起重量限制器范文（精选7篇）
起重量限制器 第1篇
在现代企业中, 起重机是不可或缺的设备之一。随着各行业领域的发展, 起重机的工作范围也随之广泛起来, 并且在各项工作中发挥着巨大的作用, 而对于这类大型特种设备, 质量安全始终是一个比较关注的问题。兰州石化分公司炼油区共有186台起重机械, 在过去的几年间先后进行了失压保护装置改造 (采用36V控制电路控制) 、吊钩防脱装置改造等, 使得设备在一定程度上大大提高了安全操作系数, 降低了设备故障率。炼油区的起重设备基本都是一些比较陈旧的设备, 老化严重, 缺陷多, 在经过多次隐患治理后, 已有了一个明显的改善, 设备运行周期增长, 对生产和检维修有了更加有力的保障。
随着起重机械新技术的发展和逐步推广, 这些设备明显在生产中有了劣势, 特别是新的《特种设备安全监察条例》[1]颁布后, 特种设备的安全已经成为绝不容忽视的问题, 同样也使这些设备在生产和检维修中有了明显的安全隐患。安全保护装置是起重设备的“保护伞”, 对起重设备有着至关重要的安全保护措施, 起重量保护装置, 既是一个新技术, 又是关键保护装置之一。根据国家最新《特种设备安全监察条例》规定, 额定起重量大于或者等于1t, 且提升高度大于或者等于2m的起重机和承重形式固定的电动葫芦等起重机械需加装起重量限制器。基于设备目前这种状况, 经过认真的调查与分析, 发现全厂起重设备都没有起重量保护措施, 所以需要按新的标准增加保护措施和线路改造。
2 起重量限制器
起重量限制器是一种通过检测线圈电流、拉力传感及压力信号, 并将其转换为起吊重量, 防止起重机械处于超载作业险情的保护装置, 也称为起重机超载限制器[3]或起重机负荷限制器。起重量限制器是起重机的一种控制装置, 主要包含传感器和控制仪表两部分。传感器用于检测起吊重量;控制仪表根据起吊重量进行判别, 输出相应的状态信号。起重量限制器在重量超载时具有报警并切断起重机对应起升回路电源的功能, 同时还能显示起吊物体大致重量, 是集显示、控制和报警功能于一身的重要设备。根据各重量值和总重量值分别控制A、B相和A+B相报警及起重机A、B起升控制回路。按照控制方式可分为机械式一体机和电子传感式分体机两种。这两种限制器主要是指在起重机械上已经普遍使用的起重量限制器, 起重量限制器控制器外形如图1所示。
3 起重量限制器的安装
3.1 机械式一体机传感器的安装
机械式一体机安装简单、方便, 但是灵敏度低, 检测结果不准确, 故简单介绍。安装传感器时将弹性体紧靠钢丝绳, 然后用手将压板套在U形螺栓上把钢丝绳压住 (如图2所示) , 接着用扳手把左右螺母拧紧压住钢丝绳, 使其直径略有变形即可, 最后再左右各加一螺母并拧紧。注意:太紧或太松都会使传感器的输出信号不一致。
3.2. 电子传感式分体机安装及接线图
1) 首先将控制器固定在起重机控制箱外部 (如图3所示。防爆型的应安装在控制箱内, 或者用单独的防爆控制箱安装) , 用螺栓固定牢固。
2) 打开起重机控制箱, 在控制箱内找到上升控制接触器。拆除上升接触器的出线端的A相和B相 (此处注意C相为公共相, 不可使用) 。
3) 将控制器的电流互感线圈A和B分别套在A相和B相上面, 注意线圈箭头示意, 箭头向下。
4) 起重量限制器安装接线图适用于CD型基本电动葫芦 (接线图四) 和单梁桥式起重机, 不适用于双梁桥式起重机和门座式起重机。
5) 拆除上升运行的控制线 (见接线图四中 (1) 处所指按钮控制线) , 分别将控制器的控制线L1 (黑色线) 和L2 (绿色线) 串接在上升按钮控制线上。
6) 将起重量限制器的电源线a、b、c接在相应的主电源的A、B、C相上。起重量限制器电源应接在起重机主电源的进线端, 避免起重机上其他电气设备的控制。
7) 起重量限制器的外壳要求可靠接地, 安装和接线应遵循《GB6067起重机械安全规程》的有关规定。
8) 起重量限制器采用一根四芯屏蔽电缆做为电源线, 一根五芯屏蔽电缆做为控制线。有“电源”标记的三线 (黑、棕、蓝) 接交流380V, 为限制器的电源线, 有"常闭" (黑、绿) 标记的两线串联在起升接触器回路中, 其余三线接电流互感线圈。注意:电源电压~380V, 控制触点为常闭。
9) 图中A、B、C是人为规定的三相交流电, A相超前B相120度, B相前C相120度, C相超前A相120度。
10) 严格按照接线图接线且电流传感器标注的方向与实际的电流方向是一致的, 注意取电压信号的A、B相, 必须与电流传感器的A、B相一致。如图4所示。
4 起重量限制器调试
按照起重机的起重量, 设定起重量限制器的报警起重量和最大起重量。传感器和电气控制箱安装接线完成后, 按以下步骤检查, 并进行系统调整和装机试验。
1) 检查电源进线处对地 (外壳) 的绝缘电阻, 可用500V摇表测量不得低于0.4MΩ。
2) 接通电源, 此时显示器应亮并显示相应的起吊原始量。
3) 自检功能检查, 按下仪表盒上的自检键, 数显示值在报警值以上, 此时应切断起升控制回路, 起重机停止向上作业并同时有声光报警信号, 说明超载控制系统工作正常。
