8750型吊斗鏟導(dǎo)纜器根部銷子檢測報警裝置設(shè)計

劉冰冰

摘要：8750-65型吊斗鏟是世界上首臺無齒輪傳動的吊斗鏟，具有技術(shù)先進，價格昂貴，效率高，運行成本低的特點。它自重5300多噸，挖掘深度可達71米，回轉(zhuǎn)半徑100米，高為76米，可以360度旋轉(zhuǎn)，邁步行走。同時也是我國唯一一臺大型開采設(shè)備，一次裝載90立方，是一臺工作效率極高的剝離設(shè)備，可稱之為是中國第一鏟。

關(guān)鍵詞：吊斗鏟;傳感器

一、吊斗鏟導(dǎo)纜器根部銷子改造的原因

吊斗鏟使用了大量新的科研成果，在設(shè)備運行中遇到許多技術(shù)難題，其中長為109米重370噸的大臂根部銷子由于工作時震動較大出現(xiàn)了頻繁竄動，針對這一現(xiàn)象，對銷子加裝竄動報警系統(tǒng)。

大臂主要由工字鋼和鋼管組成，重370噸，頂端用四根95mm的主繃繩與三角架相連，大臂的根部和回轉(zhuǎn)架耳子之間是兩個直徑45mm長為1200mm的銷子相連，這樣就能固定和支撐大臂，而銷子是由穿孔邊銷固定。

吊斗鏟為倒堆工藝，也就是集采運排三大環(huán)節(jié)于一身，其中運和排的環(huán)節(jié)中大臂起至關(guān)重要的作用，它高速轉(zhuǎn)動抱閘瞬間抱死，這時大臂產(chǎn)生慣性，使根部銷子軸向竄動，會將固定邊銷剪切，由于長時間剪切固定邊銷，會發(fā)生斷裂。如沒有固定邊銷，銷子容易竄出，銷子竄出將導(dǎo)致大臂坍塌，整個大臂會損壞，造成的損壞不可估量。

二、改造的目的

我們在日常點檢過程中，會有鉗工負責(zé)人對根部銷子進行檢查，一般檢查的步驟就是觀察銷子的擋板是否變形、脫落。這種檢查方法有一定的時間局限性，因為機械故障的發(fā)生也許就在下一秒，它具有突發(fā)性的特點。人為的檢查不能實時監(jiān)控。針對不足我們有必要增加一些有效的監(jiān)控系統(tǒng)，在不破壞本體的情況下加裝一套報警系統(tǒng)，可對根銷竄動進行有效的監(jiān)控。

三、傳感器的選用

（一）、位移傳感器的分類

位移傳感器又稱為線性傳感器，是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，傳感器的作用是把各種被測物理量轉(zhuǎn)換為電量。在生產(chǎn)過程中，位移的測量一般分為測量實物尺寸和機械位移兩種。位移傳感器，是利用磁致伸縮原理、通過兩個不同磁場相交產(chǎn)生一個應(yīng)變脈沖信號來準確地測量位置的。測量元件是一根波導(dǎo)管，波導(dǎo)管內(nèi)的敏感元件由特殊的磁致伸縮材料制成的。測量過程是由傳感器的電子室內(nèi)產(chǎn)生電流脈沖。該電流脈沖在波導(dǎo)管內(nèi)傳輸，從而在波導(dǎo)管外產(chǎn)生一個圓周磁場，當(dāng)該磁場和套在波導(dǎo)管上作為位置變化的活動磁環(huán)產(chǎn)生的磁場相交時，由于磁致伸縮的作用，波導(dǎo)管內(nèi)會產(chǎn)生一個應(yīng)變機械波脈沖信號，這個應(yīng)變機械波脈沖信號以固定的聲音速度傳輸，并很快被電子室所檢測到。由于這個應(yīng)變機械波脈沖信號在波導(dǎo)管內(nèi)的傳輸時間和活動磁環(huán)與電子室之間的距離成正比，通過測量時間，就可以高度精確地確定這個距離。由于輸出信號是一個真正的絕對值，而不是比例的或放大處理的信號，所以不存在信號漂移或變值的情況，更無需定期重標。

