Traductor pentru masurarea fortei din instalatii de ridicat

Traductor pentru masurarea fortei din instalatii de ridicat

Prezentarea generala a sistemului

automat de prelucrare si transmitere a datelor

1.1. Generalitati

Sistemul automat serveste la masurarea automata a unei sarcini maxime

de 20t ,ridicate de macara si transmiterea informatiei respective prin unde radio,

unei unitati centrale de prelucrare a datelor.

Elemente componente :

elementul elastic deformabil

cablul de alimentare traductor

cablul coaxial de transmitere a datelor

antenna de emisie

antenna de receptie

notatii folosite :P = forta aplicata elementului de calcul; S.T = sursa stablilizata de tensiune ; U.A.E = unitatea de amplificare si emisie; U.R.A unitatea de receptie si amplificare; U.C.C unitatea centrala calculata; M = monitor ;   T = tastatura

1.2. Functionarea sistemului

Asupra elementului elastic deformabil se actioneaza cu incarcarea de calcul

P ,provocandu i acestuia o deformare radiala .Aceasta deformare este transformata in energie electrica de catre traductor .

Energia electrica este amplificata de catre unitatea de amplificare si emesie si

transformata in unde hertziene emise de antena.

Aceste elemente sunt montate pe macara si constituie impreuna Sistemul de

prelevare si emitere a datelor.

Sistemul automat se mai compune si din partea de receptie si procesare a datelor ,compusa din

antena de receptie ,care transforma undele hertziene in energie electrica.

-blocul de receptie si amplificare

-unitatea centrala a calculatorului ,care realizeaza procesarea datelor

receptate

monitor ,pentru vizualizarea datelor

tastatura ,care reprezinta interfata dintre operator si sistemul de calcul

In sistem mai poate fi inclus si o unitate de comanda a mecanismului de ridicare a sarcinii ,cu rol de avertizare si de oprire a mecanismului ,in cazul in care sarcina depaseste o anumita valoare prestabilita ,pentru a se evita pierderea stabilitati macaralei sau a distrugerii ei.

Notati folosite : U.A.E = unitate de amplificare si emisie; U.C unitate de comanda

B.S bec semnalizare; D = difuzor ; = tensiune comanda;   tensiune comanda releu actionare mecanism de ridicare; = tensiune furnizata de traductor

tensiune de la traductorul de inclinare a bratului

Cazuri posibile:

1.ξβ.ξ < → - semnalul va fi furnizat la antena

conditii normale de exploatare

2.ξβ.ξ [;] →

→ → Se va aprinde becul de

semnalizare B.S

3.ξβ.ξ [;] →

→ →pe langa faptul ca becul de semnalizare va fi aprins ,se va actiona si difuzorul de semnalizare D

4.ξβ.ξ > → Se va genera automat comanda de pornire a mecanismului de ridicare

Aceasta facilitate a sistemului permite controlul permanent si automat de ridicare a sarcinii,protejandu l de la supersarcini.

Unitatea de comanda va procesa cele 2 intrari informatia de la traductorul de sarcina si cea de la traductorul de inclinare a bratului ,si va genera sau nu comenzile de semnalizare ,in functie de diagrama de sarcina a macaralei.

2.Prezentarea elementelor componente ale

sistemului automat

2.1.Elementul elastic

Elementul elastic este un inel metalic de sectiune circulara ,prevazut cu elemente de prindere la palan si la carlig .

El este realizat din OL52 si are urmatoarele cote

D = diametrul exterior al inelului 400 mm

d = diametrul sectiuni transversale 80 mm

In timpul aplicarii fortelor (transversale)P de incercare ,inelul se va deforma astfel :

1 = stare nedeformata (P=

2 stare deformata (P0)

- inelul se va deforma prin marirea diametrului vertical cu cota 2W

=D+2W

inelul se va deforma si prin micsorarea diametrului orizontal cu cota 2V

=D-2V

Relevanta pentru masurarea sarcinii va fi marimea deformarii V,care va fi calculata ulterior in cadrul lucrarii in functie de caracteristicile materialului si marimea fortei de incarcare.