4) 系统调试[2]
(1) 系统零点调正:起重机的吊钩离地1m处, 打开电气盒盖, 调节位于线路板上方的电位器RP1, 使显示器数字为相应的起吊原始重量。如果调不到相应的起吊重量, 则可将1R54.3阻值适当减少, 或将1R35.1K适当增大, 以扩大量程调节范围。
(2) 满值示值调正:起吊额定值的90%~100%的标准砝码或已知重量的物件 (误差不大于±1%) , 调节线路板上“基准”电位器RP2使显示值与被测物体重量相一致, 此时应注意, 显示值应是起吊原始重量和被测物体的重量之和。如调不到, 可拨动SW4改变二级放大倍数, 扩大满值调整范围。如仍调不到, 可调正“满值”RP4。正常情况下, SW4“2”拨向ON, 其它均拨向OFF, 1~4位拨码, 拨码数字大, 放大倍数也大。 (若额定值Vc→⊥电压为+2.8V, 此时勿需调整报警点。)
(4) 报警点调整:起重量限制器出厂前虽已经过检验调整, 但在现场仍有必要重新检查。起吊额定载重量的105%~110%标准法砝或已知重量的物件, 显示器“105%”灯亮, 并且蜂鸣器报警, 延时1~2秒切断起升回路电源, 如果此时报警点偏高或偏低, 则应调正电位器RP3直至调好为止, 如有条件应对立即报警点进行测试。起吊130%载重, 应有声光报警, 立即切断起升回路电源。在起吊额定载重量的90%~100%物体时, "90%"灯亮, 并有断续声光报警, 但不切断起升控制回路电源, 提示操作工不能再增加起重量。如果要进行起重机过载试验, 可以将控制线拆除, 但本装置仍可显示起重量。
5 起重机未来发展趋势
目前, 发达国家的先进起重机无论在安全监控还是自动控制方面都具有较高的水平, 如, 德国的起重机, 采用激光装置测量起吊物的重心位置, 依靠超声波传感器引导取物装置抓取货物。大车和小车运行采用编码轨迹系统测定路径, 起升高度采用恒定张紧的测量索和角度发生器测定。起重机采用磁场变换器激光达到高度精度定位等。近年来为解决起重机吊具的防遥控制问题, 还专门开发了模糊逻辑电路的控制技术, 用神经信息技术和模糊技术来寻找开始加速的最佳时刻, 将有经验司机防遥实际操作的数据输入系统, 实现最优控制。模糊控制方式能确定实施自动工作的控制指令, 将人们主观的模糊量通过模糊稽核进行数字化定量, 再利用微机实现象熟练司机一样的自如操作, 取得更高的效率和安全性。
目前国内这种技术才刚刚起步, 还需要进一步的发展, 众多企业才刚刚认识此类技术, 还有一个逐步认识和接受的过程。中国的起重机制造业面临着机遇与挑战并存的新形势。因此中国起重机要不断发展和创新, 在技术人员的培养上还要加大力度, 形成具有一定规模的研究团队, 在生产实践中逐步将此类技术深入的推进和探索。
摘要：随着现代企业生产规模不断扩大, 生产效率日益提高, 数字化技术突破性的进展, 促使大型化、高速化和专用化的起重机械具有自动化、智能化和信息化的性能特征。生产效率的逐步提高更加促使安全生产成为重中之重, 而特种设备的安全更是不容忽视。本文就起重机的安全保护装置——起重量限制器的原理和应用进行了简要概述。
起重量限制器 第2篇
传统浪涌电流限制器
为限制浪涌电流强度，通常所采取的最简单措施就是在低功率系统中的桥式整流器输入端串联独立的限流电阻Rlimit或NTC热敏电阻，如图1所示。限流电阻阻值一般为4.7～10Ω，仅限于在10W以下的系统中应用，主要缺点是体积较大，功率损耗高，影响系统效率。用NTC热敏电阻RT替代独立限流电阻Rlimit，在环境温度下，RT的阻值非常高，可有效地限制浪涌电流；在系统启动后进入正常操作时的阻值急剧降低，从而减小了功率损耗。NTC热敏元件的尺寸较小，适合于在20～50W的系统中用作启动时的限流元件。在热启动(即NTC热敏电阻温度较高)时或电路板上环境温度达到60℃以上再启动时，NTC热敏电阻对浪涌电流不再起限制作用。在热态下NTC热敏元件阻值并不为零，其损耗并非是可以忽略的。
为降低功率损耗，可在NTC热敏元件上并联可控硅(SCR)、三端双向可控硅开关元件(TRIAC)或继电器，如图2所示。在系统启动期间，浪涌电流由NTC热敏电阻限制。当系统进入正常操作时，启动控制电路触发SCR或TRIAC，或使继电器吸合，将NTC热敏电阻短路。但是，SCR和TRIAC的导通损耗相对也较大，继电器接通电阻虽然非常小，但体积过大，而且响应速度也较差。
还有一种浪涌电流限制电路被称作半可控整流桥(HCRB)，如图3所示。在启动期间，浪涌电流通过二极管VD1、VD2和RT，被RT限制。在系统进入正常操作期间，AC输入电流通过两个SCR(SCR1与SCR2)和二极管VD3与VD4整流，而二极管VD1、VD2及限流电阻RT被短路。HCRB与其它几种浪涌电流限制元件比较，尺寸和损耗都比较小。但应考虑功率损耗与抗瞬态电压(dv/dt)之间的关系。
