双小车起重机范文

2024-06-05

双小车起重机范文（精选7篇）

双小车起重机第1篇

随着PLC网络控制技术的日趋成熟, 总线控制技术因其通信速度快、数据量大、硬件连接简单快捷而被越来越多的第三方设备生产商所接受和认可, 基于总线技术的产品品种覆盖范围和应用更加广泛。笔者将CANOPEN总线技术应用于双小车门式起重机的电气控制系统, 很好地体现了基于CANOPEN总线技术的控制系统在工业现场应用的优越性。

1 系统组成及原理

1.1 系统组成

双小车门式起重机电气运行机构型式如图1所示。起升机构由2台起重能力为300 t的小车组成;每台小车的卷扬由2台90 kW电动机驱动;每台小车由4台5.5 kW电动机驱动, 大车由32台5.5 kW电动机驱动。

1.2 系统工作原理

系统上电后, PLC执行自检程序完成自身硬件检测和网络上的硬件检测, 检测结果显示在司机室内的触摸屏上;操作者通过凸轮控制器发出运行指令, 司机室分布式I/O采集指令数据, 通过CANOPEN总线传输给PLC进行运算控制, 并将运算结果发送给变频器, 实现电气系统各机构的运行及现场实时信息的反馈。司机室的触摸屏通过RS485通信协议和PLC链接, 完成运行数据的显示和操控。

1-大车左侧电控柜; 2-司机室; 3-电源分线箱; 4-1号小车电控柜; 5-2号小车电控柜; 6-大车右侧电控柜; 7-主控室; 8-大车位移检测编码器

2 系统硬件选型设计及网络架构

2.1 主站PLC选型

系统选用施耐德BMX P34 2010型PLC, 它集成了USB、串行Modbus链路、CANOPEN通信接口, 可以升级的SD程序存储卡具有高达1 024个数字量输入输出口寻址能力;具有高速的数据采集处理能力;外形结构紧凑, 性价比较高。

2.2 CANOPEN总线

CANOPEN是CAN应用层协议, 它基于信息广播的通信概念:每一个连接到总线的站点都接收其它站点的信息, 然后决定它们的动作, 是否回答相关指令。

CAN 协议授权所有的站点同步访问总线, 然后根据 COB-ID给予优先权。

CANOPEN物理层:CAN是以差分方式控制的两线总线 (公共回路) 。CAN 信号为CAN-High和CAN-Low之间的电压差。

CANOPEN总线的数据流速率的设定决定了其通信距离, 二者的对应关系如表1所示。

2.3 智能分布式I/O信号采集系统

智能分布式I/O信号采集系统即Advantys STB 岛。Advantys STB岛上的数字量信号模块通过网络接口模块NCO2212与CANOPEN本地总线连接, 实现现场和主站的信息交换。与同类型的分布式I/O相比, Advantys STB岛具有更小的安装尺寸、更快捷的安装方式、更经济的安装成本;模块类型齐全, 设备集成能力强, 大大提高了系统的可维护性和可用性。

2.4 总线系统的网络构架示意图

根据系统控制要求及所选的硬件设备, 设计的总线系统的网络架构如图2所示。

3 数据通信

3.1 触摸屏和PLC通信

触摸屏和PLC之间采用串口通信方式的RS485通信协议, 具有抗干扰能力强、传输速率高、距离远的特点;实现了触摸屏对整机电气系统元件状态的画面监控功能、起升高度显示功能以及辅助维修功能, 如故障显示及排除、损坏元件现场应急屏蔽功能等。

3.2 变频器和PLC通信

变频器通过集成的CAN总线接口与PLC通信, 完成变频器运行参数的修改、设定, 以及运行指令的给定和现场运行参数的采集。为了保证通信稳定可靠, 根据实际的通信数据流量将通信速率设定为250 kbit/s。

3.3 编码器和PLC通信

起升高度编码器、大车纠偏编码器选用CAN接口的多圈绝对值编码器, 通过CAN总线通信完成编码器的零点标定、数据读取及工作状态诊断。

4 系统功能及实现

4.1 主从控制功能

卷筒采用双电动机驱动, 驱动方式为主从控制方式, 主电动机为速度控制方式, 从电动机为转矩控制方式, 其转矩给定信号由主变频器给定, 从而保证2台电动机输出转矩的均衡分配。主从控制的硬件连接如图3所示。

主从参数设置如下:

(1) 按照电动机的铭牌数据设定变频器的参数;做电动机的自整定学习;完成编码器的测试;将宏设置改为起重提升。

(2) 主从变频的控制方式均为闭环方式 (FVC) ;命令给定源设定为CANOPEN, 主从变频器要同时接收速度给定信号, 否则无法进行主从控制;主从控制模式下的从电动机的抱闸由主变频器控制, 同时松、合闸。

(3) 应用功能的参数设定依据现场的实际情况而定 (如加减速斜坡、制动逻辑等) 。

4.2 大车纠偏功能

大车的运行距离比较长, 由于负载的不均衡加载, 金属结构变形、轨道地基的沉降、大车两侧的变频输出转速存在累计误差等因素的影响, 左右两侧的大车运行一段时间会有走偏的现象。

在左右两侧的从动轮上安装2只多圈绝对值编码器, 系统上电后, 读取编码器的实际值进行比较, 当偏差值大于设定值时, 通过触摸屏提示操作人员, 可以执行手动纠偏和自动纠偏程序, 保证两侧大车的运行一致。

