大跨度门式盖梁

2024-10-28

大跨度门式盖梁（精选4篇）

大跨度门式盖梁篇1

摘要：以黑龙江省哈尔滨市某公铁两用桥梁为背景, 介绍了大跨度单悬臂预应力盖梁的设计要点, 以及施工方案对施工阶段盖梁各截面混凝土应力的影响, 以期找到施工阶段受力较为合理的架梁顺序, 用以指导施工。

关键词：大跨度单悬臂预应力盖梁,架梁方案,应力分布,优化设计

随着城市交通的快速发展, 城市路网由向平面拓展改为向空间拓展, 近年来各大城市相继涌现出大量的城市高架桥。由于城市高架桥面较宽, 且一般桥下布墩条件不理想, 所以桥墩多采用异形框架墩形式, 以获得更好的跨越能力和景观效果。

大跨度盖梁通常采用预应力混凝土结构, 不仅能降低盖梁高度、节约钢材和混凝土, 具有良好的经济效益, 还能改善盖梁受力状况, 提高盖梁的耐久性和抗裂性能。在预应力盖梁设计过程中, 往往是施工阶段截面应力控制设计, 因此笔者认为对施工阶段盖梁受力情况进行优化设计是非常有必要的。施工阶段截面受力状况主要受上部预制梁架梁方案及预应力钢束张拉顺序影响, 因此施工阶段截面内力优化设计的主要内容为确定合理的架梁方案及确定预应力钢束张拉批次及顺序。

本文所介绍公铁两用桥未并线之前, 公路桥梁与铁路桥梁斜交, 部分公路桥墩布置需跨越铁路线路, 采用大跨度单悬臂框架墩形式。本文结合设计过程, 介绍大跨度单悬臂预应力混凝土盖梁的设计要点, 重点研究不同的架梁方案对盖梁各截面混凝土应力的影响, 以期通过对比计算, 确定一种较为合理的架梁方案。

1 工程概况

桥梁为公铁两用桥, 并线后, 上层为公路桥梁, 下层为铁路桥梁, 并线之前, 公路桥梁与铁路桥梁斜交。公路桥梁上部结构采用30m先简支后连续预应力混凝土小箱梁结构, 桥梁全宽30m, 横向由10片小箱梁组成。

跨铁路线桥墩采用单悬臂双柱式预应力混凝土盖梁, 盖梁总长35.5m, 盖梁中心高度3.2m, 宽度2.2m, 墩柱间距26.0m, 悬臂长8.5m, 墩柱高25.5m, 采用承台接群桩基础, 桥墩结构尺寸如图1所示。

2 盖梁计算输入

2.1 计算方法概述

盖梁按部分预应力混凝土A类构件设计。计算采用空间有限元程序进行, 对施工阶段和使用阶段各项指标进行验算, 本文主要针对施工阶段进行研究。

上部小箱梁采用架桥机架梁, 架桥机自重以集中荷载作用在盖梁上, 施工阶段考虑每片梁的从运梁、落梁以及架桥机回位的全过程模拟。

2.2 建模

盖梁及墩柱以平面杆系单元模拟, 共划分为45个单元, 在每片小箱梁支座垫石中心线处设一个节点, 桥墩墩底边界条件采用考虑桩土效应的等效弹簧刚度模拟。

在建模时对横梁进行模拟 (横梁宽度为桥面宽度) , 盖梁和横梁间建立主从约束, 以便使汽车荷载加载更符合实际情况, 横梁按横向小箱梁数量划分为11个单元 (横桥向10片小箱梁, 共10个支点) 。

2.3 荷载

恒载:上部结构恒载包括预制箱梁自重、防撞护栏重、桥面铺装重等。恒载通过支座传递到盖梁, 故将纵向计算时永久作用和除汽车以外的可变作用引起的支反力标准值作为永久荷载分布施加在盖梁的各主梁位置。

