CN1006218B - 起重机升降机构自动控制系统 - Google Patents

Abstract

起重机升降机构自动控制系统，是绕线型电动机驱动的起重机升降机构，用正向、反向与单相加反接制动的电动控制联锁系统，实现制动电源自动投入和切除；在系统中增设机械三联锁，与电气三联锁相匹配，这种由电气和机械的双重兰联锁，避免了电气或机械三联锁的误动作，使这套控制系统比其他控制系统都完善、先进，而造价只是其他桥吊的１／２～１／３，故障停机率减少３７％，工效提高１２％，维护费用成倍地降低，特别适用于我国的桥式吊车。

Description

起重机升降机构自动控制系统

本发明涉及起重机升降机构自动控制系统，即绕线型电动机驱动的起重机升降机构，用正向、反向与单相加反接制动的电动控制联锁系统，其下降后的制动是利用操作机构的零位使单相制动先自动投入，经延时后又自动切除，随之使反接制动自动投入控制系统;本发明还设有特殊的机械三联锁与电气三联锁相匹配，是一种电气与机械的双重三联锁的自动控制系统。

本发明之前，我国的50吨以下的起重机，其升降机构系采用中国工业出版社1980年出版的，由《起重机设计手册》编写组编的《起重机设计手册》中介绍的，起升机构PQSI控制屏，即起升机构单相、反接制动的调速系统。

近几年来，对PQSI控制屏作了一些改进，类似于太原重型机器厂设计研究所1981年9月印刷的，由侯新田等编写的《起重机用PQS系列屏的改进》中介绍的，正向、反向与单相制动换接系统，已设计出了一种新的换向环节。此改进对换接虽稍有改善，但是没有根本性的突破，使用中仍然存有撞击、噪音、震动、电机过热以致烧毁电机等问题。产生这些问题的主要原因为：

1.方向接触器与单相接触器的换接设计欠妥，使操纵把从下降方向快速拉回零位，尤其从第三档突然快速拉回零位或拉过了零位，单相制动来不及投入，电机从全速下降立刻变为上升状态，电机马上得到相反的全电流，产生很强的反接力矩来制动电机，因而电机内发出强电流撞击声。由于电机频繁的正反转，经常发生反接制动的强电流，加快了电机的损伤，缩短了电机的寿命。

2.方向接触器得电吸合与失电释放均有一个延缓时间，且各接触器的固有延缓时间不等。当操纵把在下降方向第三档位置时，为了紧急制动快速拉回零位或拉过了零位，上升接触器随即得电工作，若下降接触器失电释放的延缓时间稍长，就出现在下降接触器的主触头没有完全断开或其弧光还未消失，上升接触器主触头就已得电的情况，形成上升、下降接触器主触头重叠得电，引起相间短路事故。当控制器采用联动控制台时，由于其档位间距小，快速紧急拉回零位或拉过零位的操作时间一般小于1/10秒甚至更短，这样更容易引起相间短路事故。

3.PQSI系统单相运转时间不允许大于一分钟。从单相制动到反接制动应在一分钟内完成，但是该系统中没有防止单相运转时间过长的措施，一旦时间超过就产生电机发热而可能烧坏。

目前国内外，起重机升降机构大部份采用能耗制动、涡流制动、自激式能耗制动和转子接入可控硅的调速系统，其运行性能较好，但是造价较高。

本发明是对我国50吨级以下的起重机升降机构PQSI控制系统中的改进。改变了PQSI系统中的换相线路及换相元件，并使其监控主回路的弧光或弧电压是否熄灭或消失，再由此发出是否换相的指令，即电动机定子完全与电源断开，换向继电器线圈断电，其常闭触头闭合，方向接触器才能得电，从而实现了电动机运行状态的正常转换;增加时间继电器，使操纵把从下降位置的第三档快速拉回零位时，时间继电器线圈失电，其常开触点瞬时闭合，待主回路的弧光消失后，单相制动接触器投入，实行单相制动，待该时间继电器一接点延时断开，另一接点延时闭合后，单相制动结束，反接电源投入，实行反接制动;同时在该系统中增加了与正向、反向和单相制动的电气三联锁相匹配的机械三联锁。这种由电气和机械的双重三联锁，使这套控制系统比其他控制系统都完善、先进。

