关键词：自动抓斗起重机；防摇摆；加/减速斜率

    周元辉（1983—）
男，陕西西安人，西安科技大学电气与控制工程学院硕士研究生。

1 前言

    在起重行业，谈到吊具的摇摆问题，那是令众多设计和调试人员头疼的问题，吊具的前后、左右的摆动不仅影响生产效率，而且造成危险。关于防摇摆（或减摇）方面，很多的设计人员和工程师作了很多工作，但是效果不是很理想。很多文章也谈到此问题，但文章中主要以理论研究和仿真为主导，很多方面的应用还不是很理想。当然笔者的研究有一些应用还是很成功，比如说：港吊，这主要是一些特殊的设备应用比较成功。本文主要解决生物发电厂的秸秆捆全自动抓斗起重机方面的防摇摆问题。

2 自动抓斗起重机防摇摆的研究与实现

    2.1 自动抓斗起重机系统

    自动抓斗起重机是专门为新型行业－生物质秸秆发电厂设计的物流运输机械，由于秸秆发电厂的特殊环境及现代化的生产理念，它需要的是一套全自动化的秸秆自动化抓斗起重机，本系统是专为此设计。它的单台起重机由一大车、双小车和双起升组成。吊具有6个液压抓斗，由液压缸驱动动作。

    2.2 机械防摇摆设计

    机械方面的防摇设计从吊具、小车及大车三个方面进行设计：

    第一，在吊具上采用了四点提吊的方式，这样的形式，使得吊具的着力点增多，不易产生摆动。同时，每侧的两个吊点连接的钢绳都缠绕在同一个卷筒上，这两吊点的速度同步，位移同步，增加了对吊具摆动的约束。

    第二，在小车运行方向的防摇，通过采取双小车的结构形式来解决。通过增大两组起升钢丝绳在小车运行方向的角度如图1，根据受力分析，很容易得到能够有效的减小吊具在小车运行方向的摆动。
　

    根据电子防摇摆的硬件设计，设计系统的控制流程图为图4所示，其中H为吊具高度测量编码器的值，x1，x2为两个设定值。

    2.4 其它方面的设计

    在机械防摇摆之上，加上电气防摇，能够把在给定速度下满载吊具的摆动时间控制在一个可接受的范围之内，笔者还针对秸秆发电厂的具体情况，提以下建议：

    第一，在起重机作业工艺上，采取一定措施，来减小吊具的摆动。吊具带载后，必须提升到最大起升高度后，才能进行小车方向和大车方向的运动，这样，在相同摆动角度的情况下，减小了摆动点与悬挂点的距离，也能起到减小摆动幅度的效果。

    第二，对秸秆仓设计，秸秆仓是半封闭厂房，在起重机运行轨道的两端外，制作导风墙，能减小风载荷对起重机摆动的影响。

图4   防摇摆控制流程图

3 结论

    通过本文的设计和实验，在机械防摇摆与电子防摇摆协同工作下，可以达到《起重机设计手册》中国铁道出版社（1998）第298页“目前，世界各国对吊具减摇装置的性能要求是，起吊离地，小车以额定速度运行，制动停车后内，吊具的摆幅控制在以内”的要求，可以完成系统的设计要求，在河北晋州项目中成功应用。

参考文献：

    [1] 沈李建.集装箱装卸桥吊具电子防摇系统[J], 港口装卸，1998,(6) :9-11.

    [2] 华可强.桥式吊车模糊防摆技术[J]，中国民航学院学报，2000,(3):12-15.

    [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.

    [4] KRESSRL. Recent，Simulation，Conclusions for Damped oscillation Control of Cranes[C].ANS Topical Meeting on Robotics and Remote Systems (March2001):479-4850.

    [5] 邹军，陈志坚. 桥式起重机水平运行及抓斗防摆规律研究[J].山东大学学报(自然科学版),1998,33(4) ：393-397.

作者信息：

    周元辉，杜京义 (西安科技大学电气与控制工程学院，陕西   西安   710054)