Badania charakterystyk dynamicznych platformy nośnej dźwigu hydraulicznego z napędem pośrednim linowym

(1)

1

Wprowadzenie Laboratorium nr 3 Badania i diagnostyka maszyn L-07

BADANIA CHARAKTERYSTYK DYNAMICZNYCH PLATFORMY NOŚNEJ DŹWIGU HYDRAULICZNEGO

Z NAPĘDEM POŚREDNIM LINOWYM DIAGNOSTYKA KOMPFORTU RUCHU PLATFORMY - EFEKT

SZARPNIĘCIA PLATFORMY „JERK”.

Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego

Cel i zakres ć_{wiczenia laboratoryjnego}_-_ZAŁO_ZAŁOś_ś_{ENIA SYTEMU}ENIA SYTEMU STEROWANIA

STEROWANIA

Precyzyjne pozycjonowanie kabiny na przystankach z jednoczesnym zminimalizowaniem czasu potrzebnym do przejazdu kabiny pomiędzy poziomami – dopuszczalna niedokładność pozycjonowania < 5,0 [mm]

Zagwarantowanie komfortu przemieszczania kabiny poprzez zminimalizowanie wpływu elementów o silnie nieliniowej charakterystyce (linia hydrauliczna, liny nośne, mocowania lin) na końcowy efekt ruchu kabiny. W tym zakresie spełnienie warunków:

nie przekraczania zmian prędkości powyŜej wartości znormalizowanych

ograniczenie prędkości zmian przyspieszeń do wartości znormalizowanych 6–10 [m/s3_] _- _tzw. _efekt _szarpnięcia

(z ang. „JERK”)

System sterownia musi sankcjonować nadrzędne sygnały z systemu bezpieczeństwa PrzybliŜenie zagadnień związanych z budową oraz eksploatacją hydraulicznych

dźwigów z napędem pośrednim linowym.

Praktyczne poznanie procedury kształtowania charakterystyk rozruchowych Przeprowadzenie prób ruchowych platformy roboczej kabinowej dla róŜnych jej

obciąŜeń nominalnych oraz dla róŜnych parametrów kształtujących pracę w fazie ruchu nieustalonego.

OBIEKT BADAŃ

DŹWIG HYDRAULICZNY Z NAPĘDEM POŚREDNIM

DŹWIG HYDRAULICZNY Z NAPĘDEM POŚREDNIM Charakterystyczne parametry konstrukcyjne dźwigu:

przełoŜenie ruchu 2:1 - przemieszczenie kabiny w stosunku do przemieszczenia nurnika jest dwa razy większe, analogicznie prędkość kabiny jest takŜe zdwojona do prędkości wysuwu nurnika.

jako element roboczy został zastosowany trójstopniowy siłownik nurnikowy, z wewnętrznąsynchronizacjąwysuwu poszczególnych członów (schemat układu hydraulicznego przedstawiono poniŜej).

długośćwysuwu siłownika - 2250 [mm] maksymalny skok ramy kabiny - 3250 [mm] udźwig maksymalny - 300 [kg]

znamionowa moc silnika - 7,5 [kW]

Model dźwigu wykonany E H 5 C D F 3 6 L 2 G P E B E A 7 U 4 S 6 S 5 S 4 S 3 S 2 8 B lo k z a w o ro w y B lo k z a s ila c z a S 1 S 6 S 5 S 4 S 3 S 2 S 1 T ró js to p nio w y s iło w nik h y d ra u lic zn y ( prz e kró j ob o k ) ……….…….. .……….……... ………..…………. ……….………….. ……….……... ………..……. ………..…. ………..…. ……….…….. .……….……... ………..…………. ……….………….. ……….……... ………..……. ………..…. ………..…. ……….…….. .……….……... ………..…………. ……….………….. ……….……... ………..……. ………..…. ………..….

(2)

2

BUDOWA SYSTEMU STEROWANIA BUDOWA SYSTEMU STEROWANIA

1 – Komputer klasy PC, 2 – Karta analogowo–cyfrowa RT-DAC4/PCI, 3 – Falownik wraz z modułem rozszerzającym, 4 – silnik indukcyjny, trójfazowy z wirnikiem klatkowym, 5 – pompa zębata, 6 - dźwig hydrauliczny

Dźwig hydrauli czny z napęde m pośredni m 3 4 5 Kondycjonowanie sygnału:

a) cyfrowe filtry dolnoprzepustowe

b) zasilanie zewnętrzne ( dwa akumulatory 12[V])

Wielkości mierzone:

a) rejestracja przemieszczeń

- ramy kabiny i głowicy (dwa czujniki

magnetostrykcyjne TLM 2250 oraz TLM 3500 ) b) rejestracja drgań

- ramy kabiny i głowicy

(dwa czujniki przyspieszeń ADXL 105) c) rejestracja obciąŜenia kabiny

(czujnik tensometryczny KARGO CONTROL) d) rejestracja zmian ciśnienia oraz objętościowego

natęŜenia przepływu

SYSTEM DO POMIARU I AKWIZYCJI DANYCH SYSTEM DO POMIARU I AKWIZYCJI DANYCH

REALIZACJA FUNKCJI REALIZACJA FUNKCJI

ADAPTACYJNEGO STEROWANIA ADAPTACYJNEGO STEROWANIA

1) Wybór funkcji sterującej ze względu na obciąŜenie kabiny

3) Dostosowanie sygnału sterującego uwzględniającego zuŜycie eksploatacyjne

W zaleŜności od wielkości obciąŜenia, wybierana jest odpowiednia funkcja sterująca (ze wcześniej zapisanych rodzin funkcji w układzie).

