履帶起重機雙卷揚單鉤的同步技術

1 問題的提出

　　起重能力超過400t的大型履帶起重機在起吊較大重量的載荷時，一般采用兩個卷揚通過滑輪組提升同一個吊鉤，結構原理示意圖見圖1。在工作時，兩個卷揚同時工作，共同提升或落下吊鉤及載荷。但當兩個卷揚的速度不相等時，容易導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）超過允許值，容易導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卷揚的負荷有差異，當按設計滿載荷吊重物時，其中一個卷揚必然超載工作，可能導致安全事故。

　　要避免上述問題出現，必須控制兩個卷揚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；或者說，必須控制兩卷揚纏繞在滑輪組上的鋼絲繩長度的差值ΔL必須小于一目標值，即兩卷揚工作時必須同步。

2 解決方案

　　為了保證兩卷揚工作時同步，需要控制兩卷揚在任何時刻收放鋼絲繩的長度值是一致的，就必須對兩鋼絲繩長度進行檢測。針對履帶起重機的結構原理，設計了一種對卷揚鋼絲繩收繩（或放繩）長度檢測的結構（見圖2）：分別在兩鋼絲繩的引導滑輪處安裝一個感應式的電檢測開關，可以檢測固定在滑輪外側帶有方形齒的感應盤。當滑輪旋轉時，感應盤的方形齒和缺口分別通過檢測開關，開關相應發出通和斷的信號，將這些脈沖信號進行累計計數，按卷揚放繩旋轉方向定義為“+”，收繩旋轉方向定義為“-”，脈沖的實時累計數即對應為鋼絲繩長度值。

3 控制原理

　　保證兩卷揚同步工作，需要對卷揚液壓馬達進行反饋控制：利用兩個累計脈沖的比較結果調節兩卷揚馬達的轉速，直到兩個累計脈沖相等。由于履帶起重機的卷揚液壓控制系統是電比例變量泵和定量馬達的組合方式，在柴油機速度不變的條件下調節馬達轉速是通過改變泵的排量來實現的，所以其控制原理框圖見圖3。

　　該控制過程的具體步驟是：當吊鉤滑輪組處于水平狀態時，進行計數復位，PLC控制器將兩個過渡滑輪處的電檢測開關的脈沖計數N1和N2置于0，采取同步工作模式，兩個卷揚同時工作開始收鋼絲繩或放鋼絲繩，電控系統PLC的計數N1和N2也相應減少或增加，其值與收繩量或放繩量成正比例關系。因為液壓泵、馬達的排量差異，以及兩個卷揚鋼絲繩纏繞狀態的差異，在任意時刻的N1和N2也不可能完全相等，此時：

　　│N1-N2│=ΔN

　　計數差值ΔN對應于兩卷揚纏繞在滑輪組上的鋼絲繩長度的差值ΔL，將計數差ΔN與目標值n相比較，如果ΔN＜n，兩卷揚控制泵的排量不需要修正；如果ΔN≥n，兩卷揚控制泵的排量需要修正，即按照一定的規則修正PLC對兩個泵的比例電磁鐵的輸出PWM信號，使鋼絲繩速度快的卷揚適當降低速度，速度慢的卷揚適當提高速度，直到滿足ΔN＜n。

　　目標值n是按照設計要求來確定的，與兩卷揚纏繞在滑輪組上的鋼絲繩長度的差值ΔL對應的。它的確定與滑輪組的結構有關，要求各個滑輪的偏繩角α的最大值不大于2°；同時，它還與電控系統的控制靈敏性有關，即保證在任何工作情況下都能夠實現這種反饋控制過程。

4 應用效果

　　該控制同步技術是基于某大噸位履帶起重機的現有的控制系統和控制原理來改進實施的，它只需要在原有基礎上增加兩個電檢測開關，占用兩個I/O控制口，并對控制程序進行適當修改即可實現。它具有智能控制、控制可靠、改造成本低的優點，具有很好的實用價值。