桥式起重机的自动化改造

魏华

摘 要：随着社会经济和科学技术的不断发展，使得桥式起重机的自动化技术的研究和改造逐渐被人们所关注，从而提高桥式起重机操作自动化程度与工作效率。因此，桥式起重机的自动化是未来起重机发展的主要方向。本文主要探究桥式起重机的自动化改造，从而彻底实现起重机的自动化操作。

关键词：桥式起重机；自动化；改造

随着社会工业化的发展和进步，促进了起重机的自动化发展，同时也给起重机的自动化程度与安全稳定性带来了更高的标准和要求。就目前而言，我国对起重机的研究已经取得了比较显著的成就，但是大多数的研究主要重视操作人员对起重机的控制方面，自动化水平还无法满足社会工业对起重机自动化的需求。

1 桥式起重机的整体改造结构与功能

1.1 桥式起重机改造要求

在进行桥式起重机改造的过程中，要遵循以下几点要求。首先，在桥式起重机模型选择的过程中，其载荷摆动角度相对较小，并且所有带制动的电频机的基础激励频率在脱离摆动自然频率的基础上，要采用线性化起重机模型或者是非线性模型。其次，在桥式起重机行进具体改造时，操作空间要捕布置科学、合理，货物的起吊点与就位点要相对固定，并且在载荷的途径也必须保持固定的位置，为桥式起重机的操作打下坚实的基础。在桥式起重机的整体结构中的控制技术必须具有较强的有效性与限制性，桥式起重机的起升钢丝绳长度时所发生的变化要在载荷质量所承受的大范围内，从而保证桥式起重机的合理性、平稳性与安全性。

1.2 桥式起重机改造结构

桥式起重机整体改造结构如下图所示。桥式起重机的结构主要是由机械传动系统、工控机、无线通信系统、自动检测控制系统、电气控制系统等构成。工控机是系统的重要上位机，同时也是对系统数据进行处理和控制主要环节。无线通信系统主要是完成工控机和自动检测的控制系统，是电气控制系统中主要的通信环节。自动检测控制系统要针对完成对传感器数据的信息进行自动采集和存储。电气控制系统主要是为工控机服务，根据工控机的指令来控制起重机。整个系统结构在进行自动化前，要通过电气控制系统来对起重机大车进行控制，使得其运动可以带动激光测距扫描仪做好转载场地的地形扫描。工控机可以对扫描数据进行信息分析，从而建立空间环境模型，并探索出可以规避障碍物的有效途径。

2 机械传动系统设计

2.1 大车传动

大车传动主要是由可以产生动力的变频电机、减速机和车轮组以及大车速度采集轮几部分构成。车轮组的主要方式的定轴式，而减速器则是输入与输出端的立式减速机，并且电机位于横梁的上端，从而减少了大车传动占总机械传动系统的空间，扩大起吊工作的操作范围。大车采集轮上安装着具有测速功能的编码器，并利用绞接的方式安装在整个大车运行系统的横梁上，从而避免大车在運行过程中会因轨道的问题而使得车轮出现打滑现象。因此，速度采集轮必须要利用弹簧力来保持和轨道的接触与旋转。

2.2 起升小车

起升小车主要是小车运行机构和起升机构以及车架三部分所构成，小车的运行机构主要利用两边分别驱动的方式，减速机作为硬齿面，减速机输出端是内花键，并利用内花键和外花键进行联接，从而实现传递扭矩的目的。花键一般情况下要比单键联接传递扭矩的作用更大，并且其传递方式具有平稳性和安全性。电机一般使用可以产生动力的变频电机，其中一端的被动车轮要安装可以测速的编码器。目前，我国的起升机构主要使用欧洲制造的 ZH 小车，减速机系统主要是行星架结构。与传统减速机相比，行星架结构的体积稍小一些，并主要具有体积小和传动比大的特性。减速机齿轮基本上全是硬齿面，从而大大强化了齿轮的精度，传动过程中产生的噪声也在逐渐变小。行星架必须要安置于卷筒内，使得起升机构空间紧凑，排列严密。为了提高吊钩与行星架的对中性，卷筒上绕行的钢丝绳要按照 4/2 的标准。起重量限制器必须以轴销式为主，相对于传统的钢丝绳来说，旁压式传感器所发出的信号具有平稳性和真实性的特点。电机是以电动葫芦起升方式的锥形变频电机，制动片中内含传感器，当制动片已经严重受损或者不能保证刹车力时，其内部传感器会发出报警，以到达提醒操作人员及时更换摩擦片，从而降低因刹车力不够而引起溜钩事故的发生几率。因此，小车架主要适用安装起升机构和小车运行机构以及需要检测的各种传感器，在桥式起重机进行改造的过程中，要重视小车运行机构的平稳性和安全性，使得小车运行机构中的每一个环节能够正常操作，从而保证桥式起重机的工作效率。

3 桥式起重机的软件设计

桥式起重机的软件设计是桥式起重机自动化改造的最后一个重要环节，也是现实自动化的关键点。软件设计主要由上位机程序与PLC程序组成，上位机与PLC利用无线串口来进行传递信号进而实现通讯功能。上位机是利用Visual C++技术编程，可以实现可视化界面的触屏装置操作和进行参数设置，在起重机进行工作时，此换件可以显示起重机的状态并进行记录保存，桥式起重机操作扫描环境从而规划桥式起重机的操作路径，对桥式起重机进行精准的定位，从而彻底实现桥式起重机的自动化操作。PLC主要是数据信息的采集和储存以及发送，PLC负责发送到上位机的信息处理系统中，系统中的变频控制会完成PLC的信息指令，实现对桥式起重机的控制和操作。

4 结束语

本文通过对桥式起重机自动化改造的分析，让我们明白了我国对起重机的研究已经取得了比较显著的成就，但是大多数的研究主要重视操作人员对起重机的控制方面，自动化水平还无法满足社会工业对起重机自动化的需求。因此，桥式起重机自动化改造对起重机工作效率和质量的提升具有很重要的意义。

参考文献

[1]樊耀耀.桥式起重机定位控制研究[D].太原理工大学，2015.

[2]袁松涛.双台桥式起重机控制系统的研究及可靠性分析[D].天津理工大学，2013.

（作者单位：湖南省特种设备检验检测研究院株洲分院）