Практическое занятие №15.

Тема: Приборы и устройства безопасности подъемно-транспортного оборудования (ПТО).

Цель занятия: Изучить состав, устройство, принцип работы, а также порядок эксплуатации этих приборов и устройств в составе оборудования и систем комплексов.

Вопросы:

1. 1. Общие сведения о ПТО.

1. Выключающие устройства.

2. Ограничители грузоподъемности и средства защиты ГПМ от опрокидывания.

3. Указатели грузоподъемности и наклона ГПМ.

4. Средства сигнализации.

Принятые сокращения:

ПТО – подъемно-транспортное оборудование

ПДЗ – предельно-допустимое значение

ЧТС – человек – техника – среда

СП – состояние происшествия

СОС – состояние опасной ситуации

СБ – безопасное состояние

ЭМП – электронно-магнитное поле

ОЭФ – опасный эксплуатационный фактор

ГПС – грузоподъемные средства

ОГК – ограничитель грузоподъемности крановый

УНШ – указатель наклона шариковый

ЛЭП – линия электропередачи

ЭДС – электродвижущая сила

1. 1

ГПМ и ПТО на заводах-изготовителях оснащаются приборами и устройствами, обеспечивающими безопасность, и средствами сигнализации. К ним относятся:

- выключающие устройства для автоматической остановки механизмов передвижения кранов, их тележек, подъема грузозахватного органа и стрелы перед подходом их к упору, а также механизмов поворота кранов:

- ограничители грузоподъемности, предохраняющие кран от перегрузки путем выключения механизма подъема груза или изменения вылета стрелы;

- средства защиты кранов от опрокидывания;

- указатели грузоподъемности и массы поднимаемого груза;

- указатели наклона крана (креномеры);

- блокировочные устройства для автоматического снятия напряжения с крана при открывании дверей (люков) входа в кабину управления и выхода на галерею моста;

- анемометры, регистрирующие скорость и силу ветра, снабженные устройствами, сигнализирующими наступление опасной ветровой нагрузки на краны, которые находятся на открытых площадках;

- сигнализаторы опасного напряжения, снабженные прибором, включающим звуковой сигнал оповещения о приближении стрелы крана к находящимся под напряжением проводом электрической сети или линии электропередачи;

- выносные опоры и защитные диски (надеваемые на пневмоколеса), предупреждающие опрокидывание стреловых самоходных кранов. Выносные опоры увеличивают опорную базу кранов. Защитные диски в случае прокола пневмошины воспринимают опорное давление, предупреждая опасный наклон крана;

- ограничители (регуляторы) предельных скоростей механизмов;

- звуковая и световая сигнализации для предупреждения работающих об опасности.

Отсутствие на ГПМ и ПТО приборов безопасности и средств сигнализации или их неправильная установка, конструктивные недостатки, неисправное содержание могут послужить причиной происшествия. По причине отсутствия или неисправности ограничителя грузоподъемности стрелового крана при подъеме груза, превышающего грузоподъемность крана, может произойти поломка металлоконструкций или падение крана с грузом. В случае неисправности концевого выключателя высоты подъема может произойти обрыв каната и падение крюковой обоймы с грузом. Из-за неисправного действия или неправильной установки анемометра на башенном кране может произойти угон крана ветром.

Основными требованиями, предъявляемыми к приборам и устройствам безопасности и средствам сигнализации, являются: прочность, надежность и безотказность в работе: простота ремонта и регулировки; сравнительно небольшие габариты и масса; автоматическое выключение и включение механизма в рабочее состояние вне зависимости от продолжительности остановки ГПМ; отсутствие необходимости в переключениях или специальной регулировке в периоды заземления местоположения, режима работы или нагрузки крана; невозможность преждевременного включения механизмов; возможность применения таких устройств на ГПМ различных конструкций.

Контакты приборов и устройств безопасности должны работать на разрыв электрической цепи.

Приборы и устройства, обеспечивающие безопасность и средства сигнализации, устанавливаемых на ГПМ и ПТО отличаются большим разнообразием как по конструктивному исполнению, так и по принципу действия.

