Ручное и полуавтоматическое управление с трухходовым краном

В первых типах подъемных машин регулирование тормозного момента целиком возлагалось на машиниста подъемной установки. Разберем режим ручного управления грузо-гидравлическим приводом тормоза (рис. 12. 1, а). 

 

Рис. 12. 1 Схемы регулирования тормозного момента а) ручное; б) полуавтоматическое с обратной связью от положения тормозной балки

Величина усилия, развиваемого приводом тормоза, изменяется за счет регулирования количества рабочей жидкости в цилиндре привода. При полном заполнении рабочей жидкостью цилиндра 4, груз 5 тормоза находится в поднятом положении и машина расторможена. Например, подъемные сосуды движутся равномерно. При подходе к месту разгрузки-погрузки сосудов, машинист должен, управляя приводом машины и её тормозом, обеспечить движение сосудов с заданной скоростью. В частности, машинист, беря рукояку рабочего тормоза 2 на себя, перемещает золотник 3 трехходового крана вверх. Рабочая жидкость начинает вытекать из рабочего цилинда, груз 5 опускается.

 

Скорость истечения жидкости или скорость опускания груза, следовательно, и скорость наростания тормозного момента будут зависить от угла поворота рукоятки рабочего тормоза. Однако следует заметить, что если не вернуть рукоятку тормоза в нейтральной положение, то за больший или меньший промежуток времени машина будет полностью заторможена опустившимся грузом. Чтобы избежать полного торможения машины, машинист должен перемещая рукоятку тормоза на себя или от себя поддерживать заданный режим движения. Управлять подъемной машиной в таком режиме достаточно сложно.

Для облегчения работы машиниста подъемной установки была введена обратная связь (тяга 6) по положению тормозной балки (рис. 12. 1, б). Это позволило сохранять тормозной момент в зависимости от положения рукоятки рабочего тормоза. При отклонении рукоятки на меньший угол будет поддерживатьмя меньший, но постоянный по величине, тормозной момент. При отклонении на больший угол – больший момент. С обратной связью управление приводом стало регулируемым.

Регулируемый привод тормоза обеспечивает плавное изменение тормозного усилия. Каждому положению рукоятки управления тормозом соответствует тормозное усилие определенной величины. Точность регулирования тормозного усилия (тормозного момента), плавность и быстрота действия являются основными характеристиками привода тормоза. Наиболее простым аппаратом для управления тормозом является трехходовой кран с цилиндрическим золотником, при помощи которого впускается и выпускается сжатый воздух (масло) из цилиндра привода тормоза.

При управлении тормозом трехходового крана (рис. 99, а) регулирующим устройством являются трехходовой кран 1 и связанная с ним тягами рукоятка 2 управления тормозом. Перемещая рукоятку управления вправо, машинист передвигает золотник 3 трехходового крана вверх и соединяет цилиндр 4 привода тормоза с атмосферой (при пневматическом приводе) или со сточным баком (при гидравлическом приводе). При этом сжатый воздух (масло) выходит из цилиндра привода, а тормозной груз 5 опускается и производит торможение. Величина тормозного усилия при такой схеме управления тормозом пропорциональна величине опускаемого груза. Для сохранения постоянного тормозного усилия рукоятку управления нужно переставить в среднее положение, при котором золотник трехходового крана отсоединит цилиндр привода тормоза от источника сжатого воздуха (масла). Определение начала обратной перестановки золотника трехходового крана полностью зависит от квалификации машиниста. Такой тормоз не может быть отнесен к регулируемым, но его можно превратить в регулируемый, если включить в механизм привода трехходового крана дифференциальное звено (обратную связь) от тормозной балки (рис. 100, б). При такой схеме управления тормозом перемещение рукоятки 2 (см. рис. 99) вправо вызывает передвижение золотника 3 трехходового крана вверх и соединение цилиндра привода с атмосферой (или со сточным баком). По мере опускания тормозной балки дифференциальный рычаг 6 (обратная связь) возвращает в нейтральное положение золотник 3, который перекрывает выходное отверстие, и выпуск сжатого воздуха (масла) из цилиндра привода прекращается. Величина тормозного усилия в этой схеме определяется положением тормозного груза 5, так как чем дальше переместится рукоятка управления, тем ниже наклонится тормозная балка прежде чем золотник трехходового крана вернется в нейтральное положение, т. е. тем ниже опустится тормозной груз.

