起重機新型檢修安全保護裝置的設計與應用

林志鋼 洪洋溢 蔣偉

摘 要：作為現代工業生產當中不可或缺的重要設備，起重機在物料起重、裝卸、安裝當中有著極為廣泛的應用，對于工業生產而言有著極為重要的現實意義，但是，在實際應用當中，起重機時常會出現安全事故，對相關工作人員的生命安全有著極大威脅。基于此，本文將主要針對起重機新型檢修安全保護裝置的設計與應用展開相關探討分析。

關鍵詞：起重機;檢修安全保護裝置;設計應用

引言：

起重機能夠有效減輕勞動強度，同時大幅度提升現場工作效率，對于工業與運輸業的發展有著極大促進作用。伴隨機械技術發展，起重機成為大部分企業必備設備，在使用起重機過程當中，需對其加以有效維保檢修，為其使用過程中的可靠性與安全性提供保障，另外，由于起重機按設備結構較大，在開展檢修作業過程當中需要高空作業，并且需要不斷變換位置冒著對檢修工作安全性提出極高要求。

1安全保護裝置概述

所謂安全防護設備，就是在不正常狀態下，可以保證起重機的安全工作，預防安全事故。迄今為止，最普遍使用的安全保護措施是緩沖;各種限位器，起重力矩限位器等。限位器是起重機設備中必不可少的設備之一，在制造過程中，有旋轉角限位器、下降深度限位器、提升高度限位器等。剎車是起重機起重機械中的一個關鍵部件，它在起重機械中起著舉足輕重的作用。如果在運輸過程中發生了熔斷的金屬，或者發生了故障，那么就會有更多的風險。同時，起重機的起重裝置也會受到很大的損壞，所以在每個傳動裝置中都要有兩組制動裝置，以保證它們的安全[1]。

2新型檢修安全保護裝置結構設計

起重機載重量大，在運行期間必須定期維護保養。在此過程中，由于起重機的結構尺寸大，又全部位于高空，因此，在進行維修和維修時，必須進行高空作業。在高空作業中，由于起重機的維修部位比較多，工人的工作位置也比較復雜，給其帶來了更大的風險。檢修安全防護設備主要包括固定鋼管、止動銷、連接桿、安全環等。固定鋼管為焊接方式，在使用中，將固定鋼管與橫梁欄桿連接;止斷器一端連接于固定鋼管，一端連接于連桿，確保連接棒與固定鋼管的聯接，并能靈活移動;安全環和連桿采用焊接方式相結合。在安全環中懸掛安全帶，確保操作人員的安全。在設計時，304不銹鋼的緊固鋼管，采用焊接方式將其固定于起重機的橫梁欄桿上，并在管內設置一條與鋼管垂直的橫向通道。沿滑道方向，每隔一段距離設置一固定槽，以固定止動銷。鎖緊螺栓由45號圓鋼焊接而成，兩個直徑相等的圓鋼焊成十字形，由連桿焊接，安全圈與連桿焊接，構成了滑動裝置。

3硬件設計

3.1微控制器

主控芯片選用TMS320F2802系列單片機，由美國德州儀器制造。TMS320F2802的核心是32位C28x，它的指令長度更短，執行效率更高;具有在同一編碼長度下更高效的指令;采用單循環雙16x16和32x32比特的硬件乘法器，在一個時鐘循環中實現32比特的運算;超快的中斷和響應，使系統保護、功能響應更高效、更快捷;TMS320F2802芯片上有32 KW的 Flash和6 KW的 RAM，適用于在線數據表的存儲，并具有更多的可變存儲功能，有效地改善了系統的性能;TMS320F2802具有3個外部中斷，可以與GPIO-A的任意一根插頭進行連接，方便了對信號的外接和 PCB的配線;TMS32OF2802具有3個32位的定時器，其時序范圍從1微秒至數十分鐘不等，無需添加計時變量即可完成所需的時間計數，多個定時器為多個計時任務提供了良好的選擇;TMS320OF2802具有12比特的 AD，其最高可達6.25 MHz的轉換，可選用內置或外部基準電壓;主要包括 SCI， SPI， PCI， PCI等三個功能模塊;TMS320F2802采用128比特的加密方式，其中包含了 FLASH、L0、L1等多種編碼，可以防止被讀取;TMS320F2802能夠很好的支持 C語言的編程，其運行效率可達1∶1.1[2]。