2

Выключающие устройства представляют собой систему рычагов, воздействующих при определенных положениях на концевые выключатели. Выключающие устройства, устанавливаемые на кранах, по назначению подразделяются на следующие выключающие устройства:

- механизмов передвижения ГПМ и грузовой тележки – для автоматического выключения электродвигателя механизма перемещения в случае приближения ГПМ или тележки к крайнему положению;

- механизма изменения стрелы (гуська) – для выключения электродвигателя стреловой лебедки в конечных положениях стрелы;

- механизма подъема – для автоматического выключения электродвигателя грузовой лебедки в крайних верхних положениях крюковой подвески (грейфера, захвата и т.п.);

- механизма поворота – для автоматической остановки электродвигателя механизма поворота башенного крана.

Кроме того, выключающие устройства устанавливаются при необходимости ограничения хода любых других механизмов ГПМ, например, выдвижение телескопической части, перемещение выдвижной кабины и т.п.

Поворотные ГПМ с кабиной на вращающейся части снабжены устройством, автоматически отключающим механизм поворота на момент перехода крановщика с неповоротной части на поворотную.

Главным прибором в системах выключающих устройств является конечный выключатель, представляющий собой аппарат с электрическими контактами, при размыкании которых прерывается цепь питания электродвигателя и тормозного привода. Конечные выключатели подразделяются на рычажные и шпиндельные.

Рычажные выключатели обеспечивают одностороннее ограничение, для двухстороннего ограничения требуется два выключателя. Выключатель срабатывает от соприкосновения рычага с упором движущегося механизма. Шпиндельные выключатели применяются для обоих случаев ограничения и соединения с вращающимися валами механизмов.

Конечные выключатели должны включаться в электрическую схему так, чтобы обеспечивалась возможность движения механизма в обратном направлении.

Конечный выключатель механизма передвижения устанавливается таким образом, чтобы отключение двигателя происходило на расстоянии до упора, равном не менее половины пути торможения механизма, а у башенных и козловых кранов – не менее полного пути торможения. При установке взаимных ограничителей хода механизмов передвижения мостовых кранов, работающих на одном крановом пути, указанное расстояние может быть уменьшено до 0,5 м.

Конечный выключатель механизма подъема должен быть установлен так, чтобы после остановки грузозахватного органа при подъеме без груза зазор между грузозахватным органом и упором был не менее 0,2 м.

3

Основное назначение ограничителей грузоподъемностей и средств защиты от опрокидывания – предупреждение потери устойчивости свободностоящего стрелового крана и исключение возможных повреждений элементов ГПМ в результате опасной перегрузки, вызванной грузом, если масса его превышает разрешенную грузоподъемность на должном вылете стрелы. Кроме того, ограничитель или система защиты должны предупреждать аварию ГПМ во время работы с грузом массой, не превышающей грузоподъемность ГПМ, или при наличии опасных факторов, таких как большая ветровая нагрузка, уклон рабочей площадки, чрезмерные инерционные и динамические нагрузки, возникающие при движении груза, стрелы или самой ГПМ.

Ограничители грузоподъемности устанавливают в основном на башенные и стреловые самоходные краны для автоматического отключения механизма подъема груза и изменения вылета стрелы в случае подъема груза, масса которого превышает номинальную грузоподъемность более чем на 10 %.

В настоящее время ГПМ оснащается ограничителями грузоподъемности типа ОГК, ОТБ-2, ОТБ-3, ОГМТ.

Ограничитель грузоподъемности крановый (ОГК) устанавливается на башенных и стреловых самоходных кранах с решетчатыми стрелами. Ограничитель грузоподъемности бесконтактный ОГБ-2 устанавливают в основном на гусеничных и автомобильных кранах с решетчатыми стрелами, а ограничители ОГБ-3 и ограничитель грузового момента ОГМТ – на автомобильных кранах с телескопическими и выдвижными стрелами.

