通用橋式起重機(jī)是一種使用量大、使用面廣的起重設(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)中起著重要的作用。起重機(jī)能否安全生產(chǎn)直接影響到工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)率。由于測試技術(shù)的限制，起重機(jī)的安全測試往往采用幾種基本儀器進(jìn)行一些分散項(xiàng)目的測試(如上拱度、動(dòng)剛度等)。為了方便地對整臺起重機(jī)進(jìn)行全面的測試，我們采用當(dāng)代科技發(fā)展的最新成就——便攜式微型計(jì)算機(jī)，利用A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，采用集多年現(xiàn)場測試之經(jīng)驗(yàn)而自行研制的各種測試儀器，對起重機(jī)的安全性能進(jìn)行系統(tǒng)、全面的檢測。系統(tǒng)設(shè)備的測試軟件具有良好的用戶界面，所有測試工作均在系統(tǒng)軟件的提示下進(jìn)行，檢測人員只需按系統(tǒng)軟件的提示進(jìn)行操作即可，一旦測試結(jié)束，便可立即獲得測試結(jié)果.以評判被測起重機(jī)的性能、按照jB/QZ80i8u起重機(jī)分等規(guī)定，大部分的檢測項(xiàng)日主要分為橋架結(jié)構(gòu)性能測試和運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)工作性能測試。

1、系統(tǒng)硬件組成

機(jī)構(gòu)測試硬件系統(tǒng)以便攜式微型計(jì)算機(jī)為核心，通過A/D轉(zhuǎn)換板接收來自光電轉(zhuǎn)速傳感器的速度信號和互感器、變送器傳來的電參量信號。它們的系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1

與速度有關(guān)的機(jī)械參量指轉(zhuǎn)速、運(yùn)行速度、制動(dòng)距離、下滑量等。測量時(shí)，主要測量高低速軸的轉(zhuǎn)速和采樣時(shí)間，其他數(shù)據(jù)通過計(jì)算得到。

電信號包括線電流、線電壓和功率，均由電流、電壓互感器采集，經(jīng)變送儀將交流信號轉(zhuǎn)變成大小隨其幅值變化的直流信號，該信號進(jìn)入A/D擴(kuò)展箱后送計(jì)算機(jī)處理得到相應(yīng)的電流、電壓和有功功率數(shù)值及其變化曲線。

2、工作原理

2.1速度類機(jī)械參量測試

反射型光電轉(zhuǎn)速傳感器是記錄轉(zhuǎn)速信號的專門儀器。測量時(shí)，金屬箔或反射紙沿被測軸的圓周方向按均勻間隔貼成黑白反射面，傳感器對準(zhǔn)此反射面，無需與之接觸。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，貼有反射材料的間隔將光線反射，無反射材料的間隔不能反射，這一過程在傳感器的光敏元件中產(chǎn)生光電流，使光電管產(chǎn)生相應(yīng)的電脈沖信號.經(jīng)A/D擴(kuò)展箱送計(jì)單機(jī)采樣分析和計(jì)算得出理度類機(jī)械參量。

(1)機(jī)構(gòu)起動(dòng)時(shí)間和制動(dòng)時(shí)間測量

包括起升機(jī)構(gòu)和小車、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的起、制動(dòng)時(shí)間。是在特定工況下機(jī)構(gòu)從靜止加速到穩(wěn)定或由平穩(wěn)運(yùn)行到靜止的時(shí)間間隔。是從電機(jī)通(或斷)電開始，每隔一定時(shí)間間隔△t(毫秒級)對機(jī)構(gòu)電流信號采樣并記錄采樣次數(shù)直至電流達(dá)到穩(wěn)定(或停止)時(shí)為止。設(shè)總采樣次數(shù)為M?.則

t=△M?(△t≤0.01s)

(2)速度的測量

設(shè)被測軸的圓周方向貼有m片反射片，片數(shù)m視軸徑和理論速度而定。工作時(shí)，被測軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，傳感器上將感受到m次脈沖電壓信號。記錄下每次脈沖的間隔時(shí)間△t,則該軸此時(shí)的轉(zhuǎn)速

n=1/(m△t)

