rör eller ett borrat lopp i ett block. Med denna fasta strypning 13 samverkar i enlighet med uppfinningen en i sin helhet med 14 betecknad avstångningsventil, t ex i form av en magnetventil av on-off-typ. Med hjälp av denna avstängnings- ventil kan ledningen 12 antingen helt avstängas, varigenom oljeflöde genom strypningen 13 omöjliggörs, eller öppnas för att medge flöde av olja genom strypningen. Denna öppnings- resp. stângningsfunktion hos ventilen styrs av en med 15 betecknad styrenhet som i praktiken med fördel, ehuru ej nöd- vändigtvis, kan utgöras av en mikrodator. Indata till denna styrenhet erhålls i det visade exemplet med hjälp av tvenne givare 16, 16' i form av tryck- eller flödesgivare, vilka kan vara anslutna till mellanledningen 12 eller till ledningarna _8a, Bb i anslutningspunkter belägna på ömse sidor av stryp- ningen 13 och magnetventilen 14. Dessa givare 16, 16' har till uppgift att avkânna signifikanta tillstånd och/eller till- ståndsförändringar i den i ledningskretsen befintliga hydraul- oljan. I praktiken används lämpligast tryckgivare vilka förmår avkânna sådana signifikanta tryck och/eller tryckförändringar som uppstår i de båda cylindrarna 5, 5' då kranarmen 1 tenderar att påbörja en oscillationsrörelsesekvens. Då styrenheten 15 erhåller information från givarna 16, 16' att trycktillstånd och/eller tryckförändringar av en given storlek uppstått i sys- temet ger enheten signal till magnetventilen 14 att öppna, varigenom ventilen kommer att medge oljeflöde genom strypningen 13. Med andra ord aktiveras strypningen, vilken skapar ett tur- bulent flöde i den olja som passerar fram och åter via den- samma, varigenom den i systemet växlande töjnings- resp. rörel- seenergin på i och för sig känt sätt omvandlas till värme i oljan; allt under dämpning av kranarmens påbörjade oscilla- tionsrörelser. Så snart dessa oscillationsrörelser avklingat till en nivå vid vilken givarna ej längre avkänner signifikanta tillstånd och/eller förändringar (något som kan ske inom loppet av några få sekunder) ger styrenheten 15 signal till magnetven- tilen 14 att stänga. På så sätt avbryts varje flöde av olja genom strypningen 13. Det skall observeras att riktningsventi- 10 15 20 25 30 35 505 698 6 len 9 under detta dämpningsförlopp hela tiden hålls stängd. När därför ventilen 14 stängs omöjliggörs till och med minimalt oljeflöde mellan de båda cylindrarna 5, 5', varigenom säker- ställs att kranarmen 1 tillförlitligt kvarhálls i sitt givna, önskade inställningsläge. Q Till skillnad från problemlösningen enligt SE 9101544-6 möjliggör den uppfinningsenliga dämparanordningen enligt fig 1 en fullständig, tillförlitlig och distinkt styrd avstängning av mellanledningen 12 då kranarmen är eller skall vara inställd i ett stillastående läge. En grundläggande fördel med uppfin- ningen är sålunda att densamma ger en tillförlitlig och dis- tinkt inställning av kranarmen i önskat läge samtidigt som tiden för förekommande oscillationsrörelser effektivt reduceras i jämförelse med sådana kranar som saknar dämparanordning. En annan fördel i jämförelse med lösningen enligt SE 9101544-6 är att strypningsfunktionen - och därmed dämpningsfunktionen - låter sig styras på ett medvetet och effektivt sätt. Sålunda kan styrenheten 15, då denna utgörs av en mikrodator, program- meras på ett sådant sätt att den normalt stängda magnetventilen 14 öppnas icke blott i samband med avslutad svängning av kran- armen (genom att riktningsventilens 9 reglerspak förs till neutralläge) utan även i varje ögonblick under drift. En upp- kommen oscillationsrörelsesekvens yttrar sig sålunda - vare sig den uppkommer efter avslutad kranarmsförflyttning eller under drift - rodatorn med hjälp av givarna och vid ett givet tillstånd kan i en harmonisk funktion vars tillstànd avläses av mik- datorn ge signal till magnetventilen att antingen öppna eller stänga. I motsats härtill kan den fritt rörliga eller flytande kolven i dämparcylindern enligt SE 9101544-6 icke överhuvudta- get påverkas utifrån på något styrbart sätt.