Действия ОГК основано на измерении усилия в стреловом или грузоподъемном полиспастах и сравнении его с предельно допустимым усилием, определяемым массой допустимого груза на данном вылете стрелы. При превышении усилия по сравнению с предельно-допустимым срабатывает ограничитель.

Ограничитель грузоподъемности ОГК состоит из датчика усилия (ДУС), датчика угла (ДУГ), релейного блока и панели сигнализации. ДУС предназначен для измерения усилия, характеризующего суммарную или полезную нагрузку, действующую на кран. ДУГ приводится в действие подъемом стрелы, подает сигнал, соответствующий предельно допустимому усилию в стрелоподъемном полиспасте, которое соответствует предельно допустимому грузу для каждого вылета стрелы. Релейный блок ОГК сравнивает электрические сигналы датчика усилия и датчика угла с помощью поляризованного реле, включенного в диагональ моста датчика.

Для защиты ОГК от сложных срабатываний в схему введены два реле времени: 1РВ – для задержки на включение аварийного сигнала и 2РВ – для задержки на выключение аварийного сигнала ограничителя.

Рис.15.1. Выключающие устройства ГПМ

а) выключающее устройство передвижения с отключающей линейкой (1 – конечный выключатель; 2 – отключающая линейка);

б) выключающее устройство передвижения с отключающей упором (1 – конечный выключатель; 2 – отключающая упором);

в) выключающее устройство механизма подъема и опускания стрелы (1 – нижний упор; 2 – стрела; 3 – верхний упор; 4 – конечный выключатель);

г) выключающее устройство механизма подъема крюковой подвески (1 – крюковая подвеска; 2 – грузовой канат; 3 – конечный выключатель; 4 – стрела; 5 – канатик; 6 – грузик);

д) выключающее устройство поворота (1 – рычаг конечного выключателя; 2, 6 – неповоротная часть ГПМ; 3 – выключатель; 4 – вилка; 5 – винтовой фиксатор)

Ограничитель получает питание от источника постоянного тока напряжением 12 В. Питание на ограничитель подают в момент подачи питания на кран или перед началом его работы, если кран имеет дизель электрический привод. Принципиальная электрическая схема ОГК представлена на рис. 15.2.

При работе крана без груза или с грузом, допустимым для данного вылета стрелы, контакт реле нагрузки РН разомкнут. Реле времени 1РВ включено, реле 2РВ обесточено. Реле поляризованное, РП включено, контакты РП – 1 и РП – 2 разомкнуты, а РП – 3 и РП – 4 – замкнуты (отключающее устройство крана выключено). Через контакт 1РВ – 2 включена сигнальная лампа ЛЗ.

При подъеме или опускании груза, масса которого превышает грузоподъемность крана на данном вылете, возникает недопустимый опрокидывающий момент, что вызывает разбаланс моста. При этом реле РН обесточивается и своими контактами отключает реле 1РВ. Через контакт с задержкой 0,4-0,8 с включается реле 2РВ и звуковой сигнал. Контакты реле РП - 2, РП - 3, РП - 4 выключают отключающее устройство крана, а контакты 1РВ-2 отключают сигнальную лампу ЛЗ.

При работе крана ограничитель постоянно включен. Он срабатывает при подъеме и опускании груза, если масса груза превышает на 10 % и более допустимую грузоподъемность крана для данного вылета.

Электронный ограничитель грузового момента типа ОГМТ устанавливают на автомобильных кранах с телескопической стрелой, оборудованной гуськом.

Работа ограничителя грузового момента основана на принципе сравнения допустимой величины суммарного опрокидывающего момента, выраженного через усилие на штоке стрелоподъемного гидроцилиндра с фактическим моментом, действующим на кран при изменяющихся длине стрелы, угле ее наклона, массе груза на крюке, крене и ветре.

Равенство этих двух показателей означает запрет работы ГПМ.

Допустимая величина суммарного опрокидывающего момента задается электрическим сигналом функционального электромеханического преобразователя - задатчика грузовых характеристик (ЗГХ), учитывающих одновременно изменения длины стрелы и угол ее наклона. Фактический момент контролируется через давление в стрелоподъемном гидроцилиндре преобразователем давления ПДМ.

