履帶式起重機(jī)電氣系統(tǒng)原理及關(guān)鍵技術(shù)

石磊

【摘要】大型履帶起重機(jī)被廣泛應(yīng)用于搭建橋梁、安裝發(fā)電設(shè)備、安裝煉油設(shè)備、建設(shè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及建設(shè)海上工作平臺(tái)等施工項(xiàng)目，但是在國內(nèi)國外的履帶式起重機(jī)占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位，我國針對(duì)這樣的現(xiàn)狀制造了1350噸履帶起重機(jī)，本文簡(jiǎn)單的介紹了它的配制系統(tǒng)和控制技術(shù)。重點(diǎn)介紹了履帶式起重機(jī)在安全檢測(cè)系統(tǒng)方面的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】履帶式起重機(jī)；1350噸；安全監(jiān)控；關(guān)鍵技術(shù)

引言

履帶式起重機(jī)在我國有著較大的發(fā)展空間和市場(chǎng)潛力，被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的起重運(yùn)輸設(shè)備，因此搞清楚履帶式起重機(jī)的配制系統(tǒng)和控制技術(shù)相當(dāng)重要。但是，每年在履帶式起重機(jī)作業(yè)時(shí)發(fā)生的安全事故很多，為了保證安全生產(chǎn)，必須完善履帶式起重機(jī)的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，履帶式起重機(jī)在安全監(jiān)測(cè)方面的發(fā)展已經(jīng)成為了現(xiàn)在發(fā)展的重要方向。

1、1350噸履帶起重機(jī)

1.1 配制系統(tǒng)。以1350噸履帶起重機(jī)為例，首先介紹一下整機(jī)的配制。整機(jī)主要由4個(gè)部分組成，分別為下車系統(tǒng)、轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)、臂架系統(tǒng)和超起系統(tǒng)。其中每個(gè)系統(tǒng)又由好多部件組成。其中下車系統(tǒng)一般由四輪一帶、履帶架、車架、連接橫梁以及中間體等部分組成。轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)又包括前、后部轉(zhuǎn)臺(tái)、動(dòng)力系統(tǒng)等。臂架系統(tǒng)則主要包括主臂和副臂，副臂是塔式的，副臂還有前后撐桿，前后拉板。至于超起重系統(tǒng)主要是指超起桅桿、超起撐桿、超起配重以及超起配重拉板等。1350噸履帶起重機(jī)是在保證起重機(jī)的基本功能完善、工況齊全、性能相當(dāng)?shù)那疤嵯拢Y(jié)合自己公司的實(shí)際研發(fā)和制造情況，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行整合優(yōu)化而生產(chǎn)出來的起重機(jī)。它參照了國外同類型起重機(jī)的設(shè)計(jì)思路，保留了國外產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，加上它是根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)、制造與使用情況設(shè)計(jì)，同時(shí)具備了自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。1350噸履帶起重機(jī)可以通過安裝多路換向閥來實(shí)現(xiàn)多個(gè)馬達(dá)系統(tǒng)，這樣就能實(shí)現(xiàn)單泵對(duì)多馬達(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1.2 控制技術(shù)。這里主要介紹一下基于超起后拉板力矩檢測(cè)的超起配重提升控制技術(shù)。這里所說的超起主要是指臂架系統(tǒng)里的臂架式超起桅桿。臂架式超起桅桿可以有效的改善臂架與拉板之間的幾何關(guān)系，設(shè)計(jì)中將超起桅桿與超起配重相連，大大的增強(qiáng)了整體機(jī)器的穩(wěn)定質(zhì)量，當(dāng)然超起配重的幅度一定要與超起桅桿相匹配，這樣才能保證配重能夠離開地面、正常行走以及進(jìn)行回轉(zhuǎn)作業(yè)。1350噸履帶起重機(jī)僅僅通過增大超起后拉板力矩限制器來實(shí)現(xiàn)提高整機(jī)起重性能的設(shè)想。它將超起后拉板力矩限制器的力矩設(shè)置為400t，其余的拉板力矩限制器都設(shè)為300t。具體操作時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：一起升重物的負(fù)荷率要保持在25%左右，當(dāng)然具體的負(fù)荷率要根據(jù)實(shí)際工況確定，但是數(shù)值要在25%上下浮動(dòng)。二當(dāng)配重與重物達(dá)到相同載荷率時(shí)才能停止垂直液壓缸的操作，在操作垂直液壓缸起升配重的時(shí)候要特別注意超起桅桿后拉板負(fù)載率應(yīng)該控制在20%到90%之間。三在起重的時(shí)候應(yīng)該使重物與配重交替起升，先配重離地再重物離地，不能單一方面一直起升，也不能先實(shí)現(xiàn)重物的離地。四超起配重的離地高度應(yīng)該不低于200mm，不高于400mm。