4.3 双小车卷扬同步控制

2台小车同时工作可以提升600 t的重物, 对2台小车的同步要求很高, 每台卷扬上安装有多圈绝对值编码器, 用以实时检测起升高度, 并在触摸屏上显示, 起升偏差在一定的范围内自动同步, 当2台卷扬偏差超过设定值时, 提示司机进行人工同步。

5 软件调试

5.1 编程环境

编程软件为Unity Pro XL, 支持功能块图 (FBD) 、梯形图 (LD) 、指令表 (IL) 、结构化文本 (ST) 等多种编程语言;软件自带仿真功能, 可以实现逻辑功能的模拟仿真。

5.2 运行机构的多段速编程

硬件设置:将变频器逻辑输入口的命令接收设置为CANOPEN总线方式;起停控制设置为两线控制, 硬件组态将变频器设置为五段速, 间隔为10 Hz。

软件编程:根据门式起重机各机构的运行特点, 在主任务编程时依各部分的功能将程序分为几段, 如图4所示。

多段速控制:各机构的速度给定采用凸轮控制器实现多段速控制功能, 通过凸轮触点组合, 给中间变量赋不同的整形变量, 实现速度的分段运行及每段速度的任意设定。其程序原理如图5所示。

6 现场调试

6.1 电气控制系统调试

电气控制系统调试应遵循先通信后动作、从分部器件到整体系统、先空载到部分负载直至满负荷运转的顺序;在通电调试前应进行电源部分及电动机的绝缘测量, 在确认各部分接线准确无误后方可进行分步通电调试。

6.2 卷扬调试

卷扬采用主从控制模式, 应先进行单机调试, 在逻辑方向正确无误后再进行联机调试;在调试的过程中应注意正/负静带的设定, 注意观察主、从电动机的电流, 直至基本相等, 若设置过大会导致从电动机振荡运行不平稳。

6.3 大车和小车调试

大车和小车采用多电动机驱动方式, 存在旋转方向不一致的问题, 在机械组装前应进行确认初调, 亦可以将大小车驱动电动机分组调试, 给以较小的速度, 注意观察每个车轮的旋转方向, 完成旋转方向的调整。

7 结语

本文采用CANOPEN总线技术控制600 t双小车, 大大减少了司机室和电控柜之间的接线数量, 各机构运行平稳可靠。现场应用结果表明, 基于CANOPEN总线的双小车门式起重机电气控制系统降低了电气系统的故障率, 缩短了维修时间, 取得了较好的效果。

摘要：文章介绍了基于CANOPEN总线的双小车门式起重机电气控制系统的设计方案, 详细介绍了系统组成及工作原理、数据通信设计、系统主要功能及实现方式等。该系统可实现运行机构控制、2台小车同步运行、大车纠偏、故障报警等辅助功能。现场试运行结果表明, 该系统的应用降低了电气系统的故障率, 缩短了维修时间。

关键词：门式起重机,电气控制,CANOPEN总线,主从控制

参考文献

[1]张凤珊.电气控制及可编程控制器[M].北京:中国轻工业出版社, 1994.

[2]满永奎, 韩安荣, 吴成东.通用变频器及其应用[M].北京:机械工业出版社, 1995.

[3]张质文, 虞和谦, 王金诺, 等.起重机设计手册[M].北京:中国铁道出版社, 1997.

[4]郑萍.现代电气控制技术[M].重庆:重庆大学出版社, 2001.

[5]胡道元.计算机网络工程指南[M].北京:电子工业出版社, 1993.

中小吨位桥式起重机小车系列化设计第2篇

桥式起重机 (以下简称桥机) 是横架于车间、仓库和料场上进行物料吊运的起重设备, 是使用范围最广、数量最多的一种工程建设机械。桥机由桥架结构、大车运行机构、起重小车和电控系统等部件组成, 其中起重小车是重要组成部分, 是整机设计的难点, 它由主起升机构、副起升机构、起重小车运行机构和车架等组成, 传统起重小车构造复杂, 零部件多, 自重大。据统计, 中小吨位桥机中, 传统起重小车自重约是额定起重量的23%~33%, 吨位越小所占比例越大。桥架结构设计时, 起重小车自重应考虑在内, 通常计入额定起重量中, 从而导致桥架结构笨重, 严重影响整机性能。

为提高整机性能, 珍惜资源、节约能源, 走绿色高效的发展道路, 对桥机起重小车进行系列化和模块化设计, 采用简单的构造, 利用较少的零部件, 达到轻量化、模块化和系列化的目标。

2 起重小车现状

目前的桥机, 桥架构造形式统一, 运行车轮组模块化较好, 而起重小车的构造复杂, 起升机构绕绳方法多种多样, 零部件较多, 通用性不强。传统起重小车的设计较复杂, 其构造简图如图1所示。

传统起重小车的复杂性主要体现在以下几个方面。

1) 车架复杂, 板材厚度种类多, 形状尺寸多, 数量多, 下料、组合和焊接工作量大。

2) 制造工艺性差, 配合端面多, 加工端面多, 加工量大。

3) 零部件多, 装配工序多, 采购、检验和装配任务量大。

4) 单车定制, 一台一个样, 不利于模块化设计及批量生产。

单车定制式桥机构造类型较多, 参数不同, 各台设计因人而异, 成本不宜控制, 综合竞争力不强。为提高竞争力, 应根据市场需求, 应统一桥机类型, 做好系列规划, 用较少的零部件组合成较多的产品。

