VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Для постоянного и всесезонного функционирования современных аэродромов, арсеналов баз и различных складов необходимо применение в техническом отношении безопасных и надежных грузоподъемных механизмов (ГПМ), так как высокая интенсивность поступления на вооружение новых образцов воздушных судов и различной наземной техники предъявляет, высокие требования к их обслуживанию и требует высоких профессиональных качеств от персонала занимающегося эксплуатацией.

В связи с интенсивным развитием авиационной промышленности, поступлением на вооружение Военно-воздушных сил РФ воздушных судов (ВС) нового поколения, реконструкцией аэродромов, арсеналов, баз и складов происходит широкое применение средств наземного обеспечения.

К средствам наземного обеспечения относятся специальные машины, агрегаты и установки обеспечивающие буксировку ВС, наземный запуск авиационных двигателей, заправку ВС топливом, маслом, специальными жидкостями, зарядку ВС сжатыми газами, а также различные ГПМ.

В системе наземного обслуживания авиации ГПМ занимают одно из значимых мест и являются важнейшими средствами механизации работ, предназначенные для перемещения отдельных штучных грузов большой массы по произвольной пространственной трассе, включающей вертикальные, наклонные и горизонтальные участки, циклическим методом, при котором периоды работы меняются с периодами пауз. Они могут выполнять и монтажные операции, связанные с подъемом и точной установкой монтируемых элементов и оборудования, а также поддержанием их на весу до закрепления в проектном положении.

Увеличение объемов и темпов погрузочно-разгрузочных работ на аэродромах, базах хранения и складах в связи с реорганизацией войск выявило ряд проблем в области использования ГПМ.

К таким проблемам относятся:

- травматизм и аварийность работ при использовании ГПМ;

- низкая производительность и эффективность ГПМ;

- низкие эксплуатационно-технические характеристики ГПМ.

На данный момент эксплуатационно-технические характеристики грузоподъемных машин оставляют желать лучшего. Большинство ГПМ использующиеся на частях вооруженных сил Российской Федерации не оснащены система безопасности к опрокидыванию. Современный технический уровень определяется системами безопасности.

Одним из важных факторов безопасной работы ГПМ является обеспечение устойчивости. Опрокидывание ГПМ может привести к самым разным и серьезным последствиям от потери дорогостоящих материальных средств, самого ГПМ, до травматизма и гибели личного состава. К примеру: при опрокидывание автомобильного крана на арсенале при работе с опасными грузами (авиационные средства поражения) может привести не только к повреждениям дорогостоящих образцов боеприпасов, но и к взрывам, последствия которых будет намного серьезнее.

Проблема низкой эффективности и производительности использования ГПМ также связано с уровнем профессиональных навыков операторов и эксплуатационно-техническими характеристиками ГПМ. Были проведены наблюдения, в результате которых замерялось время затрачиваемое на развертывание автомобильных кранов, подготовительных работ связанных с обеспечением устойчивости, заключающееся в выставлении выносных гидроцилиндров и выравнивании опорной платформы. По итогам эксперимента стало известно, что в среднем на развертывание затрачивается от 5 до 15 минут. Данное время может увеличиваться в процессе выполнения погрузочно-разгрузочных работ, из-за изменения положения опорной платформы в связи с проседанием грунта под выносными гидравлическими цилиндрами автомобильного крана, низкого уровня навыков и умений оператора-крановщика, устаревших приборов определения угла наклона опорной платформы ГПМ, неподготовленных мест для проведения погрузочно-разгрузочных работ. Сокращение времени затрачиваемое на развертывание существенно повысит эффективность автомобильных кранов.

Решить данные проблемы возможно путем автоматизации процесса выравнивания опорной платформы ГПМ. В связи с этим были проведены исследования направленные на автоматизацию процесса выравнивания опорных платформ ГПМ в горизонтальное положение с использованием датчиков контроля угла наклона опорной платформы.

Предлагаемые устройства выравнивания универсальны, размещение их возможно на различных ГПМ без нарушения их конструкции. Рассмотрим применение устройств выравнивания опорных платформ ГПМ на автомобильном кране с несколькими вариантами датчика контроля угла наклона опорной платформы ГПМ.

Данное устройство представлено на рис.1 и содержит: опорную платформу 1, передвижное шасси 2, блок управления 3, датчики выравнивания опорной платформы в горизонтальное положение 4, панель управления 5, датчики контакта штоков гидравлических цилиндров с опорной поверхностью 6, выносные гидравлические цилиндры 7.

