Автоматические швартовные лебедки

Автоматические швартовные лебедки, используемые на современных морских и речных судах по принципу измерения натяжения (усилия) на швартовном канате можно разделить на две группы:

а) системы с датчиком натяжения;

б) системы без датчиков натяжения.

Одна из групп применяемой на судне системы в целом определяет работу электропривода.

1.1.2 АШЛ без датчика натяжения

В АШЛ

без датчика натяжения оценка усилия производится самим электродвигателем. Это является наиболее простым действием в функциональной системе. В автоматическом режиме электродвигатель стоит под током, уравновешивая момент, создаваемый натяжением троса на барабане АШЛ. Обычно в таких системах используются системы Г – Д, у которых создаются благоприятные крутопадающие механические характеристики.

Такие системы сейчас установлены на теплоходах серий «Новгород» и ряде других, производятся фирмами «Тригге» и «АСЕА»

1.1.3 Динамометрические системы в АШЛ с датчиком натяжения

Система АШЛ с датчиком натяжения – это система, в которой двигатель имеет прерывистую работу по определенной программе, задающейся датчиком натяжения, которые отличаются по принципу измерения тягового усилия.

В АШЛ используются следующие динамометрические системы:

а) динамометрическая система с планетарной передачей; (рис. 1.2)

б) динамометрическая система с непосредственной упругой связью барабана с рабочим валом (рис.1.3).

Динамометрическая система с планетарной передачей – это система, в которой центральным элементом является планетарная передача в силовой цепи редуктора между двигателем и грузовым барабаном. Солнечное колесо системы передачи 1 связано с исполнительным двигателем. Водило 3, вместе с закрепленными на ней сателлитами 4, передает вращение на барабан. Когда двигатель заторможен, усилие на барабане через водило и сателлиты передается на валочную шестерню 2. Ее смещение вызывает растяжение пружины динамометра 6. В статическом (постоянном) сочетании пружина уравновешивает силу Тв, которая приложена к водилу. Она эквивалентна натяжению швартовного каната. Натяжение пружины фиксируется указателем 8 и через шатун 7 передается на датчик тяговой силы 9, который содержит контактные элементы управления магнитной станцией 11. Уставка натяжения контролируется маховичком 10. Отклонение действительного усилия от заданного вызывает дополнительное перемещение штока датчика натяжения, коммутацию его управляющих элементов и включение ИД в направлении, зависящем от знака отклонения натяжения.

Фактически измеритель производит оценку момента на водиле, который по величине будет намного меньше действительного момента на грузовом барабане, возникающего из–за натяжения швартовного троса. Также отличие можно определить потерями в передаточном механизме, находящемся между барабаном и планетарным редуктором.

В динамометрической системе с непосредственной упругой связью барабана с рабочим валом барабан 6 имеет свободную посадку относительно грузового вала 3 (Рис. 1.3.). Между ними связь осуществляется с помощью пружинных растяжек 9 со звездочкой 8, которые встроены во внутрь барабана.

Когда двигатель и грузовой вал находятся в заторможенном состоянии, под действием усилия на канате происходит поворот барабана относительно оси своего вала на угол, величина которого эквивалентна натяжению. Угол фиксируется датчиком тягового усилия 7. Наличие в системе дифференциала 4 позволяет производить измерения усилия даже во время работы двигателя.

С учетом параметров ценных звездочек 1, 5 промежуточная механическая передача 2 позволяет выбирать необходимую величину поворота вала датчика натяжения.

В системе такого типа имеют место наименьшие потери момента на расстоянии от барабана до измерителя и высокая точность оценки натяжения. Такие системы с непосредственной упругой связью установлены на судах серий «Омск» и разработаны западногерманской фирмой «Каминатель Шерфе»

Для измерения момента на грузовом валу лебедки широко используются магнитоупругие датчики. Они работают на применении магнитной проводимости феромагнитных материалов, которое происходит под действием механических напряжений.

Магнитоупругий датчик с измерительным преобразователем установлен на одной из автоматических швартовных лебедок теплохода «Звенигород». Датчиком был заменен стоявший ранее пружинный измеритель натяжения. После такой замены автоколебательность всей системы повышается. На этот фактор повлияла более положительная и эффективная работа датчика. Поэтому для систем с датчиком натяжения характерно дискретное регулирование скорости электропривода, то при определенном достижении усилия произойдет направленное включение двигателя.

Двигатель, имея жесткую механическую характеристику, работает с постоянной частотой вращения. При увеличении натяжения датчик срабатывая, включает повышенную (пониженную) скорость вращения.

1.2 Анализ перспективных бесконтактных систем управления автоматическими швартовными лебедками

В настоящее время автоматические швартовные лебедки комплектуются электроприводами переменного тока на базе трехскоростного асинхронного электродвигателя. Наиболее распространенным типом электропривода является система с асинхронным короткозамкнутым двигателем, управляемым силовым кулачковым контроллером или магнитным контроллером релейно – контакторного типа. Силовая схема такого типа электропривода приведена на Рис. 1.4., механические характеристики на Рис.1.5.

Управление электроприводом производится посредством командоконтроллера с тремя рабочими положениями в двух направлениях вращения. Включение любой из 3-х обмоток электродвигателя осуществляется переводом командоконтроллера из нулевого положение в соответствующее рабочее положение. Автоматические швартовные лебедки до последнего времени снабжаются релейно – контакторной системой управления на основе использования трехскоростного электродвигателя с 2р = 4/8/24.

Обмотка 2р = 4 используется для выбирания каната в холостую, а обмотка 2р = 8 – для выбирания каната с номинальным натяжением. Обмотка 2р = 24 служит для выбирания каната с малой скоростью при ручном управлении, а также для всех операций автоматического режима. В схему управления входят реверсивные контакторы, скоростные контакторы, контакторы тормозного электромагнита, промежуточные реле, реле защиты, различные блокировки. В цепь управления также включены датчики от взвещивающего устройства, дающие команду на автоматическое травление или выбирание троса на малой скорости, устройства контроля и сигнализации, выведенные на пульт управления лебедкой.

Отмечая достоинства таких электроприводов, заключающиеся в простоте и относительно низкой стоимости, следует тем не менее констатировать, что при нынешнем развитии крупнотоннажного флота и соответственном увеличении мощности автоматических швартовных лебедок, они уже не удовлетворяют возросшим требованиям по ресурсу, надежности и другим показателям. Слабым звеном в них является коммутационная аппаратура – силовые кулачковые контроллеры и контакторы, которые имеют относительно не высокую электрическую износоустойчивость. Так, для кулачковых контроллеров электрическая износостойкость составляет 100 – 200 тыс. циклов ВО.

 Скачать реферат