3 系列化设计

中小吨位桥机的设计关键在起重小车上, 为适应“制造简便、节能高效、经济性好、成本领先、兼顾性能、追求品质”的要求, 尽量使起重小车构造简单, 扩展性强, 通过好的设计引领客户。

设计来源于市场需求, 各行业对桥机性能的要求差别较大。首先要做好行业定位, 对应的是产品定型, 定型后桥机的构造类型、布置形式不宜大变, 以便于桥机的系列化和标准化生产, 降本增效。其次是桥机参数的确定, 起重量、起升速度、起升高度、极限尺寸等基本参数对应落实, 完成图纸的统筹设计、精细设计, 便于批量生产。

设计上要追求安全、可靠, 力求简单, 受力明确, 传力直接。在预定目标下, 选择最简单、方便和经济的手段, 避免投入过剩;在规范要求下, 用最小、最少的零部件组合成多种产品, 以满足性能需求。

3.1 设计分析

方案尽量简单, 简单就是追求构造、设计、制作、检验、安拆和维护的简单。构造形式不同影响桥机的基本尺寸、极限尺寸、制造工艺性和成本造价, 应选择合适的构造形式。性能参数由市场需求确定, 不同构造或者配置均能实现相同的搬运能力。

1) 滑轮组倍率选择桥机起升机构通常为双联绕绳, 按照吨位大小, 滑轮组一般选2~6倍率, 小吨位选小倍率, 大吨位选大倍率。传统起重小车起升机构的滑轮组倍率如图2所示。

2倍率多用于20t及以下桥机, 4倍率用于32t、50t桥机, 5、6倍率用于50t及以上桥机。

2) 滑轮组布置根据滑轮组布置位置的不同, 滑轮组分为定滑轮组上置、内藏和下挂三种形式。如图3所示。

上置式滑轮组静起升高度大, 滑轮组易检修, 但占用起升机构布置空间;内藏式滑轮组滑轮检修不便, 但节省布置空间;下挂式滑轮组构造简单, 不影响起升机构布置, 但静起升高度较小。

3) 车架联接型式根据起重小车主梁、端梁的连接形式不同, 车架分为上下搭接、阶形搭接、焊接对接、凸台螺栓对接 (键槽螺栓对接) 、摩擦环螺栓对接和剪切环螺栓对接等形式。如图4所示。

上下搭接和阶梯搭接的总体高度较大;焊接对接易变形, 不利于运输;螺栓对接方式总体高度较小, 但工艺要求高。

3.2 方案与倍率

起重小车主梁和端梁上下搭接, 主起升机构的定滑轮组布置在车架主梁内部, 吊点分开, 有利于减小主梁的受力, 起重小车整体高度低, 主梁和端梁可拆分, 制作工艺性好。车架构造和联接型式, 起重小车运行机构的布置如图5所示。主副起升机构尽量采用可通用的卷扬机, 分别固定在车架主梁的两侧。

车架主梁内不同数量的定滑轮对应了不同吨位的起重小车, 各吨位起重小车倍率的选择如图6所示。

3.3 性能参数

根据上述方案和倍率进行起重小车的参数化计算和系列化设计, 其性能参数及其配置如表1所示。

由表1可知, 在起重小车零件配置中, 钢丝绳有2种、滑轮有2种、电机有4种、车轮有3种, 相对传统起重小车, 其零件种类较少。

3.4 起重小车实例

下面给出20t、32t和50t起重小车的布置方式和构造形式, 三视图及其主、副起升机构的绕绳方法如图7、图8和图9所示。

3.5 扩展设计

根据需求可进行扩展设计, 满足其它驱动卷绕方式的需要, 如减速机外挂式起升机构、内藏行星减速机式起升机构等, 如图10所示。

在该起重小车方案下, 不改变构造类型, 选择更大的零件, 能够实现多种起升速度或起升高度系列产品。

4 结语

从节约高效、批量生产的角度看, 进行桥机起重小车的模块化和系列化设计, 便于生产和管理。从采购、检验、下料、组合、焊接、加工、装配、包装运输和安拆维修等整个流程统筹考虑, 精简工作流程, 尽可能减少每个环节的工作量。

参考文献

[1]张质文, 王金诺, 程文明, 等.起重机设计手册 (第二版) [M].北京:中国铁道出版社, 2013.

[2]须雷.起重机模块化设计[J].起重运输机械, 1990, (7) :3-7.

[3]朱德康, 邹胜.起重机创新设计展望[J].起重运输机械, 2007, (2) :1-4.

[4]李向东.浅谈起重机现代设计方法及其应用[J].起重运输机械, 2008, (2) :10-12.

[5]程文明, 李亚民, 张则强.桥式起重机与门式起重机轻量化设计的关键要素[J].中国工程机械学报, 2012, (3) :41-49.

[6]王松雷.我国起重机轻量化设计存在的困难及建议[J].起重运输机械, 2012, (8) :5-9.

