运用差动开关的自平衡系统

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1、抓斗起重机四绳抓斗差动控制系统作者：王健明四绳抓斗作为搬运散料的吊具,可配用于不同的抓斗起重机。但由于要求的生产率不同，抓斗起重机的起升速度不同，因此四绳抓斗的控制系统也不一样。例如港口卸船用的抓斗卸船机要求的生产率为每小时500t,因此起升速度大于75m/min,多采用直流电动机驱动和PC控制。对工业生产中量大面广的诸如水泥、煤炭和矿砂等散料搬运场合，其生产率不很高，一般起升速度小于75m/min，以采用交流电动机驱动为宜。1.原控制系统的缺点：用交流电动机驱动的四绳抓斗传动系统（图1），有以下主要缺点：1．抓斗工作的协调主要靠司机的熟练程度，由于

2、支持与闭合机构之间没有固定的联系，在抓斗工作时司机劳动强度大，容易疲劳，易产生误操作。2．在抓斗沉抓之后，起升的瞬间，司机稍有疏忽会造成闭合电动机单独受力，闭合电动机容易过载，甚至烧毁。3．抓斗上升和下降极限位置不易控制，下降时抓斗易与料堆强烈碰撞。4．抓斗穿钢丝绳时，司机和钳工协调困难，极易出现工伤事故。5．由于开斗下降速度快，抓斗停止料堆上时，闭合绳容易从滑轮组中跳出，致使闭合绳过早的报废。6．为实现合适的抓斗工况，司机经常点动操作或打回车，电器元件或电动机经常处于过渡过程，降低了元件的使用寿命。2.差动控制及其效益四绳抓斗采用差动开关控制之后，

3、可将支持机构和闭合机构的信号联系起来，能用单手柄联动台进行联动控制，实现工作半自动化。该差动控制系统于1992年6月由大连市科委组织通过了鉴定，鉴定意见如下：（1）四绳抓斗差动控制系统系我国抓斗起重机电控系统中的新开发系统，技术成熟，功能完善，具有“自动沉抓”提高生产率，抓满后能自动起升。操作简便，司机劳动强度低，提升和开闭两电动机负载均衡，可避免开闭电动机的过载烧毁，延长开闭钢丝绳寿命，对抓斗实现有效的保护，避免抓斗摔坏。此外还增加了更换钢丝绳的操作装置，便于维修。经工业运行证明有显著的经济效益和社会效益。（2）该控制系统填补了国内空白，能替代进口

4、，在继电—接触器控制系统中，具有当代国际同类系统产品的先进水平。该系统虽然成本有所增加，但其社会效益显著提高，除可明显减轻司机的劳动强度外，每台起重机（以本溪水泥厂10t抓斗起重机为例）平均每年可为用户节约更换电动机和钢丝绳等费用2.5万元以上。可见，差动开关控制系统的推广与应用前景是十分乐观的。3.差动开关的控制原理差动控制系统的框图见图2，差动开关的结构简图见图3。（1）机械部分①支持机构在支持轴上有齿轮6和齿轮9(图3)，齿轮6和齿轮5相啮合，带动空心轴4旋转，速比为4：1。②闭合机构闭合轴11通过差动机构带动轴3以及空心轴2（图3）。当支持机

5、构和闭合机构专塑像同时，差动减速器输出轴3转速为零。当闭合机构单独工作时，轴3只能转动3/4圈。（2）电气部分①和支持机构有关的凸轮片N5、N6,其相应控制的触点为b2和b1（见图4）。b2控制下极限位置，b1控制下极限位置。②和闭合机构有关的凸轮片有N1、N2、N3和N4。N1凸轮片控制触点b11,其作用是党抓斗完全闭合式打开；N2凸轮片控制触点b20，其作用是当抓斗要闭合时触点闭合，控制支持绳和自动起升；N3凸轮片控制触点b22，其作用是当抓斗慢速开斗下降时，防止闭合绳跳槽;N4凸轮片控制触点b21,其作用是当抓斗完全打开时触点打开。图4为差动开

6、关凸轮片及其内部连线，途中所示是抓斗闭合并在最高位置时差动开关的工作状态。差动开关支持轴和闭合轴转速相同时，差动装置输出为零。由于差动开关按行程原则进行工作，支持机构和闭合机构的制动器应调整得一致，制动弹簧的拉力调整到额定值的90%左右。如果制动器抱闸太松，差动开关触头的工作点改变，会使工作失调。4.抓斗各工况的控制采用差动开关后，由于增加了转子回路电阻，使电动机可以工作在正、反向电动状态和反接制动状态，利用附加电阻可以调整支持绳在沉抓时不致太松，闭合绳在开斗下降时保持抓斗处于张开状态。电动机的机械特性见图5，对联动台的手柄位置，相应电动机工作状态以

7、及转子回路电阻器的切换，分析如下。图11单手柄联动台手柄位置⑴抓斗开斗工作状况闭合电动机处于反向电动状态，使抓斗张开，三相转子电阻中的u4、v4、w4以下各段被短接。当抓斗张开到极限位置时，差动开关b21触点被打开，控制电路断电，自动停止。.联动台手柄应放到抓斗张开位置。此时支持电动机不工作，见图6b。⑵抓斗闭合工作状况闭合电动机处于正向电动状态，转子电阻u4、v4和w4以下各段均短接。当抓斗闭合到极限位置时，差动开关b11触点被打开，闭合电路断电，闭斗工作自动停止。支持电动机此时不工作。手柄应放到抓斗闭合位置，见图6a。⑶抓斗开斗慢速下降闭合电动机

8、已处于开斗极限位置，但由于是在下降运行，当支持机构和闭合机构速度不一致时，抓斗会有闭合的趋势，离开极限位置。