Sistem automat pentru controlul stabilitatii unei automacarele

Sistem automat pentru controlul stabilitatii unei automacarele

CUPRINS

1. INTRODUCERE

2. PRINCIPIU DE OPERARE

3. DATE TEHNICE

4. CONSTRUCTIA

4.1 Unitatea centrala a limitatorului de sarcina

4.2 Senzorul de lungire al bratului

4.3 Senzorul de masurarea unghiului de inclinare al bratului

4.4 Senzorul momentului de incarcare

CONSOLA LIMITATORULUI DE SARCINA

5.1 Lampi si indicatoare

5.2 Indicatorul analogicWUN

5.3 Indicatorul digital

5.4 Functiile comutatoarelor

5.5 Selectorul R_P

6. LISTA DE MESAJE AFISATE DE LIMITATORUL DE SARCINA

INTRODUCERE

Supraincarcarea macaralei este un factor major, care pune in pericol siguranta macaralei. Aceasta duce la scaderea stabilitatii si reprezinta un pericol pentru structura portanta a macaralei.

Caracteristicile de ridicare ale macaralelor care au brat de lungime constanta sunt functii cu o singura variabila. Caracteristicile macaralelor hidraulice sunt mai complexe (functiile au doua sau mai multe variabile) deoarece aceste macarale au brat telescopic (lungimea bratului este variabila).

Fig.1 Macara cu sarcina in carlig. Raza curenta este R

Pentru lungimi de brat diferite, sarcinile ce pot fi ridicate sunt diferite. In figura 1 este dat un exemplu, unde sarcina Q este ridicata la o raza curenta R. Cand bratul este strans (lungimea bratului este L1), ridicarea sarcinii este sigura, dar cand bratul este telescopat (lungimea bratului este L2), ridicarea aceleiasi sarcini poate fi periculoasa pentru structura portanta a macaralei. Prin urmare pentru trasarea graficelor este necesar sa se foloseasca mai mult de doua dimensiuni si macaraua trebuie sa fie echipata cu mai multe dispozitive de siguranta.

Fig. 2 Dependenta sarcinii ridicate de lungimea bratului si raza

Valorile admisibile pentru sarcina Q sunt stabilite de limitator in functie de lungimea bratului L si raza R. Se poate spune ca sarcina admisa la ridicare are o caracteristica spatiala de forma:

Atunci cand macaraua este echipata suplimentar cu prelungitor de brat caracteristica de functionare a macaralei este o functie cu o singura variabila de forma:

Limitatorul de sarcina MAK-1 este un sistem cu microprocesor ce permite descrierea cu precizie a capacitatilor de incarcare ale macaralei. Asadar intregul potential al macaralei poate fi exploatat. Mai mult, MAK-1 este un limitator modern, sigur si precis. Permite calibrarea si repararea usoara a procesului.

Limitatorul de sarcina poate fi instalat cu usurinta pe diferite tipuri de macarale, inclusiv macarale mobile, macarale turn (mobile si stationare). Macaralele pot avea brat cu lungime fixa sau cu lungime variabila.

Limitatorul de sarcina determina deconectarea miscarilor de lucru care duc la supraincarcarea macaralei. In plus limitatorul indica in permanenta gradul de incarcare al macaralei, exprimat in procente, valoarea capacitatii portante permise pentru o anumita lungime de brat cat si valoarea razei.

PRINCIPIUL DE OPERARE

Sunt mai multi senzori (BP) instalati pe macara:

- Un senzor de moment, care furnizeaza informatii privind forta de incarcare a macaralei, in timpul ridicarii sarcinii. Senzorul de moment este echipat cu doi traductori de presiune, conectati hidraulic de o parte si de cealalta a pistonului de lucru in cilindrul de inclinare al bratului macaralei. Transformarea presiunii in semnal electric se face cu ajutorul marcilor tensometrice montate in cei doi traductori. Momentul de incarcare al macaralei este calculat de unitatea limitatorului in functie de diferenta dintre cele doua semnale electrice primite de la traductori. Din valoarea momentului de incarcare se calculeaza valoarea sarcinii curente ce este ridicata in carlig si este comparata in permanenta cu valorile memorate pentru configuratia curenta a macaralei (raza R, deschidere brat L). Valoarea sarcinii ridicate in carlig se poate vizualiza in orice moment prin accesarea unui buton din consola limitatorului. Valoarea limita a sarcinii pe care o poate ridica macaraua este afisata permanent.