双小车起重机第3篇

小车架是桥式起重机的重要承载部件, 其强度和刚度对整机的可靠性、稳定性及安全性的影响很大, 它不仅要支撑主、副起升卷扬机, 还要实现在桥架主梁上的横向运行, 承受起升和运行中的动载荷, 其设计水平将直接影响整个起重机的使用性能。在传统桥式起重机的小车架设计中, 考虑车轮与轨道之间的接触约束不强, 端梁在轨道和垂直轨道方向都容易发生小角度自由变形, 通常为提高设计效率而将此结构简化为简支梁考虑。小车架在实际制作时, 中间连系梁焊接固定在端梁上, 不仅会给端梁带来跨中竖直载荷, 同时也会对端梁产生较大的附加弯矩和剪切应力。由于连系梁与端梁惯性矩之比不同, 筋板加强后各自的约束条件难以界定, 变形协调关系比较复杂, 应力分布可以预测但不能精确计算。手工简化计算会有较大的误差, 不符合精细化要求, 对局部构造改变时没有设计理论依据。本文以某项目的QD300t桥式起重机的小车架为研究对象, 以大型有限元分析软件ANSYS Workbench为平台, 用有限元的方法对通用桥式起重机的小车架进行了静力学性能分析, 分析结果较为精确地反映了该结构的整体性能, 提高了小车架的设计水平, 为进一步优化设计、节省材料用量提供了有力依据。

1 结构特点

该小车架整体采用焊接形式, 由主梁、次梁、中间连系梁和端梁组成, 由于安装和构造的要求, 纵横交错筋板结构居多, 模型比较复杂。该小车架端梁两端与车轮组连接, 在桥架主结构的轨道上行走, 车轮踏面比轨道宽, 轨道对车轮除摩擦外无固定约束;主、副起升卷扬机经由轴承座底架、减速机底座、制动器底座、电机底座, 通过螺栓固定于小车架上平面, 主、副起升定滑轮组及平衡梁安装于小车架主梁和次梁的中间连系梁位置, 其自重载荷和工作载荷通过各自连接面传递给小车架, 结构示意如图1所示。

2 受力分析

2.1 自重载荷

自重载荷包括小车架自身重量, 其上所承载的起升卷扬机、定滑轮组、平衡梁等重量, 考虑冲击影响, 自重载荷应乘以起升冲击系数φ1 (此处取1.1) , 其中小车架金属结构自重为均布载荷, 用重力加速度值实现, 其上承载的其它部分重量, 换算到小车架上对应的底座位置上。小车架所用钢材为Q345B, 屈服强度σs=345 MPa, 弹性模量E=210 GPa, 泊松比ν=0.3, 密度ρ=7 850 kg/m3。

2.2 起升载荷

起重机小车满载吊重300 t, 考虑动载效应, 乘以动载系数φ2 (取1.1) , 起升载荷根据绕绳方式按比例分配到卷扬机、定滑轮组和平衡梁的底座上。

2.3 水平惯性载荷

按GB3811规范要求, 水平惯性载荷分别由大车制动和小车制动情况下产生, 起重机小车运行机构启 (制) 动时, 其自身质量以及起升质量产生水平惯性力, 按规范要求, 取该质量与运行加速度乘积的倍数 (此时取1.5) 计算, 但不大于主动车轮与轨道之间的黏着力, 用来考虑起重机驱动力突变时结构的动力效应[1]。

3 有限元模型建立

利用三维软件Solid Works和ANSYS Workbench良好的接口关系, 首先在Solid Works中建立三维模型。在使用工程图纸三维模型时, 为重点突出主要构件的应力和变形情况, 对安装使用的螺栓孔进行压缩;为避免应力集中而影响整体计算效果, 将锐角筋板做钝化处理, 使网格更加均匀;加载前将受力部位提前用分割线加以划分, 以使载荷方位更加精确。模型前处理后, 从Solid Works的兼容分析模块链接启动ANSYS Workbench。选用Static Structural类分析模型, 在model子模块中进行网格划分。划分时, 为保证计算的精度, 结合该小车架整体尺寸定义单元大小, 然后对需要重点关注的部位进行网格细化, 使小车架网格划分后, 既满足结果精度要求, 又不至于使计算量过大。同时, 该小车架的实体模型与Solid Works模型保持关联, 对结构需要修改时, 只需在Solid Works中修改, 在ANSYS Workbench中更新即可。该小车架模型共划分单元数106434个, 节点数202 070个, 最终有限元模型如图2所示。

4 有限元静力分析

4.1 载荷及边界条件

对划分好网格的小车架模型施加载荷, 通过用实际重量和模型重量比值修正重力加速度值的方法实现小车自重的加载, 按照受力分析中的描述在各个底座分割面域的所有节点施加集中载荷。施加边界条件和约束, 该小车架由4组台车通过连接轴支撑, 将此处轴孔位置的所有节点加圆柱面约束, 只保留绕轴线方向的旋转自由度。

4.2 结果分析

在结果文件中添加主应力云图、变形云图, 通过ANSYS Workbench求解模块计算分析, 结果如图3、图4所示。由图示结果可知, 最大应力分布于小车架主梁的中间位置。次梁和端梁应力较小, 可以进一步优化, 减小整机重量。另外, 端梁台车孔上部筋板处有局部的应力集中, 需要适当调整筋板结构。最大变形量位于主梁中部, 垂直静刚度和水平静刚度均在规范的许可范围内, 所以整机强度和刚度均满足工作要求。

5 结语

通过对QD300t桥式起重机小车架的结构特点和受力情况进行分析, 并利用ANSYS Workbench平台建立该车架的有限元模型, 进而分析了该小车架的静力学特性。分析结果为:

1) 应力云图表明, 小车架整体应力不超过屈服极限, 处于材料线性变化范围, 但局部筋板存在应力集中现象, 在高频载荷作用下, 容易出现疲劳, 需要进一步优化。

2) 受局部弯矩影响, 在端梁和中间连系梁连接部位内侧应力比外侧要大, 中间连系梁的应力并没有呈现中间比两端大的特点, 说明中间连系梁在计算时不能简化为简支梁, 但也不能认为是两端固定连接, 要充分考虑两梁各自刚性对连接部位的影响。

3) 运用ANSYS Workbench能够快速地对小车架模型进行有限元分析, 从而实现对小跑车强度和刚度的预测, 提高了设计效率, 使起重小车更加轻量化。

4) 小车架整体应力不大, 强度安全余量很大, 但刚度余量很小, 说明小车架在设计时考虑更多的是自身刚性对振动的影响, 因此小车架设计时并不需要强度较高的材料, 普通板材即可满足要求。

参考文献

[1]GB/T 3811-1983起重机设计规范[S].