其他荷载按相关规范取值。

2.4 预应力钢束

盖梁预应力分三层布置共14束钢束, N1共5束, N2共4束, N3共5束。每束钢束采用15根Φ15.2低松弛高强钢绞线, 张拉控制应力1395MPa, 预应力钢束采用塑料波纹管成孔, μ=0.17, K=0.0015;一端锚具变形及钢束回缩值6mm。

预应力钢束分两批张拉, 张拉顺序见图3。第一批 (1) 于架梁前张拉;第二批 (2) 在小箱梁全部架设后张拉, 使盖梁在施工阶段各截面混凝土应力状态更为合理。

2.5 施工方案

考虑实际情况, 本文主要介绍四种架梁方案, 方案 (1) :由悬臂外侧向内侧架梁;方案 (2) :由盖梁内侧向悬臂外侧架梁;方案 (3) :由盖梁两侧向中间架梁;方案 (4) :由墩柱顶开始先向左、再向右侧架梁。通过对比计算, 分析各方案对施工阶段盖梁各截面混凝土应力的影响, 以期确定一种较为合理的架梁方案, 达到优化设计、节约投资的目的。

四种架梁方案如图4~图7所示, 图中序号为所指示梁的架设顺序号。

每种架梁方案均将架桥机效应以集中荷载的形式作用在盖梁上, 考虑每片梁的从运梁、落梁以及架桥机回位的全过程模拟。按指定顺序架设左孔梁片, 然后架设右孔梁片, 整个施工过程共分44个施工阶段, 主要施工阶段及说明如表1。

3 计算结果分析

3.1 正常使用阶段验算

正常使用阶段各项指标均满足规范要求, 此处不做赘述。

3.2 施工阶段应力验算

主要研究各种架梁方案下施工阶段盖梁各截面边缘混凝土的法向应力分布情况, 对架梁方案 (1) 、 (2) 、 (3) 、 (4) 的计算结果进行对比分析。

首先分析方案 (1) 、 (2) 的盖梁各截面混凝土正应力的分布规律。两种方案下的最大、最小正应力如图8所示:

图8表明, 方案 (1) 计算得到的盖梁混凝土截面的最大、最小正应力值在各施工阶段均低于方案 (2) 。同时, 方案 (2) 各施工阶段混凝土下缘始终有部分截面处于受拉状态。从架梁的整个施工过程分析, 施工前期, 盖梁悬臂部分始终处于下缘受拉状态, 直至一跨梁全部架设完成, 架设另外一跨梁过程中, 盖梁跨中截面下缘一直处于受拉状态, 盖梁的受力不均匀。相比之下, 方案 (1) 各施工阶段混凝土应力分布较方案 (2) 更为均匀。

计算分析表明, 从悬臂外侧向内架梁方案使盖梁各截面总体受力更为合理。结合以上分析, 笔者对方案 (1) 进行细化, 在方案 (1) 基础上分析方案 (3) 、 (4) 施工阶段盖梁各截面混凝土正应力分布情况。两种方案下的最大、最小应力如图9所示:

图9表明, 方案 (3) 各施工阶段盖梁上、下截面的最大、最小应力较方案 (4) 更加均匀。将方案 (3) 与方案 (1) 进行对比分析可知, 方案 (3) 较方案 (1) 计算结果更优。

结合上图及施工阶段混凝土正应力分布结果可知:采用方案 (3) -由盖梁两侧向中间架梁, 可使盖梁各截面在施工阶段的应力分布更为均匀、合理;且明显改善了混凝土在施工阶段的应力状态;提高盖梁使用阶段耐久性和混凝土材料性能的利用效率;有效降低截面的设计高度, 节约建设成本。综上所述, 笔者推荐第 (3) 种架梁方案为本工程指导性施工方案。

4 结语

对于柱间距较大的盖梁, 普通钢筋混凝土结构无法满足其受力需求, 通过施加预应力可大幅减小柱顶横桥向弯矩, 优化结构受力, 从而满足结构受力需求, 改善结构受力状态。同时预应力结构在有效控制梁高及提高结构抗裂性、耐久性上的优势是钢筋混凝土构件无法实现的。在预应力盖梁的设计中, 施工阶段截面应力是影响盖梁截面尺寸, 预应力钢束线形设计和用量的控制因素, 因此进行施工阶段截面应力优化很有必要。