在电源变换器启动期间，在前端会出现一些振荡，产生dv/dt直达近300V/μs的窄尖峰脉冲。在HCRB电路中的两只SCR,如果选择灵敏型器件(控制极触发电流低至几十个微安)，其反向漏电流和反向功率损耗要比非灵敏SCR(触发电流达几个毫安)虽然约低100倍，但其dv/dt仅约10V/μs，抗扰性极差。即使在其控制极与阴极之间连接一只阻尼电容(100nF)，dv/dt值也只能达100V/μs。若选用非灵敏SCR，虽然其抗扰性能较好,dv/dv可达200V/μs(在附加阻尼电路后可达300V/μs以上)，但其反向功率损耗又太大。
意法微电子(ST)公司利用专用散件(ASD)工艺制作的STIL02-P5浪涌电流限制器件，则解决了功率损耗与抗扰性(dv/dt)之间的平衡。
新型浪涌电流限制器件STIL02-P5
STIL02-P5是基于半可控整流桥路(HCRB)并采用ASD工艺技术研制的一种新型浪涌电流限制器件，适用于50～150W的AC/DC电源变换器浪涌电流限制。
STIL02-P5采用5引脚直插式PENTAWATT HV2封装，内置两个非灵敏单向开关及其控制驱动器，如图4所示。
STIL02-P5的L(1)脚连接AC线路相线(开关1)，N(5)脚(开关2)连接AC线路中线，pt1(2)脚和pt2(4)脚分别是功率开关1和2的控制输入脚，OUT(3)脚为输出端。
STIL02-P5的主要技术性能指标如下：重复正向和反向截止电压VDout/VRout为700V，输出端平均导通态电流为2A，不重复浪涌峰值导通态电流ITSM达65A(正弦波，tp=10ms)，动态电压上升速率dv/dt≥500V/μs，驱动器触发电流(Ipt1=Ipt2)为10mA，控制触发电压VD(pt1)=VD(pt2)=0.8V(典型值)，反向电流IRout(off)≤5μA，每只开关门限电压Vt0为0.7V，动态电阻Rd=70mΩ，正向压降是0.9V，器件工作结温Tj=0～150℃。
STIL02-P5在开关电源中的应用电路如图5所示。其工作原理与HCRB电路相同。在系统启动期间，桥式整流器整流电流通过RT对电容C1充电，浪涌电流被RT限制。在系统启动之后进入正常操作期间，电源变压器附加绕组(N3)感生的高频脉冲电压经二极管VD5整流和电容C2滤波，施加到STIL02-P5的Pt1和Pt2脚，驱使内部两个单向开关(S1与S2)接通，将二极管VD1、VD2和RT短路，由两个开关S1和S2及二极管VD3与VD4整流。
STIL02-P5的反向漏电流和功率损耗与灵敏型SCR相当，但抗扰性能是任何类型的SCR不能相媲美的。STIL02-P5的耐瞬变电压冲击能力可达1000V/μs，而且无需阻尼电路。这个抗扰性指标是不带阻尼电容的灵敏型SCR的100倍，是非灵敏SCR的3～5倍。在70W的开关电源中用STIL02-P5作限流元件，与传统浪涌电流限制元件相比，可使系统效率提高1.5%～2%，而且体积较小，响应速度快，抗扰性能好，可靠性高。
浅谈施工升降机起重量限制器 第3篇
1 系统组成
超载保护装置由载荷传感器和控制器两部分组成。传感器负责采集测量载荷重量,控制器用来将传感器采集的数据进行分析处理,当载荷超过规定值时给出具体的报警指令和切断控制回路指令,以免由于超载引起安全事故。
1.1 传感器
施工升降机上常用的传感器有销轴式传感器和拉板式传感器两种。
在弹性范围内,物体的变形和所受到的外力成正比。贴在传感器上并组成平衡电桥的电阻应变片在传感器受到外力时变形,自身阻值改变,电桥因此失去平衡输出和外力成正比的微弱电压信号。将此信号放大,并经过模拟量到数字量的AD转换送给微处理器C P U,C P U与事先设定好的数值比较,从而获得所需的各种信号(满载报警,超载信号)。
1.2 控制器
控制器的核心部件是CPU,其将传感器采集的数据进行处理并输出相应控制指令,给出报警信号和切断主回路指令。系统对应的接线图如图1所示。
在该系统中,两路传感器输入分别来自SENSOR1和SENSOR2,继电器触点开关量输出两路O U T 1和OUT2,分别给出满载报警指令和超载切断主回路指令。
2 安装和操作
销轴式传感器现场安装示意图,见图2。
传感器和控制器安装完毕后,需要进行载荷设定和学习过程,超载报警装置才能够正常工作。
参数设定通过控制器面板上的按键和LED数码管显示来完成。首先要根据升降机的具体参数设定额定载荷、满载报警值和超载值,以便使控制器在进行数据处理和判断时有比较的参考值。然后是进行空载学习和满载学习。
空载学习:将吊笼内载荷清空,测量空载时吊笼的重量,并永久存入控制器。
满载学习:吊笼内均衡装入额定载荷,测量满载时吊笼和载荷的总重量,并永久存入控制器。
学习完成后,控制器就可以根据空载学习值和额定载荷学习值,并结合当前测量值计算出当前载荷的重量。经与满载设定值和超载设定值进行比较,给出满载和超载报警指令。
3 出现问题及应对策略
3.1 系统电源震荡的影响
