Автоматизация работы стреловых башенных кранов

Большое внимание в последние годы уделяется автоматизации грузоподъемных машин, таких, как погрузчики, самоходные стреловые и башенные краны. Основным направлением автоматизации этих машин также является управление, безопасность, контроль и диагностика. Однако в связи со спецификой использования главную роль в работе грузоподъемных машин играет их безопасность.

В настоящее время имеется большое количество конструктивных решений ограничителей нагрузки

Рис.218. Автоматическое устройство установки режима работы катков

кранов. Наиболее полная схема современных универсальных приборов приведена на рис.219.

Основной характеристикой кранов является грузовая, представляемая зависимостью между вылетом и нагрузкой. Ограничитель включает в себя датчик фактической нагрузки и датчик (или датчики) изменения вылета, по сигналу которых определяется допустимая нагрузка. Это датчики угла наклона стрелы и длины стрелы (при телескопической стреле с изменяемой длиной). Для повышенной точности контроля нагрузки и вылета в некоторых типах ограничителей используются конструкционные датчики угла (между осями стрелы и гидроцилиндрами подъема), а также датчик угла наклона платформы. Сигналы указанных датчиков поступают в блок обработки данных, где сравниваются с данными о характеристиках отключения, выдаваемыми из запоминающего устройства. Результаты обработки выводятся на блок индикации, а при превышении фактической нагрузки относительно допустимой — на блок средств отключения. Все универсальные ограничители имеют блок выбора характеристик отключения (в зависимости от вида установленного оборудования и режима работы крана) и устройство согласования характеристик отключения. В некоторых ограничителях содержатся дополнительные средства контроля, создающие второй уровень защиты кранов от опрокидывания путем контроля давления в гидроопорах, а также сигнализаторы и выключатели, блокирующие предельные перемещения механизмов и нагрузку на них. Эта схема ясно показывает, как важно широкое внедрение, особенно в гидравлических самоходных стреловых кранах, современных средств автоматизации.

Рис.219. Структурная схема ограничителей нагрузки крана

Стреловые самоходные краны последних моделей имеют бортовые электронные системы, состоящие из микропроцессора, пульта управления и датчиков, установленных на базовой машине и на крановой установка. Системы контроля и диагностики базовой машины: и управляющих систем крана подобны рассмотренным на экскаваторах и обеспечивают машиниста всеми необходимыми данными для правильной эксплуатации машины и проведения технического обслуживания и ремонта, а также предупреждают о возможных неисправностях и способах их устранения. Крановые установки имеют свои особенности. Безопасное ведение работ кранами обеспечивается автоматически работающими средствами защиты. К ним относятся: конечные выключатели и различные ограничители; креномеры и анемометры; устройства, сигнализирующие о приближении к ЛЭП и предотвращающие столкновение стрел работающих рядом кранов между собой или с окружающими кран конструкциями; устройства, предотвращающие падение груза и обеспечивающие его опускание в аварийных ситуациях. К последним внедренным на кранах разработкам относятся различные конструкции автоматических ограничителей с информационной панелью в кабине машиниста. В такой панели (рис.220) на экранах двух дисплеев в цифровой форме, обычно постоянно, выводятся получаемые от датчиков ограничителей значения грузового момента и угла наклона стрелы. Нажатием соответствующих кнопок на панели на дисплей можно вызвать значения фактической и допускаемой грузоподъемности, фактического вылета и допускаемой высоты подъема крюка, фактической длины и угла наклона стрелы. При случайной ошибке машиниста, ведущей к перегрузкам и выходу из штатных режимов, включаются световая и звуковая сигнализации и одновременно отключаются все рабочие механизмы. В этом случае, так же, как и при возникновении неисправностей в машине, на дисплей выводится цифровой код с указанием ошибки или неисправности.

Рис.220. Информационная панель в кабине управления стрелового крана

Бортовые системы обеспечивают автоматический режим задания основных параметров кранов (например, грузоподъемность и вылет при заданной высоте подъема крюка) и работы гидравлических насосов и двигателей в зависимости от действующей нагрузки.Они позволяют стабилизировать в требуемых пределах температуру рабочей жидкости в гидравлических системах и воздуха в кабине.