Inn rí] . V E. .

Uppfinningen är ej begränsad blott till det beskrivna och på ritningen visade utförandet. Vid det visade utförandet ingår en fast strypning och en separat från denna anordnad mag- netventil. I praktiken är det emellertid tänkbart att i stället för dessa separata komponenter använda en såsom variabel stryp- ning tjänande strypningsventil vilken ävenledes kan utnyttjas för fullständig avstängning av ifrågavarande hydraulledning. 10 U ÉÛE 698 7 Vidare är det tänkbart att i stället för att en enda fast strypning (i praktiken i form av en insats eller ansats med ett litet genomströmningshàl) använda två eller flera strypningar med större hål. I stället för just tryckgivare är det även möj- ligt att använda antingen flödesgivare i hydraulledningskretsen eller lägesgivare som momentant avkänner den aktuella krande- lens läge. Ej heller är uppfinningen begränsad till användning av just två givare i det att erforderlig information avseende flödes- eller trycktillstàndet i systemet även kan erhållas med hjälp av en enda givare i kombination med strypningens karaktä- ristika. Uppfinningstanken år ej begränsad till just den hori- sontella svängningsfunktionen hos en kran kring en vridkrans.

Sålunda kan den uppfinningsenliga dämparanordningen ävenledes utnyttjas för andra i en lyftkran ingående delar eller bommar, såsom lyftarmen resp. vipparmen, för att dämpa förekommande oscillationsrörelser i samband med andra rörelser, såsom verti- kala.

Claims (4)

W U 20 25 505 698

1. Anordning för dämpning av icke önskvärda oscillationsrörel- ser hos en sådan i en lyftkran ingående del (1) som är sväng- eller vridbart rörlig med hjälp av åtminstone en hydraulmotor (5, 5') i en hydraulledningskrets (8) i vilken finns en med en ledningsavstängande anordning (14) samverkande strypning (13) med uppgift att omvandla i systemet inneboende energi till vär- me i hydrauloljan i syfte att dämpa eller undertrycka varje av denna energi förorsakad tendens till oscillationsrörelser hos (1), (16, 16') att dels styra sagda avstängningsanordning eller -funktion i sagda del k ä n n e t e c k n a d av medel för beroende av momentana tillstånd och/eller tillståndsförändring- ar, t ex med avseende på tryck och/eller flöde, i hydraulled- ningskretsen (8) i syfte att momentant aktivera strypningens (13) energiomvandlande verkan så snart ett visst tillstånd och/ eller en viss tillstândsförändring uppträder, dels fullständigt avstänga ledningen i anslutning till strypningen i syfte att omöjliggöra flöde av hydraulmedium genom denna så länge stryp- ningens energiomvandlande verkan ej pákallas, varvid sagda me- del inbegriper åtminstone en tryck- och/eller flödesgivare (16, 16') enhet (15), t ex en mikrodator, med uppgift att på elektronisk som är funktionsmässigt ansluten till en elektronisk styr- väg bearbeta information från sagda givare till en form som är i stånd att betjäna den ledningsavstängande anordningen (14).

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att den ledningsavstängande anordningen utgörs av en avstäng- ningsventil (14).

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att avstängningsventilen utgörs av en magnetventil (14) av on- off-typ.

4. Anordning enlig krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att styrenheten (15) är kopplad till och anordnad att styra en strypventil som i sig förutom att kunna ombesörja en varierbar strypning av oljeflödet genom ledningskretsen även förmår ombe- sörja en fullständig avstängning av ledningen.