Эта зависимость положений рукоятки управления тормозом и тормозного груза является основным недостатком регуляторов давления с жесткой обратной перестановкой, потому что с увеличением износа тормозных колодок при том же угле поворота рукоятки управления величина тормозного момента уменьшится, так как обратная перестановка золотника трехходового крана произойдет раньше, чем тормозной момент успеет возрасти до нужной величины. Лучше, когда величина тормозного момента зависит только от определенного положения рукоятки управления тормозом. Этому требованию отвечают регуляторы давления с обратной перестановкой от индикатора давления.

Для того чтобы каждому положению рукоятки управления рабочим торможением соответствовало определенное и неизменное значение тормозного момента, привод тормоза должен иметь регулятор давления, представляющий собой трехходовой кран и индикатор давления, объединенные в одной конструкции (рис.12. 2).

Рис. 12. 2 Регулирование тормозного момента с использованием индикатора давления

 

Регуляторы давления с обратной перестановкой от индикатора давления применяют в тормозных устройствах крупных подъемных машин, имеющих пневматический привод, а регуляторы давления с жесткой обратной, перестановкой применяют в тормозных устройствах малых подъемных машин, имеющих гидравлический привод.

Индикатор давления состоит из цилиндра 10, поршня 11 и пружины 13. Положение поршня 11 в индикаторе давления зависит от величины давления рабочей жидкости в цилиндре 4 рабочего тормоза. При максимальном давлении в цилиндре 4, поршень находится в верхнем положении, машина расторможена, а поршень 11 индикатора давления, сжав пружину 13, находится в крайнем левом положении.

При перемещении рукоятки тормоза 2 «вправо» на какой-то угол, точка 8 дифференциального рычага так же уходит «вправо», так как точка 9 зафиксирована индикатором давления. Золотник 3 трехходового крана 1, переместившись «вправо» открывает трубопровод для истечения рабочей жидкости из рабочего цилиндра.

Давление рабочей жидкости в цилиндре 4 начинает снижаться, поршень названного цилиндра начинает опускаться, появляется тормозной момент, значение которого будет расти по мере снижения давления рабочей жидкости. При определенном давлении, значение которого зависит от угла отклонения рукоятки рабочего тормоза, происходит обратная перестановка золотника 3 трехходового крана 1.

Обратную перестановку золотника 3 производит индикатор давления. При снижении давления в цилиндре рабочего тормоза, пружина 13 начинает перемещать поршень 11 «вправо». Точка 9 перемещается «вправо», а точка 8 дифференциального рычага – «влево». Таким образом, при зафиксированном положении точки 12 рычагом 2 рабочего тормоза происходит, обратная перестаноска золотника 3 трехходового крана 1.

 

Регуляторы давления

Как указывалось ранее, регуляторы давления относятся к устройствам, которые позволяют плавно дозировать и выдерживать тормозной момент в зависимости от угла отклонения рукоятки управления рабочим тормозом. Названные устройства значительно облегчают управление подъемной машиной в ручном режиме управления, а также являются основным элементом в системах автоматического управления.

Промышленностью выпускаются пружинные регуляторы давления РДУ-1 (рис. 12.3) и РДУ-2 имеют одинаковый принцип действия.

Регулятор давления РДУ-1 имеет корпус 1 и втулку 2, запрессованную и герметизированную в корпусе 1 с помощью колец 3. Во втулке свободно перемещается золотник 4, опирающийся на пружину 31.