起初阶段,电源采用的是220V输入的交流电源直接供电,一个小型变压器被置于控制器内,但是由于控制器内部容量的限制,变压器体积不能太大,所以选择了3VA的电源变压器。使用过程中发现,当限制器处于满载和超载临界点时,当检测超载或满载后内部继电器吸合后,由于负载增加引起电源电压下降,所以给传感器供电的电压也下降,这样传感器反馈回来的信号也下降,控制器检测的值低于设定的超载值或满载值,原来吸合的继电器释放。由于继电器释放后,负载减少。电压又有所升高,给传感器的供电电压升高,检测值又超过设定的超载值或满载值,引起系统震荡。
分析出问题的原因之后,为消除电压波动带来的影响,将系统供电电源改为外部独立的开关电源,消除了电压波动的影响,系统在满载和超载临界点消除了震荡。以后,可考虑适当增大控制器的体积,将电源做到控制器内部。
3.2 消除启制动冲击
升降机启动过程中,吊笼由静止到达一定的运行速度要承受外力作用,传感器在升降机启动过程中除承受载荷重量外还要承受这个外力的作用,这个外力叠加上载荷的重量才是传感器承受的重量。所以在上行启动过程中传感器检测的值要大于载荷重量,在下行启动过程中传感器检测的值要小于载荷重量,这就是启动冲击的影响。制动时也一样存在上述问题。
为消除上述影响,有两种方法可以选择:(1)利用输出锁定端口,当升降机启动后,利用升降机主运行接触器的触点,或者升降机门锁关好信号,接通输出锁定端口。这样继电器输出和模拟量输出被锁定,不会因为传感器检测的数值变化而变化。(2)利用时间滤波参数。设定一个滤波时间。只有当检测的数值持续超过设定值,满足设定的滤波时间后,输出才发生变化。这样也可以消除启动和制动冲击的影响。时间滤波参数可以通过控制器的按键配合LED显示器的菜单操作来完成。
塔式起重机力矩限制器安装位置分析 第4篇
目前国内塔机的弓形力矩限制器主要有两种安装位置:塔帽的前方主肢或后方主肢,当起重力矩变化时,主肢的力矩随起重力矩而变化,力矩变化最大的部位能使弓形力矩限制器获得更高的灵敏度,该处即为力矩限制器的最佳安装位置。本文以目前广泛使用的双吊点吊臂塔机为例分析弓形力矩限制器的安装位置。
1 双吊点吊臂塔机受力计算
以起重臂为研究对象,建立如图1所示的XO2Y坐标系;起重臂O2点受到的力为FO2X,FO2Y;起重臂O3点受到的力为FO3X=-N2cos(θ2),FO3Y=N2sin(θ2);起重臂O5点受到的力为FO5X=-N1cos(θ1),FO5Y=N1sin(θ1)。
θ1、θ2-拉杆1、2与起重臂的夹角;N1、N2-拉杆1、2上的拉力;Δl1-拉杆1在N1力的作用下的伸长量;Δl2-拉杆2在N2力的作用下的伸长量;O1-平衡臂的旋转中心;O2-起重臂的旋转中心;G-吊臂自重;Q-吊重及小车自重;M1-平衡重对塔帽的力矩;M2-起重臂及吊重对塔帽的力矩;M-塔帽主肢所受力矩;L1-拉杆1的下端点O5与起重臂旋转中心的距离;L2-拉杆2的下端点O3与起重臂旋转中心的距离;l-起重臂重心与起重臂旋转中心的距离;r-起吊重物与起重臂旋转中心的距离;R-起重臂顶端与起重臂旋转中心的距离;h-塔帽高度
根据力平衡与力矩平衡条件,列方程如下
X方向力平衡
Y方向力平衡
对O2点的力矩平衡
根据拉杆1与拉杆2所受的拉力,可知拉杆1与拉杆2的变形量为
其中,l1、l2-拉杆1、2的长度;A1、A2-拉杆1、2的截面积;E-拉杆1、拉杆2的弹性模量。
根据塔帽高度、拉杆长度的几何关系可知
假设拉杆1、拉杆2与塔身中心线的夹角不变,根据相似三角形原理可知
解方程(4)~(7)代入到方程(1)~(3)得到
其中,K为常数。
由计算结果可以看出塔帽主肢所受力矩与起重力矩Qr成正比。
2 双吊点吊臂塔机有限元分析
采用Ansys软件以QTZ6013塔机为例建立有限元模型,在定幅变码状态下对塔帽主肢安装力矩限制器区段的力矩进行分析。根据式8的计算结果,平衡重作用在塔帽上的力矩是定值,为了更明显的观察塔帽主肢安装力矩限制器区段的力矩变化,分析过程中将平衡重取消,使起升力矩全部作用到塔帽上。
最大幅度(4倍率,R=60m,Q额=1.23t)时塔帽主肢应力、应变云图如图2、3,分别取工况Q=1.2Q额、1.1Q额、Q额、0.9Q额、0.8Q额,当改变起重量时,起重力矩相应改变,此时塔帽前方主肢、后方主肢各点(对前方主肢、后方主肢4等分,图中的1、1′,2、2′,3、3′即为相应等分点)所受的力矩如表1所示。塔帽前方主肢、后方主肢各点力矩随载荷的变化曲线如图4。
3 结论
1)塔帽前方主肢和后方主肢安装力矩限制器区段的力矩随起重力矩的增大而增大,且力矩变化与起重力矩的变化总是成正比关系。
2)对于同一起重力矩增量,塔帽后方主肢安装力矩限制器区段的力矩增量大于前方主肢安装区域的力矩增量,而且安装力矩限制器越靠近后方主肢的中上部分,这种力矩增量越大。即在塔帽后方主肢中上部分安装力矩限制器可获得更高的灵敏度。
(1×104Nm)
摘要：根据塔式起重机的受力推导出塔帽主肢所受力矩与起吊载荷及幅度的关系,利用Ansys软件分析出塔帽前方主肢与后方主肢上不同位置的力矩变化趋势,以此确定弓形力矩限制器的最佳安装位置,在这个位置上力矩限制器可以获得更高的反应灵敏度。
关键词：塔式起重机,力矩限制器,安装位置
参考文献
[1]胡宗武,顾迪民.起重机设计计算[M].北京:北京科学技术出版社,1989.