本发明的方法是在改进型的PQSI控制系统中增设时间继电器，实现制动电源自动投入和切除。操纵把在下降位置的第三档时，下降接触器线圈得电，下降主触头闭合，电机反转，升降机构下降，这时电机处于再生运转状态。为了制动升降机，将操纵把拉回零位，下降接触器线圈失电，其主触头断开，下降接触器常闭辅助触头接通，单相制动接触器线圈得电。单相制动主触头闭合，使电机自动进入单相制动状态下运转;同时，由于下降接触器线圈失电，常开辅助触头断开，使时间继电器线圈失电，其常开与常闭触点分别延时断开与接通，使单相制动电源自动切除，上升接触器线圈得电，上升接触器主触头闭合，反接电源自动投入;另一个时间继电器延时稍长，等延时断开后，上升接触器线圈失电，其主触头马上断开，自动切除反接制动电源，升降机构制动完毕;再依附液压抱闸作用，使升降机构稳定地停留在预定位置。这样通过延时约相差一倍的两个延时继电器配合使用，实现了单相制动与反接制动的自动投入和切除。

为了使升降机构的制动更加准确、可靠，增设了机械三联锁，实现了电器与机械互相匹配的双重三联锁，防止了电气系统中产生的误动作，完善了这套控制系统。

本发明的方法进一步用附图1～3说明。

附图1为电气控制系统图

附图2为机械三联锁结构图

附图3为机械系统与电气系统衔接示意图

在附图1中将联动控制器操纵把〔LK〕拉到上升方向〔Ss〕的1或2或3档位时，上升接触器线圈〔5A〕得电，辅助常开触头〔5F〕闭合，使制动接触器线圈〔10A〕得电，使主触头〔10〕闭合，电力液压推动器电机〔YT〕运转，打开制动器，同时主触头〔5〕闭合，主电机RD运转使升降机上升运行。此时上升接触器的常闭，辅助触头〔5C、5D〕断开，使下降接触器线圈〔6A〕与单相制动接触器线圈〔7A〕不能得电，从而使下降主触头〔6〕和单相制动主触头〔7〕均不能闭合，保证上升运转正常进行，即实现了上升、下降和单相制动三者之间的电气三联锁。在上升接触器线圈〔5A〕与制动接触器线圈〔10A〕得电时，辅助常开触头〔5E、10B〕闭合，时间继电器线圈〔9A〕得电，辅助触头〔9B、9C〕瞬时闭合。将操纵把〔LK〕拉回零位，上升接触器线圈〔5A〕失电，使主触头〔5〕断开，电机〔RD〕失去三相电源上升动作停止，制动接触器线圈〔10A〕失电，主触头〔10〕断开，电机〔YT〕停转，制动器便投入，把电动机刹住，並且辅助常开触头〔5E、10B〕断开，时间继电器线圈〔9A〕便失电，由于其延时断开性能，使时间继电器的辅助触头〔9C〕尚未断开，上升接触器线圈〔5A〕仍属得电状态，主触头〔5〕尚未断开，电动机还处于上升运转状态，即抱闸投入后，电动机保留一定时间的上升转矩，以防止升降机构在上升停车时出现淄钩事故。

将联动控制器操纵把〔LK〕拉到下降方向〔Jj〕第三档〔3A〕时，下降接触器线圈〔6A〕得电，其辅助触头〔6F〕闭合，使时间继电器线圈〔9A〕得电，其辅助触头〔9B〕瞬时闭合，制动接触器线圈〔10A〕得电，其主触头〔10〕闭合，液压推动器电机〔YT〕运转，打开抱闸;同时下降接触器主触头〔6〕闭合，升降机构开始下降运行;同时下降接触器的辅助触头〔6E〕闭合，使时间继电器线圈〔8A〕得电，其辅助触头〔8C〕瞬时闭合和辅助触头〔8B〕瞬时断开，为实现下降的单相制动及反接制动作准备;由于下降接触器线圈〔6A〕得电，其辅助触头〔6C、6D〕均断开，使单相制动接触器线圈〔7A〕及上升接触器线圈〔6A〕均不能得电，确保下降运行的顺利进行，即下降、上升及单相三者之间实现电气三联锁。

为了使升降机构停止下降，将操纵把〔LK〕拉回零位，下降接触器线圈〔6A〕失电，使其辅助触头〔6E、6F〕断开，时间继电器线圈〔8A、9A〕失电，但是由于这两个时间继电器均具有一定的延时性，时间续电器的另一辅助触头〔8C〕尚未断开，使单相制动接触器线圈〔7A〕得电，主触头〔7〕闭合，自动进行单相制动。当时间继电器的辅助触头〔8C〕延时后断开，使单相制动接触器线圈〔7A〕失电，主触头〔7〕断开，单相制动便自动切除;随辅助触头〔8C〕断开时，辅助触头〔8B〕同时闭合，由于时间继电器的延时性能，辅助触头〔9C〕尚未断开，使得上升接触器线圈〔5A〕便得电，主触头〔5〕闭合，使单相制动自动的转为反接制动。当辅助触头〔9C〕经一定的延时后自动断开，使上升接触器线圈〔5A〕失电，主触头〔5〕断开，又自动切除反接电源。这样就实现了升降机构在下降过程中停止时，单相制动电源与反接制动电源均能自动投入和切除，保证了下降时的稳定停车。