2.2 Traductorul

Elementul ce transforma marimea deplasarii in energie electrica este un traductor de tipul traductorului inductiv de deplasare .

Principiul de functionare este acela al modificarii permeabilitatii miezului unei bobine ,prin deplasarea unui element metalic in interiorul ei.

2.4Unitatea de amplificare si emisie

Acest bloc este realizat dintr un amplificator electronic cu impendanta mare de intrare ,pentru a nu perturba semnalul furnizat de traductor ,un bloc de prelucrare si liniarizare ,un bloc de compensare termica si un emitator.

Schema bloc este figurata mai jos

Notatii folosite Tr traductor; A.E = amplificator electronic; B.P.L = bloc de procesare si liniarizare; C.T bloc de compensare termica; E emitator

Amplificatorul electronic are rolul de a amplifica semnalele generate de traductor pana la o valoare care sa le permita acestora sa fie procesate ulterior.

Blocul de procesare si liniarizare are rolul dea liniariza semnalele generate de senzor si de a elimina valorile oscilante de semnal care apare in sistem in momentul desprinderii sarcinii de la sol.Totusi daca aceste valori ating pragul de alarma pentru instalatia de ridicat ,el comanda automat sistemul de avertizare la suprasarcina ,putand chiar opri mecanismul de ridicare ,pentru a nu se pierde stabilitatea macaralei.

Blocul de compensare termica are rolul de a elimina variatia de temperatura care influenteaza aleator comportarea componentelor electronice din ansamblul instalatiei de automatizare.

Emitatorul are rolul de a transforma semnalul prelevat de la blocul de procesare in unde hertziene ,emise apoi de catre antena.Emitatorul functioneaza in banda de frecvente ultrascurte ,modulatia de frecventa folosita la noi in tara fiind :

δ = 27 120MHz

cu puterea maxima instalata fiind :

1W

ceea ce asigura o buna receptie la distanta de cateva zeci de metri.

2.5 Unitatea de receptie si amplificare

Acest bloc contine un receptor pentru modulatie in frecventa ,capabil sa fie acordat pe frecventa emitatorului ,blocul osciloscopului local al receptorului putand fi cu diode varicap sau cu cuart ,pentru o mai buna stabilizare a frecventei .

Dupa demodularea semnalului ,acesta este trimis catre un amplificator de semnal ,care realizeaza amplificarea semnalului la o valoare convenabila conectarii la interfata pentru calculator.

3.Elemente de calcul ale inelului elastic deformabil

Inelul elastic este solicitat de 2 forte egale si de sens contrar P ca in figura

P = incercarea de calcul a inelului

P = unde :

coeficientul dinamic

Q = sarcina Q = 20t

Deci : P = 1.5·20·10=30·10daN

Materialul inelului este OL52 cu σ=35 daN/mm

σ= C=coeficient de siguranta

C=

Deci σ =

3.1Determinarea diagonalelor si a deformatiei

Sistemul este static nedeterminat. Pentru ridicarea nedeterminari,se va folosi

metoda Molw Maxwell

Se considera un sfert de inel ca in figura

Din motive de simetrie ,in punctul 2 nu

exista forta axiala ,iar in punctul 1 nu exista forta taietoare.

Ecuatia de conditie este:

δ·x δ

Intr-o sectiune oarecare la unghiul φ se obtine :

M=

Expresia momentului incovoietor intr o sectiune oarecare devine

M=M+M==

Cu ajutorul acestora se construieste diagrama de momente incovoietoare forta

taietoare si axiala.

M PR

N=

T = -

3.2Calculul deformatiei pe orizontala

Pentru calculul scurtarii diametrului (1-3)se aplica in punctul 1 pe directia lui Q=1. Atunci in punctul 3 ,pe aceeasi directie va aparea o forta opusa Q=1.Pentru jumatatea de inel 1-2-3 ,revine in punctul 1forta .

Rezulta valuarea momentului intr-o sectiune oarecare

M=

Notand cu v alungirea

V =

3.4Calculul deformatiei pe orizontala

Conform formulei calculate in paragraful 3.2 deformatia pe orizontala va fi

V=0,137

E=2,1·10N/mm

P=30·10daN

I=

R=200mm

V=0,137·0,78mm