Система управления погрузочными устройствами для перемещения грузов

Введение. Погрузочные устройства, используемые в настоящее время для перемещения грузов, требуют регулирования скорости перемещения грузозахватного органа. В погрузочных устройствах с электроприводом обычно применяют асинхронные электродвигатели повышенного скольжения (серии АС и АОС), с повышенным пусковым моментом (АП и АОП) и двигатели с фазным ротором (АК и АОК). Однако подобные двигатели обеспечивают в основном “растянутый” пуск, воспринимают перегрузки при разгоне и торможении системы. Для регулирования скорости перемещения грузозахватного органа возможно использование коллекторных электродвигателей постоянного тока. Однако необходимость в постоянном токе существенно ограничивает область применения погрузочных устройств с электроприводом. Возможна работа коллекторного электродвигателя с последовательным возбуждением и на переменном токе. Но серийные коллекторные электродвигатели переменного тока имеют серийные недостатки: искрение на коллекторах, повышение тока на обмотке и её перегрев, снижение к.п.д.

Основная часть. Изучив используемые системы управления погрузочными устройствами для перемещения грузов [ 1,2 ] , получили электрогидравлическую систему управления, которую предлагаем использовать для управления погрузочными устройствами, перемещающими крупногабаритные грузы.

Погрузочное устройство для перемещения крупногабаритных грузов, представленное на рисунке 1, содержит шарнирно-стержневую коренную секцию 1, смонтированную на опорно-поворотном устройстве 2, и рукоять 3 с грузозахватным органом. Объектами управления являются гидроцилиндры 4 и 5 пространственного приводного механизма (для подъёма и поворота стрелы) и параллельные гидроцилиндры 6 вертикального поворота рукояти. Конструктивно задумано формирование целенаправленного замкнутого силового потока, проходящего, в частности, через специальный шарнир 7 и замыкаемый на основании посредством опорно-поворотного устройства 2 и шарниров 8 с двумя степенями свободы. Запорно-распределительные устройства выполнены в виде электроуправляемых двухпозиционных кранов 9-12, которые сгруппированы в функциональные блоки 13 и 14. В каждом блоке размещены два крана с гидравлическими и электрическими коммуникациями; общее число блоков равно шести. Таким образом, для каждого гидроцилиндра предусмотрено два блока и четыре электроуправляемых крана. Блоки, и краны унифицированы между собой.

Принцип управления погрузочным устройством покажем на примере работы одного из гидроцилиндров 4 приводного механизма. С помощью выносного электрического пульта управления 15 – нажатием одной кнопки – подаётся электрический сигнал на электрические элементы двух электроуправляемых двухпозиционных кранов (в данном случае кранов 9 и 12, крестообразно электрически связанных между собой линий 16). Краны 9 и 12 находятся в разных функциональных блоках 13 и 14, т. е. задействуются оба блока. Элементы включения каждой пары электроуправляемых кранов сблокированы с цепью управления электродвигателем 17 – через тиристорный регулятор частоты вращения 18 и обмотку возбуждения 19. Вследствие этого включение любой кнопки на пульте управления является сигналом для запуска двигателя. Последний приводит во вращение гидронасос 20, который забирает рабочую жидкость из бака и нагнетает её в канал 21 (на рис. 1 нагнетание и слив обозначены Н и С). Откуда жидкость по гидролинии 22 поступает в открытый кран 9 блока 13 и далее по гидролинии 23 нагнетается в штоковую полость гидроцилиндра 4, вызывая перемещение штока с поршнем. Из поршневой полости этого цилиндра, по гидролинии 24 жидкость, минуя закрытый кран 10, поступает в гидролинию 25, в открытый кран 12 блока 14 и посредством гидролинии 26 сбрасывается в сливной канал 27, откуда – в бак. Для перемещения поршня со штоком в противоположную сторону включают другую кнопку управления и задействуют сдублированную электролинией 28 другую пару электроуправляемых кранов 11 и 10. Цепь управления электродвигателем снабжена также переменным сопротивлением 30, которое встроено в выносной электрический пульт 15 и функционирует во взаимодействии с тиристорным регулятором частоты вращения 18.

Рисунок 1 - Блок-схема управления погрузочными устройствами

Как известно, тиристор имеет два состояния: он открыт или закрыт – работает в режиме ключа, вследствие чего у него потребление мощности мизерное. Тиристор открывается и закрывается лавинообразно (мгновенно). Ток двигателя регулируется отпиранием и запиранием тиристора 100 раз в секунду (каждой полуволны), при этом происходит уменьшение тока до минимального значения со временем. Форма тока при тиристорном регулировании отличается от синусоиды, что делает невозможным применение других машин переменного или постоянного тока.

Коллекторный электродвигатель переменного тока с тиристорной схемой регулирования номинальной мощности 0,45 кВт, напряжением 250 В и номинальной частоты вращения 1450 мин –1 был применён в крупномасштабных моделях погрузочных устройств, с шарнирно-стержневой стрелой [3 - 5]. При чем, тиристорная схема сочетается с электрогидравлической системой управления и сблокирована с нею – включение двигателя и соответствующих электрокранов происходит одновременно. Это означает, что двигатель практически не работает на холостом ходу и допускает запуск под нагрузкой. Управление погрузочным устройством с выносного электрического пульта – это ещё одно преимущество системы. Тиристоры потребляют мизерную энергию, долговечны и миниатюрны. Вся система регулирования малогабаритна и компактна. Схема характеризуется также существенным снижением силы тока в обмотках якоря, что предотвращает искрение и перегрев двигателя, снижает электропотребление. Двигатель работает в экономичном режиме почти постоянной мощности.

Заключение. Благодаря использованию оригинальной схемы тиристорного регулирования двигателя достигается стабильная эффективная работа системы, в том числе автоматизированное регулирование скорости подъема груза, также возможен запуск двигателя под нагрузкой. Использование тиристорного регулирования коллекторного двигателя способствует энергосбережению и улучшению эксплуатационно-технологических показателей погрузочных устройств, используемых для перемещения грузов.