在图2中，将连杆〔12〕旋转15～30°，连接销钉〔18A、18B〕在连杆孔槽〔22、19〕的位置中滑动，销钉〔18A〕使连杆〔13〕下移，通过销钉〔18D〕压住连杆〔14〕不得活动;销钉〔18B〕使连杆〔11〕上移，通过销钉〔18F〕拉住连杆〔16〕不得活动，即连杆〔12〕旋转，则使连杆〔14、16〕不能旋转。

若将连杆〔14〕旋转15～30°，销钉〔18C〕在孔槽〔24〕内滑动下压，使销钉〔18D〕上抬和连杆〔15〕下移，通过销钉〔18E〕压住连杆〔16〕不得活动;销钉〔18D〕推动连杆〔13〕上移，并通过销钉〔22〕使连杆〔12〕不得活动，即连杆〔14〕旋转，则使连杆〔16、12〕不能旋转。

若连杆〔16〕旋转15～30°，同样可通过销钉〔18F、18E〕分别使连杆〔11、15〕下拉和上推，从而使连杆〔12、14〕不能旋转。这就是本发明中机械三连锁的结构原理。

该结构的构件可以用钢板或方、园钢材加工而成;构件的钢质可以用普通碳素钢，用合金钢效果更好。连杆中的孔槽宽度为8～15毫米，长度按设备与结构的具体情况而定，一般为20～80毫米;每个销钉直径为8～15毫米，外端带防滑销或螺帽23A。

在图2、3中，当上升接触器线圈5A得电时，该接触器的动铁芯17A被吸合，带动连杆20A旋转，从而使连杆12旋转15～30°，于是销钉18A在连杆孔槽22内滑动，并使连杆13下压，通过销钉18D压住连杆14，从而使连杆20B拉着动铁芯17B不能吸合;在连杆12转动时，销钉18B在连杆孔槽19内滑动，拉住连杆11，又通过销钉18F拉住连杆16，使连杆20C拉着动铁芯17C不被吸合。

当下降接触器线圈6A得电时，该接触器动铁芯17C被吸合，使连杆20C带动连杆16旋转15～30°，于是销钉18F牵动连杆11下移，通过销钉18B拉住连杆20A使动铁芯17A不能吸合;在连杆16旋转时，销钉23C上抬，推动连杆15并通过销钉18C撑住连杆14，亦即撑住连杆20B，使动铁芯17B不能吸合。

当单相制动接触器线圈7A得电时，动铁芯17B被吸合，于是通过连杆20B带动连杆14旋转15～30°，销钉18C推动连杆15下移，压住销钉23C，并依附连杆16使连杆20C不得旋转，从而使动铁芯17C不被吸合;在连杆14旋转时，销钉18D上抬，推动连杆13上移，依附销钉18A、连杆12，使得连杆20A不能旋转，从而使得动铁芯17A不被吸合。这些特点就是与电气三联锁相匹配的机械三联锁。亦即电气与机械的双重三联锁。

连杆20A、20B、20C同连杆12、14、16及接触器动铁芯17A、17B、17C之间用焊接、铆接或用螺栓固定，销钉18A、18B、18C、18D、18E、18F与连杆12、14、16之间用焊接或铆接。

图中其他符号为：下降方向的第一、二档1A、2A，二极管D1、D2，换向继电器线圈4A及辅助触头4B、4C、4D，辅助触头5B、6B、7B、7C、7D、7E，电阻RA、RB，三相电源A、B、C，销钉23B、23d，连杆孔槽24。

本发明的控制系统在生产实践中，取得了空前的效果。下面列举生产实例。

例一

本发明的控制系统与几种典型吊车，在调速性能的比较见表一

本发明控制系统的造价比PQSI系统稍高一点，但是其性能改善了很多。从表一可看出，本发明的调速性能，从下降情况看比西德、日本桥吊稍有提高和接近，而造价只是它们的1/2～1/3。