本文结合工程实例, 通过对架梁方案的优化设计, 分析盖梁施工阶段截面应力状况及分布情况, 对预应力盖梁设计进行优化。通过对比分析, 确定采用从两侧向中间架梁的施工方案, 可使施工阶段盖梁截面应力分布更为均匀;且能有效减小预应力盖梁边缘混凝土的拉应力, 改善盖梁的受力状况。因此在进行预应力盖梁设计时, 设计者应针对不同的盖梁形式及预应力钢束布置方式, 通过对比分析确定较为合理的施工方案, 以改善预应力盖梁在施工阶段的受力状况, 优化截面, 节约投资, 以计算指导施工。

参考文献

[1]JTG D60-2004, 公路桥涵设计通用规范[S].

[2]JTG D62-2004, 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[3]JTG D63-2007, 公路桥涵地基与基础设计规范[S].

[4]黄兆荣.桥梁中的盖梁预应力张拉控制参数计算[J].山西建筑, 2008, 34 (10) :333-334.

[5]杨亚兵, 刘龙伟.预应力盖梁下部结构的优化设计与施工[J].中外公路, 2004, 24 (4) :100-101.

[6]王希超.大桩间距预应力盖梁设计浅析[J].北方交通, 2009 (11) .

大跨度门式盖梁篇2

厦门某节能荧光灯T5项目一期三标段钢结构工程, 位于厦门市同安区西柯镇。项目基本特点:

1本项目结构形式为大跨度门式轻钢结构框架, 屋面坡度1:15。钢柱及屋架梁等均采用Q345钢板制作, 梁柱结构采用H型钢和焊接实腹型工字形截面的钢架, 构件之间为高强度螺栓连接, 柱与基础采用刚接形式, 钢框架为单层, 二层混凝土平台为独立柱基础1-8轴檐口高度21.5米, 9-24轴檐高15米。

2钢梁单跨48米, 实腹式H型钢。

3有4.8米混凝土平台且已经施工完毕, 只能采取跨外吊装。

4建筑物两侧道路 (基层已施工, 面层未施工) 及绿化区域管网施工完成造成施工作业场地均为回填土, 吊装作业面处在松土层上。

二、吊装施工方案比选

本工程跨度大达48米, 檐口高度在15-21.5米之间, 高度较高, 只能选择轮式起重设备吊装。根据项目基本特点和现场施工情况, 因二层混凝土平台已施工完成, 造成跨中无法行走吊装设备, 以最高檐口 (柱顶) 标高21.5米为最大高度选择跨外吊装的以下三种方案:

1 跨外单机整体吊装 (如图1)

钢梁在地面组装, 采用大型吊车在建筑外进行安装, 其回转半径在29米左右, 车间跨度为48米, 柱距6米, 室外道路标高为-0.5米, 柱顶标高21.5米, 屋架梁自重为13吨, 屋脊标高23.1米, 验算起重机型号及吊臂长度。单机内场吊装方案:已知h1=23.1m, 取吊索与梁之间的夹角为45度, 则h2=12m, h3=5m, 初步选取100吨吊车主臂倾角为70度时核算如下:则

E=1.7+0.5=2.2m;

H=21.5+12+5+2.2=40.7m;

L= (40.7-2.2) /Sin70=41m;

R= (41-2.2) /tg70=14.16m。

核对QY100H全液压汽车起重机技术参数对应上述参数时, 主臂与地面夹角为60度, 41.3米主臂打开调节钢丝绳悬挂长度即可符合要求。其对吊车的起重要求过大。

跨外单机整体吊装的优点是:不需多次驳运钢梁。

跨外单机整体吊装的缺点是:钢梁必须采用大型吊车在混凝土平台外进行安装, 对驳运要求的回转半径大;吊车吨位选取太大费用昂贵, 对场地要求非常高。

2 跨外双机整体吊装 (如图2)

