履帶起重機(jī)雙卷?yè)P(yáng)單鉤的同步技術(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α（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ΔL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)液壓控制系統(tǒng)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)的脈沖計(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)橐簤罕谩ⅠR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)：

　　│N1-N2│=ΔN

　　計(jì)數(shù)差值ΔN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ΔL，將計(jì)數(shù)差ΔN與目標(biāo)值n相比較，如果ΔN＜n，兩卷?yè)P(yáng)控制泵的排量不需要修正；如果ΔN≥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ΔN＜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ΔL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α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。