魏華

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得橋式起重機(jī)的自動(dòng)化技術(shù)的研究和改造逐漸被人們所關(guān)注，從而提高橋式起重機(jī)操作自動(dòng)化程度與工作效率。因此，橋式起重機(jī)的自動(dòng)化是未來起重機(jī)發(fā)展的主要方向。本文主要探究橋式起重機(jī)的自動(dòng)化改造，從而徹底實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的自動(dòng)化操作。

關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī)；自動(dòng)化；改造

隨著社會(huì)工業(yè)化的發(fā)展和進(jìn)步，促進(jìn)了起重機(jī)的自動(dòng)化發(fā)展，同時(shí)也給起重機(jī)的自動(dòng)化程度與安全穩(wěn)定性帶來了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。就目前而言，我國(guó)對(duì)起重機(jī)的研究已經(jīng)取得了比較顯著的成就，但是大多數(shù)的研究主要重視操作人員對(duì)起重機(jī)的控制方面，自動(dòng)化水平還無法滿足社會(huì)工業(yè)對(duì)起重機(jī)自動(dòng)化的需求。

1 橋式起重機(jī)的整體改造結(jié)構(gòu)與功能

1.1 橋式起重機(jī)改造要求

在進(jìn)行橋式起重機(jī)改造的過程中，要遵循以下幾點(diǎn)要求。首先，在橋式起重機(jī)模型選擇的過程中，其載荷擺動(dòng)角度相對(duì)較小，并且所有帶制動(dòng)的電頻機(jī)的基礎(chǔ)激勵(lì)頻率在脫離擺動(dòng)自然頻率的基礎(chǔ)上，要采用線性化起重機(jī)模型或者是非線性模型。其次，在橋式起重機(jī)行進(jìn)具體改造時(shí)，操作空間要捕布置科學(xué)、合理，貨物的起吊點(diǎn)與就位點(diǎn)要相對(duì)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(jī)的操作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在橋式起重機(jī)的整體結(jié)構(gòu)中的控制技術(shù)必須具有較強(qiáng)的有效性與限制性，橋式起重機(jī)的起升鋼絲繩長(zhǎng)度時(shí)所發(fā)生的變化要在載荷質(zhì)量所承受的大范圍內(nèi)，從而保證橋式起重機(jī)的合理性、平穩(wěn)性與安全性。

1.2 橋式起重機(jī)改造結(jié)構(gòu)

橋式起重機(jī)整體改造結(jié)構(gòu)如下圖所示。橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)主要是由機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、工控機(jī)、無線通信系統(tǒng)、自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等構(gòu)成。工控機(jī)是系統(tǒng)的重要上位機(jī)，同時(shí)也是對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和控制主要環(huán)節(jié)。無線通信系統(tǒng)主要是完成工控機(jī)和自動(dòng)檢測(cè)的控制系統(tǒng)，是電氣控制系統(tǒng)中主要的通信環(huán)節(jié)。自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)要針對(duì)完成對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的信息進(jìn)行自動(dòng)采集和存儲(chǔ)。電氣控制系統(tǒng)主要是為工控機(jī)服務(wù)，根據(jù)工控機(jī)的指令來控制起重機(jī)。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在進(jìn)行自動(dòng)化前，要通過電氣控制系統(tǒng)來對(duì)起重機(jī)大車進(jìn)行控制，使得其運(yùn)動(dòng)可以帶動(dòng)激光測(cè)距掃描儀做好轉(zhuǎn)載場(chǎng)地的地形掃描。工控機(jī)可以對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行信息分析，從而建立空間環(huán)境模型，并探索出可以規(guī)避障礙物的有效途徑。

2 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 大車傳動(dòng)

大車傳動(dòng)主要是由可以產(chǎn)生動(dòng)力的變頻電機(jī)、減速機(jī)和車輪組以及大車速度采集輪幾部分構(gòu)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(jī)，并且電機(jī)位于橫梁的上端，從而減少了大車傳動(dòng)占總機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的空間，擴(kuò)大起吊工作的操作范圍。大車采集輪上安裝著具有測(cè)速功能的編碼器，并利用絞接的方式安裝在整個(gè)大車運(yùn)行系統(tǒng)的橫梁上，從而避免大車在運(yùn)行過程中會(huì)因軌道的問題而使得車輪出現(xiàn)打滑現(xiàn)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(zhuǎn)。