Верхний торец корпуса закрывает электромагнитный привод 10, который состоит из электромагнита дистанционного управления тормозом 25 и электромагнита включения I ступени тормозного усилия 19, установленного на алюминиевую подставку 18.

Электромагнит управления 25 состоит из литого чугунного корпуса, в котором встроены магнитопроводы 12, 13 и 16, катушка и подвижной сердечник (якорь) 24.

Якорь соединен с заслонкой 11, дросселирующей истечение струи воздуха через отверстие сопла 9, сообщающего камеру проточного регулирования с атмосферой. Для отвода воздуха в атмосферу из камеры проточного регулирования А, а затем и камеры Б имеются два диаметрально расположенных штуцера 27, закрываемые специальными пробками при транспортировании регулятора. Эти штуцеры, одновременно открытые, служат также окнами для визуального наблюдения при регулировании зазора между соплом и заслонкой. Якорь 24 в сборе со штоком 23 и заслонкой 11 подвешен на плоских пружинах (вверху — на консольной 41, внизу — на спиральной 26). Для регулирования зазора Д, равного 1,8— 2 мм, предусмотрены винты 39 и 40. Зазор И должен быть 0,5— 0,7 мм. Он регулируется вращением сопла 9, которое стопорится гайкой 8 или вращением заслонки 11.

 

Рис. 12. 3 Регулятор давление РДУ-1

Электромагнит I ступени тормозного усилия закрыт крышкой 21. При включенной катушке 19 якорь 22 уходит в верхнее положение и не мешает перемещаться штоку 23. Для предохранения внутренней полости электромагнита от проникновения пыли предусмотрено уплотнение 15. Электромагнит подсоединяется к штепсельному разъему через выводную колодку 17.

 

Нижняя часть корпуса 1 закрыта крышкой 33, имеющей специальный выступ для установки пружины 31. Уплотнительные резиновые кольца 3, 6, 7, 28, 32 и 35 служат для герметичного соединения деталей и узлов регулятора. Подвод воздуха к регулятору давления осуществляется с помощью штуцеров 5 и 30. Для подсоединения регулятора давления к цепям управления предусмотрен штепсельный разъем 14.

С помощью трубопроводов корпус регулятора соединен с пневмоцилиндром рабочего тормоза (полостью Ц), с атмосферой (полостью В) и воздухосборником (полостью Г).

Принцип действия регулятора давления основан на преобразовании электрического сигнала в механическое перемещение золотника во втулке пневмоусилителя, что приводит к увеличению или уменьшению давления в тормозном цилиндре.

Золотник 4 имеет кольцевую проточку, образующую среднюю (распределительную) камеру Ж. В золотнике имеются отверстия,, соединяющие камеру Ж с камерой обратной связи Е. Исходным положением золотника является нейтральное (равновесное), при котором золотник краями выточки для камеры Ж перекрывает сообщение каналов В или Г с каналам Ц. Равновесное положение достигается, когда сила давления воздуха на торец золотника в камере проточного регулирования А и вес золотника равны силам пружины 31 и давления воздуха в камере обратной связи Е.

Если сила пружины равна весу, то поскольку площади верхнего и нижнего торцов золотника равны, нейтральное положение достигается при равенстве давлений в камерах А и Е. Поскольку последняя связана с камерой Ж, то в равновесном состоянии давление в цилиндре (полость Ц) равно давлению в камере проточного управления А, представляющей собой пневмоусилитель типа сопло—заслонка. Подвод воздуха от источника давления в камеру А осуществляется через трубку 36 и штуцер 34 с нерегулируемым калиброванным отверстием диаметром 0,6 или 0,7 мм. Чтобы это отверстие на засорялось, предусмотрен фильтр 37 для очистки воздуха. Выход воздуха из камеры проточного регулирования А осуществляется через сопло 9 с отверстием Ø 3,6 мм, регулируемое заслонкой 11, которая жестко соединена с якорем 22. Если заслонка 11 находится в крайнем верхнем положении, то сопло 9 полностью открыто, воздух свободно выходит из камеры Лив ней воздух имеет минимальное избыточное давление.

