CC BY
13ПРЕДСТАВЛЕНИЕ НАУЧНОЙ РАБОТЫ
МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЗАЧЕРПЫВАНИЯ ГРЕЙФЕРОМ СЫПУЧЕГО ГРУЗА
Меткобог Максим Алексеевич, Сибирский государственный университет водного транспорта, г. Омск
Е-mail: kseniya.mia@gmail.com
Аннотация. Данная статья посвящена разработке системы автоматизированного управления процессом зачерпывания грейфером. • Рассмотрена ее работоспособность и эффективность.
Ключевые слова: грейфер, сыпучие грузы, автоматизированное управление.
Современный, электрический кран, является совершенной высокопроизводительной погрузочно-разгрузочной машиной, обладающей высокими маневренными качествами, постоянной готовностью к действию, высокой надежностью в работе.
Портальный кран выполняет следующие погрузочно - разгрузочные работы:
- перегрузка с судна на берег;
- перегрузка с берега на железнодорожный и автомобильный транспорт;
- перегрузка с судна на железнодорожный и автомобильный транспорт.
В процессе перегрузки продолжительность цикла не остаётся постоянной, так как по мере заполнения или опорожнения судна, машины или склада меняются условия работы крана. Наиболее трудоёмким процессом является перегрузка сыпучих материалов.
Управление на кране остается ручным. Визуальный контроль над выполнением операций и высокая квалификация крановщика позволяют справиться с процессом управления. Однако учесть всех дополнительных факторов при этом человек не может:
- образование напуска канатов на лебедках при выключении
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
электродвигателей;
- количество переключений при выполнении операции;
- регулирование скоростей подъема и опускания и т. д.
Все эти факторы, в конечном итоге влияют, на надежность работы электропривода, его системы управления и метало конструкций самого крана.
Автоматизация погрузо - разгрузочных работ единственный способ решения этих проблем. Кроме того, создание электронных систем управления электроприводом крана являются шагом на пути роботизации, полной автоматизации и дистанционного управления краном.
Для перегрузки сыпучих и кусковых материалов (песка, шлака, щебня, гравия) предназначены грейферы. На гусеничных кранах применяют двухканатные двух - челюстные грейферы. Номинальный объем этих грейферов общего назначения, применяемых на стреловых кранах грузоподъемностью до 25 т, определяют, как объем условного геометрического тела в ковше с углом естественного откоса 30°.
Длительность рабочего цикла грейферного крана складывается из длительности отдельных операций. Успешное выполнение любой операции • возможно лишь в том случае, если уже к ее началу обеспечиваются наивыгоднейшие условия ее проведения. Каждой операции рабочего цикла предшествует подготовка к ее выполнению, причем, в большинстве случаев, эта подготовка может быть проведена в процессе выполнения предыдущей операции, что позволяет совместить начало последующей операции с концом предыдущей.
Длительность операций определяется технологическими особенностями и условиями работы крана: местами загрузки и выгрузки крана, местами и объемами их складирования и т.д. Загрузка грейфера определяется, прежде всего, материалом и различие для песка, угля, щебня и других сыпучих материалов. Поэтому для эффективной загрузки грейфера требуется производить много промежуточных операций, которые определяются квалификацией крановщика.
Управление грейфером на кране осуществляется при помощи поддерживающего (1) и замыкающего (2) канатов, которые приводятся в действие соответственно поддерживающей и замыкающей лебедками электропривода. Канат пропускается через блок (5), который через зубчатую передачу воздействует на челюсти (6). Челюсти шарнирно соединены через тяги (4) с головками (3, 8), что обеспечивает требуемую жесткость при работе грейфера. Масса головки (8) обеспечивает требуемое прижатие для зачерпывания материала.
Процесс загрузки и выгрузки грейфера можно разделить на четыре этапа (рис.1)
166
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
4
Рис. 1 Процесс загрузки и выгрузки грейфера: 1ьш этап - пускание и врезание грейфера на перегружаемый материал; 2ой этап - зачерпывание материала; 3™ этап - подъем заполненного грейфера; 4™ этап - разгрузка грейфера
Для управления этими процессами необходимо производить следующие * операции управления электроприводом (рис.2).
Рис. 2 Циклограмма работы электропривода поддерживающей и
замыкающей лебедок
167
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
На циклограмме соответствующие движения лебедок обозначены: вверх -наматывание, вниз - сматывание.
Каждая их перечисленных операций сопровождается вспомогательными действиями, направленными на предотвращение сматывания канатов (образование напусков на лебедках).