（二）位移傳感器的原理

電位器式位移傳感器，它通過電位器元件將機械位移轉(zhuǎn)換成與之成線性或任意函數(shù)關(guān)系的電阻或電壓輸出。普通直線電位器和圓形電位器都可分別用作直線位移和角位移傳感器。但是，為實現(xiàn)測量位移目的而設(shè)計的電位器，要求在位移變化和電阻變化之間有一個確定關(guān)系。電位器式位移傳感器的可動電刷與被測物體相連。

物體的位移引起電位器移動端的電阻變化。阻值的變化量反映了位移的量值，阻值的增加還是減小則表明了位移的方向。通常在電位器上通以電源電壓，以把電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓輸出。線繞式電位器由于其電刷移動時電阻以匝電阻為階梯而變化，其輸出特性亦呈階梯形。如果這種位移傳感器在伺服系統(tǒng)中用作位移反饋元件，則過大的階躍電壓會引起系統(tǒng)振蕩。因此在電位器的制作中應(yīng)盡量減小每匝的電阻值。電位器式傳感器的另一個主要缺點是易磨損。它的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，輸出信號大，使用方便，價格低廉。

（三）位移傳感器的應(yīng)用

直線的工作原理是跟滑動變阻器一樣的，它作為分壓器使用的，它是以相對的輸出電壓來呈現(xiàn)出所測量位置的實際上的位置。對這個裝置的工作有下面幾點要求：

1、如果電子尺已經(jīng)使用很長時間了，而且密封已經(jīng)老化，同時夾雜著很多雜質(zhì)，而且水混合物和油會嚴重影響電刷的接觸電阻的，這樣會使顯示的數(shù)字不停地跳動。這個時候可以說直線位移傳感器的電子尺已經(jīng)損壞了，需要更換。

2、若電源的容量很小，就會出現(xiàn)很多情況的，所以，供電電源需要有充分的容量。那么，容量不足，就會造成如下的情況：熔膠的運動會使合模電子尺的顯示變換，有波動，或者合模的運動會使射膠電子尺的顯示波動，造成測量結(jié)果誤差很大。如果電磁閥的驅(qū)動電源于直線位移傳感器供電電源同時在一起的時候，更容易出現(xiàn)以上的情況，情況嚴重時用萬用表的電壓檔甚至可以測量到電壓的有關(guān)波動。如果情況不是因為高頻干擾、靜電干擾或者是中性不夠好的造成的，那么就有可能是電源的功率太小造成的。

3、調(diào)頻干擾和靜電干擾都有可能讓直線位移傳感器的電子尺的顯示數(shù)字跳動的。電子尺的信號線與設(shè)備的強電線路要分開線槽。電子尺必須要強制性地使用接地支架，而且同時讓電子尺的外殼跟地面良好地接觸。信號線需要使用屏蔽線，而且電箱的一段應(yīng)該跟屏蔽線接地的。

如果有高頻干擾的時候，通常使用萬用表的電壓測量就會顯示正常，但是顯示數(shù)字就是會跳動不停的;而出現(xiàn)靜電干擾時，出現(xiàn)的情況也是跟高頻干擾一樣的。要證明看是否是靜電干擾時，可以先使用一段電源線把電子尺的封蓋螺絲跟機器上的某一些的金屬短接起來就可以了，只要一短接起來，靜電干擾就會馬上消除掉的。但是如果要消除掉高頻干擾就很難用上面的方法了，變頻節(jié)電器和機器手都經(jīng)常出現(xiàn)高頻干擾的，所以可以試一下用停止高頻節(jié)電器或者機械手的方法來驗證是不是高頻干擾的。

