CC BY
74
---------------------------------------- © Ю.А. Орлов, Д.Ю. Орлов,
Д.П. Столяров, Р.Н. Кахиев,
2011
УДК 621.874
Ю.А. Орлов, Д.Ю. Орлов, Д.П. Столяров, Р.Н. Кахиев
СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ТОРМОЗА ЛЕБЕДКИ С ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ
Рассмотрен способ контроля состояния тормозного устройства лебедки по рабочим характеристикам приводного электродвигателя и устройство для его реализации.
Ключевые слова: лебёдка, тормоз, контроль, приводной двигатель, микроконтроллер, память.
ТЪ горнорудной и других отраслях промышленности широко -И-М применяется оборудование оснащенное лебедками различного назначения. Одним из важнейших элементов лебедки является тормоз, основное назначение которого - обеспечение достаточного тормозного момента для остановки и удержания подвешенного груза или тяговой нагрузки в статическом состоянии с заданным коэффициентом запаса торможения. Ненормальная работа или отказ тормоза может привести к авариям и несчастным случаям.
Состояние тормозного устройства обычно определяют по положению тормозных колодок, степени износа фрикционных накладок, целостности приводных пружинных пакетов привода тормоза и другим критериям. Удовлетворительное состояние элементов тормоза и правильная его настройка не всегда обеспечивают необходимый тормозной момент (например, при попадании масла на тормозные поверхности). В процессе эксплуатации происходит износ фрикционов, возможно появление различных дефектов, другими словами, тормоз может не обеспечить выполнение своих функций, что может привести к неблагоприятным последствиям. Таким образом, задача оперативного контроля состояния тормоза лебёдки представляется весьма актуальной [1-3].
На основании исследований, проведенных на математической модели привода лебедки [4], адекватность которой подтверждена экспериментами на натурном образце грузоподъемной
установки, показана целесообразность и возможность использования способа контроля тормозного устройства лебедки по рабочим параметрам приводного электродвигателя.
Известно, что величина активной мощности потребляемой из электросети зависит от момента на валу электродвигателя. При замкнутом тормозном
устройстве одной из составляющей данного момента является тормозной тормозного момента достаточно определить долю мощности, которая затрачивается на преодоление тормозного момента, и сравнить это значение с соответствующим при номинальном тормозном моменте или определить величину тормозного момента по заранее построенной зависимости. Построить такую зависимость возможно по двум точкам, при разомкнутом тормозе Мт=0, АР =0 и при номинальном тормозном моменте Мт=Мтн, АР=АРн, где Мт - значение тормозного момента контролируемого устройства, АР - разность значений активных мощностей электродвигателя при замкнутом и разомкнутом состояниях контролируемого тормозного устройства, Мтн - значение номинального тормозного момента, АРн - разность значений потребляемых активных мощностей электродвигателя лебёдки при замкнутом и разомкнутом состояниях исправного тормозного устройства (рис. 1).
Данная зависимость будет храниться в памяти прибора, а процесс построения этой зависимости в памяти прибора можно условно назвать процессом «Обучения».
Для выделения мощности затрачиваемой на преодоление тормозного момента следует произвести ряд действий. Во время работы механизма с постоянной нагрузкой сначала измеряют потребляемую активную мощность с разомкнутым исправным тормозным устройством Рн1, а затем кратковременно
ДР, кВт
Рис. 1. Зависимость АР=ДМт) электропривода
момент. Для осуществления контроля
3.4
Рис. 2. Осциллограмма с датчика активной потребляемой мощности Р при работе лебёдки и логический сигнал А замыкания тормозного устройства
замыкают тормоз и измеряют потребляемую активную мощность электродвигателя Рн2. После этого тормозное устройство размыкают и вновь измеряют величину потребляемой активной мощности электродвигателя Рн3 (рис. 2).
Затем происходит сравнение Рн3 и Рн1для того что бы удостоверится что значение мощностей при разомкнутом состоянии одинаково. Если же значения мощностей не равны, например, вследствие изменения нагрузки во время контроля тормозного устройства, то нужно произвести измерение повторно. Далее определяют разницу мощностей Рн2 - Рн1=АРн. Затем значение АРн сохраняют, по которому будет определяться состояние (исправное/неисправное) тормозного устройства в течение некоторого периода, например, рабочей смены.
