淺析1000t提梁機天車系統同步控制方法

馮旭 劉培勇 王金祥

摘要：在橋梁架設施工過程中，為了滿足預制整孔箱梁的起吊、移運等工況，各種大型搬梁機應運而生。TLMEL1000t輪胎式搬梁機是秦皇島天業通聯重工科技有限公司自主研發生產的大型起重搬運設備，考慮吊運箱梁方式以及運梁工況要求，采用兩臺天車機協同作業的方式來工作。為了確保預制整孔箱梁在起吊、轉運過程中的安全性和穩定性，本文針對此臺TLMEL1000t輪胎式搬梁機的天車系統的多種運動單元進行研究，分析其同步控制方法，以供參考。

關鍵詞：輪胎式搬梁機;CAN總線;多運動單元;同步控制

中圖分類號：U41??? 文獻標識碼：A ??? 文章編號：2096-6903（2021）04-0000-00

0前言

隨著中國經濟技術的飛速發展，傳統的32m整孔預制箱梁正在被逐漸代替，40m整孔預制箱梁憑借其每延米減重、施工跨度大、減少橋墩使用數量等優勢，近年來在整孔預制梁中嶄露頭角。其布局簡潔、成本較低、標準模塊化圖紙生產等優勢逐漸顯現，這極大地降低了整條線路的成本，節約了寶貴的土地資源。

隨著智能化水平的不斷提高，各種設計理論的創新發展，更多的智能化大型起重設備應運而生。信息化時代的到來意味著數據融合、數據共享和信息互聯，CAN總線、藍牙、激光測距等技術的推廣應用，使得多車協同、同步控制已經成為行業發展的主流。本工程所使用的TLMEL1000t輪胎式搬梁機就是典型同步控制的實例，如圖1所示。

1主要內容介紹

TLMEL1000t輪胎式搬梁機主要用于新建南昌經景德鎮至黃山鐵路整孔混凝土箱梁從預制場臺座內的起吊、場內短距離運輸（橫向、縱向）以及將混凝土箱梁吊裝到運梁車上等工作。

2金屬結構

金屬結構維系著整體設備的安全穩定，是整臺設備的承載結構，設備的最頂部為提梁起升小車，設備最下部結構為行走大車架，驅動形式為液壓驅動，因其起重量大、承載能力要求苛刻，所以整機的安全系數需取較大值，以此來保證整體設備在運行時的安全性和穩定性。整體金屬結構主要由主梁、側橫梁、支腿和大車車架組成[1]。

3液壓系統

TLMEL1000t輪胎式搬梁機由行走閉式回路系統組成。開式回路系統控制轉向、頂升、輔助頂升支腿及天車卷揚機的運行、天車縱移橫移系統等，采用負載敏感（即壓力-流量需求）系統加電液比例控制系統[2]。靜液壓變量閉式驅動系統控制整機的驅動系統，整機壓力整體穩定在可控制范圍內。

在行走馬達中為防止液壓系統內油壓過高，可增加液壓控制閥和限壓閥，以便提高整車的安全性、增加整機控制的穩定性和準確性，其優點眾多且安全可靠。

4天車系統同步控制

TLMEL1000t輪胎式搬梁機上有兩臺天車，采用定點距起吊箱梁。在工作時，用兩臺天車同時起吊，來完成吊裝工作。

4.1天車系統

天車系統的組成較為復雜，簡單來說由液壓驅動卷揚機、動定滑輪組、驅動行走組件以及吊具組成。為保證安全卷揚機設有多級制動，分別為高速端雙制動以及低速端制動。整體安全系數充足，滿足安全規范和使用要求。行程限位開關與液壓鉗盤制動器開關安裝在一起，整機系統即可檢測到鉗盤制動器的開關狀態，由此增加了整機的安全性能。

每臺搬梁機設有四臺液壓卷揚機，分別布置在其主梁兩側，通過鋼絲繩導向滑輪、均衡滑輪和起重行車的定、動滑輪相連。

4.2同步控制

4.2.1液壓同步控制

同一臺搬梁機上的兩臺天車通過兩根拉桿機械耦合在一起，當馬達減速機通過鏈條鏈輪驅動天車縱移時，實現兩天車位置的同步性。

每臺天車上都配有兩個馬達減速機，為了實現對兩臺天車上四個馬達減速機的同步控制，我們選用力士樂公司的負載敏感電比例多路閥—M4閥來控制馬達AB口油液的換向[3]（如圖2所示）。多路閥具有結構緊湊，壓力損失小的特點，調節經過閥門的流量大小與方向，三通壓力補償旁通溢流閥放于進口閥塊內部，在多路閥停止工作時，則該閥用來補償主油路流量，此時其余閥組均處于中位。僅一組閥工作時，此時負載壓力增大導致液壓流量口縮小，整機會依據負載壓力的不同流量也會隨之變化。當搬梁機在坡路行駛時，為確保天車不會因為傾斜而超速，我們在馬達AB口增加一個平衡閥（如圖2所示），其主要起到一個鎖止的作用。