Преобразователем ЗГХ и ПДМ выключены в электрическую часть ограничителя ОГМТ (рис. 15.3), содержащую схему сравнения 3, схему временной задержки 4, исполнительное устройство 5, вторичный источник питания 6, блок индикации 7, непрерывный источник питания 8, индикаторный прибор 9 и блок терморегулирования.

Рис. 15.2. Принципиальная электрическая схема ОГК

Рис. 15.3. Блок-схема электрической части ОГМТ

При равенстве сигналов от преобразователей 1 и 2 срабатывает схема сравнения 3 и включает схему временной задержки 4, которая по истечении установленного времени интервала включает исполнительное устройство 5, выдавшее сигнал на отключение движений крена, приводящих к увеличению опрокидывающего момента.

Автомобильные, пневмоколесные и грузоподъемные краны оснащаются системами защиты от опрокидывания и перегрузки (СКПУ).

Защита крана обеспечивается через опорные реакции, минимальная величина которых со стороны, противоположных ребру опрокидывания не должна быть меньше расчетной величины. Система (рис. 15.4) имеет датчики 1, 3, 11 и 13, регистрирующие нагрузки на выносные опоры, датчики 2, 4 и 12, регистрирующие нагрузки на колеса, блоки защиты 8 и 10 и пульт управления 9.

Для защиты от перегрузки на поворотной части крана установлены датчики 5, 6 и 7, ограничивающие нагрузку на стрелу, телескоп и грузовую лебедку. Кроме того, эта система защиты оборудована прибором контроля первоначальной установки крана.

Принцип действия защиты основан на колебании давления в гидросистеме от нагрузок. При увеличении давления в гидросистеме сигналы от датчиков поступают в нижний и верхний блоки системы защиты, которые связаны с исполнительным механизмом. Последний останавливает кран и включает звуковую и световую сигнализации, если параметры работы крана превышают допустимые значения.

Рис. 15.4. Схема защиты крана от опрокидывания

4

Указатель грузоподъемности (или указатель вылета грузоподъемности) показывает величину грузоподъемности крана в зависимости от вылета. Он устанавливается в нижней части стрелового оборудования в поле зрения крановщика и позволяет визуально определить, какая масса груза может быть поднята краном при данном вылете стрелы.

Механический указатель грузоподъемности (рис. 15.5) состоит из стрелки 2, свободно подвешенной на оси 1 к стреле 4 крана и сектора-шкалы 3. На шкале нанесены деления в пределах грузовой характеристики крана. (Башенные и стреловые самоходные краны, грузоподъемность которых изменяется с изменением вылета, снабжаются указателем грузоподъемности, соответствующим установленному вылету).

Рис. 15.5. Механический указатель грузоподъемности крана

Автомобильные и пневмоколесные краны с телескопическими стрелами грузоподъемностью 16 т и более оснащаются указателем грузоподъемности и массы поднимаемого груза.

Работа указателя основана на определении величины угла наклона и длины стрелы. По этим двум величинам с помощью таблицы устанавливается номинальная грузоподъемность, которая сравнивается с фактической массой поднимаемого груза, определяемой на одной из шкал указателя массы груза в зависимости от кратности полиспаста. Указатель грузоподъемности и массы поднимаемого груза (рис. 15.6) состоит из датчика усилия 1, датчика угла наклона стрелы 2, датчика выдвижения (длины) стрелы 3 и стрелы 4.

Рис. 15.6. Указатель грузоподъемности и массы поднимаемого груза

Датчик усилия состоит из трехроликовой обоймы со средним подвижным блоком. Каната пропускается под подвижным блоком. За счет усилия в перегибе, которое получает канат, на блок воздействует усилие, пропорциональное натяжению в канате. Блок передает усилие динамометру, который преобразует деформацию динамометрического кольца в электрический сигнал, пропорциональный усилию в канате.