双机跨外抬吊参照跨外单机整体吊装计算步骤, 选取70吨吊车可满足要求。

车间跨度为48米, 柱距6米, 室外道路标高为-0.5米, 柱顶标高21.5米, 屋架梁自重为13吨, 屋脊标高23.1米, 验算起重机型号及吊臂长度。

已知h1=23.1m, 取吊索与梁之间的夹角为45度, 则h2=9m, h3=5m, 初步选取70吨吊车, 则

E=1.7+0.5=2.2m;

H=23.1+9+5+2.2=39.3m;

L= (39.3-2.2) /Sin70=39.5m;

R= (39.3-2.2) /tg70=13.54m。

核对QY70V全液压汽车起重机技术参数对应上述参数时, 主臂与地面夹角为70度, 41.5米主臂打开。

整个钢梁的拼装在4.8米的混凝土平台上进行, 钢梁拼装完成后, 在建筑物的两侧各采用一台汽车吊, 利用两台汽车进行抬吊, 完成构件的安装。用两台吊机进行抬吊时, 每台吊机的起重能力必须大于所吊装总重量的80%。在采用抬吊后, 所需的最大回转半径约18米。该方案将5节钢梁驳运到混凝土平台上一次性拼接成整体, 采用2台汽车吊在跨外进行抬吊安装, 其回转半径在18米左右。

跨外双机整体吊装方案的缺点是: (1) 构件需全部驳运到混凝土平台上, 工作量非常大; (2) 由于自重较大需要采用较大吨位吊车进行双机抬吊, 要求指挥和吊车操作协同水平较高; (3) 因吊车吨位较大, 对地面要求相对较高。

优点是: (1) 避免高空搭设操作平台; (2) 安装及吊装时间少; (3) 地面承载力要求相对低, 成本低。详见图2。

3 双机跨外分段吊装 (如图3)

车间跨度为48米, 柱距6米, 室外道路标高为-0.5米, 柱顶标高21.5米, 屋架梁自重为13吨, 屋脊标高23.1米, 验算起重机型号及吊臂长度。

已知h1=23.1m, 取吊索与梁之间的夹角为45度, 则h2=9m, h3=5m, 初步选取70吨吊车, 则

E=1.7+0.5=2.2m;

H=23.1+9+5+2.2=39.3m;

L= (39.3-2.2) /Sin70=39.5m;

R= (39.3-2.2) /tg70=13.54m。

核对QY70V全液压汽车起重机技术参数对应上述参数时, 主臂与地面夹角为70度, 41.5米, 主臂打开。

跨外双机分段吊装的优点是: (1) 避免大量的二次驳运工作; (2) 避免吊机不同步造成高空拔河的问题; (3) 由于分段进行起吊, 可选用相对较小吨位的吊车即能完成吊装任务。跨外双机分段吊装缺点: (1) 钢梁在吊装过程中再组装; (2) 屋架梁的需高空拼接, 高空拼接工作危险性较大; (3) 需搭设脚手架, 对起重吊装指挥要求高; (4) 且对螺栓安装紧固需要一定的时限。可参考图3。

选择吊装方法的原则是: (1) 力求快速、优质、安全地完成全部吊装任务。 (2) 尽量减少高空作业; (3) 采用成熟而先进的施工技术; (4) 吊装费用经济。通过以上分析, 经过三种方案的比选, 结合现场道路和场地以及以往类似项目的施工经验跨外吊装, 且将钢梁在混凝土平台组装完成后, 采取跨外双机整体吊装, 为最佳吊装方案。但也必须对两机进行统一指挥, 使两者互相配合, 动作协调。由于平台的影响, 两名吊机司机不可能同时都看到指挥的指令, 因此我们将采用三台对讲机, 设置起重指挥专职人员, 由起重指挥在平台上对吊机司机进行指挥。在整个吊装过程中, 两台起重机的吊钩滑车组, 都应基本保持垂直状态。进行首件屋架梁吊装时, 必须指挥两机升钩将各自钩挂的吊索都拉紧后, 方可共同起吊屋架梁。当两机同时起钩将屋架梁吊离地面约100mm时, 停止起升, 检查梁的变形情况、钢丝绳的受力状况、吊机支脚处的变化情况等, 所有情况稳定及符合预期要求后, 两机同时升钩将屋架梁吊到高空预定的位置。

