專利名稱：起重機用起升機構實時監控方法
技術領域：
本發明涉及一種起重機用起升機構實時監控方法，尤其涉及裝有行星減速 器的鑄造起重機用起升機構實時監控方法。
背景技術：
行星減速器在鑄造起重機上的應用有著很大的優越性，行星減速器本身雙 自由度的特性決定了其兩個輸入的獨立性。將這一特性應用在起重機起升機構 上，當行星減速器的一根高速軸上的電動機或其控制系統損壞時，將此軸閘住， 另一軸上的電動機可長期正常運行，此時，載荷為半速運行，且機構中所有部 件均不過載。這一優越性得到了用戶的認可。另一方面，行星減速器兩個輸入 的獨立特性同時決定了其系統安全性級別較低，故需-套合理、有效的監控手 段對整個起升機構的運行進行監控，以保障載荷安全。
在我國，上世紀70年代就將行星減速器的傳動方案運用在鑄造起重機的起 升機構上了，但由于當時的電氣設備滿足不了對起升機構運行狀態進行監控的 要求，存在事故隱患，原冶金部禁止在鑄造起重機起升機構上使用行星減速器。 直到上世紀90年代中期，隨著電控技術的進步，行星傳動再次在鑄造起重機得 到應用，并逐漸得到廣泛認可。但其控制系統達不到實時監控的程度，曾發生 無故障時誤動作和故障時不動作現象，因此，鑄造起重機起升機構行星傳動鏈 實時監控技術2005年于應運而生。這一實時監控技術采用了編碼器和超速開關 作為傳感元件進行數據采集，并通過PLC分析計算，引入容錯處理和清零措施， 較好地解決了誤動作和不動作，但硬件系統和軟件系統均相當復雜，系統維護 量大，對維護人員的要求高。
發明內容
為克服現有技術中軟硬件系統復雜，維護難度高等不利因素，本發明設計 了一種起重機用起升機構實時監控方法，主要用于采用行星減速器傳動的起升 機構的監控，通過設置加速度傳感器及對采集的數據進行分析、計算，對起升 機構的運行狀態進行實時監控，確保載荷的安全。
本發明是這樣實現的其中涉及的主要裝置包括電動機、聯軸器、工作制
3動器、行星減速器組、定滑輪組、巻筒、緊急制動器以及電氣控制系統；其中， 工作制動器對高速軸制動，緊急制動器通過巻筒上的制動盤對巻筒制動，與電 氣控制系統連接的超速開關設置于巻筒尾部，在每個巻筒尾部設置加速度傳感 器，通過對行星傳動系統最未端即巻筒的角加速度的實時監控，以實現對起升 機構傳動系統的實時監控。
將起升機構正常運行時載荷直線加速度確定一個固定范圍，然后折算得到 巻筒的角加速度；利用各個加速度傳動器檢測實際巻筒角加速度；設定一個傳 動系統許用的角加速度增量；利用傳動系統許用的角加速度增量跟實際角加速 度與設計角加速度的增量的關系比較、載荷加速度方向及設定的延時來綜合判 斷行星傳動鏈的故障情況；當檢測到故障信號，則電氣控制系統控制工作制動 器先抱閘，延時后緊急制動器抱閘。
采用多巻筒、各巻筒同時動作且具有同種功能時，各巻筒之間角加速度增 量與許用的巻筒角加速度增量比較，當各巻筒之間角加速度增量大于許用的巻 筒角加速度增量時，且延時后上述信號未消失，則判定行星傳動鏈中行星架后 的傳動元件出現斷軸或剃齒故障；當檢測到故障信號，則電氣控制系統控制工 作制動器先抱閘，延時后緊急制動器抱閘。
巻筒尾部的超速開關檢測到超速狀態后發出故障信號、司機按下急停按鈕、 起升機構控制系統(調速裝置等)自檢故障、行星傳動鏈中各部件的限位開關動作 或供電系統失電等故障時監控系統均不與加速器傳感器信號聯鎖，直接控制工 作制動器抱閘，延時后緊急制動器抱閘。