4、如果直線位移傳感器的電子尺在工作的過程當(dāng)中，在某一點的顯示數(shù)據(jù)有規(guī)律地跳動，或者是沒有顯示數(shù)據(jù)的時候，出現(xiàn)這種情況就需要檢查連接線絕緣是不是出現(xiàn)破損的現(xiàn)象，并且跟機器的外殼很有規(guī)律地接觸而導(dǎo)致的對地短路。

5、供電的電壓一定要穩(wěn)定，工業(yè)的電壓需要符合±0.1[%]的穩(wěn)定性，例如，基準電壓是10V的話，就可以允許有±0.01V的波動變化，如果不是的話，就會引起顯示的圈套波動這樣的情況。但是如果這個時候的顯示波動的幅度沒有超過波動電壓的波動的幅度的話，那么電子尺就是正常的了。

6、安裝直線位移傳感器的對中性需要很好，但是平行度可以允許有±0.5mm的誤差，角度可以允許有±12°的誤差。但是如果平行度誤差和角度誤差都是偏大的話，這樣會出現(xiàn)顯示數(shù)字跳動的情況。那么出現(xiàn)這樣的情況的時候，必須要對平行度和角度進行調(diào)整了。

7、在連接的過程當(dāng)中，一定要多加注意，電子尺的三條線是不可以接錯的，電源線和輸出線是不可以調(diào)換的。如果上面的線接錯的話，就會出現(xiàn)線性誤差很大的情況，要控制的話是很難的，控制的精度也會變得很差，而顯示很容易出現(xiàn)跳動的現(xiàn)象等等

四、改造后的好處

監(jiān)控系統(tǒng)采用金屬位移傳感器，采用金屬位移傳感器的好處有：

1、電壓安全 供電等級采用直流12V電源，他與吊斗鏟本身電力系統(tǒng)完全隔離，即使發(fā)生故障也不會影響吊斗鏟本身的工作。

2、檢測靈敏 灘頭能檢測到0.5cm的位移僅限于金屬部位。

3、能適應(yīng)惡略天氣 風(fēng)、雨、雪天都能正常工作。

4、防抖動 由于吊斗鏟工作時大臂抖動十分嚴重，傳統(tǒng)傳感器在抖動情況下可能引發(fā)觸點誤動作等情況。而金屬探頭不怕抖動，在抖動嚴重的情況下也能工作。

5、防短路 傳統(tǒng)傳感器如發(fā)生短路會持續(xù)報警，而金屬傳感器基本不會短路，如發(fā)生短路情況也會自動切斷。

6、不怕油污 大臂根部有自動潤滑系統(tǒng)經(jīng)常撒落油污，對傳統(tǒng)傳感器會造成腐蝕、誤判等情況，而對金屬傳感器基本不會造成影響。

7、接近開關(guān)檢測到異常信號時，可以產(chǎn)生聲光報警，也可以使吊斗鏟自動停機并做出提醒指示。

五、改造措施、計劃

在大臂根部銷子上加裝傳感器，由于傳感器位于人們經(jīng)常走動和工作部位，十分容易磕碰。我們自己設(shè)計加裝一套防護裝置。用角鋼做成三面封閉一面開口的長方體，在其中一面開一圓孔，把金屬探頭固定其中從圓孔探出頭部，這樣即防水又防止了磕碰。

六、總結(jié)

通過對導(dǎo)纜器根部銷子竄動改進的設(shè)定，避免了8750-65型吊斗鏟大臂坍塌的危險性，在加強日常點檢的程序上，進一步對其采取保護措施，以加強其安全可靠性。導(dǎo)纜器根部銷子起固定導(dǎo)纜器的作用，當(dāng)銷子竄出發(fā)現(xiàn)不及時會導(dǎo)致導(dǎo)纜器墜落后果十分嚴重，導(dǎo)纜器左側(cè)銷子竄出2次，都是發(fā)現(xiàn)及時，未造成故障發(fā)生。改進以后也排除了檢查不到位的后顧之憂，增強了第二道防線，提高其運行的安全系數(shù)為100%。