除上述选择安装施工方法外, 还需对地面承载力及梁的绑扎起吊点位置、钢梁吊装过程中的强度、钢丝绳夹角及钢梁吊装过程中稳定性等进行验算, 保证在吊装过程中安全性和稳定性。最后必须建立健全吊装安全管理保证体系, 由于吊机吨位比较大, 因此吊装前要检查现场所有的条件必须符合安全要求, 严格执行高空作业中各项操作规章制度, 屋面梁在起吊前必须将生命线安装固定好, 等一切安全保障措施。

结语

经过上述吊装施工方案的比选, 总结类似工程的施工经验, 可以看到, 针对不同工程, 根据经济、安全、省时省力各个角度施工方案也有多种, 如何根据工程情况, 审时度势灵活选用施工方案, 才能大大节省工程造价和工期, 是大家值得考虑和应用的关键。

参考文献

[1]江正荣, 等.建筑施工简易计算 (第2版) [M].机械工业出版社, 2007.

[2]江正荣, 等.建筑施工简易计算续篇 (第2版) [M].机械工业出版社, 2008.

[3]CECS102:2002, 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程[S].中国计划出版社, 2012.

大跨度门式盖梁篇3

江西省九江市江西清华同方江新造船有限公司坐落在鄱阳湖畔, 该厂的一台160吨起重量的造船门式起重机, 跨度70m, 在使用后一年多出现大车行走严重偏斜的故障, 请多家起重机生产厂家、安装单位、船舶系统起重机设计单位到现场论证都没得出确切结论。大车行走严重偏斜后, 起重机不敢使用, 严重影响生产的正常运行, 求助于我们江西省特种设备检验检测研究院九江分院, 本着为企业服务的原则我们为该厂提供帮助。

到船厂后了解的情况是, 大车行走机构一侧支腿在运行过程中逐渐与另一侧支腿偏斜700mm, 通常不能超过跨度的3/1 000 (210mm) , 但目前已远远超过了。刚性支腿南面的上下平衡梁扭曲不在同一垂直线上, 整个起重机金属结构的几何位置发生改变, 起重机不能使用, 严重影响该厂的万吨级船舶的生产速度。

通过了解情况, 查看设备图纸, 到现场实地测量, 该设备一侧刚性支腿, 一侧柔性支腿, 用武汉港迪电气集团有限公司的电气自动纠偏控制系统。前几次对该设备的会诊怀疑柔性支腿没正常工作。

到实地测量柔性支腿的工作情况, 柔性支腿在行走中能够发生旋转, 因偏斜较大, 柔性支腿的水平方向旋转的角度也较大, 柔性支腿是可以工作的。所谓柔性支腿结构, 可以为真正的铰接 (主梁与支腿连接采用球铰或柱铰) , 也可以为假想铰 (主梁与支腿线刚度比之比较大) , 其目的是相同的。如果主梁与支腿连接采用球铰, 同时可以避免运行歪斜侧向力的产生。

测量大车轨道平行度、高低差、车轮直径、车轮安装位置, 虽然有些偏差但在允许范围之内。该台设备柔性支腿为真正的铰接, 在使用过程中支腿和主梁之间可以发生旋转和夹角的变化, 得出结论, 柔性支腿的工作状况是正常的。而前几次对该设备的会诊怀疑柔性支腿没正常工作, 请武汉某电气集团有限公司的电气工程师检查电气自动纠偏系统没查出问题, 怀疑柔性支腿没正常工作又无从下手, 耽误了设备的正常维修, 严重地影响了该厂造船的进度。经过测量, 柔性支腿在垂直、水平两个方向都能正常工作, 排除了柔性支腿工作不正常的可能性, 最终确定是电气自动纠偏系统不正常。大车电气控制和自动纠偏系统刚、柔腿侧的电动机分别用2个变频器同时驱动, 采用下述方法4进行自动纠偏控制。