[2]许京荆.ANSYS 13.0 Workbench数值模拟技术[M].北京:中国水利水电出版社, 2012.

双小车起重机第4篇

轮胎式龙门起重机 (简称轮胎吊) 在码头内场作业中扮演着举足轻重的角色, 而吊具作为轮胎吊的重要功能部件, 其功能的齐全性直接关系到集装箱在装卸过程中的作业效率。

1 组成机构

本系统采用双起升电机机构, 并通过双起升电机反向运行实现吊具的左右倾转动作, 其他功能由一套多功能辅助机构来实现, 这套多功能辅助机构由两个滑车电机加两个推杆电机组成, 所有电机均为变频电机且两两对称布置, 并充分考虑均衡小车重量问题, 以减少由于小车跑偏而导致的啃轨问题。

2 多功能辅助机构原理

2.1 吊具的左右旋转

如图1所示, 当前部推杆电机向左运行, 前部左侧辅助钢丝绳 (虚线) 放松, 右侧辅助钢丝绳 (黑色直线) 收紧, 后部推杆电机也是同样原理。那么分析左边受力情况, 有个向后的拉力, 右侧则是个向前的拉力, 从而使下部的负载形成旋转的动作。

2.2 吊具的左右平移

如图2所示, 同吊具的左右旋转原理类似, 当前后部推杆电机同方向同速度运行时, 左右两侧一边放松一边收紧, 从而形成了左右平移动作。

2.3 吊具的前后平移

如图3所示, 前部防摇电机收紧或放松钢丝绳 (黑色直线) , 后部防摇电机放松或收紧钢丝绳 (虚线) , 从而形成了前后平移动作。

2.4 小车方向的主动防摇功能

如图4所示, 由于钢丝绳柔性, 所以当上部机构前后运动停止后, 下面的负载由于惯性会有所滞后。那么和上述的前后平移功能原理相同, 通过调整前后部防摇电机的输出力矩, 使吊载与小车具有相同的加速度, 尽快减小摆动幅度, 从而实现防摇效果。

3 现场调试难点

3.1 双起升同步调试

由于两侧起升机构之间没有物理连接, 而且基本上20mm以上的高度差就会有较明显的左右倾感觉, 这就要求本项目具备很高的双起升电气同步精度。两侧起升卷筒都安装了绝对位置编码器, 检测两侧起升位置。采用同西门子运动控制器SIMOTION D435的同步技术工艺包类似的算法, 用PLC编程控制实现同步。

调试时需要注意两点:

(1) 附加给定不能过大, 以免造成电机同步时的机械冲击。

(2) 附加给定要和制动器关闭时的速度阀值相匹配, 以免电机在减速同步时, 由于过高的附加速度而无法正常停止抱闸。

3.2 主动防摇调试

防摇电机正常工作状态下采用转矩控制。通过前后防摇电机的实际转矩和实际转速反馈, 采用经典控制理论中应用最广泛的PID控制算法, 在保证防摇系统稳定的前提下, 兼顾了系统的带载能力和抗扰能力。调试中需要不断调整比例及微分环节系数, 以获得满意的防摇效果。目前防摇效果基本能达到:40t负载, 吊具高度4.5m, 小车全速运行正常停止, 两个循环后摆幅±50mm。

4 分析结论

从表1可以看出, 本方案比常规的技术方案在技术性能指标上都有较大的提高, 且所有功能都已实现。

目前此方案小车已在用户码头稳定运行近一年, 得到了用户码头方的认可和肯定。

摘要：轮胎式龙门起重机小车及吊具的功能直接影响着集装箱装卸时的工作效率。鉴于此, 主管设计并成功实现一多功能小车方案, 现对此进行分析和论述。该方案采用不同于常规的方法来实现吊具的前后左右平移、左右回转、左右倾转, 且达到了很好的防摇效果 (小车停下的两个循环后偏移量±50mm) 。

关键词：起重机,轮胎吊,小车,吊具,防摇

参考文献

[1]傅德源.实用起重机电气技术手册[M].2版.北京:机械工业出版社, 2011.