- Un senzor pentru telescopare brat care ne furnizeaza informatii asupra valorii lungimii bratului in configuratie curenta. Senzorul este un potentiometru liniar montat in tamburul de cablu electric, cablu care face legatura electrica intre tronsonul de baza al bratului macaralei si varful bratului. Functia de baza a acestui cablu este aceia de a transmite informatia despre pozitia carligului fata de varful bratului si adeschide circuitul electric atunci cand se apropie periculos pe varful bratului actionand limitatorul de sfarsit de cursa al carligului. Totodata acest cablu este folosit pentru masurarea lungimii bratului prin rularea lui pe un tambur in interiorul caruia este montat acest potentiometru. Potentiometrul are rolul de a transforma lungimea cablului in semnal electric proportional si al trasmite unitatii centrale. Valoarea lungimii bratului poate fi afisata prin accesarea unui buton de pe consala limitatorului.

- Un senzor pentru masurarea unghiului de inclinare al bratului care ne furnizeaza informatii asupra valorii unghiului dintre bratul inclinat si planul orizontal. Senzorul este sub forma unui potentiometru de mare precizie, montat pe un pendul cu amortizor magnetic, amplasat si de asemenea in carcasa tamburului de cablu electric din motive de protectie la intemperii.Valoarea unghiului este transformata in semnal electric preluat de unitatea centrala si poate fi afisata prin accesarea unui buton de pe consola limitatorului.

- Un senzor care indica pozitia partii mobile a macaralei fata de partea fixa. Este montat in zona coroanei de rotire si este actionat de o cama. Rolul senzorului este acela de a intrerupe comenzile macaralei in modul de lucru pe roti atunci cand partea mobila este rotita in afara partii fixe . In acest caz macaraua isi poate pierde stabilitatea si se poate rasturna.

- Un senzor de pliere totala a bratului montat la partea inferioara a tronsonului fix al macaralei, si are rolul de a determina pozitia primului tronson mobil al bratului fata de trosonul fix. In pozitia de pliere totala a bratului senzorul permite folosirea capacitatii maxime de ridicare a mcaralei.

Acesti senzori transforma valorile marimilor fizice efective in semnale electrice, care transforma informatia in conditiile de lucru ale macaralei. Ulterior datele sunt transformate (in convertorul P) si limitatorul de sarcina alege caracteristicile de operare corespunzatoare pentru configuratia curenta a macaralei. Masurarea si evaluarea conditiilor de lucru si apoi compararea cu valorile maxime de incarcare, care sunt stocate in memoria limitatorului (blocul BCh). In final, limitatorul de sarcina controleaza indicatorii si sistemele de executie.

Fig. 3 Schema bloc a limitatorului de sarcina

BP - senzori pentru masurarea urmatorilor parametri ai macaralei:

- lungimea bratului,

- unghiul de inclinare al bratului,

- momentul de incaracre al bratului,

- pozitia partii rotative a macaralei, etc.

P - convertor -set de dispozitive pentru transformarea datei de intrare de la blocurile BP si BCh. Dupa alegerea caracteristicilor corespunzatoare, convertorul controleaza indicatorii si sistemele de executie.

BCh - blocul caracteristicilor - dispozitiv care memoreaza graficul incarcarilor salvate si scaleaza rezultatele.

PK - releul de comanda.

Ez - electroventilul de comanda .

SA - semnal acustic extern al sistemului de securitate.

WUN - indicator pentru incarcatura ridicata.

3.DATE TEHNICE

1. Tensiunea de lucru - 16 32 V pentru alimentare la 24 V

- 12 16 V pentru alimentare la 12 V

sau 380 V AC, 220 V AC.

2. Intensitatea curentului - sub 1A.
3. Temperatura de lucru  -30 sC +50 sC.
4. Temperatura de stocare  -40 sC +70 sC.
5. Limitatorul de sarcina trebuie sa fie instalat in cabina operatorului.
6. Clasa de protectie  IP 42.
7. Numarul iesirilor binare 8 ( 3 la 1A capacitate de incarcare cu izolatie galvanica si 5 la 0,8A capacitate de incarcare fara izolatie galvanica.
8. Numarul intrarilor analogice  5.
9. Numarul intrarilor binare  4.
10. Precizia de indicare a razei 15 cm.
11. Precizia de indicare a incarcaturii din carlig 4% din sarcina nominala curenta Q_n.
12. Numarul indicatoarelor - 2  afisaje cu 4 digiti

1 indicator analogic.