2.2 起升小車

起升小車主要是小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)以及車架三部分所構(gòu)成，小車的運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要利用兩邊分別驅(qū)動(dòng)的方式，減速機(jī)作為硬齒面，減速機(jī)輸出端是內(nèi)花鍵，并利用內(nèi)花鍵和外花鍵進(jìn)行聯(lián)接，從而實(shí)現(xiàn)傳遞扭矩的目的?；ㄦI一般情況下要比單鍵聯(lián)接傳遞扭矩的作用更大，并且其傳遞方式具有平穩(wěn)性和安全性。電機(jī)一般使用可以產(chǎn)生動(dòng)力的變頻電機(jī)，其中一端的被動(dòng)車輪要安裝可以測(cè)速的編碼器。目前，我國(guó)的起升機(jī)構(gòu)主要使用歐洲制造的 ZH 小車，減速機(jī)系統(tǒng)主要是行星架結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)減速機(jī)相比，行星架結(jié)構(gòu)的體積稍小一些，并主要具有體積小和傳動(dòng)比大的特性。減速機(jī)齒輪基本上全是硬齒面，從而大大強(qiáng)化了齒輪的精度，傳動(dòng)過程中產(chǎn)生的噪聲也在逐漸變小。行星架必須要安置于卷筒內(nèi)，使得起升機(jī)構(gòu)空間緊湊，排列嚴(yán)密。為了提高吊鉤與行星架的對(duì)中性，卷筒上繞行的鋼絲繩要按照 4/2 的標(biāo)準(zhǔn)。起重量限制器必須以軸銷式為主，相對(duì)于傳統(tǒng)的鋼絲繩來說，旁壓式傳感器所發(fā)出的信號(hào)具有平穩(wěn)性和真實(shí)性的特點(diǎn)。電機(jī)是以電動(dòng)葫蘆起升方式的錐形變頻電機(jī)，制動(dòng)片中內(nèi)含傳感器，當(dāng)制動(dòng)片已經(jīng)嚴(yán)重受損或者不能保證剎車力時(shí)，其內(nèi)部傳感器會(huì)發(fā)出報(bào)警，以到達(dá)提醒操作人員及時(shí)更換摩擦片，從而降低因剎車力不夠而引起溜鉤事故的發(fā)生幾率。因此，小車架主要適用安裝起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)以及需要檢測(cè)的各種傳感器，在橋式起重機(jī)進(jìn)行改造的過程中，要重視小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)性和安全性，使得小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)能夠正常操作，從而保證橋式起重機(jī)的工作效率。

3 橋式起重機(jī)的軟件設(shè)計(jì)

橋式起重機(jī)的軟件設(shè)計(jì)是橋式起重機(jī)自動(dòng)化改造的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是現(xiàn)實(shí)自動(dòng)化的關(guān)鍵點(diǎn)。軟件設(shè)計(jì)主要由上位機(jī)程序與PLC程序組成，上位機(jī)與PLC利用無線串口來進(jìn)行傳遞信號(hào)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)通訊功能。上位機(jī)是利用Visual C++技術(shù)編程，可以實(shí)現(xiàn)可視化界面的觸屏裝置操作和進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，在起重機(jī)進(jìn)行工作時(shí)，此換件可以顯示起重機(jī)的狀態(tài)并進(jìn)行記錄保存，橋式起重機(jī)操作掃描環(huán)境從而規(guī)劃橋式起重機(jī)的操作路徑，對(duì)橋式起重機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)的定位，從而徹底實(shí)現(xiàn)橋式起重機(jī)的自動(dòng)化操作。PLC主要是數(shù)據(jù)信息的采集和儲(chǔ)存以及發(fā)送，PLC負(fù)責(zé)發(fā)送到上位機(jī)的信息處理系統(tǒng)中，系統(tǒng)中的變頻控制會(huì)完成PLC的信息指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋式起重機(jī)的控制和操作。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過對(duì)橋式起重機(jī)自動(dòng)化改造的分析，讓我們明白了我國(guó)對(duì)起重機(jī)的研究已經(jīng)取得了比較顯著的成就，但是大多數(shù)的研究主要重視操作人員對(duì)起重機(jī)的控制方面，自動(dòng)化水平還無法滿足社會(huì)工業(yè)對(duì)起重機(jī)自動(dòng)化的需求。因此，橋式起重機(jī)自動(dòng)化改造對(duì)起重機(jī)工作效率和質(zhì)量的提升具有很重要的意義。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：湖南省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院株洲分院）