Благодаря используемой в кранах гидравлической системе управления производятся автоматическая установка и регулировка выносных опор и синхронное выдвижение двух-трех телескопических секций стрелы одновременно с автоматической фиксацией их в рабочих положениях.

В зависимости от требуемой грузоподъемности, высоты подъема и вылета крюка на ряде кранов применяются автоматически перемещаемые противовесы.

При передвижении кранов по бездорожью или по тяжелым грунтам строительной площадки в работу могут автоматически включаться дополнительные ведущие мосты шасси. При этом во многих кранах все ходовые мосты машины оборудованы независимыми пневмогидравлическими подвесками с автоматическим выравниванием дорожного просвета при проходе по неровным поверхностям.

Торможение большинства многомостовых кранов приих передвижении по дорогам производится сервопневматическим тормозом, автоматически действующим на все колеса.

в основном оборудованы электромеханическими устройствами безопасности. К автоматически срабатывающим устройствам кранов относятся постоянно действующие управляемые рельсовые захваты, указатели вылета, частоты вращения грузовой лебедки (у кранов с двумя автономно управляемыми лебедками) и силы ветра, ограничители конечных положений рабочих органов (передвижения крана и грузовой тележки, высоты подъема и опускания крюка, поворота крана и угла наклона стрелы) и грузоподъемности. В последнее время, наряду с механическими передачами, для включения основных узлов в работу краны оснащаются и гидравлическими устройствами, используемыми в механизме выдвижения башни и выносных опорах (гидроцилиндры), в механизмах поворота и передвижения (гидромуфты) и для автоматической подачи смазывающего материала к труднодоступным местам редукторов, особенно планетарных (гидронасосы). Появление гидравлических систем в башенных кранах позволяет автоматизировать работу этих механизмов.

Значительное увеличение высоты подъема, вылета и грузоподъемности в башенных кранах (особенно зарубежных) ведут к дальнейшему усилению и совершенствованию систем защиты. Для предотвращения столкновения стрел при работе нескольких кранов на одной строительной площадке разработаны и применяются две системы защиты: электромеханическая с контролем двух зон и модульная с контролем пяти зон. Принцип работы этих систем заключается в том, что сигналы положения поворотной части крана и грузовой тележки поступают в электронные модули с регулируемым порогом чувствительности в зависимости от углового положения стрелы и вылета. Если сигналы превысят пороги, соответствующие границам контролируемой зоны, информация поступает на реле в пульт машиниста, и происходит непосредственное воздействие на механизмы крана, т. е. замедление движения или остановка одного или всех узлов крана. Одновременно через систему световой и звуковой сигнализации идет оповещение машиниста о возникновении аварийной ситуации.

В последние годы в мировой практике появились различные многопараметрические системы защиты и диагностики, в том числе основанные на использовании микропроцессоров. В последнем случае краны оснащаются датчиками, установленными в механизмах и в ответственных узлах металлоконструкций кранов. Появление любых неполадок в работе крана высвечивается на экране дисплея и позволяет своевременно устранять все появившиеся неисправности.

Большое значение для безопасной работы кранов имеет и точный контроль скорости всех движений, осуществляемый регуляторами бесступенчатого контроля. При этом система оптимальной надежности в работе и защите крана от предельных отклонений основана на программируемом логическом контроллере. Одновременно ведется бесступенчатый контроль максимальных значений нагрузки и скорости при соответствующих вылетах. Возникающие отклонения от нормальной работы «мгновенно» появляются на дисплее и одновременно в световом и звуковом исполнении в кабине машиниста, а механизмы крана отключаются от электропитания.

На мощных кранах используется автоматическая укладка каната на барабан грузовой лебедки и автоматическое натяжение каната передвижения грузовой тележки.

В кранах применяют системы автоматического уравновешивания массы стрелы с грузом на крюке за счет изменения положения противовеса с рычажно-шарнирной рамой (в кранах с подъемной стрелой) и с кареткой на противовесной консоли (в кранах с горизонтальной стрехой и грузовой тележкой).

Кровельные работы и устройство полов с использованием рулонных материалов (рубероида, линолеума и т.п.) находят широкое применение в гражданском и промышленном строительстве и относятся к наиболее трудоемким работам. Поэтому внедрение механизации и автоматизации основных производственных процессов при устройстве кровли значительно снижает трудоемкость и повышает производительность с одновременным улучшением качества выполняемых работ.