Автоматизация процесса зачерпывания позволяется значительно упростить процесс управления электроприводом крана и его работой в целом. Автоматизация процесса зачерпывания грейфером груза позволяет: значительно сократить количество переключений электропривода исполнительных механизмов; повысить надежность и долговечность его работы; оптимизировать процесс зачерпывания.
При автоматизированном управлении автоматизируются отдельные операции рабочего цикла и переходы между ними, то общая задача - разработка системы автоматизированного управления грейферным краном, требует решения ряда частных задач: разработки устройств, автоматизирующих подготовку и выполнение отдельных операций, а затем объединения их в единую систему.
Зачерпывание материала начинается сразу же после опускания грейфера • при включении замыкающей лебедки на замыкание грейфера. Поддерживающая лебедка при этом включается "на подъем" для выбора напуска канатов, либо затормаживается, если напуск отсутствует. При автоматическом управлении загрузкой грейфера каждому положению челюстей грейфера должно соответствовать определенное усилие в замыкающих канатах. В этом случае величина задания усилия в замыкающих канатах должна формироваться в функции положения челюстей с учетом емкости грейфера и физико-механических свойств перегружаемого материала.
На основании анализа процесса зачерпывания и разгрузки грейфера, с учетом промежуточных операций и требований к эффективному управлению электропривода можно сформулировать следующие задачи, предъявляемые к автоматизированному управлению рабочим процессом загрузки и разгрузки грейфера.
1. При выполнении промежуточных операций и процесса зачерпывания управление электроприводом должно обеспечивать кратковременное и длительное включение электропривода на различных скоростях;
2. Управление должно осуществляться на основании контроля следующих параметров:
- натяжение на поддерживающем и замыкающем канате;
- угол раскрытия и закрытия челюстей грейфера.
3. Управление электроприводом крана должно производится в ручном и автоматизированном режимах одновременно, с учетов приоритета ручного
168
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
управления.
Датчики необходимо устанавливать непосредственно на грейфере. Поэтому для передачи сигналов в состав системы управления введены передающее и приемное устройства. Для передачи трех сигналов по одному каналу связи используется кодирующее устройство в передатчике, а в приемнике - декодер.
Командоконтроллер КК установлен в кабине крановщика и предназначен для ручного управления электроприводом крана. Педаль переключения режима управления осуществляет переключение автоматического и ручного управления.
Для удовлетворения требований работоспособности был создан автоматизированный дроссельный асинхронный электропривод. Обеспечение пуско - тормозных режимов осуществлялось дросселем, создание пониженных скоростей - тиристорным регулятором скорости, реверс двигателя -тиристорным реверсором, а управление реверсором и регулятором скорости осуществлялось программируемым контроллером.
Программируемый контроллер получает информацию о положении командоаппарата, о значении напряжения на кольцах ротора электродвигателя. Анализируя полученную информацию, контроллер выдает управляющие • команды вверх (В) или вниз (Н) на реверсор. Эти задания скорости устанавливаются программным путем, т.е. задаются жестко в процессе создания программы для контроллера, или устанавливаются внешними потенциометрами, воздействующими на входы программируемого контроллера, и могут быть изменены в процессе работы электропривода.
Создание бесконтактной тиристорной системы управления вместо контакторной, позволяет повысить её надежность работы и расширить её функциональные возможности.
Путем введения тиристоного дроссельного регулирования частотой вращения АД с фазным ротором позволяют получить плавность регулирования электроприводом, улучшить его динамические характеристики.
Установка автоматизированной позволит ускорить процесс погрузо -разгрузочных работ на 10 - 16%.
Литература:
1. Невзоров Л.А. Устройство и эксплуатация грузоподъемных кранов: учебник для ВУЗов / Л.А. Невзоров, Ю.И. Гудков, М.Д. Полосин. - 3 - е изд., - М.: издательский центр «Академия», 2006. - 448 с.
2. Белов М.П. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов: Учеб. для вузов по специальности "Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов" / М.П. Белов, В.А. Новиков, Л.Н. Рассудов. - М.: Академия, 2004.-(Высшее профессиональное образование).- (Электротехника). - 574 с.
169
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
3. Иванов И.А. Технология и организация перегрузочных процессов: учебное пособие / Иванов И.А., Лоскутов Е.Н., Турищев Ю.В., Яичников Н.М. -Новосибирск: НГАВТ,2007. - 405с.
4. Техническая документация на аналого-цифровой преобразователь AD7655 фирмы Analog devices. Low Cost 4 - Channel 1 MSPS 16-Bit ADC.
170
