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關(guān)鍵詞：自動(dòng)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(wèn)題，那是令眾多設(shè)計(jì)和調(diào)試人員頭疼的問(wèn)題，吊具的前后、左右的擺動(dòng)不僅影響生產(chǎn)效率，而且造成危險(xiǎn)。關(guān)于防搖擺（或減搖）方面，很多的設(shè)計(jì)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(wèn)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(shuō)：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(chǎng)的秸稈捆全自動(dòng)抓斗起重機(jī)方面的防搖擺問(wèn)題。
2 自動(dòng)抓斗起重機(jī)防搖擺的研究與實(shí)現(xiàn)
2.1 自動(dòng)抓斗起重機(jī)系統(tǒng)
自動(dòng)抓斗起重機(jī)是專(zhuān)門(mén)為新型行業(yè)－生物質(zhì)秸稈發(fā)電廠(chǎng)設(shè)計(jì)的物流運(yùn)輸機(jī)械，由于秸稈發(fā)電廠(chǎng)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(dòng)化的秸稈自動(dòng)化抓斗起重機(jī)，本系統(tǒng)是專(zhuān)為此設(shè)計(jì)。它的單臺(tái)起重機(jī)由一大車(chē)、雙小車(chē)和雙起升組成。吊具有6個(gè)液壓抓斗，由液壓缸驅(qū)動(dòng)動(dòng)作。
2.2 機(jī)械防搖擺設(shè)計(jì)
機(jī)械方面的防搖設(shè)計(jì)從吊具、小車(chē)及大車(chē)三個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)：
第一，在吊具上采用了四點(diǎn)提吊的方式，這樣的形式，使得吊具的著力點(diǎn)增多，不易產(chǎn)生擺動(dòng)。同時(shí)，每側(cè)的兩個(gè)吊點(diǎn)連接的鋼繩都纏繞在同一個(gè)卷筒上，這兩吊點(diǎn)的速度同步，位移同步，增加了對(duì)吊具擺動(dòng)的約束。
第二，在小車(chē)運(yùn)行方向的防搖，通過(guò)采取雙小車(chē)的結(jié)構(gòu)形式來(lái)解決。通過(guò)增大兩組起升鋼絲繩在小車(chē)運(yùn)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(chē)運(yùn)行方向的擺動(dòng)。
圖1 小車(chē)運(yùn)行方向的角度示意圖
第三，對(duì)于大車(chē)方向的防搖，從控制大車(chē)運(yùn)行速度及吊點(diǎn)布置形式來(lái)加以限制。確定一個(gè)大車(chē)速度，使得吊具在這種速度下平緩制動(dòng)，即不產(chǎn)生大的擺動(dòng)，也不影響生產(chǎn)效率。采用圖2中所示的吊點(diǎn)滑輪的布置，也能對(duì)大車(chē)方向的防搖擺起到一定的作用。
2.3 電氣方面的設(shè)計(jì)
第一，傳動(dòng)系統(tǒng)采用變頻調(diào)速，在啟動(dòng)和停止、加速和減速時(shí)采用緩慢的無(wú)級(jí)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(guò)傳感器采集吊具搖擺角度及角速度來(lái)完成。傳感器由兩個(gè)裝置組成,一個(gè)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(gè)為可編程智能化紅外光接收裝置(接收器),裝在小車(chē)平臺(tái)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(hào)，通過(guò)在PLC中編程來(lái)調(diào)節(jié)各機(jī)構(gòu)變頻器的加減速斜率來(lái)實(shí)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(jì)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的控制流程圖為圖4所示，其中H為吊具高度測(cè)量編碼器的值，x1，x2為兩個(gè)設(shè)定值。
2.4 其它方面的設(shè)計(jì)
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(mǎn)載吊具的擺動(dòng)時(shí)間控制在一個(gè)可接受的范圍之內(nèi)，筆者還針對(duì)秸稈發(fā)電廠(chǎng)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(lái)減小吊具的擺動(dòng)。吊具帶載后，必須提升到最大起升高度后，才能進(jìn)行小車(chē)方向和大車(chē)方向的運(yùn)動(dòng)，這樣，在相同擺動(dòng)角度的情況下，減小了擺動(dòng)點(diǎn)與懸掛點(diǎn)的距離，也能起到減小擺動(dòng)幅度的效果。
第二，對(duì)秸稈倉(cāng)設(shè)計(jì)，秸稈倉(cāng)是半封閉廠(chǎng)房，在起重機(jī)運(yùn)行軌道的兩端外，制作導(dǎo)風(fēng)墻，能減小風(fēng)載荷對(duì)起重機(jī)擺動(dòng)的影響。
圖4 防搖擺控制流程圖
3 結(jié)論
通過(guò)本文的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，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(jì)手冊(cè)》中國(guó)鐵道出版社（1998）第298頁(yè)“目前，世界各國(guó)對(duì)吊具減搖裝置的性能要求是，起吊離地，小車(chē)以額定速度運(yùn)行，制動(dòng)停車(chē)后內(nèi)，吊具的擺幅控制在以?xún)?nèi)”的要求，可以完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，在河北晉州項(xiàng)目中成功應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
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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(hào)：11010802023656號(hào)