Podczas ruchu analizowany jest poziom drgań, w przypadku przekroczenia wartości dopuszczalnych, układ „zapamiętuje” miejsce ich wystąpienia i podczas kolejnego przejazdu modyfikuje funkcje sterującą, w celu zagwarantowania komfortu jazdy.

2) Kształtowanie funkcji sterującej w zaleŜności od przemieszczenia kabiny Adaptacyjność systemu sterowania moŜe być realizowana w 3 etapach:

Układ w czasie rzeczywistym śledzi pozycje kabiny i w zaleŜności od jej połoŜenia dostosowuje prędkość przemieszczenia.

……….…….. .……….……... ………..…………. ……….………….. ……….……... ………..……. ………..…. ………..…. ……….…….. .……….……... ………..…………. ……….………….. ……….……... ………..……. ………..…. ………..…. ……….…….. .……….……... ………..…………. ……….………….. ……….……... ………..……. ………..…. ………..….

(3)

3

APLIKACJA STERUJĄCA

platforma programowa MatLabMatLab//SimulinkSimulink

ALGORYTM STERUJĄCY

Ogólna charakterystyka sterowania ruchem dźwigu JERK 39.112[m/s JERK 39.112[m/s33_]_] V V_śr_ś_r 0.35 [m/s]0.35 [m/s] Pomiary stanowiskowe (p

Pomiary stanowiskowe (prrzebiegzebieg11))

Sterowanie bezpośrednie, obciąŜenie 300[kg]

……….…….. .……….……... ………..…………. ……….………….. ……….……... ………..……. ………..…. ………..…. ……….…….. .……….……... ………..…………. ……….………….. ……….……... ………..……. ………..…. ………..…. ……….…….. .……….……... ………..…………. ……….………….. ……….……... ………..……. ………..…. ………..….

(4)

4

Sterowanie poprzez falownik i oprogramowanie

NordCon

NordCon, obci, obciąŜąŜenie 300 [kg]enie 300 [kg]

JERK 22.043[m/s

JERK 22.043[m/s33_]_]

V

V_śr_ś_r 0.36 [m/s]0.36 [m/s] Pomiary stanowiskowe (p

Pomiary stanowiskowe (prrzebiegzebieg2)2)

Wyniki Wyniki JERK 6.075[m/s JERK 6.075[m/s33_]_] V V_ś_śr_r 0.39 [m/s]0.39 [m/s]

Sterowanie poprzez falownik i zaprojektowany

system, obciąŜenie 300 [kg]

system, obciąŜenie 300 [kg] Pomiary stanowiskowe (p

Pomiary stanowiskowe (prrzebiegzebieg3)3)

poznanie zasad działania dźwigów hydraulicznych z napędem pośrednim oraz ich

standardowych systemów sterowania (Zaobserwować i opisać charakterystyczne zjawiska przy ruchu platformy kabinowej podczas startu z napędem bezpośrednim oraz dla stanów obciąŜenia maksymalnym ładunkiem, w połowie obciąŜonej i dla pustej platformy kabinowej (bez ładunku).

przeprowadzenie prób stanowiskowych dla dźwigu sterowanego z tzw. „systemu„systemu

bezpośredniego”

w tym przeprowadzenie prób stanowiskowych dźwigu sterowanego z poprzez falownik poprzez falownik

i oprogramowanie

i oprogramowanie NordConNordCon

Zaobserwować ruch platformy kabinowej podczas prób jej rozruchu (faza nieustalona pracy) dla wybranych nastaw zmiany czasu i maksymalnej częstotliwości – dla tzw. charakterystyki trapezowej rozruchu

a) troz = 0,2 [s] oraz fgr1 = 60 Hz; fgr2 = 50 Hz b) troz = 1,0 [s] oraz fgr1 = 60 Hz; fgr2 = 50 Hz c) troz = 2,0 [s] oraz fgr1 = 60 Hz; fgr2 = 50 Hz

przeprowadzenie prób stanowiskowych dźwigu sterowanego poprzez falownik poprzez falownik

z aplikacją programową adaptacyjną

(wszystkie próby stanowiskowe wykonać z równoczesnym pomiarem przemieszczeń i przyspieszeń głowicy oraz platformy kabinowej dla róŜnych stanów obciąŜenia: platforma dźwigu bez obciąŜenia, z obciąŜeniem 150kg, oraz 300 kg - obciąŜenie nominalne)

przeprowadzić analizę danych pomiarowych w programie DPlot,

wyznaczyć tzw. efekt szarpnięcia

przedstawić wyniki analizy w postaci wykresów

przeprowadzić porównanie parametry „jerk” dla analizowanych przypadków pomiarowych

ZAKRES ZAJĘĆ LABORATORYJNYCH ZAKRES ZAJĘĆ LABORATORYJNYCH

……….…….. .……….……... ………..…………. ……….………….. ……….……... ………..……. ………..…. ………..…. ……….…….. .……….……... ………..…………. ……….………….. ……….……... ………..……. ………..…. ………..…. ……….…….. .……….……... ………..…………. ……….………….. ……….……... ………..……. ………..…. ………..….