通常有下列几种电气自动纠偏方法:

(1) 当刚腿和柔腿两侧电动机的转速不一样时, 如刚腿侧的电动机平均转速较柔腿侧的电动机快1/1 000, 可以通过计算脉冲编码器输入PLC的脉冲数量的方法来进行纠偏。

(2) 主梁与柔腿的夹角大于或小于90°, 可以在柔腿顶部安装角位移传感器, 进行纠偏。

(3) 比较刚腿侧大车走轮和柔腿侧大车走轮实际运转的线速度, 用橡胶摩擦轮带动旋转编码器的闭环控制方法来进行纠偏。

(4) 直接在刚腿侧和柔腿侧的大车运行钢轨平行安装一些感应点, 采用接近开关测量出刚腿侧和柔腿侧的接近开关动作的先后并输入PLC输入端的方法来进行纠偏。

最后经过仔细检查, 电气自动纠偏控制系统没有正常工作, 在柔腿顶部的角位移传感器发出动作信号时, 没有进行纠偏动作。

作为特种设备检验单位的检验人员, 应该对自已检验检测的设备多研究了解, 熟悉各种特种设备的整体及部件的结构组成、工作原理、控制方法。这样才能在熟练地根据检验规程进行检验的基础上, 知道检验的所以然, 更好地为企业服务。

参考文献

[1]编委会.门、桥式起重机设计选型与安装维修、事故防范管理及质量检测检验实用手册[M].北京出版社:北方工业出版社, 2007, 5.

[2]杨勇.桥式起重机车轮的啃轨道现象及解决办法[J].太原科技, 2006 (6) :75-77.

大跨度门式盖梁篇4

关键词：门式起重机,变频器,纠偏系统

大跨距门式起重机运行时总会受到多种因素的影响, 如大车轨道高低不平、大车行走轮直径偏差、减速机的机械转速偏差、电动机转速偏差、各轮承受的载荷偏差等, 都会导致刚性腿与柔性腿行走速度的不同步。如果偏差过大, 轻则发生啃轨, 重则会发生设备倾覆等重大安全事故。出于对安全性能的高度重视, GB/T 3811-2008《起重机设计规范》中明确要求:“跨度大于40m的门式起重机应安装偏斜指示器或限制器, 当产生的偏差达到设计规定值时, 就应当使运行偏斜得到调整和纠正”。如果偏差在一定延时内无法调整到正常值内, 控制系统就应该自动断开大车运行控制回路, 以免引起恶性事故, 这时如果要让设备正常运行, 就必须对大车两腿的运行偏差进行纠偏。而不同的纠偏方式, 会产生不同的结果, 这对设备的运行安全和运行效率将产生影响。我们通过对一台42m跨距的门式起重机进行纠偏实验, 通过对比, 取得了一定经验, 希望对大家合理选择纠偏方案起到一定的借鉴作用。

1 实验设备

我们选用的实验设备是1台由山东丰汇设备技术公司研制的MDG40/10t-A442型门式起重机, 该门式起重机为管桁结构, 模块式设计, 具有自重轻、抗风能力强, 安拆方便、能耗低等优点, 整体结构如图1所示。该型门式起重机已生产200多台, 在同规格起重设备中具有较高的市场占有率, 因此具有一定的代表性。

1-刚性支腿;2-司机室;3-电气柜;4-电动葫芦;5-桥架;6-主起升;7-悬臂;8-柔性支腿;9-行走台车

该车原大车行走机构多台电动机由1台安川变频器控制, 由于大车刚性支腿和柔性支腿的电动机参数、起制动时间的差异, 造成刚性腿侧和柔性腿侧运行速度产生偏差, 也就是跑偏, 常规的做法是依靠大车轮缘实现强制同步, 这种同步方案是依靠轨道对轮缘的侧向力强行导向, 会造成轮缘磨损, 运行时阻力较大, 严重的还可能会造成轨道断裂, 发生危险。其控制系统原理如图2所示。

