關鍵詞：自動抓斗起重機；防搖擺；加/減速斜率

    周元輝（1983—）
男，陜西西安人，西安科技大學電氣與控制工程學院碩士研究生。

1 前言

    在起重行業，談到吊具的搖擺問題，那是令眾多設計和調試人員頭疼的問題，吊具的前后、左右的擺動不僅影響生產效率，而且造成危險。關于防搖擺（或減搖）方面，很多的設計人員和工程師作了很多工作，但是效果不是很理想。很多文章也談到此問題，但文章中主要以理論研究和仿真為主導，很多方面的應用還不是很理想。當然筆者的研究有一些應用還是很成功，比如說：港吊，這主要是一些特殊的設備應用比較成功。本文主要解決生物發電廠的秸稈捆全自動抓斗起重機方面的防搖擺問題。

2 自動抓斗起重機防搖擺的研究與實現

    2.1 自動抓斗起重機系統

    自動抓斗起重機是專門為新型行業－生物質秸稈發電廠設計的物流運輸機械，由于秸稈發電廠的特殊環境及現代化的生產理念，它需要的是一套全自動化的秸稈自動化抓斗起重機，本系統是專為此設計。它的單臺起重機由一大車、雙小車和雙起升組成。吊具有6個液壓抓斗，由液壓缸驅動動作。

    2.2 機械防搖擺設計

    機械方面的防搖設計從吊具、小車及大車三個方面進行設計：

    第一，在吊具上采用了四點提吊的方式，這樣的形式，使得吊具的著力點增多，不易產生擺動。同時，每側的兩個吊點連接的鋼繩都纏繞在同一個卷筒上，這兩吊點的速度同步，位移同步，增加了對吊具擺動的約束。

    第二，在小車運行方向的防搖，通過采取雙小車的結構形式來解決。通過增大兩組起升鋼絲繩在小車運行方向的角度如圖1，根據受力分析，很容易得到能夠有效的減小吊具在小車運行方向的擺動。
　

    根據電子防搖擺的硬件設計，設計系統的控制流程圖為圖4所示，其中H為吊具高度測量編碼器的值，x1，x2為兩個設定值。

    2.4 其它方面的設計

    在機械防搖擺之上，加上電氣防搖，能夠把在給定速度下滿載吊具的擺動時間控制在一個可接受的范圍之內，筆者還針對秸稈發電廠的具體情況，提以下建議：

    第一，在起重機作業工藝上，采取一定措施，來減小吊具的擺動。吊具帶載后，必須提升到最大起升高度后，才能進行小車方向和大車方向的運動，這樣，在相同擺動角度的情況下，減小了擺動點與懸掛點的距離，也能起到減小擺動幅度的效果。

    第二，對秸稈倉設計，秸稈倉是半封閉廠房，在起重機運行軌道的兩端外，制作導風墻，能減小風載荷對起重機擺動的影響。

圖4   防搖擺控制流程圖

3 結論

    通過本文的設計和實驗，在機械防搖擺與電子防搖擺協同工作下，可以達到《起重機設計手冊》中國鐵道出版社（1998）第298頁“目前，世界各國對吊具減搖裝置的性能要求是，起吊離地，小車以額定速度運行，制動停車后內，吊具的擺幅控制在以內”的要求，可以完成系統的設計要求，在河北晉州項目中成功應用。

參考文獻：

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    [3] GIUA. Observer controller design for three dimensional over head cranes using time scaling[J]，Mathematical and Computer Modeling of Dynamical Systems,2001,(7):77-107.

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    [5] 鄒軍，陳志堅. 橋式起重機水平運行及抓斗防擺規律研究[J].山東大學學報(自然科學版),1998,33(4) ：393-397.

作者信息：

    周元輝，杜京義 (西安科技大學電氣與控制工程學院，陜西   西安   710054)