橋式起重機的自動化改造

魏華

摘 要：隨著社會經濟和科學技術的不斷發展，使得橋式起重機的自動化技術的研究和改造逐漸被人們所關注，從而提高橋式起重機操作自動化程度與工作效率。因此，橋式起重機的自動化是未來起重機發展的主要方向。本文主要探究橋式起重機的自動化改造，從而徹底實現起重機的自動化操作。

關鍵詞：橋式起重機；自動化；改造

隨著社會工業化的發展和進步，促進了起重機的自動化發展，同時也給起重機的自動化程度與安全穩定性帶來了更高的標準和要求。就目前而言，我國對起重機的研究已經取得了比較顯著的成就，但是大多數的研究主要重視操作人員對起重機的控制方面，自動化水平還無法滿足社會工業對起重機自動化的需求。

1 橋式起重機的整體改造結構與功能

1.1 橋式起重機改造要求

在進行橋式起重機改造的過程中，要遵循以下幾點要求。首先，在橋式起重機模型選擇的過程中，其載荷擺動角度相對較小，并且所有帶制動的電頻機的基礎激勵頻率在脫離擺動自然頻率的基礎上，要采用線性化起重機模型或者是非線性模型。其次，在橋式起重機行進具體改造時，操作空間要捕布置科學、合理，貨物的起吊點與就位點要相對固定，并且在載荷的途徑也必須保持固定的位置，為橋式起重機的操作打下堅實的基礎。在橋式起重機的整體結構中的控制技術必須具有較強的有效性與限制性，橋式起重機的起升鋼絲繩長度時所發生的變化要在載荷質量所承受的大范圍內，從而保證橋式起重機的合理性、平穩性與安全性。

1.2 橋式起重機改造結構

橋式起重機整體改造結構如下圖所示。橋式起重機的結構主要是由機械傳動系統、工控機、無線通信系統、自動檢測控制系統、電氣控制系統等構成。工控機是系統的重要上位機，同時也是對系統數據進行處理和控制主要環節。無線通信系統主要是完成工控機和自動檢測的控制系統，是電氣控制系統中主要的通信環節。自動檢測控制系統要針對完成對傳感器數據的信息進行自動采集和存儲。電氣控制系統主要是為工控機服務，根據工控機的指令來控制起重機。整個系統結構在進行自動化前，要通過電氣控制系統來對起重機大車進行控制，使得其運動可以帶動激光測距掃描儀做好轉載場地的地形掃描。工控機可以對掃描數據進行信息分析，從而建立空間環境模型，并探索出可以規避障礙物的有效途徑。

2 機械傳動系統設計

2.1 大車傳動

大車傳動主要是由可以產生動力的變頻電機、減速機和車輪組以及大車速度采集輪幾部分構成。車輪組的主要方式的定軸式，而減速器則是輸入與輸出端的立式減速機，并且電機位于橫梁的上端，從而減少了大車傳動占總機械傳動系統的空間，擴大起吊工作的操作范圍。大車采集輪上安裝著具有測速功能的編碼器，并利用絞接的方式安裝在整個大車運行系統的橫梁上，從而避免大車在運行過程中會因軌道的問題而使得車輪出現打滑現象。因此，速度采集輪必須要利用彈簧力來保持和軌道的接觸與旋轉。

2.2 起升小車

起升小車主要是小車運行機構和起升機構以及車架三部分所構成，小車的運行機構主要利用兩邊分別驅動的方式，減速機作為硬齒面，減速機輸出端是內花鍵，并利用內花鍵和外花鍵進行聯接，從而實現傳遞扭矩的目的。花鍵一般情況下要比單鍵聯接傳遞扭矩的作用更大，并且其傳遞方式具有平穩性和安全性。電機一般使用可以產生動力的變頻電機，其中一端的被動車輪要安裝可以測速的編碼器。目前，我國的起升機構主要使用歐洲制造的 ZH 小車，減速機系統主要是行星架結構。與傳統減速機相比，行星架結構的體積稍小一些，并主要具有體積小和傳動比大的特性。減速機齒輪基本上全是硬齒面，從而大大強化了齒輪的精度，傳動過程中產生的噪聲也在逐漸變小。行星架必須要安置于卷筒內，使得起升機構空間緊湊，排列嚴密。為了提高吊鉤與行星架的對中性，卷筒上繞行的鋼絲繩要按照 4/2 的標準。起重量限制器必須以軸銷式為主，相對于傳統的鋼絲繩來說，旁壓式傳感器所發出的信號具有平穩性和真實性的特點。電機是以電動葫蘆起升方式的錐形變頻電機，制動片中內含傳感器，當制動片已經嚴重受損或者不能保證剎車力時，其內部傳感器會發出報警，以到達提醒操作人員及時更換摩擦片，從而降低因剎車力不夠而引起溜鉤事故的發生幾率。因此，小車架主要適用安裝起升機構和小車運行機構以及需要檢測的各種傳感器，在橋式起重機進行改造的過程中，要重視小車運行機構的平穩性和安全性，使得小車運行機構中的每一個環節能夠正常操作，從而保證橋式起重機的工作效率。

3 橋式起重機的軟件設計

橋式起重機的軟件設計是橋式起重機自動化改造的最后一個重要環節，也是現實自動化的關鍵點。軟件設計主要由上位機程序與PLC程序組成，上位機與PLC利用無線串口來進行傳遞信號進而實現通訊功能。上位機是利用Visual C++技術編程，可以實現可視化界面的觸屏裝置操作和進行參數設置，在起重機進行工作時，此換件可以顯示起重機的狀態并進行記錄保存，橋式起重機操作掃描環境從而規劃橋式起重機的操作路徑，對橋式起重機進行精準的定位，從而徹底實現橋式起重機的自動化操作。PLC主要是數據信息的采集和儲存以及發送，PLC負責發送到上位機的信息處理系統中，系統中的變頻控制會完成PLC的信息指令，實現對橋式起重機的控制和操作。

4 結束語

本文通過對橋式起重機自動化改造的分析，讓我們明白了我國對起重機的研究已經取得了比較顯著的成就，但是大多數的研究主要重視操作人員對起重機的控制方面，自動化水平還無法滿足社會工業對起重機自動化的需求。因此，橋式起重機自動化改造對起重機工作效率和質量的提升具有很重要的意義。

參考文獻

[1]樊耀耀.橋式起重機定位控制研究[D].太原理工大學，2015.

[2]袁松濤.雙臺橋式起重機控制系統的研究及可靠性分析[D].天津理工大學，2013.

（作者單位：湖南省特種設備檢驗檢測研究院株洲分院）