门座起重机四连杆机构平衡点自动读取技术方法.pdf

港口装卸2 0 2 3 年第3 期（总第2 7 0 期）门座起重机四连杆机构平衡点自动读取技术方法陶庆永江苏苏港智能装备产业创新中心有限公司摘要：给出一种门座起重机四连杆机构平衡点自动读取技术方法，可通过自动控制，实现绝对值编码器自动测量并得出平衡点位置。该技术方法与设计规范、生产标准相结合，能够提高起重机设备作业的安全性和检验便利性，便于维修人员检修和维护。关键词：四连杆；平衡点；门座起重机；自动读取A Technical Method for Automatic Reading of the EquilibriumPoint of the Four-bar Linkage Mechanism of Portal CraneTao QingyongJiangsu Sugang Intelligent Equipment Industry Innovation Center Co.,Ltd.Abstract:A technical method for automatic reading of the equilibrium point of the four-bar linkage mechanism ofportal crane is given,which can realize the automatic measurement of absolute encoder and obtain the position of the balancepoint through automatic control.The technical method is combined with design specifications and production standards,which can improve the safety of crane equipment operation and inspection convenience,and facilitate maintenance personnelto overhaul and maintain.Key words:four-bar linkage;equilibrium point;portal crane;automatic read1引言四连杆门座起重机（以下简称门机）是目前散货码头装卸流程中的重要装卸设备。四连杆结构点选取不合适，会造成变幅过程中平衡点缺失，平衡点位置不合适或缺失会对变幅机构维修造成一定困难，必须将变幅机构运行到某一幅度时,外部加装杠杆保护，才能打开制动器或齿条装置。若平衡点位置合适,变幅机构在平衡点位置自动保持平衡,则无需加装外部保护杠杆，可大大减轻维修困难度和维修周期。同时,四连杆在变幅过程中具有自平衡系统，可降低变幅驱动功率和四连杆受力，提高机械传动效率和电气元器件的使用寿命，减少传动过程中损耗和电能消耗,具有绿色节能的特点。具有四连杆平衡点系统的门机在运行过程中也更加稳定、安全，四连杆各个结构点的受力也较小。2问题分析四连杆式门机四连杆结构见图1。通过变幅电机驱动变幅齿条前后运行，变幅齿条铰点带动四连最大幅度位置1.变幅电机驱动点图1 四连杆结构杆运动，实现吊钩货物前后位移变化，从而完成货物的装卸 。在变幅过程中四连杆存在一个平衡点，在平衡点位置，受力平衡、结构稳定，有平衡点的机构变幅电机耗能最小，对变幅电机功率要求最低 2 。码头门机只能对幅度、速度、载荷等参数进行试车验证，满足要求后就认可设备处于正常使用状态。如何自动读取四连杆机构平衡点，使变幅电机在最小的设计功率安全范围内稳定运行是呕待解决的问题。51Port Operation2023.No.3(Serial No.270)3自动读取方法3.1变幅机构绝对值编码器安装在变幅机构低速端传动轴安装一个绝对值编码器,测量变幅机构幅度值（见图2）。在变幅齿条合适位置安装一个校准限位,用来校对绝对值编码器数据的准确性，确保长时间运行不出现累计误差。一般校准限位安装在变幅齿条中间位置,确保在每个变幅循环时能感应校准限位动作来校准绝对值编码器数据值。21.变幅减速器2.变幅制动器3.变幅齿条4.变幅电机5.凸轮限位6.绝对值编码器图2 变幅机构绝对值编码器安装3.2读取转矩波形图变幅电机输出转矩可以在变频器显示面板参数中直接读出，但由于变幅机构在运行时,变幅电机实时电流和实时输出转矩变化太快，故将这些参数通过波形图记录下来，便于查看。3.2.1空载状态波形图在吊钩不吊载荷的情况下，司机操作变幅机构手柄，使臂架在最大幅度开始全速减幅或使臂架在最小幅度开始全速增幅，在整个变幅运行过程中,变幅变频器读取变幅电机实时输出转矩值，并通过波形图形式显示和记录。变幅电机空载减幅波形图见图3。max740rpmmax740rpmmax:40%min:21Amax36Amax740rpmmin:0rpmmax:40%图3 变幅机构空载减幅过程波形图变幅电机空载增幅波形图见图4。