3.2轉速傳感器

速度傳感器采用了光電編碼技術。光電編碼器是一種集光學、機械、電氣等技術于一身的數碼感應器。這種編碼器是 A、B、Z的輸出信號，其中，A和 B是相位差為90度的方形信號，Z是零相位交叉的脈沖信號。光電編碼器轉動一周，A、B相輸出相同數目的脈沖，Z相輸出一次，通過計算脈沖的頻率，可以得到電動機的實際轉速，并根據脈沖數目來確定電動機在剎車時的剎車距離。為改善光電編碼器的定位精度，本保護設備采用四倍頻法對信號調理電路進行處理，并對其進行判定、計數和運算，從而得到電機的轉向、轉速和制動距離。

4軟件設計

本保護設備的軟件主要由系統主程序、速度檢測子程序、仿真量（溫度、重力等）檢測子程序組成;RS-485總線中使用的數據顯示子程序、無線通信驅動子程序以及MODBUS通信子程序。在此基礎上，利用編程方式對單片機的定時進行編程，以完成對頻率信號進行計數和定時，并對剎車距離、電動機速度進行測量。模擬信號的探測與通訊也由程式設定微控制器內的AD轉換器及UART、SPI完成。RS-485總線采用MODBUS，它包括RTU和ASCI II兩種不同的編碼方式，其中RTU與安全防護設備進行通訊，設定其工作時的安全防護限制，并將所記錄的過程信息上傳至電腦，對剎車進行綜合分析，從而實現對制動器的綜合診斷[3]。

5新型檢修安全保護裝置的原理及應用

起重機是一種在各種行業中被廣泛使用的起重運輸機械，對企業的生產起到了很大的作用。由于起重機的負荷大，工作周期長，因此在長時間的使用中，必須對其進行定期的維護保養，以保證其安全運行。起重機維修要求操作人員在高空作業，因此，在進行起重機維修時，首先要解決的問題就是保證工人的安全。檢修時使用的安全防護套，其滑軌是用于保證緊固圈的正常滑動和緊固。在進行起重機維修時，維修人員將安全帶掛在安全環上，并在橫梁的欄桿處向前推進，當滑塊進入到固定鋼管的滑槽中時，安全防護設備處于不工作狀態。在進行維修工作時，將滑塊裝置置于固定槽中，使滑塊裝置處于靜止狀態，從而避免了滑塊的運動，為操作人員的安全提供了保障。在操作人員進行高空操作時，可將安全帶固定在原地，防止滑落，以保護操作人員不受傷害。如果需要多個工人同時操作，則可以在鋼管上安裝多個滑塊，也可以在橫梁的護欄部位焊接多套安全防護裝置，便于操作人員進行操作。由于安全環在安裝于固定槽中時，由于安全環的轉動會使滑塊從固定槽中滑出，所以在操作過程中應對止脫銷進行合理的設計，以防止止脫銷自動脫落，從而在相關工作人員開展高空作業過程中為其提供安全保障[4]。

結語：

本文根據起重機檢修過程中所需高空作業的特點，設計了一種新型檢修安全保護裝置，自主要是在起重機橫梁護欄位置焊接一定長度固定鋼管，將滑動系統安裝于內部滑道，當需要開展檢修作業時，將安全帶懸掛與保護裝置的安全環內部，以實際作業位置為基準對滑動系統位置進行調整，從而為相關工作人員高空作業安全性提供有力保障。

參考文獻：

[1]齊曉明.一種新型的安全輔助裝置在門座式起重機中的應用[J].河南科技， 2020（11）：3.

[2]吉同正， 王羽豐， 梁俊豪，等.智能安全監護系統在掛梁橋式起重機司機室防護中的應用[J].起重運輸機械， 2020（7）：4.

[3]王文龍， 胡敬銓， 倪波濤，等.基于SIL的塔式起重機安全裝置檢修周期優化[J].電子測試， 2021（18）：3.

[4]段治斌， 牛宇峰.淺析起重機械安全保護裝置的功能安全[J].中國設備工程， 2021（18）：2.B162084A-ED57-4E01-9348-B990C39C3EDE