Предложенный способ может быть осуществлен с помощью устройства контроля величины тормозного момента, где
3. Датчик ак- 4. Цифровой за-
тивной мощ- поминающий
ности блок
5. Блок визуальной и звуковой индикации і г л Г 1. Цифровой вычислительный блок <4 2. Блок ввода информации
М
і к
6. Электронный ключ
Рис. 3. Функциональная схема устройство контроля тормозного момента
цифровой вычислительный блок 1 связан с соответствующими выходами блока ввода информации 2 и датчика активной мощности 3, установленного в электросиловом щите крана. Центральный вычислительный блок 1 соединён также с цифровым запоминающим блоком 4, с блоком визуальной и звуковой индикации 5 и с электронным ключом 6 (рис. 3).
В качестве цифрового вычислительного блока 1 может быть выбран однокристальный микроконтроллер типа АТ89С2051 с тактовой частотой 4 МГц. Блок ввода информации 2 представлен кнопкой «контроль тормоза». Датчик активной мощности 3 может быть выполнен на интегральной микросхеме типа иА01ПС1Г, а цифровой запоминающий блок 4 может быть представлен в виде FLASH памяти. Блок визуальной и звуковой индикации 5 представляет собой цифровой индикатор на котором отображается величина тормозного момента, звуковая индикация осуществляется за счет динамика или зуммера. Электронный ключ 6 представляет собой постоянное запоминающее устройство, в котором содержится код разрешения доступа к перепрограммированию цифрового вычислительного блока 1, выполнен съемным и устанавливается во внешний разъем цифрового вычислительного блока 1 .
В процессе эксплуатации контроль тормозного устройства осуществляется по величине тормозного момента, который, в свою очередь, определяется по активной потребляемой мощности при-
водного электродвигателя и сохраненной в памяти прибора зависимости (рис. 1). Для контроля тормоза, оператор в установившемся режиме работы механизма подъема должен нажать кнопку «контроль тормоза» блока 2 (рис. 3). При этом происходит измерение значения потребляемой активной мощности Р1, Далее, при кратковременном замыкании тормоза, происходит измерение значения потребляемой активной мощности Р2. После размыкания тормоза происходит измерение значения потребляемой активной мощности Р3 . Затем цифровой вычислительный блок проверяет условие Р1= Р3 (при несоблюдении условия на индикаторе отображается информация, о необходимости повторного измерения) если условие удовлетворяется, то вычисляется значение АР = Р2 - Р1. Полученная разница АР - это мощность, которая непосредственно затрачивается на преодоление тормозного момента. Затем по зависимости АР=ДМт) определяется тормозной момент и это значение выводится на индикатор. Исправность тормозного устройства определяется по условию МтПМтп, где Мтп - пороговое значение (минимально допустимое) тормозного момента конкретного механизма. При невыполнении указанного условия с помощью блока визуальной и звуковой индикации формируется соответствующее сообщение. При появлении предупреждающих сигналов оператор (машинист) должен принять необходимые меры в рамках его должностных обязанностей.
Данное устройство позволяет контролировать тормозной момент лебедки с электроприводом по величине потребляемой активной мощности электродвигателя. Указанный способ позволяет судить о исправности тормоза в целом и, тем самым, предупреждать связанные с отказом тормозного устройства возможные инциденты и аварии и их трагические последствия.
----------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Справочник по кранам. Характеристики и конструктивные схемы кранов. / М.П. Александров, М.М. Гохберг, А.А. Ковин и др. // Крановые механизмы, их детали и узлы. Техническая эксплуатация кранов. Т.2 / Под общ. ред. М.М. Гохбер-га. - Л.: Машиностроение, 1988. - 559 с.
2. Бортяков Д.Е., Орлов А.Н. Специальные грузоподъемные машины. Лебедки: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2005. - 64 с.
3. Справочник. Тормозные устройства. / М.П. Александров, А.Г. Лысяков, М.В. Новожилов; Под общ. Ред. М.П. Александрова. - М.; Машиностроение, 1985.-312 с.
4. Математическая модель механизма подъема крана мостового типа./ Орлов Ю.А., Орлов Д.Ю., Столяров Д.П. Сборник научных трудов Лесотехнического института / Томский государственный архитектурно-строительный университет, Лесотехнический институт; редкол.: Удлер Э.И. (гл. ред.) [и др.].-Вып. 3. - Томск: Издательство ТГАСУ, 2008. - С. 42-48. 115Ы=1
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ------------------------------------------
Орлов Ю.А. - кандидат технических наук, доцент, ТГАСУ, г. Томск, Столяров Д.П. - ст. преподаватель, ТГАСУ, г. Томск Орлов Д.Ю., Кахиев Р.Н. - ТГАСУ, г. Томск.