双小车起重机第5篇

关键词：船用门机,齿轮齿条驱动,起重小车走行

1 概述

目前, 门机上的起重小车一般为滚轮驱动和卷扬机牵引驱动两种形式。对于船用门机, 船体工作时会产生一定的横倾角度[3], 最大为5°。对于滚轮驱动与卷扬机驱动, 由于与小车轮与走行轨道间的滚动摩擦系数很小, 当横倾角度超过摩擦角时, 小车装置将产生自主运动, 不利于整机运行。

此外, 为了提高工作效率, 门机的走行速度更大, 启动时间变得更小, 启动加速度更大, 仅靠滚动摩擦力无法提供启动所需的大加速度。因此, 为起重小车设计齿轮齿条驱动走行方式, 不仅能有效抵抗船用门机的横倾, 而且能满足高速运行与大加速度启动要求。

2 主要结构

起重小车齿轮齿条驱动走行机构系统包括主梁, 四车轮起重小车, 起重小车车轮轨道, 驱动齿轮, 齿条轨道和变速电机 (如图1、2所示) [1,2]。其中两条起重小车车轮轨道固装在两根平行主梁, 起重小车两侧的前、后车轮对应压在两条车轮轨道上, 两条齿条轨道与两条车轮轨道对应平行分别与两根主梁固接, 两台变速电机对称安装于起重小车下部, 连接在减速电机输出端的驱动齿轮与条齿条轨道对应啮合, 电机动力驱使驱动齿轮沿齿条轨道移动, 使四轮小车沿车轮轨道运动。

3 齿轮齿条驱动走行工作原理

3.1 适合较大的走行速度与启动加速度

起重小车平稳高度的走行能大大提高工作效率与设备的使用率。在满足精度条件下, 齿轮齿条走行满足高走行速度。

对于较大的起重加速度, 一般的滚轮驱动形式依靠摩擦力提供启动加速度, 其受制于摩擦系数, 大加速度启动会出现打滑窜动, 而利用齿轮齿条传动则可以很好的解决这一限制, 利用齿轮齿条副之间的作用力T作为动力 (如图3所示) , 可以实现大加速度启动, 使起重小车在短时间内达到较大的走行速度。

图3中, 在不考虑变为系数时, 齿轮齿条副法向力T为[4]:

水平圆周力为:

其中:P为齿轮输入功率 (Kw) ;n为齿轮转速 (r/min) ;d为齿轮分度圆直径 (mm) ;α为啮合角, 对于标准齿轮为20°。

3.2 齿轮齿条防横倾作用

由于齿轮齿条的特殊结构, 在起重小车在水面作业发生横倾时, 齿牙会产生限位块的作用为起重小车提供抵抗倾斜的作用力 (如图4所示) 。

假定起重小车整体结构重量为G, 在产生横倾θ时, 齿轮副在工作平衡状态下会产生±0.5Gsinθ的附加力 (0.5Gsinθ<

在 (a) 图中, 附加力与齿轮齿条副法向力同向, 合力为:

在 (b) 图中, 附加力与齿轮齿条副法向力同向, 合力为:

由于附加力远小于法向力, 因此实际计算可忽略不计。

可以看到, 齿轮齿条副的特有结构与驱动方式能有效地解决船用门机在工作时的横倾作用。

3.3 齿轮齿条驱动走行原理

在船用门机起重小车齿轮齿条驱动实施过程中, 两根主梁为起重机固定结构与船体固连, 两条车轮轨道平行地固定安装在两根横梁上, 两条齿条轨道对称平行设置在两条车轮轨道内侧, 并分别与两根横梁固定连接, 起重小车两侧车轮压在两条车轮轨道上;两个变速电机对称固接在起重小车下部车架, 位于齿条轨道内侧, 变速电机输出端分别与驱动齿轮连接。

变速电机驱动齿轮, 在输入转矩作用下, 齿轮齿条提供齿轮的转动动力, 使齿轮沿两条齿条轨道移动, 同时带动起重小车车轮沿车轮轨道大加速度启动, 高速平稳运行。

4 结束语

随着我国水上工程的迅速发展, 内河以及海上船用设备的需求日渐增大, 类型和要求也在不断创新和丰富。门机作为传统的起重设备, 在水上领域的应用越来越广泛, 在效率, 空间结构, 起重小车走行速度等各方面的要求也越来越高。

由于水上的特殊环境, 潮湿, 横纵倾等不利因素会对门机的起重小车走行带来弊害, 因此, 齿轮齿条驱动作为一种新型的起重小车走行方法, 可以使门机运行安全可靠, 施工精度高, 稳定性好, 而且施工效率高。

目前用于长江航道岸基工程建设的25t长江抛石工作船采用了这种起重小车驱动方法, 是目前国内最为高速, 最平稳, 最精确, 最为先进的现代化起重设备。产生了巨大的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]张质文等.起重机设计手册[C].北京:中国铁道出版社, 1998.

[2]成大先等.机械设计手册[C].北京:化学工业出版社, 2002.

[3]中国船级社.船舶与海上设施起重设备规范[S].北京:人民交通出版社, 2007.

双小车起重机第6篇

1 起重小车运行异常, 出现异响的表现

从现场现象看, 此起重机运行方式为:起重机大车东西向运行, 起重小车南北向运行。

起重小车6个车轮分布示意图见图2。起重小车向南运行时无异响, 车轮1、2、3、4、5全程着轨道, 车轮6全程不着轨道, 车轮3、4不走正;起重小车向北运行时出现断续较大异响, 车轮1、2、3、4、5、6全程着轨道, 车轮3、4不走正。

2 产生起重小车运行异常, 出现异响的原因分析

2.1 金属结构

起重机金属结构门架主要部件主梁产生微量变形, 起重机主梁因单只主梁受剪切和扭转应力, 故使起重机主梁跨中截面上半部分向非走台侧产生20mm的旁弯, 因起重机支腿连接法兰限制, 导致起重机主梁支腿部分未产生变形, 同时起重机主梁悬臂部分产生向走台侧10mm的旁弯。起重机金属结构门架主梁产生的微量变形导致主梁3条轨道间距a、b、c出现不同程度的误差, 从而导致起重小车运行时出现断续较大异响。