本發明的有益效果是通過設置加速度傳感器對采用行星傳動的起升機構 進行實時監控的方法，降低了硬件系統和軟件系統的復雜性和維護難度，監控 靈敏度高，判斷時間短，提高監控性能，確保行星傳動系統安全。
圖1為本發明涉及的主要裝置安裝原理圖。 圖2為本發明的典型流程圖。
圖1中1.電動機，2.聯軸器，3.工作制動器，4.行星減速器組,5.定滑輪組,6. 巻筒，7.緊急制動器,8.加速器傳感器,9.超速開關。
具體實施方式
下面結合附圖詳細說明本發明的具體實施方式
。在圖1中，本發明涉及的
主要裝置包括電動機1、聯軸器(制動器盤/輪)2、工作制動器3、行星減速器組4、 定滑輪組5、巻筒6、緊急制動器7，各裝置數量及實際構造型式由機構特性確 定。工作制動器3對高速軸制動，緊急制動器7通過巻筒6上的制動盤對巻筒6 制動。在每個巻筒6尾部設置加速度傳感器8，通過對行星傳動系統最未端(巻 筒)的角加速度的實時監控，以實現對傳動系統的實時監控。另外，根據安全規 范，起升機構設置超速開關9，并布置于巻筒6尾部。
圖2為本發明的典型流程圖，起升機構正常運行吋載荷直線加速度為a (起 升機構設計完成后a為確定范圍)，折算到巻筒的角加速度為eO;實際運行時， 各個巻筒上設置的加速度傳動器檢測到的巻筒角加速度分別為ER， R為 實數)，則實際角加速度與設計角加速度的增量A e iO叫e i卜e 0。設定傳動系統 許用的角加速度增量[A e ],以下各種工況可通過加速度監控行星傳動系統
① 當A e iO>[A e ]、載荷加速度方向向下時，且延時Atl后上述信號未消 失，則行星傳動鏈出現斷軸或剃齒等故障；
② 當AeiO[Ae]、載荷加速度方向向上時，且延時Atl后上述信號未消 失，則行星傳動鏈出現電氣控制系統故障；
③ 采用多巻筒、各巻筒同時動作且具有同種功能時，各巻筒之間角加速度 增量為Aec叫ei-ei+nl(n E i)。設定許用的各巻筒角加速度增量為 [Aec]。當Aeo[Aec]時，且延時Atl后上述信號未消失，則行星 傳動鏈中行星架后的傳動元件出現斷軸或剃齒等故障；
當檢測到上述故障信號，則電氣控制系統控制工作制動器先抱閘，延時At2 后緊急制動器抱閘。
另外，巻筒尾部的超速開關檢測到超速狀態后發出故障信號、司機按下急 停按鈕、起升機構控制系統(調速裝置等)自檢故障、行星傳動鏈中各部件的限位 開關動作或供電系統失電等故障時監控系統均不與加速器傳感器信號聯鎖，直 接控制工作制動器抱閘，延時At2秒緊急制動器抱閘。
延時Atl可有效避免監控系統得到錯誤結論以至于緊急制動器誤動作；延 時At2可在任何工況下有效避免緊急制動器的動作對傳動機構和承力結構件造 成損害。本實施例所涉及到的量綱
a - m/s2
e 0、 e i、 △ e i 0、 [△ e ] 、 △ e c、 [△ e c] - rad/ s2
Atl、 At2 - s
控制量在實數R上取值，取值區間 [△ e ] E
E [0，叫 △tl E [0， oo) △t2 E [0，叫
采用加速度傳感器的實時監控系統，降低了硬件系統和軟件系統的復雜性 和維護難度；加速度傳感器本身的檢測反應時間為ym級；延時Atl所需的時 間長度為以前監控系統進行故障判斷所需時間的30% 50%，提高了起升機構確 保載荷安全的系統安全性。
此實時監控技術適用于任何安全性要求高的起升機構。
權利要求
