新型塔機(jī)起升高度測量裝置

徐景魯，王漢煒，呂卓斌，賈 宇，方文權(quán)

（1.浙江省建設(shè)機(jī)械集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310014；2.浙江省特種設(shè)備科學(xué)研究院，浙江 杭州 310020）

1 研究背景

起升高度是塔式起重機(jī)（以下簡稱“塔機(jī)”）運(yùn)行時(shí)一個(gè)十分重要的性能參數(shù)，起升高度精確度在一定程度上直接關(guān)系到塔機(jī)的操作安全。在起重機(jī)行業(yè)最新標(biāo)準(zhǔn)JGJ 332-2014《建筑塔式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定起升高度測量作為強(qiáng)制條款，在安全監(jiān)控系統(tǒng)中必須具備。

現(xiàn)有市場上起重機(jī)起升高度的測量方法主要有兩種：①通過測量編碼器脈沖數(shù)的變化來確定起重機(jī)起升高度；②通過測量電位器電壓信號(hào)的變化來確定起重機(jī)的起升高度。這兩種方式的測量原理都是通過測量塔機(jī)起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)來測量起升高度。因?yàn)槠鹕龣C(jī)構(gòu)鋼絲繩卷筒每旋轉(zhuǎn)一圈，產(chǎn)生的脈沖數(shù)量或者電位器電壓的變化都是恒定的，但是在塔機(jī)的實(shí)際使用中，起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩都是采用多層排繩，在不同的鋼絲繩排層上，卷筒每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生的鋼絲繩出繩量是不同的，越外層每轉(zhuǎn)一圈鋼絲繩出繩越多；反之，越往內(nèi)層卷筒每轉(zhuǎn)一圈鋼絲繩出繩越少。若采用上述兩種方式，起重機(jī)高度越高，起升高度的測量值跟實(shí)際的起升高度的誤差就會(huì)越大，這就使起升高度參數(shù)的參考意義大大降低。而且采用電位器方式，在每次塔機(jī)頂升加節(jié)后，都需要對起升高度重新進(jìn)行標(biāo)定，存在著很大的麻煩。

2 新型測量裝置

本文所述的塔機(jī)起升高度測量裝置，如圖1所示。支座采用中空矩形管，將其固定在塔頂橫梁上，兩側(cè)設(shè)置加強(qiáng)筋。中空矩形管內(nèi)裝有彈簧，彈簧的一端與擋塊接觸，擋塊對滑塊起到定位作用，彈簧的另一端與測量滑輪組件接觸，彈簧起到托起測量滑輪組件的作用。測量滑輪組件包括滑塊、軸承、連接軸、測量滑輪和鋼絲繩滑輪，軸承安裝在滑塊內(nèi)，測量滑輪通過壓板固定在連接軸上，連接軸通過連接器和開口銷與編碼器連接，鋼絲繩滑輪通過銷軸固定在支座的下部。同時(shí)，在支座的頂部設(shè)置有蓋帽，該蓋帽上配有調(diào)整螺桿，支座的兩側(cè)開有滑動(dòng)槽。

3 工作原理

本裝置安裝好后，在已固定的鋼絲繩滑輪中穿入起升鋼絲繩，裝好塔機(jī)的吊鉤，通過調(diào)節(jié)調(diào)整螺桿，使測量滑輪與起升鋼絲繩接觸，并形成一定的擠壓力。由于測量滑輪和起升鋼絲繩之間存在一定的彈簧擠壓力，當(dāng)司機(jī)操作塔機(jī)吊鉤上升或者下降時(shí)，測量滑輪將隨著起升鋼絲繩的進(jìn)出而產(chǎn)生正向或反向的旋轉(zhuǎn)，因?yàn)闇y量滑輪與連接軸通過壓板進(jìn)行剛性連接，所以當(dāng)測量滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)帶動(dòng)連接軸一同進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)編碼器發(fā)出脈沖信號(hào)，再通過后端儀表對脈沖信號(hào)進(jìn)行處理，結(jié)合吊鉤實(shí)際鋼絲繩倍率的數(shù)據(jù)，即可得到準(zhǔn)確的塔機(jī)起升高度的位置。當(dāng)滑輪因?yàn)殚L時(shí)間使用后出現(xiàn)磨損時(shí)，我們還可以通過調(diào)節(jié)蓋帽上的調(diào)整螺桿，增加測量滑輪與鋼絲繩的接觸面，加大對彈簧的壓縮，使測量滑輪旋轉(zhuǎn)的線速度與起升鋼絲繩的出繩速度保持一致，從而保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

圖1 測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖

如表1 所示，在用傳統(tǒng)方式進(jìn)行吊鉤高度測量時(shí)，測量值和實(shí)際值在某一區(qū)間存在較大誤差，誤差值呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。這是由于隨著高度上升，鋼絲繩層數(shù)增加，卷筒每轉(zhuǎn)一圈鋼絲繩的進(jìn)繩長度相應(yīng)加長導(dǎo)致，而本裝置測量值與實(shí)際值誤差幾乎一直沒變且均在合理范圍內(nèi)，同時(shí)省去了每次頂升加節(jié)高度須重新標(biāo)定的麻煩，操作簡單。

表1 新型裝置與傳統(tǒng)裝置測量數(shù)據(jù)對比 （單位：m)

4 結(jié)語

本文所述的塔機(jī)起升高度測量裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，可以直接測量出起升鋼絲繩的出繩長度，而不是根據(jù)起升鋼絲繩卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)來計(jì)算塔機(jī)起升高度，誤差小、精度高。當(dāng)滑輪長時(shí)間使用出現(xiàn)磨損后，可以通過調(diào)節(jié)調(diào)整螺桿，增加滑輪與鋼絲繩的接觸面積，保證測量的準(zhǔn)確度。采用雙向編碼器，能夠自動(dòng)判斷起升高度的增減，避免了采用電位器方式，每次塔機(jī)頂升加節(jié)都需要重新標(biāo)定起升高度的麻煩，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，不影響起重機(jī)整體結(jié)構(gòu)。