| 商信通 |
|
|
| 塔式起重机的自动平衡调节 |
|
我国的国家标准规定了塔式起重机平衡重的确定原则：“上回转塔机应按塔身所受的载荷最小原则确平衡重质量”。这一般理解为：在最大起重量最大幅度处超载 10％，且 25 0 Pa风力由平衡臂吹向吊臂时的向前倾翻力矩等于小车在最小幅度、吊钩空钩、 25 0 Pa风力由吊臂吹向平衡臂时的向后倾翻力矩。实际上，目前塔机的平衡重是固定在平衡臂末端的，起重量的大小和幅度也不相同，因此塔机在吊运过程中，塔机重心是在不断移动的。因此，按上述原则确定的平衡重质量并不能使塔机处于最佳工况。目前，我国同类产品与世界先进水平相比尚有一定差距，其落后点之一是塔机自重利用系数较大。塔机自重利用系数=塔机自重×起升高度／额定力矩，也就是说，我国产品在同样额定力矩和起升高度条件下，塔机自重较大。本研究利用新型电子传感器和可变幅平衡重，可使塔机在吊运过程中根据起吊重量和幅度，自动调节平衡重的位置，使塔机始终处于最佳工作状况，明显改善塔机自重利用系数，从而提高产品的质量和档次，显示了用信息技术改造传统产业的美好前景。
l 新型电子旋转位置传感器
新型电子旋转位置传感器由磁敏电阻、永久磁铁、齿轮等组成，如图1所示。磁敏电阻由半导体单晶材料制成，其工作原理如下：在半导体中，沿电场方向作漂移运动的载流子在垂直方向的磁场中，受洛仑兹力的作用将沿着洛仑兹力的方向偏转，结果是沿外电场方向的电流密度减小，即由于磁场的存在使磁敏电阻的电阻值增加，且随磁场强度绝对值的增大而增大，这种现象称作磁阻效应。
我们在研制新型旋转位置传感器时，采用钛铁硼永磁体材料产生磁场，采用电子迁移率大的N型单晶半导体Insb材料制作磁敏电阻，将磁敏电阻固定在永磁体的一个磁极上，当磁性体齿轮靠近磁敏电阻时，由于它的集束作用把永磁体的磁力线集中到磁敏电阻上，齿轮旋转时，穿过磁敏电阻的磁通量将在齿轮的齿顶和齿根处增强或减弱，引起磁敏电阻阻值的增加或减小，如图1（a）所示。将两个阻值相同的磁敏电阻按图1（b）的接法连接附于永磁体的磁极上，并通以恒定控制电流，当齿轮的齿顶对准 R；，齿根对准儿时，则R；阻值增加而凡阻值不变，此时输出电压小于 1／ 2输人电压，即 Vout＜ l/2Vin；当齿轮的齿顶对准凡、齿根对准 R；时，则凡阻值增加而 R；阻值不变，此时有 Vout＜ l/2Vin。这样在齿轮旋转时输出电压呈正弦波形，根据正弦波周期数和齿轮总齿数可检测出转数或转过的角度。若将四个磁敏电阻按图1（C）方组成桥式连接，则可根据V1、V2的相位差检测出齿轮的旋转方向，即能够辨别顺时针或逆时针旋转。
2 系统工作原理
塔式起重机在不吊载重物时，塔身与地面的垂直偏差不得大于 0.3％。当吊载重物时，塔机的重心就要移动。目前塔机的平衡是通过在平衡臂末端放置平衡重，平衡重是固定不动的。考虑到不吊重物时塔机的平衡，平衡重不能过大，这就使起重量受到一定限制。本研究利用新型旋转位置传感器，能在吊运过程中测出吊重和力矩的大小，实时调整平衡重的位置，使塔机始终处于最佳工作状况，使之更稳定，提高塔机的自重利用系数。
图2为塔机结构示意图。塔式起重机的吊臂上装配带有旋转位置传感器的绞盘，用以代替传统的小车变幅机构，根据传感器的输出可知绞盘的正转、反转、转数，从而可从传感器的输出确定吊重到塔身中心的距离，并可进行调节。我们称上述机构为吊重变幅机构。同样地，将平衡重设计成可前后移动的，可构成平衡重变幅机构；在平衡臂底部设置行走轨道，在轨道上放置带有行走轮的底盘，平衡重就固定在这个底盘上。平衡重可沿轨道前后移动，以调节平衡重到塔身中心的距离。为了使平衡重在作业过程中更稳定可靠，在平衡臂两侧一定高度处（约为平衡重高度的1／2）设置圆柱形导轨，在平衡重两侧设置能与圆柱形导轨相配合的圆柱形套管，将套管套在圆柱形导轨上，套管可沿导轨滑动，同时起固定平衡重的作用。牵引机构采用牵引绳和绞盘，用电动机驱动，旋转位置传感器就安置在绞盘上，根据传感器的输出波形可检测出绞盘正转、反转及转过的角度，从而确定平衡重到塔身中心的距离。
在图2中，起重量为G，重物到塔身中心的距离为l1，l2；可由吊重变幅机构调节变动；W为平衡重质量，平衡重到塔身中心的距离为方，人可由平衡重变幅机构调节变动。塔机作业过程中，由拉力传感器测得吊重 G，由旋转位置传感器测得 l1和l2的位置，把这些信息分别送人单板计算机中进行运算、比较和处理。为了使塔式起重机始终处于最佳平衡状态，须满足下式：
Gl1＝Wl2
在作业过程中，根据吊重G和重物到塔身中心距离l1的大小，实时调节l2，如果Gl1>Wl2分则使人增大，否则使大减小，即塔机始终处于动态平衡中，可使塔身所受载荷保持最小。
3 结语
本文将新型电子旋转位置传感器应用于塔式起重机的自动平衡调节。旋转位置传感器的开发是本研究小组承担的国家科技攻关项目，产品性能可靠，精度高，易与计算机接口电路和传动机构相匹配。通过平衡重调节机构，使塔式起重机始终处于最佳工作状况。旋转位置传感器已研制出系列产品，可广泛应用于各种工程机械，如挖掘机、装载机、推土机、压路机等，在不改变其整体结构的情况下，可提高各种机械的智能化水平。
|
| |
|
字体：【大 中 小】【打 印】【关 闭】 |
| ·上一篇：
装载机工作装置液压系统故障分析 |
| ·下一篇：
轮式工程机械的七种最实用的节油措施 |
|
|
|
|