显然, 两侧电动机通过1台变频器控制, 动停一致, 无法实现纠偏功能。为了实现纠偏控制, 必须要对刚性腿侧和柔性腿侧电机分别驱动控制。通过对不同的变频器厂家进行咨询, 结合可靠性、经济性、便利性的考虑, 最终选用2台丹佛斯FC302型变频器, 并在1台变频器上加装1块MCO305可编程纠偏卡, 以实现对起重机两侧支腿的分别控制;另外为了实时检测和反馈起重机刚性腿侧和柔性腿侧的运行情况, 需要在两侧从动轮中心轴上分别加装1只增量型编码器, 如图3所示。改造后大车运行机构电气控制系统图如图4所示。

利用采集编码器反馈信号形成闭环控制系统的控制方式可以精确地测量出两侧支腿的相对偏差, 并根据偏差值对柔性腿的运行速度进行实时调整, 使其跟随刚性腿速度变化, 控制精度高。也可以在超过最大偏差限定值后使设备停止运行, 通过人工控制的方式进行纠偏调整, 使设备回到同步工作状态。

2 大车纠偏控制系统软件设计

设备纠偏除了需要设置必需的硬件外, 还需要一定的软件支持。我们以刚性腿侧为基准, 对柔性腿侧运行状态进行调整, 对正向运行和反向运行分别进行程序处理。设置最大偏差为80mm, 当偏差小于40mm时, 设备处于正常运行状态, 继续进行信号采集;当40mm<偏差≤60mm时, 设备发生轻微扭曲, 柔性腿侧驱动电机以10%当前转速调整;当60mm<偏差≤80mm时, 设备扭曲较为严重, 柔性腿侧驱动电机以20%当前转速调整;当测量偏差超过80mm时, 则超过设备允许扭曲的最大设定值, 设备立即停机并输出报警信号。

1-从动车轮组;2-增量型编码器;3-主动车轮组

设定刚性腿侧编码器信号采集值为a;柔性腿侧编码器信号采集值为b;Σ为两侧支腿采集的脉冲信号差值;两侧支腿的实际位移偏差值为r, 单位为mm;柔性腿侧电机当前输出转速为n, 调整后输出转速为n1, 单位为rpm。

要实现纠偏功能, 除了必须具备的变频器、操作主令、编码器等器件外, 还需要增加以下器件: (1) 3个指示信号灯, 分别用于正向超差指示、反向超差指示、正常指示; (2) 1个零偏差复位按钮, 用于在标定点进行偏差清零; (3) 1个自复位转换开关, 用于通过人工控制方式进行纠偏。

3 系统功能测试

为了更好地了解本套控制系统所能实现的功能以及实际应用的效果, 我们分别进行了以下方面的测试。

1) 零点清零信号功能在两侧轨道选择一对应位置, 并保证两点对齐, 门式起重机在此位置进行零偏差标定。经测试此功能达到预定效果。

2) 自动纠偏功能通过调整变频器MCO305编码器卡编写程序, 控制r值, 经反复运行测试, 纠偏功能实现良好, 无明显的晃动感觉。

3) 手动纠偏功能当偏差超过限定值后, 大车停止运行, 这种情况下通过手动纠偏操作, 首先操作手动纠偏开关, 同时操作主令, 此时刚性支腿停止, 制动器打开, 柔性支腿速度以5% (设定值) 额定转速运行, 当偏差达到规定范围内时, 柔性支腿自动停止运行, 手动释放纠偏开关, 完成手动纠偏。

经过反复测试, 系统自动、手动纠偏性能稳定, 达到预期效果。

4 需要注意的问题及对策

由于纠偏是通过控制双侧支腿的非同步运行而实现支腿同步的目的, 因此一定防止纠枉过正。在系统设计时需要注意以下两个问题。

1) 对运行信号正确诊断。由于起重机轨道接缝误差、起制动冲击等均会造成脉冲信号突变形成误差, 程序中要对采集到的突变信号进行判断, 对非正常信号进行过滤。