Датчик угла наклона преобразует наклон стрелы в поворот стрелки указателя, закрепленной на сельсин-приемнике. Датчик угла наклона представляет собой сельсин-датчик, на оси которого закреплен отвес. При наклоне стрелы ротор сельсина вместе с отвесом поворачивается относительно статора, что вызывает поворот стрелки указателя угла наклона стрелы.

Датчик выдвижения стрелы служит для преобразования удлинения стрелы в пропорциональный угол поворота стрелки указателя длины стрелы, закрепленной на сельсин-приемнике.

Указатели выдвижения (длины) и наклона стрелы и массы груза преобразуют электрические сигналы от датчиков, работающих от источника питания напряжением 24 В.

Стреловые самоходные краны оснащаются указателями наклона (кренометрами), которые показывают величину наклона крана по отношению к горизонту в градусах.

Наиболее простым и надежным креномером является указатель наклона шариковый (УНШ).

Рис. 15.7. Указатель наклона крана УНШ

1 – шкала; 2 – шарик; 3 – корпус; 4 – лампочка; 5 – электрический разъем

Прибор включает в себя корпус из оргстекла или капрона с герметичной крышкой. Полость корпуса заполнена демпфирующей жидкостью, в качестве которой применяются минеральные масла с температурой застывания -45С.

На наружной стороне корпуса имеется шкала, каждое деление которой равно одному градусу. По внутренней поверхности сферического дна корпуса перекатывается шарик, указывающий угол наклона крана. Рабочая зона в шкале (в пределах 3) имеет светлый цвет, опасная зона (более 3) – красный. Снизу лекала подсвечивается лампочкой, свет которой отражается рефлектором. Деления шкалы видны через прозрачную крышку.

Указатель угла наклона устанавливается в поле зрения машиниста на горизонтальный лист жесткого кронштейна или на пульт управления краном.

Автомобильные и пневмоколесные краны снабжаются указателями угла наклона с сигнальным устройством.

Кренометр-сигнализатор состоит из датчика крена и панели сигнализации, устанавливаемых в кабине машиниста крана. Датчик представляет сосуд, заполненный маслом, в котором помещен пластмассовый маятник, подвешенный на нити. К донышку маятника прикреплена катушка генератора. При наклоне крана на 3 наводится ЭДС в генераторе и подается питание в электроцепь креномера. Срабатывает реле, отключая зеленую и включая красную лампы сигнализации.

5

ГПМ, управляемые из кабины или с пульта управления, снабжаются звуковыми сигнальными приборами (электрическими звонками), хорошо слышными в местах подъема и опускания грузов.

Башенные и козловые краны, работающие на открытом воздухе, оснащаются сигнальными анемометрами, предназначенными для автоматического определения скорости ветра, при которой должна быть прекращена работа, и для включения аварийных устройств.

Сигнализаторы автоматически включают сигнальные приборы, предупреждающие машиниста о том, что наступают условия, при которых нарушается безопасная эксплуатация крана.

На автомобильных кранах устанавливаются автоматические сигнализаторы опасного напряжения УСОМ-Электростоп или УАС-1, маятниковые сигнализаторы СКМ-3 наклона крана и сигнализаторы зоны работы крана.

Сигнализаторы УСОМ-Электростоп и УАС-1 предупреждают машиниста включением аварийной световой и звуковой сигнализации о приближении стрелы крана на опасное расстояние (не менее 12 м) к одно- или многофазной линии электропередач напряжением 220-380 В и частотой 50 Гц. Прибор состоит из антенны, усилительно-исполнительного блока и блока сигнализации. Питание осуществляется от аккумуляторной батареи шасси или выправителя напряжения 12 В.

В антенне, установленной на стреле крана, при приближении к ЛЭП наводится ЭДС, которая зависит от расстояния антенны до этой линии. Наведенная ЭДС поступает в усилитель на исполнительный блок, где усиливается, детектируется и при достижении определенного значения на входе блока включает блок сигнализации прибора.

Сигнализатор СМК-3 предупреждает включением аварийной световой сигнализации о превышении допустимого наклона крана. Прибор состоит из датчика наклона и панели сигнализации. Питание осуществляется от бортовой сети U = 12 В.