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關(guān)鍵詞：自動抓斗起重機(jī)；防搖擺；加/減速斜率
周元輝（1983—）
男，陜西西安人，西安科技大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院碩士研究生。
1 前言
在起重行業(yè)，談到吊具的搖擺問題，那是令眾多設(shè)計和調(diào)試人員頭疼的問題，吊具的前后、左右的擺動不僅影響生產(chǎn)效率，而且造成危險。關(guān)于防搖擺（或減搖）方面，很多的設(shè)計人員和工程師作了很多工作，但是效果不是很理想。很多文章也談到此問題，但文章中主要以理論研究和仿真為主導(dǎo)，很多方面的應(yīng)用還不是很理想。當(dāng)然筆者的研究有一些應(yīng)用還是很成功，比如說：港吊，這主要是一些特殊的設(shè)備應(yīng)用比較成功。本文主要解決生物發(fā)電廠的秸稈捆全自動抓斗起重機(jī)方面的防搖擺問題。
2 自動抓斗起重機(jī)防搖擺的研究與實現(xiàn)
2.1 自動抓斗起重機(jī)系統(tǒng)
自動抓斗起重機(jī)是專門為新型行業(yè)－生物質(zhì)秸稈發(fā)電廠設(shè)計的物流運輸機(jī)械，由于秸稈發(fā)電廠的特殊環(huán)境及現(xiàn)代化的生產(chǎn)理念，它需要的是一套全自動化的秸稈自動化抓斗起重機(jī)，本系統(tǒng)是專為此設(shè)計。它的單臺起重機(jī)由一大車、雙小車和雙起升組成。吊具有6個液壓抓斗，由液壓缸驅(qū)動動作。
2.2 機(jī)械防搖擺設(shè)計
機(jī)械方面的防搖設(shè)計從吊具、小車及大車三個方面進(jìn)行設(shè)計：
第一，在吊具上采用了四點提吊的方式，這樣的形式，使得吊具的著力點增多，不易產(chǎn)生擺動。同時，每側(cè)的兩個吊點連接的鋼繩都纏繞在同一個卷筒上，這兩吊點的速度同步，位移同步，增加了對吊具擺動的約束。
第二，在小車運行方向的防搖，通過采取雙小車的結(jié)構(gòu)形式來解決。通過增大兩組起升鋼絲繩在小車運行方向的角度如圖1，根據(jù)受力分析，很容易得到能夠有效的減小吊具在小車運行方向的擺動。
圖1 小車運行方向的角度示意圖
第三，對于大車方向的防搖，從控制大車運行速度及吊點布置形式來加以限制。確定一個大車速度，使得吊具在這種速度下平緩制動，即不產(chǎn)生大的擺動，也不影響生產(chǎn)效率。采用圖2中所示的吊點滑輪的布置，也能對大車方向的防搖擺起到一定的作用。
2.3 電氣方面的設(shè)計
第一，傳動系統(tǒng)采用變頻調(diào)速，在啟動和停止、加速和減速時采用緩慢的無級調(diào)速的方法，使得吊具的擺幅變小，工作穩(wěn)定。
第二，增加電子防搖擺系統(tǒng)［1］，通過傳感器采集吊具搖擺角度及角速度來完成。傳感器由兩個裝置組成,一個為紅外光發(fā)射裝置(發(fā)射器),裝在吊具頂架中心位置;另一個為可編程智能化紅外光接收裝置(接收器),裝在小車平臺中心位置，它與可編程控制器(PLC)的連接,采用4~20mA模擬量信號，通過在PLC中編程來調(diào)節(jié)各機(jī)構(gòu)變頻器的加減速斜率來實現(xiàn)其功能如圖3所示。
圖3 電子防搖擺組成示意圖
根據(jù)電子防搖擺的硬件設(shè)計，設(shè)計系統(tǒng)的控制流程圖為圖4所示，其中H為吊具高度測量編碼器的值，x1，x2為兩個設(shè)定值。
2.4 其它方面的設(shè)計
在機(jī)械防搖擺之上，加上電氣防搖，能夠把在給定速度下滿載吊具的擺動時間控制在一個可接受的范圍之內(nèi)，筆者還針對秸稈發(fā)電廠的具體情況，提以下建議：
第一，在起重機(jī)作業(yè)工藝上，采取一定措施，來減小吊具的擺動。吊具帶載后，必須提升到最大起升高度后，才能進(jìn)行小車方向和大車方向的運動，這樣，在相同擺動角度的情況下，減小了擺動點與懸掛點的距離，也能起到減小擺動幅度的效果。
第二，對秸稈倉設(shè)計，秸稈倉是半封閉廠房，在起重機(jī)運行軌道的兩端外，制作導(dǎo)風(fēng)墻，能減小風(fēng)載荷對起重機(jī)擺動的影響。
圖4 防搖擺控制流程圖
3 結(jié)論
通過本文的設(shè)計和實驗，在機(jī)械防搖擺與電子防搖擺協(xié)同工作下，可以達(dá)到《起重機(jī)設(shè)計手冊》中國鐵道出版社（1998）第298頁“目前，世界各國對吊具減搖裝置的性能要求是，起吊離地，小車以額定速度運行，制動停車后內(nèi)，吊具的擺幅控制在以內(nèi)”的要求，可以完成系統(tǒng)的設(shè)計要求，在河北晉州項目中成功應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
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[5] 鄒軍，陳志堅. 橋式起重機(jī)水平運行及抓斗防擺規(guī)律研究[J].山東大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),1998,33(4) ：393-397.
作者信息：
周元輝，杜京義 (西安科技大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院，陜西 西安 710054)
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號