ATENTIE

Limitatorul de incarcare nu poate fi utilizat pentru cantarirea sarcinii din carlig.

Desi limitatorul de sarcina poate afisa valoarea incarcaturii, aceasta caracteristica este suplimentara (nu impusa) si poate fi utilizata numai orientativ.

4. CONSTRUCTIA

Limitatorul de sarcina este alcatuit din senzori si unitatea principala. Senzorii sunt montati pe macara, iar unitatea principala MAK -1 este montat de obicei in cabina operatorului.

Fig. 4 Locul de amplasare al dispozitivelor limitatorului de sarcina pe macara

1. Limitatorul de sarcina
2. Senzorul de extensie al bratului
3. Senzorul inclinare al bratului
4. Senzorul momentului de incarcare
5. Senzorul de pozitionare al macaralei fata de corp

Fig. 5 Schema legaturilor dintre senzori si unitatea centrala

Fig. 6 Locul de amplasare al senzorilor si unitatii centrale

A - senzor de inclinare al bratului

L - senzor telescopare brat

S1 - senzor de presiune inferior

S2 - senzor de presiune superior

MAK 1 - unitatea centrala.

4.1 UNITATEA centrala A LIMITATORULUI DE SARCINA

Sunt doua module electronice in cadrul limitatorului de incarcare. Partea din fata lucreaza ca un panou (consola) in care se fac conexiunile. In interiorul acestei carcase (pe peretele carcasei) sunt doua prize. Prima cu 7 pini este destinata sa conecteze senzorii la limitatorul de incarcare. A doua priza cu 13 pini este destinata conectarii limitatorului de incarcare cu instalatia electrica a macaralei.

MAK - 1 poate fi construit in trei variante de carcasa in functie de cerinte.

Fig. 7 Variante constructive ale unitatii centrale a limitatorului de sarcina

4.2 Senzorul de lungire al bratului

Senzorul de lungire al bratului furnizeaza informatii despre lungimea bratului cand bratul este telescopat. Senzorul dispozitivului de masurare este un potentimetru liniar.

Fig. 8 Mecanismul senzorului de masurare a lungimii bratului

Senzorul de inclinare al bratului

Acest senzor furnizeaza informatii despre unghiul cu care este bratul la un moment dat. Unghiul este masurat cu un pendul gravitational cu ajutorul unui potentiometru de mare precizie. Potentiometrul este montat pe axul pendulului.

Miscarile pendulului sunt atenuate prin intermediul unui magnet sau amortizor cu ulei.

Fig. 9 Mecanismul senzorului de inclinare al bratului

Senzorul momentului de incarcare

Senzorul momentului de incarcare masoara momentul ce actioneaza asupra macaralei. Senzorul furnizeaza informatia in baza fortei ce actioneaza asupra bratului macaralei cand sarcina este ridicata. Momentul de incarcare poate fi masurat prin urmatoarele metode:

masurarea fortei din cabul de ridicare a sarcinii;

masurarea fortei din brat;

masurarea presiunii in cilindrul hidraulic de ridicare.

Fortele si presiunile sunt masurate cu marci tensometrice. Diferite tipuri de sensori pot fi utilizate - operarea cu senzorii gemeni cu amplificator extern si senzor cu amplificator inglobat (4 - 20 mA curent de iesire.

Fig. 10 Traductori de presiune cu amplificator extern

Fig.11 Traductor de presiune cu amplificator intern

ATENTIE: La fiecare doi ani toti senzorii trebuie recalibrati.

5. Consola limitatorului de incarcare.

Limitatorul de incarcare MAK - 1 a fost proiectat astfel incat sa nu distraga atentia operetorului macaralei. Lampile multicolore si indicatorul WUN fixat pe consola limitatorului de incarcare furnizeaza informatii asupra incarcarii curente a amacaralei. In plus indicatorul WUN arata directia de variatie a incarcarii.

Fig.12 Panoul unitatii centrale alimitatorului de sarcina

LAMPI SI INDICATOARE

Lampa FUNCTIONARE de culoare verde sta aprinsa atunci cand sarcina ridicata este in capacitatea de ridicare a macaralei.