[2]曾攀.有限元分析及应用[M].北京:清华大学出版社,2004.
[3]博弈创作室.ANSYS9.0经典产品基础教程与实例详解[M].北京:中国水利水电出版社,2006.
起重量限制器 第5篇
一、结构与工作原理
1. 放大器原理
塔机在任意工作幅度起吊额定起吊质量时,力矩限制器的弦杆受拉力或压力而变形(伸长或压缩),导致力矩限制器两条弓形板间的距离变化(见图1,可将弦杆变形量放大2倍),使弓形板上的行程开关与另一弓形板上调整螺杆接触并动作。
2. 电气控制原理
以QTZ80型塔机为例,如图2所示。力矩限制器一般安装3只限位开关,开关1控制定幅变码,开关2控制定码变幅,开关3控制强迫换速(此开关仅在变幅速度大于40 m/min的塔机中使用)。当限位开关1动作后,吊钩上升接触器KHU断电,载荷不能起升,同时接通蜂鸣器HBZ,红色超力矩灯亮报警。当限位开关2动作后,吊钩上升接触器KHU及外变幅接触器KVFW断电,载荷不能外变幅和起升,同时接通蜂鸣器HBZ,红色超力矩灯亮报警。当限位开关3动作后,若小车正向外变幅则自动转为低速挡,同时接通蜂鸣器HBZ。
只有掌握弓形板式机械力矩限制器的工作原理,了解影响其检测精度的因素,才能调试好力矩限制器,保证塔机的安全运行。下面介绍如何对力矩限制器进行调整和试验。
1.定幅变码限位开关2.定码变幅限位开关3.强迫换速限位开关4.调整撞头5.锁紧螺母6.调整螺母7.调整螺杆
二、调整方法
1. 定幅变码调整
(1)将限位开关2的控制线在配电箱内切断,限位开关1的控制线接好。在最大工作幅度R0=55m处,以正常工作速度起升额定起吊质量Q0=1 200 kg,离地0.2 m时停稳。
(2)使限位开关1的触头与其相应的撞头4接触,然后依次向被吊重物上加放20 kg的砝码,最多加放不能超过0.1Q0=120 kg,同时微调撞头4,使所吊质量在Q0～1.1Q0(1 200～1 320kg)之内碰动限位开关1,此时电路断电,吊钩不能上升,同时发出报警信号(蜂鸣器响,联动台红色超力矩指示灯亮)。
(3)校核臂根部(不是重新调整):取0.7倍最大额定起吊质量0.7Qmax=5 600 kg,在相应允许最大工作幅度R0.7=16.64 m处(从塔机力矩曲线图中查出),重复前面的试验,此时在不调整限位开关的情况下,起吊质量在5 600～6 160 kg范围内碰动限位开关1,电路断电,吊钩不能上升,同时报警(蜂鸣器响,联动台红色超力矩指示灯亮)。若没断电则应重新按前面步骤(1)～(3)进行调整,直至满足要求为止。
2. 定码变幅调整
如图1所示,变幅速度大于40m/min时须调试强迫换速。
(1)将限位开关1的控制线在配电箱内切断,限位开关2的控制线接好。从力矩曲线图中查出最大额定起质量Qmax=8 000 kg的最大工作幅度为Rmax=12.24 m (0.8 Rmax=9.8 m,1.1Rmax=13.46 m),并在地面分别标记。
(2)在小幅度处起吊最大额定起吊质量Qmax,离地1m左右停稳。慢速变幅至Rmax处,力矩限制器不应动作。调整撞头4与限位开关2的触头接触,以慢速把小车向外开,在到达Rmax～1.1 Rmax时,限位开关2应动作,切断外变幅和起升回路电源,并发出报警信号。此时退回至警报解除,重新从小幅度开始慢速变幅至0.8 Rmax处,调整限位开关3的触头与相应的撞头4接触,同时微调撞头4,以慢速把小车向外开,使幅度在0.8Rmax～Rmax范围内碰动限位开关3,此时应报警,小车向外无高速。
(3)从力矩曲线图中可以查出0.5Qmax=4 000 kg处的工作幅度为R0.5=22.12 m、0.8 R0.5=17.7 m、1.1R05=24.3 m,并在地面标记。
(4)在小幅度处起吊0.5Qmax,离地1 m左右停稳。慢速变幅至R0.5处,力矩限制器不应动作。在不调整限位开关的情况下,幅度在R0.5～1.1R0.5范围内限位开关2应动作,切断外变幅和起升回路电源,并发出报警信号。若没断电则应按前面步骤重新调整限位开关2直至满足要求为止。即退回至警报解除,重新从小幅度开始慢速变幅至0.8 R0.5处,在不调动限位开关的情况下,使幅度在0.8R0.5～R05范围内碰动限位开关3,此时应报警,小车向外无高速;若没变化则应按前面步骤重新调整限位开关3直至满足要求为止。
三、调后试验
力矩限制器调整完后,必须经试验合格才算调整好,试验按定幅变码和定码变幅方式进行,各重复3次无误后方可进行正常工作。
1. 定幅变码试验
(1)在最大工作幅度R0(55 m)处以正常工作速度起升额定起吊质量Q0(1 200 kg),力矩限制器不应动作,能够正常起升。载荷落地,加载至1.1Q0后以最慢速度起吊,力矩限制器应动作,载荷不能起升,并发出报警信号。