图中曲线A为司机给变幅电机的指令速度；曲线B为变幅电机实际运行时速度；曲线C为变幅电机实际运行时反馈电流；曲线D为变幅电机转矩；52max:50Amin:0Amax:30%max:0rpmmax:0 rpmmin:-44%Amin:740rpm图4变幅机构空载增幅过程波形图E点为变幅电机转矩为零时刻位置。3.2.2重载状态波形图3在门机额定载荷工况下，司机操作变幅机构手4柄,使臂架在最大幅度开始全速减幅或在最小幅度开始全速增幅，在整个变幅运行过程中,读取变幅电机实时输出转矩值，并通过波形图形式显示和记录。变幅电机重载减幅波形图见图5。Amax:740rpm5min:21A6min:0rpmmin:0rpm图5 变幅机构重载减幅过程波形图变幅电机重载增幅波形图见图6。max:64Amax:48%min:21ADmax:0rpmmax:0tpmmin:4rpm,min-89%A图6 变幅机构重载增幅过程波形图3.2.3波形图分析对以上波形图进行对比分析，得出以下结论。B变幅机构在启动前4s即加减速时间范围,变幅电机电流、输出转矩、机构速度等参数变化非常大,4s后变幅电机输出电流和转矩趋向稳定。在EEDDmin:-740rpmmax:740rpmmax:59Amax:64%DEmin:-740rpmmin:-34%点位置,输出转矩为零，表示变幅机构在该幅度位置,四连杆机构处于平衡状态。则此四连杆设计符合设计规范要求。当变幅电机输出转矩为正时，变幅电机输出功率驱动四连杆机构进行变幅，此时变幅电机处于耗能状态,输出功率越大,耗能越多；当变幅电机输出转矩为负时，通过货物或配重的重力势能转变为变幅幅度变化的动能,此时变幅电机处于发电状态,产Bmin-79%B港口装卸2 0 2 3 年第3 期（总第2 7 0 期）生电能,通过外接电阻片将产生的电能转化为热能值编码器的数据,此时编码器数据相对应的值就是释放。不论在空载还是重载情况下，在整个变幅过变幅实际幅度值。在四连杆结构合理的情况下,空程中,出现一次转矩正负交替的过程,才能说明此四载或重载时,减幅或增幅下的幅度平衡点是相同位连杆平衡设计满足规范要求。置,这个幅度值在同类型门机中也是相近的。如若变幅电机输出转矩没有为零的情况，说明4结语此变幅机构在整个变幅过程没有平衡点，四连杆结构或配重负载不满足设计要求，需要重新设计和验证计算。3.3实实际幅度监测由于转矩从正值变化到负值或从负值变化到正值时，过程很短，为瞬时状态，故通过编写程序读取该瞬时临界值（见图7）。在转矩为零瞬间读出绝对M85.0力矩零点“M85.0DB8.DBDO编码器实时值“Encoder_POS_VALUE.H_POS-INOUTzero图7平衡点幅度值读取程序(上接第3 2 页）20:37:43.2024092022/03/67门机四连杆机构平衡点自动读取技术，可实现对四连杆结构平衡点的检测和检验，确保起重机四连杆满足技术要求和设计规范。同时可将每一台起重机四连杆平衡点幅度值数据进行收集归档,进行同类机型比较与分析研究，对四连杆结构进行优化设计，给同类型起重机产品设计提供参考。参考文献M85.1MOVE(P)ENENO编码器零位值“Encoder_POSVALUE.h_encoder_2037-40242450202-03/0741曹娜.门座式起重机臂架及自重平衡系统的优化设计研究 J.天津科技,2 0 1 6,43(1 0)：6 2-6 9.DB8.DBD42李正吾.四连杆机构机架力平衡问题的计算方法 J.机械制造与自动化,2 0 0 7,1 9 1（4）：5 0-5 1+5 4.陶庆永：2 1 0 0 0 0,南京市鼓楼区热河南路3 7 号收稿日期：2 0 2 3-0 2-1 7D0I:10.3963/j.issn.1000-8969.2023.03.01720-37-402824032822/03/0720:33.49.322402022:03/071200020.37:403420092022-01:07160:029:340.4024002022:03/07300.0m通接温炎直宗分量：盖液：2 次临玻：3 次临玻：6婚痛一/二次德210.011+03100308.002kA015+提高供电系统可靠性,降低电压电流畸变率。3结语在港区变电站装设故障录波装置,可提高对变电站运行状态的监测能力，为运维人员提供更形象的认识。结合建设实例与故障分析案例,对故障录波装置在港口供电系统运行监测、故障分析和故障排查等方面的作用进行了更具体的分析，为港口供电系统安全可靠运行提供保障，同时为港区供电系统自动化建设提供新的方案。7图43 月7 日2 0:3 7 谐波电流图参考文献1付周兴，王清亮，董张卓.电力系统自动化 M.北京：中国电力出版社,2 0 0 6.2陈滔.基于智能录波器的二次系统在线监测技术在500kV智能变电站的应用实例分析 J.农村电气化，2022(3):38-42.3GB/T14549-1993电能质量：公用电网谐波 S.郭静轩：2 6 6 5 9 9,山东省青岛市黄岛区崇明岛西路6 5 号收稿日期：2 0 2 3-0 2-2 7D0I:10.3963/j.issn.1000-8969.2023.03.011.01k8.04008.035kA53