Рисунок 1 – Устройство выравнивания опорных платформ ГПМ

Устройство работает следующим образом. Перед началом работы оператор на панели управления подъемом и опусканием штоков выносных гидравлических цилиндров 5 переводит тумблер в положение опускания штоков выносных гидравлических цилиндров 7, которое происходит до их контакта с опорной поверхностью. После срабатывания датчиков контакта с опорной поверхностью 6 сигнал подается в блок управления 4 на включение автоматического выравнивания платформы. Осуществление выравнивания происходит по сигналу с датчика контроля угла наклона опорной платформы 3, сигнал поступает в блок управления, затем на панель управления штоками выносных гидравлических цилиндров с помощью которых и происходит выравнивание опорной платформы ГПМ. Устройство выравнивания опорной платформы реагирует на изменение угла наклона опорной платформы при погрузочно-разгрузочных работ. В случае просадки грунта, хотя бы под одним штоком выносного гидравлического цилиндра во время работы с грузом возникает угроза опрокидывания. Изменение угла наклона опорной платформы фиксирует датчик угла наклона опорной платформы и оперативно посылает сигнал на изменение положения соответствующего выносного гидравлического цилиндра, возвращающий опорную платформу в горизонтальное положение. Таким образом, данное устройство обеспечивает горизонтальное положение и своевременно реагирует на изменение положения опорной платформы, что способствует повышению уровня безопасности.

Рассмотрим нескольких вариантов датчиков контроля угла наклона опорной платформы ГМП.

На рис. 2 представлена структурная схема датчика контроля угла наклона опорной платформы в горизонтальное положение с коммутационным шаром, который состоит из демпферного устройства 8, четырех периферийных коммутационных контактов 9, корпуса 10, контактного шара 11, углубление для фиксации горизонтального положения 12, основного коммутационного контакта 13.

Рисунок 2 – Датчик контроля угла наклона опорной платформы

Датчик работает следующим образом. При отклонении опорной поверхности от допустимого уровня контактный шар, покидает углубление для фиксации горизонтального положения, замыкает один или два периферийных коммутационных контакта с основным, которые сориентированы в направлении выносных гидроцилиндров, замыкание которых является сигналом для блока управления. Возможно замыкание 2-х коммутационных контактов, и приведение в действие двух гидроцилиндров одновременно.

На рис. 3 представлена структурная схема другого датчика контроля угла наклона опорной платформы, который состоит из четырех фотоэлементов 14, области фиксации горизонтального положения 15, маятника с направленным источником света 16, корпуса 17, демпферного устройства 18.

Рисунок 3 - Датчик контроля угла наклона опорной платформы

Данный датчик отличается от предыдущего тем, что вместо коммутационных контактов присутствуют фотоэлементы. Если опорная платформа выровнена в горизонтальной плоскости маятник со светодиодом находиться в центре датчика, в области для фиксации горизонтального положения, когда попадание света на фотоэлементы исключено.

При изменении угла наклона опорной поверхности, маятник со светодиодом отклонится и покинет область фиксации горизонтального положения. Свет от диода, попадая на фотоэлемент, изменит сопротивление, тем самым подаст сигнал в блок управления. При этом фотоэлементы сориентированы в направлении выносных гидроцилиндров. Попадание света на два фотоэлемента приводит в действие два выносных гидроцилиндра одновременно.

На рис. 4 представлена структурная схема другого датчика контроля угла наклона опорной платформы, который состоит из корпуса 19, шаровой опоры 20, маятника 21, основного коммутационного контакта 22, периферийных коммутационных контактов 23, крышки 24, демпферное устройство 25.

Рисунок 4 - Датчик контроля угла наклона опорной платформы

Работает датчик контроля угла наклона следующим образом. Маятник под действием силы тяжести стремится к вертикальному положению. В этом положении коммутационные контакты разомкнуты, и опорная платформа находится в горизонтальном положении. При отклонении опорной платформы от горизонтального положения, корпус датчика с расположенными на нем периферийными контактами, сориентированными в направлении выносных гидроцилиндров меняет свое положение относительно маятника. В результате чего происходит замыкание основного и периферийного коммутационных контактов, что является сигналом, поступающим в блок управления для подачи сигнала на панель управления для приведения в действие соответствующего выносного гидроцилиндра. Размыкание коммутационных контактов является командой для прекращения выдвижения выносного гидравлического цилиндра, что возможно при достижении горизонтального положения опорной платформы грузоподъемного механизма.

Таким образом, использование данного устройства даст возможность автоматизировать процесс выравнивания опорной поверхности подъемных механизмов применяемых не только на аэродромной технике, но и на различных строительных машинах, буровых установках, решить проблемы травматизма и аварийности использования ГПМ, повысить эффективность и производительность. Особенно актуальны данные вопросы при проведение погрузочно-разгрузочных работ в полевых условиях и местах временного хранения авиационного имущества.