例二

本发明的控制系统与几种典型吊车，在使用效果上的比较见表二

本发明的控制系统与其他吊车相比，故障停机率至少减低37.5%，工效提高12%以上，维护费用成倍地降低。

本发明方法独创的电气与机械双重三联锁，其方法简单、效果好，调速性能先进，而造价只是其他桥吊的1/2～1/3，故障停机率减少37%，工效提高12%，维护费用成倍地降低，避免了PQSI下降制动时产生噪音，振动、电机发热现象。本发明方法特别适用于我国的桥式吊车。

Claims (5)

1、起重机升降机构的控制系统，系由三相电源A、B、C，方向接触器线圈5A、6A与单相制动接触器线圈7A及其主触头5、6、7，辅助触头5B、5C、5D、5E、5F、6B、6C、6D、6F、7B、7C、7D、7E，制动接触器线圈10A及主触头10和辅助触头10B，电动液压推动器电机YT，二极管D1、D2，时间继电器线圈9A和电阻RB组成，并通过主令控制器Lk及其上升方向Ss的第一、二、三档1、2、3与下降方向Jj的第一、二、三档1A、2A、3A的相应接点来控制电动机RD，为了使电动机RD能够良好的运转和换相，由系统内换相继电器线圈4A及其辅助触头4B、4C、4D来进行换相监控，即监控主回路三相电源A、B、C的弧光或弧电压是否熄灭或消失，再据此发出是否能换相的指令，亦即电动机定子完全与电源断开，换相继电器线圈4A断电，其常闭触头4B、4C、4D闭合，方向接触器线圈5A、6A、7A才有得电的可能，根据上升、下降或制动操作的需要，顺利实现电动机运行状态的正常置换或换相，其特征是在原有控制系统中增加了时间继电器线圈8A及辅助触头8B、8C，电阻RA与反向接触器线圈6A的常开触头6E，时间继电器线圈9A及辅助触头9C组成由下降到制动的自动控制环，即将操纵把从下降位置的第三档3A快速拉回零位时，常开触头6E断开，由于时间继电器线圈8A的延时性，辅助触头8C延时断开，使单相制动接触器线圈7A继续得电，辅助触头8B延时闭合，使上升接触器线圈5A不能得电，首先自动实现单相制动，待时间继电器线圈8A延时结束，辅助触头8C断开，单相制动接触器线圈7A失电，自动结束单相制动，同时辅助触头8B闭合，使上升接触器线圈5A得电，自动实现反接制动，再由时间继电器线圈9A延时性，辅助触头9C延时断开，使上升接触器线圈5A失电，自动结束反接制动，即实现了单相制动电源与反接制动电源的自动投入和切除，并实现了下降、上升及单相制动三者之间的电气三联锁;由连杆12、13、14、15、16、20A、20B、20C，接触器动铁芯17A、17B、17C及销钉组成的机械三联锁结构，即当上升接触器线圈5A得电时，接触器动铁芯17A吸合，带动连杆12旋转，通过连杆的作用，使接触器动铁芯17B、17C不能吸合，同样道理，当下降接触器线圈6A得电时，接触器动铁芯17C吸合，带动连杆16旋转，使接触器动铁芯17A、17B不能吸合，当单相制动接触器线圈7A得电时，接触器动铁芯17B吸合，带动连杆14旋转，使接触器动铁芯17A、17C不能吸合，实现了上升、下降和单相制动之间的机械三联锁，并具有机械与电气相匹配的双重三联锁特征的起重机升降机构自动控制系统。

2、根据权利要求1所述的起重机升降机构自动控制系统中的机械三联锁，其特征是将连杆12旋转15～30°时，由连接销钉18A、18B分别在连杆孔槽22、19的位置中滑动，使连杆11上移，连杆13下压，连杆15下压，当连杆14旋转15～30°时，带动连杆13上移，连杆11、15下压，当连杆16旋转15～30°带动连杆15上移，连杆11、13下压，实现了机械三联锁。

3、根据权利要求1或2所述的起重机升降机构自动控制系统中的机械三联锁，其特征在于其构件用钢板或方、圆钢材加工而成，连杆上部的孔槽宽度为8～15毫米，孔槽长度为20～80毫米，销钉直径8～15毫米，外端带防滑销或螺帽23A、23B、23C、23D。

4、根据权利要求3所述的起重机升降机构自动控制系统中的机械三联锁，其特征在于其构件的材质为普通碳素钢，用合金钢效果更好。

5、根据权利要求1或2所述的起重机升降机构自动控制系统中的机械三联锁，其特征在于连杆20A、20B、20C同连杆12、14、16及接触器动铁芯17A、17B、17C之间用焊接、铆接或螺栓固定，销钉与连杆12、14、16之间用铆接。