對起升機(jī)構(gòu)，若測得卷筒轉(zhuǎn)速為n,滑輪組倍率為i_h,卷筒直徑為D,則

起升速度V。=3.14159D_n/i_h

運(yùn)行速度V=3.14159D_cN_c

式中 D_c—車輪直徑，m

N_c—低速軸轉(zhuǎn)速，r/min

(3)下滑量和制動(dòng)距離

起升機(jī)構(gòu)滿載勻速橋式起重機(jī)機(jī)構(gòu)測試的計(jì)算機(jī)硬軟件分析和研制——張少敏范勤羅會(huì)信

下降時(shí)，電機(jī)斷電制動(dòng)后吊重的下滑距離稱為起升機(jī)構(gòu)下滑量。而大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)斷電后行走的距離稱為制動(dòng)距離。實(shí)測時(shí)，只要測得斷電后至車輪完全靜止之間的脈沖數(shù)，即可求得下滑量和制動(dòng)距離。設(shè)低速軸上采集到的脈沖數(shù)為N,卷筒直徑為D,軸上貼反射片數(shù)為m,則下滑量或制動(dòng)距離

S?=3.14159DN/m

2.2電動(dòng)機(jī)電流、電壓、功率的測量

電流互感器和電壓互感器作為電量信號的傳感器，起將較大電流、電壓信號按比例降低以利測量的作用。如380/100 V電壓互感器，當(dāng)原級為380V電壓值，次級線圈將感應(yīng)出100 V電壓信號，又如300/5 A電流互感器，當(dāng)原級通過300 A強(qiáng)電流時(shí)，次級線圈按比例輸出5 A電流信號，這些電流、電壓信號經(jīng)電量變送儀轉(zhuǎn)換成0～5 V直流電壓信號送A/D擴(kuò)展箱和計(jì)算機(jī)處理。

2.3機(jī)構(gòu)總效率

對起升機(jī)構(gòu)N_j=P_qV_q/(1000m)(kW)

對運(yùn)行機(jī)構(gòu)N_j=P_jV_x/(1000m)(kW)

式中P_q——起升載荷，N

P_j——運(yùn)行靜阻力，N

V_q——起升速度，m/s

V_x—運(yùn)行速度，m/s

m-—電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)

機(jī)械總效率η=N_j/N

式中N–—實(shí)測電機(jī)功率

2.4軸的扭矩，機(jī)構(gòu)動(dòng)載系數(shù)

軸的扭矩采用間接測量方法，前述機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)功率和軸的轉(zhuǎn)速都能由實(shí)測得出，則軸的扭矩

M=9550N/n(Nm)

式中N—實(shí)測機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)功率，kW?

n—-被測軸轉(zhuǎn)速，r/min

根據(jù)計(jì)算的曲線可求出軸的最大扭矩Mmax和平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的平均力矩Mm.機(jī)構(gòu)動(dòng)載系數(shù)

ψ=M_max/M_m

3、軟件研制

本系統(tǒng)以便排式計(jì)算機(jī)為主機(jī)，對經(jīng)過各種設(shè)備轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，測試結(jié)果和曲線實(shí)時(shí)顯示。實(shí)測完后，全部結(jié)果以試驗(yàn)報(bào)告的形式在打印機(jī)上輸出，以作為檢驗(yàn)橋式起重機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量的技術(shù)鑒定文件。

本系統(tǒng)所有測試項(xiàng)目都由菜單驅(qū)動(dòng)，需要輸入數(shù)據(jù)的地方也以人機(jī)交互方式實(shí)現(xiàn)，因此用戶界面非常友好，即使一個(gè)對計(jì)算機(jī)完全陌生的人也能輕松自如地操作它完成所有的檢測項(xiàng)目。

圖2

起重機(jī)微機(jī)安全檢測系統(tǒng)是將便攜式計(jì)算機(jī)與測試儀器結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)起重機(jī)安全測試智能化、自動(dòng)化的一整套系統(tǒng)。由于采用了便攜式計(jì)算機(jī)和其他高技術(shù)儀器，充分利用便攜式計(jì)算機(jī)靈活、方便、計(jì)算速度快、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)的特點(diǎn)，使得該系統(tǒng)特別適用于工廠實(shí)際應(yīng)用中的起重機(jī)安全測試。同時(shí)也是起重機(jī)檢測中心和起重機(jī)制造單位的理想檢測設(shè)備。