(2)从取0.7倍最大额定起吊质量(0.7Qmax),在相应允许最大工作幅度R0.7处,重复(1)项的试验。
2. 定码变幅试验
(1)空载测定对应最大额定起吊质量(Qmax)的最大工作幅度Rmax、0.8Rmax、1.1Rmax,并在地面分别标记。
(2)在小幅度处起吊最大额定起吊质量Qmax,离地1 m左右停稳。慢速变幅至Rmax～1.1Rmax时,力矩限制器应动作,切断外变幅和起升回路电源,并发出报警信号。此时退回,重新从小幅度开始以正常速度向外变幅,在到达0.8Rmax时应能自动转为低速往外变幅,在到达Rmax～1.1Rmax时,力矩限制器应动作,切断外变幅和起升回路电源,并发出报警信号。
(3)空载测定对应0.5倍最大额定起吊质量(0.5Qmax)的最大工作幅度R0.5、0.8R0.5、1.1R05,并在地面标记。
(4)重复前面3项试验。
实验应注意:幅度值应在空载时测定;起吊质量中应包括吊具的质量;在调整或试验时,吊载的力矩值严禁超过调整或试验幅度处的额定力矩值的1.1倍。
四、日常维护
在实际应用中,为了保证塔机的安全运行,应避免发生以下情况:
(1)力矩弓形板间进入异物,限位开关部件老化,甚至动作不灵活、不可靠。
(2)限位开关防水性能差导致误动作,塔机司机擅自拆除其电气线路,使力矩限制器失去了安全保护功能。
(3)塔机司机未对力矩限制器进行经常检查和保养,不能及时发现其存在的安全隐患。
塔式起重机弓板力矩限制器设计分析 第6篇
力矩限制器是塔机上最重要的安全装置, 其性能的好坏直接关系到塔机的安全使用。目前在役的绝大部分中小塔机使用的弓形板力矩限制器 (以下简称弓板限制器) , 是由两条弓形板焊接而成的主体与若干个行程开关组装而成, 具有结构简单、精度稳定可靠、受环境 (温度、湿度等) 影响小、加工安装维护方便、成本较低等优点。
弓形板是弓板限制器上的关键零件, 其设计质量的高低直接决定了力矩限制器性能的优劣。弓形板的结构形状有多种, 因传统设计手段的限制, 对于不同型式弓形板只能采用定性的方法进行分析对比。本文在基本参数一致的情况下, 通过采用有限元分析方法, 定量对影响弓板限制器性能的各主要因素逐一进行对比分析, 以确定各类弓板的优缺点。
1 弓板限制器放大原理
弓板限制器放大机制的核心在于小挠度弓板两端的微变形引起弓高处发生较大的变形;根据薄钢板弯曲变形原理:均匀细长的微弯薄钢板, 一般将中性层的曲线形状视为整个弓体的曲线形状, 当两端间距离 (即弓弦长度) 有微量变化时, 其弓高会发生较大的变化, 从而实现将较小的纵向变形放大为较大的横向变形。为方便比较不同弓板的放大效能, 将弓高变化量与弦长变化量之比值定义为放大率, 即:弓高变化量/弦长变化量=放大率;显然放大率越大, 弓板的放大效能也越好。从多年的使用情况及相关资料来看, 放大率不小于8时, 力矩限制器基本能满足使用要求。
弓板限制器一般安装在受起重力矩影响显著、应力变化比较大的部位。因弓板限制器的结构形式不同, 安装于受压杆系时称为受压式弓板限制器, 安装于受拉杆系时称为受拉式弓板限制器。图l所示为受压式弓板限制器示意图, 通过两端的连接板1焊接在主肢上, 当主肢受力变形时, 两片弓板2随之弯曲, 将弓板两端微弱的纵向变形放大为较大的横向变形, 通过螺杆3触动报警或断电行程开关4, 从而达到力矩保护的作用。
1-连接板;2-弓板;3-螺栓;4-行程开关
2 弓板的结构形式
按照弓板结构中性层的曲线形状区分, 常用弓板限制器有直线型、圆弧型、正弦曲线型三种 (图2) , 考虑到弓板限制器结构的对称性, 实际建模时只考虑一片弓板即可, 总的变形量为单片弓板的两倍, 按中性层考虑其单片结构基本参数如下。
L-弓板长度;a-弓高
直线型弓板函数为分段函数, 表达式为
圆弧型弓板表达式为
正弦型弓板曲线表达式为
3 限位开关的选择
弓板把纵向变形转换为弓高处较大的横向变形, 通过推动安装在弓高处限位开关头部的驱动杆, 从而控制限位开关动作。限位开关的动作过程如下:处于自由状态的限位开关驱动杆, 在外力作用下使触点进入到开始反转的位置, 外力继续作用, 一直使驱动杆到达停止位置, 即最大行程位置 (TT) ;动作完成后, 逐渐减少外力, 限位触点从动作位置反转到开始时的位置。限位开关的总行程可表示为以下几部分组成:从自由位置到动作位置的移动距离称为预行程 (PT) ;从动作位置到最大行程位置的移动距离称为过行程 (OT) ;行程开关从刚断开 (闭合) 位置返回到原状态即闭合 (断开) 状态的行程称为应差行程 (MD) 。如图3所示。对于具体的一个开关而言, 其关断或闭合发生在一个点上, 即限位的开合动作为一个跳跃点, 并非一个较长的连续距离, 在触发限位开关时, 限位开关的行程基本一致, 限位开关每次被触发, 会在整个行程的同一个位置断开。多次动作时位置是否相同在于限位开关的重复精度, 一般限位开关的重复精度在0.2mm以内。在选型时, 首先应保证采用重复精度高的限位开关;次之保证力矩稍微超过额定力矩后不至损坏行程开关, 一般要求至少应有3mm以上的过行程;另外还要求限位开关的差程较小, 以保证动作解除时起重量或幅度变化量不太大。
