履帶起重機(jī)雙卷?yè)P(yáng)單鉤的一種控制同步技術(shù)

1問(wèn)題的提出
起重能力超過(guò)400t的大型履帶起重機(jī)在起吊較大重量的載荷時(shí)．一般采用兩個(gè)卷?yè)P(yáng)通過(guò)滑輪組提升同一個(gè)吊鉤．結(jié)構(gòu)原理示意圖見(jiàn)圖1。在工作時(shí)．兩個(gè)卷?yè)P(yáng)同時(shí)工作．共同提升或落下吊鉤及載荷。但當(dāng)兩個(gè)卷?yè)P(yáng)的速度不相等時(shí)．容易導(dǎo)致吊鉤滑輪組偏斜工作．鋼絲繩與滑輪槽的偏角d(也稱為偏繩角)超過(guò)允許值．
容易導(dǎo)致滑輪損壞和鋼絲繩的加速磨損：另外．滑輪組偏斜工作使得兩個(gè)卷?yè)P(yáng)的負(fù)荷有差異．當(dāng)按設(shè)計(jì)滿載荷吊重物時(shí)．其中一個(gè)卷?yè)P(yáng)必然超載工作．可能導(dǎo)致安全事故。
要避免上述問(wèn)題出現(xiàn)．必須控制兩個(gè)卷?yè)P(yáng)的出繩速度或收繩速度是一致．兩者的速度差值必須控制在一定的范圍內(nèi)或者說(shuō)．必須控制兩卷?yè)P(yáng)纏繞在滑輪組上的鋼絲繩長(zhǎng)度的差值△L必須小于一目標(biāo)值．即兩卷?yè)P(yáng)工作時(shí)必須同步。

2解決方案
為了保證兩卷?yè)P(yáng)工作時(shí)同步需要控制兩卷?yè)P(yáng)在任何時(shí)刻收放鋼絲繩的長(zhǎng)度值是一致的就必須對(duì)兩鋼絲繩長(zhǎng)度進(jìn)行檢測(cè)。針對(duì)履帶起重機(jī)的結(jié)構(gòu)原理設(shè)計(jì)了一種對(duì)卷?yè)P(yáng)鋼絲繩收繩(或放繩)長(zhǎng)度檢測(cè)的結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖2)：分別在兩鋼絲繩的引導(dǎo)滑輪處安裝一個(gè)感應(yīng)式的電檢測(cè)開(kāi)關(guān)，可以檢測(cè)固定在滑輪外側(cè)帶有方形齒的感應(yīng)盤(pán)。當(dāng)滑輪旋轉(zhuǎn)時(shí)感應(yīng)盤(pán)的方形齒和缺口分別通過(guò)檢測(cè)開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)相應(yīng)發(fā)出通和斷的信號(hào)將這些脈沖信號(hào)進(jìn)行累計(jì)計(jì)數(shù)按卷?yè)P(yáng)放繩旋轉(zhuǎn)方向定義為"+",收繩旋轉(zhuǎn)方向定義為"-",脈沖的實(shí)時(shí)累計(jì)數(shù)即對(duì)應(yīng)為鋼絲繩長(zhǎng)度值。


3控制原理
保證兩卷?yè)P(yáng)同步工作．需要對(duì)卷?yè)P(yáng)液壓馬達(dá)進(jìn)行反饋控制：利用兩個(gè)累計(jì)脈沖的比較結(jié)果調(diào)節(jié)兩卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速直到兩個(gè)累計(jì)脈沖相等。由于履帶起重機(jī)的卷?yè)P(yáng)是電比例變量泵和定量馬達(dá)的組合方式在柴油機(jī)速度不變的條件下調(diào)節(jié)馬達(dá)轉(zhuǎn)速是通過(guò)改變泵的排量來(lái)實(shí)現(xiàn)的所以其控制原理框圖見(jiàn)圖3。

該控制過(guò)程的具體步驟是：當(dāng)?shù)蹉^滑輪組處于水平狀態(tài)時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)復(fù)位，PLC控制器將兩個(gè)過(guò)渡滑輪處的電檢測(cè)開(kāi)關(guān)的脈；中計(jì)數(shù)N1和N2置于0，采取同步工作模式，兩個(gè)卷?yè)P(yáng)同時(shí)工作開(kāi)始收鋼絲繩或放鋼絲繩，電控系統(tǒng)PLC的計(jì)數(shù)N1和N2也相應(yīng)減少或增加其值與收繩量或放繩量成正比例關(guān)系。因?yàn)?A target=_blank>液壓泵、馬達(dá)的排量差異以及兩個(gè)卷?yè)P(yáng)鋼絲繩纏繞狀態(tài)的差異在任意時(shí)刻的N1和N2也不可能完全相等此時(shí)：
INl-N2I=AN
計(jì)數(shù)差值△N對(duì)應(yīng)于兩卷?yè)P(yáng)纏繞在滑輪組上的鋼絲繩長(zhǎng)度的差值△L將計(jì)數(shù)差△N與目標(biāo)值n相比較如果AN<n，兩卷?yè)P(yáng)控制泵的排量不需要修正；如果△N≥n，兩卷?yè)P(yáng)控制泵的排量需要修正即按照一定的規(guī)則修正PLC對(duì)兩個(gè)泵的比例電磁鐵的輸出PWM信號(hào)使鋼絲繩速度快的卷?yè)P(yáng)適當(dāng)降低速度速度慢的卷?yè)P(yáng)適當(dāng)提高速度直到滿足AN<n。
目標(biāo)值n是按照設(shè)計(jì)要求來(lái)確定的．與兩卷?yè)P(yáng)纏繞在滑輪組上的鋼絲繩長(zhǎng)度的差值△L對(duì)應(yīng)的。它的確定與滑輪組的結(jié)構(gòu)有關(guān)要求各個(gè)滑輪的偏繩角的最大值不大于2°;同時(shí)它還與電控系統(tǒng)的控制靈敏性有關(guān)即保證在任何工作情況下都能夠?qū)崿F(xiàn)這種反饋控制過(guò)程。

4應(yīng)用效果
該控制同步技術(shù)是基于某大噸位履帶起重機(jī)的現(xiàn)有的控制系統(tǒng)和控制原理來(lái)改進(jìn)實(shí)施的它只需要在原有基礎(chǔ)上增加兩個(gè)電檢測(cè)開(kāi)關(guān)．占用兩個(gè)I／O控制口并對(duì)控制程序進(jìn)行適當(dāng)修改即可實(shí)現(xiàn)。它具有智能控制、控制可靠、改造成本低的優(yōu)點(diǎn)．具有很好的實(shí)用價(jià)值。