论龙门吊同步纠偏原理和应用
论龙门吊同步纠偏原理和应用
论龙门吊同步纠偏原理和应用
论龙门吊同步纠偏原理和应用
新型起重机大车纠偏装置
1 概述
起重机由于车轮速度不一（如轮径不同；传动机构不同步；制动器松紧差
异；车轮摩擦力变化等）；两条大车轨道水平差异超标；车体重心移动（小车位
移；钩头摆动等）；车轮组的安装误差等；在电动机受控相同的情况下，加之跨
度长，运行距离远等特点，使得起重机大车行走时，极易发生啃轨现象。既影
起重机的稳定运行，又给生产工作带来**隐患。为解决啃轨问题，人们通常采
用润滑车轮轮缘和轨道侧面，加装水平轮，调整车轮安装精度以及断电纠偏等方
法，不仅效果不理想,而且实施困难。考虑到由于早期行车采用二次电阻调速，
我们研制了一套**值编码器、ABS 制动器、显示控制仪等为主要设备构成的
起重机大车自动纠偏系统，并把这一研究设计成果应用在了起重机大车纠偏中。
经过现场的调试和运行，这套系统能够对起重机大车车身发生的偏斜进行自动的
纠正，使啃轨现象得到消除，满足了现场生产要求。
2 自动纠偏系统的控制原理
2.1 自动纠偏控制系统的主要思想
当起重机大车运行时，在没有发生啃轨的情况下，安装在大车两侧相对应的车轮
组会同时运行在同一水平线上。即使他们之间存在着误差，这个误差也会是在允
许范围内而且始终保持不变。在这样的情况下，车轮轮缘和轨道之间就不会产生
挤压。反之在大车运行时，两侧车轮组相对位置产生了偏差即行程差，那么这就
会使行车车体相对于轨道发生偏斜，造成车轮轮缘与轨道之间发生挤压形成啃
轨。如果在两侧车轮组行程差大于允许值时，对两侧车轮转速进行调节：降低相
对位置超前一侧车轮的转速，提高相对位置在后一侧车轮的转速，或者保持一侧
车轮的转速不变，提高或降低另一侧车轮的转速，使两侧车轮的行程差始终在允
许的范围内。这样就可以有效的防止啃轨现象的发生。（本项目中采用保持相对
位置在后一侧电动机转速不变，相对位置超前一侧电动机进行单独调节的方式进
行纠偏）基于这种思想，我们在大车两侧从动轮上分别安装了两台**值编码器,
用来检测大车每一侧车轮的行程值。两侧的电动机制动器分别由控制仪独立进行
控制。由控制仪采集编码器读数并控制两侧的行程差在一定的范围内，控制仪内
部设置两个阀值点，当行程差大于行车跨度千分之三时，输出信号进行纠偏，当
行程差小于行车跨度千分之一时，纠偏停止，从而达到自动纠偏的目的。
2.2 原理的补充说明
在本项目中纠偏控制的行程差是车轮一侧的行程值减去另一侧的行程值的结果。
一般行程差要控制在行车跨度的千分之一以内。当行程差小于行车跨度的千分之
一时，则行车不需要纠偏；当行程差大于行车跨度的千分之一而小于行车跨度的
千分之三时，则说明两侧车轮相对位置已经不在同一条直线上并超出了允许范
围，行车车体发生了偏斜，需要进行纠偏；当行程差大于行车跨度的千分之三时，
则说明行车车体已经偏斜严重，需要停车进行纠偏。
如行车大车轮的直径是 800mm，行程 400m，整个行程大车车轮将旋转
400/(0.8×3.14)≈159 转。为了防止车轮打滑给编码器反馈数值造成的误差，
编码器安装在从动车轮处，并与车轮同轴。为了测量的**，我们采用 8192 个
脉冲的编码器，这样大车每旋转一周运动的距离将被编码器等分为 8192 份反
馈，我们的测量精度将是 800*3.14/8192≈0.3mm,因此我们可以将大车车轮
行程值的测量精度控制在 0.5mm 以内。
在系统中，因为 S 行程差是通过两侧编码器反馈数值作差的计算得出的，所以
编码器反 馈数值的准确性决定着计算行程差的准确性，也决定着控制仪对纠偏程
序是否执 行判断的准确性。在编码器的工作运行中由于车轮存在打滑现象，所以
编码器计 数值将是存在误差的，并且是不可避免的，随着大车运行距离的增大，
该误差将 不断累积，由于起重机大车的运行距离一般都很长，所以编码器的累积
误差对系 统控制的影响是不可忽略的。为此，我们控制仪设置了消除编码器累积
误差的置零按钮开关，从而达到消除编码器累积误差的目的。
3 自动纠偏系统的硬件组成和软件实现
3.1 系统的硬件组成
在系统硬件组成中，我们采用两台**值编码器分别测算大车两侧车轮相对位
置。采用 DXM-C2 **型通用双路纠偏仪进行自动纠偏程序的控制。采用两台韩
国 ABS 制动器分别控制两侧电动机。
4 结束语
通过对现场实际运行情况的测量监控得出：
1. 由编码器测算出的两侧车轮相对于零点的位置值与实际测量值误差小于
0.5mm，测量精度达到了控制要求。
2. 每隔 30 米感应开关正确触发一次，编码器校正程序执行一次。编码器累
积误差得到有效的消除。
3. 每一台起重机在 400 多米的轨道上往返运行期间，每当行程差大于 0.04
米时，纠偏程序都会自动执行纠偏程序。全过程纠偏次数一般在 10~18 次左右。
4. 纠 偏进行时和纠偏后的起重机大车运行稳定，纠偏投入的情况下车轮与轨
道之间挤压发出的声响次数明显减少。
5. 纠偏系统的投入减轻了现场工作人员对大车车轮维护的工作负担，延长
了车轮的使用寿命，提高了行车运行的可靠性和稳定性。
行车同步纠偏示意图
主轴 LA
注：LA：主轮位移值
LB：从轮位移值
D1：从轮超主轮的差值（一次左纠值）
D2：从轮超主轮的差值（二次左纠值）
-D1：主轮超从轮的差值（一次右纠值）
-D2：主轮超从轮的差值（二次右纠值）
D3：主从轮的差值（停机值）
·说明：（上行时）LA=LB：正常运行
LA-LB=D1 时：从轴减小频率
LA-LB=-D1 时：主轴减小频率
LA-LB=D2 时：从轴减小频率
LA-LB=-D2 时：主轴减小频率
当 LA 和 LB 的差值达到 D3 时，必需停机。
（下行时）LA=LB 时：正常运行
LA-LB=D1 时：主轴减小频率
LA-LB=-D1 时：从轴减小频率
LA-LB=D2 时：主轴减小频率
LA-LB=-D2 时：从轴减小频率
当 LA 和 LB 的差值达到 D3 时，必需停机。