Lampa ALARMA de culoare galbena se aprinde atunci cand sarcina ridicata depaseste 90% din capacitatea de ridicare a macaralei.

Lampa STOP de culoare rosie se arinde atunci cand limitatorul de sarcina opreste miscarile periculoase ale macaralei datorate:

- depasirii sarcinii admise,

- iesirii din perimetrul de lucru al unei capacitati portante date,

- depistarii unor defectiuni cu ajutorul programului de diagnosticare a unor erori sau avarii la limitator,

- accesarea butonului T pe circuitul extern limitatorului.

Lampa se aprinde concomitent cu semnalizarea acustica din cabina operatorului si totodata oprirea miscarilor ce duc la supraincarcarea macaralei.

Functinare macara pe roti, lampa culoare alba. Permite lucrul cu macaraua necalata intr-un anumit perimetru sau deplasarea cu sarcina in carlig.

Functionare macara calata, lampa de culoare albastra. Macaraua poate functiona la capacitate.

INDICATORUL WUN

Este un indicator tip analogic numit si indicator de capacitate portanta nominala (WUN) in %, indica gradul actual de exploatare al capacitatii portante nominale si totodata directia schimbarilor de sarcina admisa de macara, in timpul descarcarii sarcinii. Limita de functionarein conditii de siguranta corespund scalei de la 0 la 100 %. Indicatorul este marcat in trei zone cu trei culori diferite corespunzatoare celor trei grade de incarcare ale macaralei:

6. verde,
7. galben,
8. peste 100%  rosu.

Fig. 13 Indicatorul analogic WUN

5.3 INDICATORUL DIGITAL

In modul normal de functionare indicatorul digital indica valorile:

- indicator superior - capacitatea curenta de ridicare a macaralei

- indicator inferior - raza de ridicare (programul 1) sau unghiul daca macaraua functioneaza cu tronson suplimentar (programele de lucru 3 si 4).

Fig.14 Indicatorul digital

5.4 FUNCTIILE COMUTATOARELOR

Pe consola limitatorului de sarcina exista 6 butoane cu diferite functii de comutatie a afisajului indicatorului digital dupa cum urmeaza:

A La apasarea butonului A indicatorul inferior va afisa unghiul de inclinare al bratului;

L La apasarea butonului L indicatorul inferior va afisa lungimea curenta a bratului;

Q_H La apasarea butonului indicatorul inferior va afisa valoarea sarcinii ridicate de macara;

La apasarea butonului indicatorul superior va afisa gradul de incarcare curent al macaralei;

K Butonul serveste la reducerea abaterilor de masura al momentului. Folosirea butonului cu bratul fara sarcina determina aducerea la zero a indicatorului. Corectia adusa este valabila pana in momentul deconectarii limitatorului. Apasarea butonului cu sarcina in carlig nu este concludenta intrucat apare mesajul de eroare "sarcina prea mare".

T Butonul serveste la verificarea circuitelor de dirijare si semnalizare. In timpul desfasurarii testului miscarile macaralei sunt oprite, semnalul sonor este conectat, iar pe consola limitatorului sunt aprinse toate luminile de semnalizare. Pe indicatorul inferior apare tensiunea de alimentare si programul de lucru la apasarea butonului.

5.5 SELECTORUL R_P

Selectorul R_P permite comutarea programelor de lucru dupa configuratia curenta a macaralei astfel:

Macaraua in pozitie calata, programul permite utilizarea macaralei la capacitate maxima;

Macaraua in pozitie necalata, preogramul permite lucrul cu bratul netelescopat in perimetru de rotatie al partii mobile, in spatele partii fixe, cu posibilitatea deplasarii cu sarcina in carlig;

Macaraua lucreaza cu primul tronson de prelungire brat;

Macaraua lucreaza cu ambele tronsoane de prelungire brat.

6. LISTA DE MESAJE AFISATE DE

LIMITATORUL DE SARCINA

Limitatorul MAK - 1 este echipat cu un sistem de diagnoza de erori si avarii, sistem care conlucreaza in paralel cu programul principal al limitatorului. In cazul declansarii unei acarii sau a depasirii perimetrului de siguranta pentru functionarea macaralei, pe indicatorul digital apare informatia privind cauza opririi miscarii macaralei.