2.2 起重机门架主梁轨道接头焊接

起重机门架主梁3条轨道接头处均采用焊接连接, 因受焊接工艺的限制以及轨道材质和焊接材质不同, 导致起重小车吊运载荷后轨道接头产生塑性变形, 起重小车运行至轨道接头处出现异响。

2.3 起重机起重小车架

起重机起重小车架产生下沉, 起重机起重小车在厂内生产时预向上扬起10mm, 起重机安装完毕吊运重载后起重小车架产生下沉, 经现场测量起重机起重小车在厂内生产时预向上扬起的10mm已经恢复至水平, 从而导致轮距a、b、c出现不同程度的误差, 从而导致起重小车运行时出现断续较大异响。。

2.4 起重机起重小车车轮3、4直线度

起重机起重小车车轮3、4直线度超出标准公差, 导致起重小车不走正, 从而导致起重小车向南运行时车轮6全程不着轨道。

同时若起重机吊运货物因货物载荷重, 压制起重小车车轮5、6强制贴合轨道, 造成起重小车架产生变形, 从而起重小车运行时出现较大异响。

2.5 起重机起重小车车轮3、4和车轮5、6的轮子间距对角线

起重机起重小车车轮3、4和车轮5、6的轮子间距对角线不等, 此项问题产生的原因有多种综合因素, 但主要的因素是起重机出厂时间距对角线不对等, 从而导致起重小车向南运行时车轮6全程不着轨道。

3 检测和解决上述问题所需施工机具和检测仪器

1) 工机具:电焊机2台, 氧气、乙炔气割2套, 角向磨光机2台, 螺旋千斤顶20t1个, 液压千斤顶20t1个, 套筒扳手2套, 梅花扳手2套, 开口扳手2套, 大锤1个, 手锤1个, 撬棍2个, 大绳30m2根, 厚度不均的垫片若干, 常用钳工工具等。

2) 检测仪器:钢卷尺, 塞尺, 角尺, 细线绳, 吊坠等。

4 施工准备

1) 详查起重机生产图纸及技术资料;

2) 现场测量各项尺寸数据, 比对尺寸数据和图纸的一致性;

3) 编制有针对性的施工方案, 详细对施工队进行技术交底;

4) 其他施工准备, 做好材料, 工具, 临时设施的准备;

5) 清理整顿现场, 从安全施工的角度出发, 布置和动员施工队做好现场标准化工作, 确保安全施工。做好材料及工具堆放有序, 施工场地整洁, 机电设备措施齐全, 各项安全责任制度和安全管理制度落实。

5 起重机维修执行技术标准

1) 《通用门式起重机》GB/T14406-2011;

2) 《起重机械监督检验规程》;

3) 《起重机设计规范》GB/T3811-2008;

4) 《起重机械安全规程》GB/T6067-2011。

6 起重机上述问题的具体解决方法

1) 起重机金属结构门架主要部件主梁产生的微量变形, 此类型单主梁门式起重机主梁产生的变形量不是很大, 同时单主梁门式起重机主梁的截面较大, 如起重机主梁没有产生特大变形, 可以不予考虑修整起重机主梁。此类起重机主梁产生的微量变形一般可以通过起重小车的轮距调整来消除异响, 因此在此我们忽略主梁的微量变形。

2) 起重机门架主梁轨道接头焊接突出部分, 我们采用角箱磨光机把起重机轨道突出部分磨平, 从而尽最大能力的保证轨道的平行度和直线度。

3) 起重机起重小车架产生下沉, 此类问题我们采用在起重小车架下支反滚轮5、6连接法兰处加设8mm垫板, 从而使起重小车架产生上扬的方法解决。加设垫板的方法见图3。加设垫板遵循2条下支反滚轮支腿加设相同厚度垫板的原则, 如若2条下支反滚轮支腿加设垫板厚度不均等, 容易产生其中一条下支反滚轮不着轨道, 起重小车运行时产生偏斜从而产生异响。如果起重机起重小车出厂时下支反滚轮5、6和轨道3的间距不等, 可以在2条下支反滚轮支腿加设不同同厚度垫板, 用以调整下支反滚轮5、6和轨道3的间距不等。

4) 起重机起重小车车轮3、4直线度问题, 经现场用细线绳拉直线的方法测量, 此台起重机起重小车车轮3、4存在直线度超出允许公差的范围, 测出车轮4向起重机主梁外侧歪斜1mm, 见图4所示。处理此种情况一般采用修理被动轮的方法, 正好此起重机车轮4为被动轮, 因此调整车轮4就是减薄或增厚两块垂直键板的厚度。

具体操作方法见图5如下:

a.将所有键板和小车架打上记号, 以备装配时找正;

b.将小车用螺旋千斤顶顶起, 使车轮4离轨道面约6~10m m, 松开车轮4螺栓;

c.用气割割掉起重小车架上的定位键板1、2、5、8, 水平键板4、6和垂直垫板3、7;

d.在垂直键板7后侧加设1~3m m厚垫片;

e.按移动记号将车轮4和所有键板装好, 并拧紧车轮定位螺栓;

f.用细线绳测量车轮3、4的直线度和垂直度, 测量无误差后开空车起重小车运行;

g.试车后, 若起重小车无走斜现象, 将各键板点焊上。焊接时, 边试车边焊, 防止焊接后变形。

5) 经调试起重小车车轮3、4直线度后, 起重机起重小车已经走正, 但车轮3、4和车轮5、6的轮子间距对角线仍然不对等, 起重小车向南运行时车轮6仍然不着轨道。此时起重小车下支反滚轮法兰处加设垫板需调整, 加设垫板更改为, 车轮6处法兰加设8mm垫板, 车轮5处法兰加设3mm垫板 (此处垫板厚度数值为多次调试后得知, 在此不再一一赘述) 。

6) 上述5步维修时最好的进行顺序为步骤4、步骤5、步骤3。

本台32t“L”型单主梁门式起重机经过以上步骤调试修整, 上述出现的起重小车出现走斜、啃轨、异响等故障已经全部消除。现在已经经过用户3个多月的使用及测试, 起重小车南北运行正常, 无走斜, 啃轨和异响情况出现, 获得了用户的一致好评。

参考文献

[1]通用门式起重机GB/T14406-2011.

