Схемы взвешивания грузов подъемными кранами

Большое количество технологических операций металлургического производства осуществляется посредством перемещения грузов подъемными кранами. При необходимости взве­шивания перемещаемых грузов эффективно использование крановых весов. В этом случае взвешивание груза происходит одновременно с его перемещением.

Основными особенностями перемещаемых грузов в металлургическом производстве является большой тоннаж и, зачастую, высокая температура.
Несмотря на большое количество различных типов подъемных кранов, можно выделить несколько типовых схем взвешивания.

Единственным способом измерения массы груза, поднятого краном, является измерение силы, действующей на элементы конструкции крана. В зависимости от точки измерения силы, можно выделить несколько распространенных схем взвешивания:

• взвешивание на крюке;
• взвешивание на траверсе;
• взвешивание грузовой тележки;
• измерение натяжения каната;
• взвешивание на блоке роликов полиспаста.

Выбор точки измерения силы определяется назначением крана, условиями эксплуатации, весом груза, удобством встраивания весоизмерительного механизма т. д.

Взвешивание на крюке крана нашло широкое применение в складском хозяйстве, на вспомогательных производствах при малоинтенсивном использовании на кранах небольшой грузоподъемности. Крюковые весы подвешивают на крюк подъемного крана, а канатные стропы зацепляют за крюк весов.

При всей простоте использования крюковые весы имеют ряд недостатков:

• необходимость обеспечения бесперебойного автономного питания;
• сложность выполнения весов высокой механической прочности, что ограничивает их применение в подъемных кранах большой грузоподъемности;
• воздействие температуры взвешиваемого груза непосредственно на весовой механизм и электронную часть весов;
• возможные механические повреждения при про­ведении операции взвешивания.

Взвешивание на траверсе крана находит широкое применение в подъемных кранах большой грузоподъемности, используемых в тяжелой промышленности. Весоизмерительный модуль встраивается внутрь траверса крюковой подвески и является несъемным. Для подвода питания и передачи измеренного веса используются кабельные линии.

Недостатки встраивания весового модуля в траверсу:

• необходимость специальных устройств, сматывающих кабели линии связи весоизмерительного механизма, а они малонадежны;
• воздействие температуры взвешиваемого груза непосредственно на весовой механизм и кабели линии связи.

Взвешивание грузовой тележки подъемного крана также находит применение в подъемных кранах большой грузоподъемности. Весоизмерительный механизм встраивается под грузовую тележку подъема.

При взвешивании грузовой тележки подъема дополнительно к массе груза добавляется масса балластной составляющей самой тележки (электродвигателей, редукторов, всего каната, а не его части). Несмотря на значительную массу балластной составляющей, она постоянна и не зависит от высоты подъема груза, что упрощает ее учет. Кроме этого, влияние температуры взвешиваемого груза на тензодатчики минимизировано.
Недостатки встраивания весоизмерительного механизма под грузовую тележку:

• большая составляющая балластной массы ухудшает метрологические характеристики весов;
• увеличение высоты грузовой тележки приводит к ухудшению ее устойчивости к опрокидыванию, что снижает безопасность работы крана.

Взвешивание груза посредством измерения силы натяжение каната, в основном, находит применение в системах ограничения грузоподъемности. Весоизмерительный механизм представляет собой датчик растяжения, измеряющий силу растяжения каната в точке неподвижного закрепления его конца.

Ряд причин ограничивает применение метода взвешивания посредством измерения силы натяжения каната только на кранах небольшой грузоподъемности и при невысоких требованиях к метрологической точности весоизмерения в системах ограничения грузоподъемности.
Причины следующие:

• ввиду влияния трения в осях роликов полиспаста, изменения сил, требующихся для изгиба каната вокруг роликов, натяжение каната оказывается непостоянным;
• на точность весоизмерения оказывает влияние кратность полиспаста. Чем больше кратность полиспаста, тем больше влияние различных сил на точность весоизмерения.

Взвешивание груза на блоке роликов полиспастаприменяется в кранах большой грузоподъемности, в частности в литейных кранах металлургических производств. Весоизмерительная система встраивается под блок верхних роликов полиспаста, расположенных на грузовой тележке подъема.

В данном варианте на весоизмерительный механизм действует вес груза, вес траверсы, вес блока роликов полиспаста, вес части каната, силы натяжения канатов.
Вес блока роликов и вес траверсы постоянен и легко может быть учтен при калибровке. Сила натяжения каната на барабане пропорциональна весу поднимаемого груза и значительно меньше его (в число раз, равное кратности полиспаста) и может быть учтена при калибровке весов.
Масса части каната, находящегося на полиспасте, зависит от высоты подъема груза и это необходимо учитывать. Для учета этого изменения используется датчик положения каната, измеряющий величину выпущенной части каната, что при его известной погонной массе дает возможность провести достаточно точный учет влияния массы каната в зависимости от высоты подъема груза.
Рассматриваемая схема взвешивания лишена недостатков рассмотренных раннее схем. Преимущества этой схемы взвешивания в наибольшей степени реализуются при применении на металлургических кранах литейных производств.