力矩限制器对塔机的保护取决于定幅变码 (即在规定位置起吊额定重量Q, 力矩限制器不动作且能正常起升;起吊1.1Q重量, 力矩限制器应动作使重物不能起升) 和定码变幅 (起吊额定重量在对应的幅度R与1.1R之间能切断起升和向外变幅动作) 两个试验。按照试验规则, 以上试验都是以最低速度进行, 且由于开关延时等因素, 冲击对限位开关影响很小。因此, 实际上引起限位开关产生动作的力矩为该力矩增量 (近似无冲击) , 无论限位开关实际要求多少行程才动作, 但只要该力矩增量使弓板产生的横向变形大于限位开关开合动作的重复精度时, 就会使力矩限制器上的限位开关发生相应的开关动作, 按此原则即可选择合适的限位开关。
4 弓板变形分析
受传统的设计分析方法的限制, 设计从弓板几何尺寸着手计算变形量, 弓板中性层初始形状虽可采用数学方程进行准确描述, 但因板条较薄, 且弓板两端变形后在弓高处发生的变形已不是微小变形, 变形后的弓板整体形状无法预测, 从而难以获得弓板准确的变形后曲线;通过采用现代设计方法如有限元法对弓板进行分析, 则可得到比较准确的变形后曲线和变形数值。
弓板限制器一般采用厚度为5~10mm, 宽40~60mm的合金结构钢板制造, 弓高一般为20~40mm, 长度为1 000~1 500mm, 安装该限制器的主肢强度应力变化量一般为100~150MPa, 对应的变形量0.58~0.87mm。
为比较3种弓板限制器的放大效能, 对影响放大性能的几个主要因素:弓板两端变形量△L、弓高a、板厚t、限制器长度L等进行计算, 按以下几种情况进行分析对比:
按中性层建立弓板模型并分析如图4所示。
为便于直观对比分析, 将数据制成曲线图如图5~图8所示。
以直线型弓板为基准, 与其他两种弓板放大性能比较见表1所示。
由表1可知, 从放大率来看, 直线型放大性能最好, 圆弧型次之, 正弦型最低, 但彼此相差较小, 基本可以认为3种弓板的放大性能差别不大。由此可知, 因制作原因使得弓板形状不是理想的单一曲线, 但其放大率仍可按原理想单一曲线考虑, 且误差较小。
(%)
从图5~图8可以看出各参数对放大率影响各不相同, 对于放大性能影响较大的因素有弓板的弓高、弓长的变化量、弓板长度, 只有弓板厚度对放大性能影响较小。为便于分析比较各变量对于放大率的影响, 将放大率除以变量, 得到各变量单位放大率, 见表2。
(mm-1)
由以上可知, 弓板放大率k相对于、a、t均为减函数, 对L为增函数;具体而言对放大率的影响最大, 且函数递减很快;厚度和弓高对放大率影响次之, 弓板长度对放大率的影响最小。
在设计弓板限制器时, 首先考虑安装处两点间受力后的最大变形量, 然后按变量为L时的计算结果优先选取合适的安装长度, 之后再确定采用合适厚度的薄钢板和弓高。
根据对我公司PT5610平头塔机的实际测量结果, 在最大幅度起吊额定重量时, 弓长变化量为0.408mm, 实测弓板变形量为6.7mm, 按直线、圆弧、正弦模型理论计算值分别为6.98mm、6.79mm、6.50mm, 平均误差+4.0%、+1.3%、-3.1%, 表明以上计算是正确的。
结合本文分析及实测结果可知, 目前大量在用的长1 000~1 500mm, 厚度5~10mm, 弓高小于40mm的弓板力矩限制器, 其放大率均大于8, 能够保证限位开关的工作要求。弓板限制器推荐尺寸为:长110~1300mm, 厚6~8mm, 板宽50mm, 弓高20~40mm。
5 结语
1) 通过对3种不同形式的弓板限制器采用现代设计方法进行分析比较, 对其放大性能影响较大的几个因素进行了比较分析, 并有针对性地提出了相应的意见和建议。
2) 本文为大量在用和新设计的力矩限制器的设计提供了理论支持依据。
3) 本文提供的算例可在弓板限制器设计时的直接选用。
4) 分析了弓板限制器限位开关动作过程及选用原则。
5) 现场实际测量结果表明:理论计算结果和实测相符, 证明本文所采用的方法是正确的。
摘要：通过对3种不同形式的塔式起重机机弓板力矩限制器采用有限元方法进行计算, 对影响弓板放大效能的各个因素进行对比, 就如何选择合适的限位开关做了分析, 为弓板力矩限制器提供设计理论依据。
关键词：塔式起重机,力矩限制器,有限元分析,放大率,限位开关
参考文献
[1]王兴杰.基于ANSYS的塔机力矩限制器变形比例的分析计算[J].建筑机械化, 2011, (S2) :115-116.