При увеличении тока в катушке 25 якорь 24 втянется и приблизит заслонку 11 к соплу 9, что приведет к увеличению давления воздуха в камере А и силы, действующей на золотник сверху. Золотник переместится вниз. Средняя камера Ж соединит канал Г с каналом Ц и воздух от источника давления начнет поступать в рабочий цилиндр. Одновременно воздух через отверстия в золотнике будет поступать в камеру обратной связи Е. По мере поступления воздуха в канал Ц и камеру Е давление в них начнет увеличиваться. Трубопровод между каналом Ц и приводным цилиндром имеет некоторое сопротивление, поэтому давление в камере Е будет несколько больше, чем в цилиндре. Когда оно приблизится к давлению в камере А, то сжатая пружина 31 начнет возвращать золотник к нейтральному положению. При правильном выборе параметров регулятора золотник вернется в нейтральное положение и разобщит каналы Г и Ц, когда давления в канале Ц и камере Е станут равны давлению в камере А.

При уменьшении тока в обмотке управления 25 заслонка 11 отойдет от сопла 9, давление в камере А снизится и станет меньшим, чем в камере Е. Золотник переместится вверх, сообщив приводной цилиндр с атмосферой. По мере выхода воздуха из цилиндра давление в камере Е начнет падать и золотник вернется в нейтральное положение, при котором давления в камерах Е, А и цилиндре равны.

Таким образом, каждому значению тока в обмотке управления регулятора давления будут соответствовать определенный зазор между соплом 9 и заслонкой 11 и постоянное давление воздуха в цилиндре привода рабочего тормоза. Хорошее качество процесса регулирования давления обеспечивается в результате опережения давления в камере Е по сравнению с давлением в рабочем цилиндре из-за перепада давлений между регулятором и цилиндром и вследствие жесткости пружины 31, прикрывающей проходные сечения каналов В или Г по мере приближения давления в камере Е к давлению в камере А.

При неправильном выборе параметров регулятора (малые отверстия в золотнике между камерами Е и Ж, близкое размещение регулятора давления воздуха к цилиндру, малая жесткость или отсутствие пружины 31) изменение давления в камере Е будет запаздывать по сравнению с изменением давления в рабочем цилиндре. Это будет приводить к запаздыванию возвращения золотника в нейтральное положение. В результате, например, при команде на увеличение давления в цилиндр попадет больше воздуха, чем следует (перерегулирование). Золотник не остановится в нейтральном положении, а в связи с поступлением воздуха из цилиндра в камеру Е начнет перемещаться вверх, открыв канал выпуска воздуха из цилиндра. Поскольку давление в камере Е по-прежнему будет запаздывать, то из цилиндра уйдет больше воздуха, чем следует, и снова наступит перерегулирование, но в обратную сторону.

Может возникнуть процесс незатухающих колебаний, который проявится как сильная вибрация системы управления. Во избежание этого необходимо поддерживать в норме указанные выше параметры регулятора. Аналогичное явление может возникнуть и при увеличении силы трения золотника о втулку вследствие ухудшения притирки или смазки.

При предохранительном торможении отключается ток в катушках 25 и 19. Якорь 24 перемещается вверх, а якорь 22 — вниз, ограничивая отход штока 23 и заслонки 11 от сопла 9. В результате в камере Лив рабочем цилиндре устанавливается определенное давление I ступени тормозного усилия при предохранительном хорможении. Регулировка давления этой ступени осуществляется регулировочным винтом 20, который стопорится специальной пружиной.

Регулятор РДУ-2 отличается от РДУ-1 расположением золотника: в РДУ-1 он расположен вертикально, а в РДУ-2 — горизонтально. Кроме того, регулятор РДУ-1 имеет трехфлан- цевое присоединение к воздушной сети, а РДУ-2 — однофланцевое.

 

Лабораторная работа №13