輪胎式龍門起重機多功能小車的分析及應用

輪胎式龍門起重機多功能小車的分析及應用

葉建勇曹樂

(上海振華重工(集團)股份有限公司，上海 200125)

摘要：輪胎式龍門起重機小車及吊具的功能直接影響著集裝箱裝卸時的工作效率。鑒于此，主管設計并成功實現(xiàn)一多功能小車方案，現(xiàn)對此進行分析和論述。該方案采用不同于常規(guī)的方法來實現(xiàn)吊具的前后左右平移、左右回轉、左右傾轉，且達到了很好的防搖效果(小車停下的兩個循環(huán)后偏移量±50 mm)。

關鍵詞：起重機；輪胎吊；小車；吊具；防搖

收稿日期:2015-04-14

作者簡介：葉建勇(1982—)，男，上海人，工程師，研究方向：港口機械起重機輪胎吊。

0引言

輪胎式龍門起重機(簡稱輪胎吊)在碼頭內場作業(yè)中扮演著舉足輕重的角色，而吊具作為輪胎吊的重要功能部件，其功能的齊全性直接關系到集裝箱在裝卸過程中的作業(yè)效率。

1組成機構

本系統(tǒng)采用雙起升電機機構，并通過雙起升電機反向運行實現(xiàn)吊具的左右傾轉動作，其他功能由一套多功能輔助機構來實現(xiàn)，這套多功能輔助機構由兩個滑車電機加兩個推桿電機組成，所有電機均為變頻電機且兩兩對稱布置，并充分考慮均衡小車重量問題，以減少由于小車跑偏而導致的啃軌問題。

2多功能輔助機構原理

2.1吊具的左右旋轉

如圖1所示，當前部推桿電機向左運行，前部左側輔助鋼絲繩(虛線)放松，右側輔助鋼絲繩(黑色直線)收緊，后部推桿電機也是同樣原理。那么分析左邊受力情況，有個向后的拉力，右側則是個向前的拉力，從而使下部的負載形成旋轉的動作。

圖1　吊具的左右旋轉

2.2吊具的左右平移

如圖2所示，同吊具的左右旋轉原理類似，當前后部推桿電機同方向同速度運行時，左右兩側一邊放松一邊收緊，從而形成了左右平移動作。

圖2　吊具的左右平移

2.3吊具的前后平移

如圖3所示，前部防搖電機收緊或放松鋼絲繩(黑色直線)，后部防搖電機放松或收緊鋼絲繩(虛線)，從而形成了前后平移動作。

圖3　吊具的前后平移

2.4小車方向的主動防搖功能

如圖4所示，由于鋼絲繩柔性，所以當上部機構前后運動停止后，下面的負載由于慣性會有所滯后。那么和上述的前后平移功能原理相同，通過調整前后部防搖電機的輸出力矩，使吊載與小車具有相同的加速度，盡快減小擺動幅度，從而實現(xiàn)防搖效果。

圖4　小車方向的主動防搖

3現(xiàn)場調試難點

3.1雙起升同步調試

由于兩側起升機構之間沒有物理連接，而且基本上20 mm以上的高度差就會有較明顯的左右傾感覺，

這就要求本項目具備很高的雙起升電氣同步精度。兩側起升卷筒都安裝了絕對位置編碼器，檢測兩側起升位置。采用同西門子運動控制器SIMOTION D435的同步技術工藝包類似的算法，用PLC編程控制實現(xiàn)同步。

調試時需要注意兩點：

(1) 附加給定不能過大，以免造成電機同步時的機械沖擊。

(2) 附加給定要和制動器關閉時的速度閥值相匹配，以免電機在減速同步時，由于過高的附加速度而無法正常停止抱閘。

3.2主動防搖調試

防搖電機正常工作狀態(tài)下采用轉矩控制。通過前后防搖電機的實際轉矩和實際轉速反饋，采用經典控制理論中應用最廣泛的PID控制算法，在保證防搖系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，兼顧了系統(tǒng)的帶載能力和抗擾能力。調試中需要不斷調整比例及微分環(huán)節(jié)系數，以獲得滿意的防搖效果。目前防搖效果基本能達到：40 t負載，吊具高度4.5 m，小車全速運行正常停止，兩個循環(huán)后擺幅±50 mm。

4分析結論

從表1可以看出，本方案比常規(guī)的技術方案在技術性能指標上都有較大的提高，且所有功能都已實現(xiàn)。

表1　功能技術指標測試效果對比表

目前此方案小車已在用戶碼頭穩(wěn)定運行近一年，得到了用戶碼頭方的認可和肯定。

[參考文獻]

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