[2]起重机械监督检验规程.

[3]起重机设计规范GB/T3811-2008.

双小车起重机第7篇

单片机由于体积小、集成度高、可靠性高、控制功能强、低功耗、易扩展等特点, 在工业控制、电子通信等方面被广泛应用, 单片机技术已成为控制系统中最普遍的应用技术[1,2,3]。许多高校都开展了单片机教学, 单片机教学具有较强的应用性、实用性, 不仅需要理论知识, 更需要应用实践。但是, 传统的教学模式, 以教师讲授为主, 学生被动接受, 教学中强调理论知识体系的完整性、严密性, 配套实验也仅为少数的验证实验, 存在学生学习难度大, 难以激发学习积极性等的问题。因此近年各大高校都开展了对单片机教学的探索, 如开发、自制单片机教学实验平台, 建立虚拟实验室等[4,5,6,7,8]。其中, 智能小车平台由于其有别于实验箱与虚拟软件的良好体验性, 受到广大学生的青睐[9,10,11]。

1 基于小车的多模块、双系统单片机学习平台

我校机械工程实验中心在总结他校的教学经验, 结合自身实际情况的基础上, 设计开发基于小车的多模块、、双系统单片机学习平台。图1所示为小车模型图;图2所示为系统框图。

1.1 小车教学平台

以智能小车为模型, 使嵌入式系统教学有了实物教学平台, 将理论知识应用到平台控制上。充分利用小车平台上的电机驱动、传感器、通讯、LED灯、数码管、按键、广告点阵显示屏等硬件, 设置相应实训情景, 如LED灯的控制由以前无意义的点亮、熄灭, 替换为随着小车的行进所需要的信号灯等, 提高学习趣味性。在教学的过程中, 学生进行单片机控制电路分析、设计、制作 (一种方式是多功能模块的自由组合, 另一种方式是在此基础上设计与制作未提供的功能模块) , 程序设计, 应用电器件分析与应用技巧等, 增加学生的学习积极性, 提高学习效果。

1.2 多模块、双系统设计

系统框图如图2所示, 为适应不同层级的教学, 系统采用多模块、双系统的设计。位于小车底层的是逻辑接口分布板 (底板) , 在其上面可采用积木式装拆逻辑功能模块与核心板。逻辑功能模块可随着教学或项目需要, 选用合适的逻辑功能模块将其组装到小车上, 以实现相应功能要求, 如图3、图4所示为其中的无线发送、接收模块原理图。核心板分别为51单片机核心板与STM32核心板, 采用插针式, 同样可根据使用者要求选用, 如图5、图6所示。

采用多模块、双系统的设计, 目的是使教学过程由简及繁、由浅入深、循序渐进。由于现行单片机教材多以51单片机为示例, 因此为结合理论教学, 初学者可用51单片机核心板, 从搭建简单的LED系统入手, 再逐步增加其它逻辑功能模块, 通过实践掌握51单片机编程, 熟悉各逻辑功能模块知识。而在实际应用中, 51单片机由于其局限性不能满足某些高端的需求, 因此可采用STM32核心板开展进阶学习。

在教学中, 根据基于小车的多模块、双系统单片机学习平台, 设计了一系列教学任务, 如表1所示。

2 结语

基于小车的多模块、双系统单片机学习平台, 以小车为载体, 增强了学习体验, 提高了学生学习的积极性, 采用多模块、双系统的设计, 使学习过程由易到难, 既结合理论教学又结合实际应用。在满足实践教学的同时, 也可结合项目需要进行组建, 在教学与项目应用中都取得良好的效果。

参考文献

[1]工君, 裴喜平.“单片机原理及应用”教学实验装置的研发[J].实验技术与管理, 2008, 25 (1) :52-53.

[2]贾玉瑛, 陈波.单片机实验教学改革与探索[J].实验室科学, 2008 (6) :26-27.

[3]丁向荣.STC系列增强型8051单片机原理与应用[M].北京:电子工业出版社, 2009:22-38.

[4]林秒丽.项目教学法在单片机教学中的应用[J].教法研究, 2011, 42 (12) :120-121.

[5]贾萍, 丁向荣, 胡美兰.“教、学、做”一体化单片机教学实验平台的设计与应用[J].实验技术与管理, 2012 (6) :139-142.

[6]朱向庆, 黎东涛, 苏超益, 等.适合于项目教学法的三合一单片机实验箱设计[J].实验技术与管理, 2013 (7) :55-59.

[7]惠煌, 赖晓晨, 迟宗正, 等.高校单片机教学实验设备自制模式探索[J].实验技术与管理, 2012 (5) :229-232.

[8]董增文, 徐健宁, 刘国平.面向研究性学习的单片机虚拟实验室研究与开发[J].实验技术与管理, 2013 (3) :86-88.