1、一種起重機用起升機構實時監控方法，其中涉及的主要裝置包括電動機(1)、聯軸器(2)、工作制動器(3)、行星減速器組(4)、定滑輪組(5)、卷筒(6)、緊急制動器(7)以及電氣控制系統；其中，工作制動器(3)對高速軸制動，緊急制動器(7)通過卷筒(6)上的制動盤對卷筒(6)制動，與電氣控制系統連接的超速開關(9)設置于卷筒(6)尾部，其特征在于在每個卷筒(6)尾部設置加速度傳感器(8)，通過對行星傳動系統最未端即卷筒的角加速度的實時監控，以實現對起升機構傳動系統的實時監控。
2、 如權利要求1所述的起重機用起升機構實時監控方法，其特征在于將起升機構正常運行時載荷直線加速度確定一個固定范圍，然后折算得到巻筒的角加速度；利用各個加速度傳動器檢測實際巻筒角加速度；設定 一個傳動系統許用的角加速度增量；利用傳動系統許用的角加速度增量 跟實際角加速度與設計角加速度的增量的關系比較、載荷加速度方向及 設定的延時來綜合判斷行星傳動鏈的故障情況；當檢測到故障信號，則 電氣控制系統控制工作制動器先抱閘，延時后緊急制動器抱閘。
3、 如權利要求2所述的起重機用起升機構實時監控方法，其特征在于當 實際角加速度與設計角加速度的增量大于傳動系統許用的角加速度增 量，載荷加速度方向向下時，且超過設定延時后上述信號未消失，則判 定行星傳動鏈出現斷軸或剃齒故障；載荷加速度方向向上時，且超過設 定延時后上述信號未消失，則判定行星傳動鏈出現電氣控制系統故障； 當檢測到故障信號，則電氣控制系統控制工作制動器先抱閘，延時后緊 急制動器抱閘。
4、 如權利要求2所述的起重機用起升機構實時監控方法，其特征在于采 用多巻筒、各巻筒同時動作且具有同種功能時，各巻筒之間角加速度增 量與許用的巻筒角加速度增量比較，當各巻筒之間角加速度增量大于許 用的巻筒角加速度增量時，且延時后上述信號未消失，則判定行星傳動 鏈中行星架后的傳動元件出現斷軸或剃齒故障；當檢測到故障信號，則 電氣控制系統控制工作制動器先抱閘，延時后緊急制動器抱閘。
5、 如權利要求1所述的起重機用起升機構實時監控方法，其特征在于巻 筒尾部的超速開關檢測到超速狀態后發出故障信號、司機按下急停按鈕、 起升機構控制系統(調速裝置等)自檢故障、行星傳動鏈中各部件的限位 開關動作或供電系統失電等故障時監控系統均不與加速器傳感器信號聯 鎖，直接控制工作制動器抱閘，延時后緊急制動器抱閘。
全文摘要
一種起重機用起升機構實時監控方法，應用于采用行星減速器的起重機起升機構的實時監控系統。其中涉及的主要裝置包括電動機、聯軸器、工作制動器、行星減速器組、定滑輪組、卷筒、緊急制動器以及電氣控制系統；工作制動器對高速軸制動，緊急制動器通過卷筒上的制動盤對卷筒制動，與電氣控制系統連接的超速開關設置于卷筒尾部，在每個卷筒尾部設置加速度傳感器，通過對行星傳動系統最未端即卷筒的角加速度的實時監控，以實現對起升機構傳動系統的實時監控。通過設置加速度傳感器對采用行星傳動的起升機構進行實時監控的方法，降低了硬件系統和軟件系統的復雜性和維護難度，監控靈敏度高，判斷時間短，提高監控性能，確保行星傳動系統安全。
文檔編號B66D1/54GK101590986SQ200910011399
公開日2009年12月2日 申請日期2009年4月30日 優先權日2009年4月30日
發明者剛 吳, 張延全, 李會勤, 李秀靈, 勝 鄒 申請人:大連華銳股份有限公司