[2]王保卫.塔式起重机力矩限制器安装位置分析[J].建筑机械化, 2011, (7) :71-72.
[3]邵宪琴.塔式起重机的钢板式力矩限制器[J].起重运输机械, 1995, (9) :15-18.
[4]许秀海.刍议塔式起重机起重力矩限制器检测[J].建筑机械化, 2010, (10) :62-64.
起重量限制器 第7篇
本文以友联船厂的造船龙门机超载限制系统为例进行介绍。一台大型造船龙门起重机,有效起吊高度50m,跨度100m,4个钩为100t×2+120t/20t的组合,其超载限制系统需要实现以下显示和控制功能。
1)主机:仪表供电AC220V;工作环境温度-10℃～+60℃;工作环境湿度20%～95%RH(不能结露);整机功耗<60W;报警音量>60dB;继电器触点容量AC250V,5A;系统误差±5%;有效显示范围0～999.9t;最小显示分辨率0.1t。
2)显示:(1)上小车钩Ⅰ、钩Ⅱ重量独立显示;(2)下小车主钩Ⅲ、副钩Ⅳ重量独立显示;(3)钩Ⅰ与钩Ⅲ,钩Ⅱ与钩Ⅲ总重显示;(4)钩Ⅰ、钩Ⅱ总重显示;(5)钩Ⅰ、钩Ⅱ、钩Ⅲ载荷偏差显示;(6)上小车钩Ⅰ、钩Ⅱ、下小车主钩Ⅲ、副钩Ⅳ起升高度显示。
3)控制:(1)上小车钩Ⅰ、钩Ⅱ、下小车主钩Ⅲ、副钩Ⅳ超额定载荷95%时,仪表发出声光报警,超额定载荷105%过载控制。额定载荷为钩Ⅰ与钩Ⅱ各为80t,主钩Ⅲ120t,副钩Ⅳ20t;(2)上小车钩Ⅰ、钩Ⅱ抬吊超额定载荷95%时,仪表发出声光报警,超额定载荷105%过载控制,额定载荷为160t;(3)上小车钩Ⅰ、钩Ⅱ、下小车主钩Ⅲ、副钩Ⅳ低于额定重量的40%时,仪表给出控制信号,信号为常闭;(4)上小车钩Ⅰ、钩Ⅱ抬吊或钩Ⅰ与主钩Ⅲ抬吊、或钩Ⅱ与主钩Ⅲ重量偏差达40t时控制;(5)上小车钩Ⅰ、钩Ⅱ、下小车主钩Ⅲ、副钩Ⅳ起升高度上限控制;(6)共16个控制输出。
上述要求如果按照常规超载限制器处理方式,会存在以下问题:(1)4个重量、4个高度信号的输入接入仪表,普通单片机资源不够处理;(2)需要4根4芯电缆、4根6芯电缆各120m,电缆数量比较多,布线和后期维护工作量比较大;(3)仅继电器输出就占用单片机的16个端口,单片机显然不能满足显示、输入、输出各级功能。采用上下位机数字通讯方式既可以保证功能可靠实现,又兼顾较高的性价比,图1为工作示意图。
采用上下位机超载限制器的优点:(1)每个小车安装有下位机,可以直接采集重量、高度传感器信号并转化成标准MODBUS数字信号,整个系统的传感器部分只需要铺设2组双绞双屏的2芯电缆即可,电缆价格及铺设成本大大减小,后期出现故障的风险降低;(2)数字信号可以克服长距离输出的信号衰减问题,保证了数据传输的稳定和可靠;(3)司机室的仪表不直接采集传感器信号,因此有足够的资源完成16路继电器的输出。
宜昌微特电子公司为友联船厂龙门起重机选用了WTL-A600的超载限制器系统。WTL-A600型超载限制器采用模块化结构,由重量传感器、角度传感器、信号传输电缆、微电脑主机(含电源、显示、信号处理、控制输出)等部分组成。其进口真彩65 536色TFT-LCD显示板(图2),不仅可以通过汉字、图形显示各个参数数据和状态,还可以通过颜色的变化,使用户一目了然地观察到所需要的数据,显示清晰、直观、方便。
根据客户不同需要,宜昌微特还为某码头集装箱起重机安装了WTZ-A300型超载限制器,它采用全合一CPU主板,系统全部硬件电路(CPU、A/D转换、EPROM、EEPROM、控制器及其它)都集成到一块板上,具有极高的可靠性和抗干扰能力,主机板设有自恢复电路WATCH DOG(又称“看门狗”),当程序进入死机状态时能自动恢复。WTZ-A300型起重量限制器仪表由STC89C516RD+单片机及相应的外围路组成,显示部分采用点阵液晶显示屏(图3),具有较高的性价比。
1-液晶显示屏;2-正常指示灯;3-满载指示灯;4-超载指示灯;5-欠载指示灯;6-偏载指示灯;7、14-控制解除;8-增加键;9-功能键;10-退出键;11-减小键;12-确定键;13-复位键;15-蜂鸣器