2、履帶式起重機(jī)的安全監(jiān)控系統(tǒng)

履帶式起重機(jī)又稱為履帶吊，是工程起重機(jī)行業(yè)內(nèi)的一個(gè)重要門類。它具有吊重能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)彎半徑小、帶履行駛等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于安裝工程、搭建橋梁工程等。但是，由于履帶式起重機(jī)具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、臂架組合模式多、重心高、高度大、作業(yè)環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)，在實(shí)際作業(yè)中有很大的危險(xiǎn)性。據(jù)可靠數(shù)據(jù)顯示，每年因?yàn)槁膸狡鹬貦C(jī)的控制問題都會(huì)出現(xiàn)重大的人員傷亡問題，因此履帶式起重機(jī)的安全監(jiān)控系統(tǒng)的研究迫在眉睫。

3、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要包括傳感器信息采集電路的設(shè)計(jì)、鍵盤輸入電路的設(shè)計(jì)、LED顯示電路的設(shè)計(jì)以及控制輸出電路的設(shè)計(jì)等。

3.1 信息采集原理。在履帶式起重機(jī)行業(yè)里，起重主要是通過電阻應(yīng)變片來傳感。它的根本工作原理是彈性體產(chǎn)生彈性變形。當(dāng)彈性元件在外力作用下產(chǎn)生彈性變形后，會(huì)引起粘貼在其表面的轉(zhuǎn)換元件的變形，而轉(zhuǎn)換元件變形后，它的阻值就會(huì)發(fā)生增大或是減小的變化，然后再通過測(cè)量電路把電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)外力向電信號(hào)的轉(zhuǎn)變。

3.2 信息采集途徑。信息采集可以通過仰角信息采集和風(fēng)速信息采集兩種途徑實(shí)現(xiàn)。對(duì)于履帶式起重機(jī)來說，吊臂的揚(yáng)起運(yùn)動(dòng)仰角范圍為0到907°，為了限制力矩，吊臂的傾角檢測(cè)非常重要。傾角的測(cè)量方法有很多種，我們通常因工作原理將其分為利用重力加速度的擺式傾角傳感器、利用角速度積分的傾角傳感器，利用角速度積分傾角傳感器和復(fù)試傾角傳感器三種。其中利用角速度積分原理進(jìn)行監(jiān)測(cè)必須限定角速度的漂移，必須進(jìn)行初始對(duì)準(zhǔn)，這樣雖然能有效的測(cè)量?jī)A角，但操作起來有點(diǎn)復(fù)雜。以加速為原理的測(cè)量則相對(duì)方便一點(diǎn)，它的測(cè)量范圍也相對(duì)的寬一點(diǎn)，其中這類傳感器一般都使用非線性的。現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速信息采集用到的傳感器是光電型數(shù)字風(fēng)速傳感器，它利用低慣性輕金屬風(fēng)杯隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)來帶動(dòng)同軸截光盤轉(zhuǎn)動(dòng)，用光電子掃描輸出串輸出相應(yīng)于轉(zhuǎn)數(shù)的脈沖頻率對(duì)應(yīng)值來進(jìn)行信息采集與處理。

4、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)要想能夠安全可靠的工作，必須在硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)兩方面都實(shí)現(xiàn)合理的設(shè)計(jì)。一般來說監(jiān)控系統(tǒng)最好具有管理員模式和工作模式兩種模式，這主要是考慮到系統(tǒng)功能和操作主體的不同。管理員模式主要是預(yù)設(shè)幾何尺寸、最大靜載荷、主副鉤重等履帶吊靜態(tài)信息、傳感器標(biāo)定模塊和設(shè)置模塊等系統(tǒng)參數(shù)。工作模式是指管理員在設(shè)置實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集模塊、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊、實(shí)時(shí)輸出模塊等的參數(shù)下正常工作的模式。

系統(tǒng)的監(jiān)控程序設(shè)計(jì)也很重要。監(jiān)控程序的設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自檢、初始化等，還要能處理鍵盤命令接口命令等。

結(jié)語

1350噸履帶起重機(jī)是在充分學(xué)習(xí)國外經(jīng)驗(yàn)以及同產(chǎn)品在使用中的問題后制造的。它在同噸位機(jī)型中更能滿足市場(chǎng)需求，將漸漸打破國外產(chǎn)品占據(jù)國內(nèi)國外市場(chǎng)主導(dǎo)地位的局面。當(dāng)然，安全監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)還有很長(zhǎng)的一段時(shí)間，但是相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展一定會(huì)發(fā)明出完美的履帶式安全監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，屆時(shí)監(jiān)測(cè)范圍將變得更大，我們的生產(chǎn)將更安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]李強(qiáng)，桂海蓮. TZC1350履帶起重機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].起重運(yùn)輸機(jī)械， 2014（5）：61-64.