由于鏈條在松緊程度上可能會有所差異，因此馬達減速機帶動鏈輪轉動時的速度會出現偏差，為了實現天車速度的同步，我們在M4閥的LS處加裝一個直動式溢流閥（如圖2所示），在定量泵節流調速系統中，保持液壓系統的壓力恒定[4]。壓力油從進油口進入閥后，閥芯底面受到油壓的作用形成一個向上的液壓力F，當進口壓力較低時，液壓力F小于彈簧力時，閥芯在調緊彈簧的預壓力作用下處于最下端，閥處于關閉狀態，當液壓力大于或者等于調壓彈簧力時，閥芯向上運動，閥口開啟，進口壓力經閥口溢流回油箱，時閥芯處于受力平衡狀態[5]。依靠液壓系統中壓力油直接作用在閥芯上與彈簧力等相平衡，控制閥芯的開啟與關閉的動作，通過控制流量來控制速度，從而實現同步控制。

4.2.2電氣同步控制

電氣系統的組成部分是車電系統和微電控制系統。整個微電控制系統主要包括3個節點，即傳感器節點、控制器節點和執行器節點。傳感器節點負責外部信號的收集，并將外部收集的模擬信號通過CAN網絡傳送給控制器節點;控制器節點負責整個網絡的控制，它將傳感器節點傳遞的實時信號與預先設定好的信號做比較，然后通過優化對比，輸出一個合適的信號出傳遞給執行器節點，執行器節點負責接收來自控制器節點的控制信號，并將通過控制指令發送給執行結構，如液壓馬達、多路閥等。通過二者的反饋，完成各種執行元件所需要的動作，從而滿足兩臺天車之間工作過程中的各項動作的同步要求，在控制系統中，駕駛室是整車電氣控制系統的中樞大腦。

根據工況需求不同，我們也會做出不同的調整。其中之一就是兩臺提梁機聯動情況，這時要兩臺搬梁機協同作業完成吊運任務，因此還要保證不同搬梁機上天車位置的同步性。我們在搬梁機之間安裝激光測距儀，將距離參數信號通過CAN總線傳遞給控制系統，系統自動識別液壓馬達輸出的參數進行調整，這樣在滿足吊點的同時，保證兩個天車之間的同步使用，確保它們起升的速度一致，確保起吊安全，形成一個閉環控制系統，如圖3所示。

5結語

該TLMEL1000t輪胎式搬梁機在使用過程中，其天車系統同步系統在實際運用過程中表現優異，順利完成了預制混凝土箱梁的吊運工作，很好地適用于多種工況，憑借其良好的性能得到了客戶的廣泛認可。

參考文獻

[1]秦皇島天業通聯重工科技有限公司.TLMEL1000t輪胎式搬梁機使用說明書[S].2020.

[2] 劉培勇，王金祥，黃耀怡.SC1700型混凝土預制梁輪胎式提梁機[J].工程機械，2017（6）：6-11.

[3] 馮扶民，王愛國，杜以軍.1000噸輪胎式提梁機液壓驅動系統同步性研究[J].液壓氣動與密封，2019（12）：70-73.

[4] 趙靜一，孫炳玉，李鵬飛，等.TLMEL900型提梁機新型液壓控制系統研究[J].液壓與氣動，2009（12）：27-30.

[5] 張宇，王大江.一種工程機械遠程監控系統的研究[J].建設機械技術與管理，2013（9）：106-110.

收稿日期：2021-03-15

*基金項目：河北省省級科技計劃資助（S&T Program of Hebei）項目（20311901D）。

作者簡介：馮旭（1994—），男，天津人，本科，研究方向：特種工程車輛。

Analysis on the Synchronization Control Method of the Crane System of 1000t Beam Lifting Machine

FENG Xu，LIU Peiyong，WANG Jinxiang

（Qinhuangdao Tianye Tonglian Heavy Industry Technology Co.， Ltd.Hebei Province Heavy Equipment Engineering Technology Research Center，Qinhuangdao Hebei 066000）

Abstract： In the process of bridge erection facilities， in order to meet the lifting and moving conditions of prefabricated box girder， various large-scale beam moving machines have emerged. The TLMEL1000t tire-type beam moving machine is a large-scale lifting and handling equipment independently developed and produced by Qinhuangdao Tianye Tonglian Heavy Industry Technology Co.， Ltd. Considering the method of lifting box beams and the requirements of beam transportation conditions， it uses two cranes to work in coordination. . In order to ensure the safety and stability during the lifting and transfer of the prefabricated whole-hole box girder， this time， the various motion units of the crane system of this TLMEL1000t tire-type beam moving machine are studied and the method of synchronous control is analyzed.

Key words： tire-type beam moving machine; CAN bus; multi-motion unit; synchronous control