起重机新型检修安全保护装置的设计与应用

林志钢 洪洋溢 蒋伟

摘 要：作为现代工业生产当中不可或缺的重要设备，起重机在物料起重、装卸、安装当中有着极为广泛的应用，对于工业生产而言有着极为重要的现实意义，但是，在实际应用当中，起重机时常会出现安全事故，对相关工作人员的生命安全有着极大威胁。基于此，本文将主要针对起重机新型检修安全保护装置的设计与应用展开相关探讨分析。

关键词：起重机;检修安全保护装置;设计应用

引言：

起重机能够有效减轻劳动强度，同时大幅度提升现场工作效率，对于工业与运输业的发展有着极大促进作用。伴随机械技术发展，起重机成为大部分企业必备设备，在使用起重机过程当中，需对其加以有效维保检修，为其使用过程中的可靠性与安全性提供保障，另外，由于起重机按设备结构较大，在开展检修作业过程当中需要高空作业，并且需要不断变换位置冒着对检修工作安全性提出极高要求。

1安全保护装置概述

所谓安全防护设备，就是在不正常状态下，可以保证起重机的安全工作，预防安全事故。迄今为止，最普遍使用的安全保护措施是缓冲;各种限位器，起重力矩限位器等。限位器是起重机设备中必不可少的设备之一，在制造过程中，有旋转角限位器、下降深度限位器、提升高度限位器等。刹车是起重机起重机械中的一个关键部件，它在起重机械中起着举足轻重的作用。如果在运输过程中发生了熔断的金属，或者发生了故障，那么就会有更多的风险。同时，起重机的起重装置也会受到很大的损坏，所以在每个传动装置中都要有两组制动装置，以保证它们的安全[1]。

2新型检修安全保护装置结构设计

起重机载重量大，在运行期间必须定期维护保养。在此过程中，由于起重机的结构尺寸大，又全部位于高空，因此，在进行维修和维修时，必须进行高空作业。在高空作业中，由于起重机的维修部位比较多，工人的工作位置也比较复杂，给其带来了更大的风险。检修安全防护设备主要包括固定钢管、止动销、连接杆、安全环等。固定钢管为焊接方式，在使用中，将固定钢管与横梁栏杆连接;止断器一端连接于固定钢管，一端连接于连杆，确保连接棒与固定钢管的联接，并能灵活移动;安全环和连杆采用焊接方式相结合。在安全环中悬挂安全带，确保操作人员的安全。在设计时，304不锈钢的紧固钢管，采用焊接方式将其固定于起重机的横梁栏杆上，并在管内设置一条与钢管垂直的横向通道。沿滑道方向，每隔一段距离设置一固定槽，以固定止动销。锁紧螺栓由45号圆钢焊接而成，两个直径相等的圆钢焊成十字形，由连杆焊接，安全圈与连杆焊接，构成了滑动装置。

3硬件设计

3.1微控制器

主控芯片选用TMS320F2802系列单片机，由美国德州仪器制造。TMS320F2802的核心是32位C28x，它的指令长度更短，执行效率更高;具有在同一编码长度下更高效的指令;采用单循环双16x16和32x32比特的硬件乘法器，在一个时钟循环中实现32比特的运算;超快的中断和响应，使系统保护、功能响应更高效、更快捷;TMS320F2802芯片上有32 KW的 Flash和6 KW的 RAM，适用于在线数据表的存储，并具有更多的可变存储功能，有效地改善了系统的性能;TMS320F2802具有3个外部中断，可以与GPIO-A的任意一根插头进行连接，方便了对信号的外接和 PCB的配线;TMS32OF2802具有3个32位的定时器，其时序范围从1微秒至数十分钟不等，无需添加计时变量即可完成所需的时间计数，多个定时器为多个计时任务提供了良好的选择;TMS320OF2802具有12比特的 AD，其最高可达6.25 MHz的转换，可选用内置或外部基准电压;主要包括 SCI， SPI， PCI， PCI等三个功能模块;TMS320F2802采用128比特的加密方式，其中包含了 FLASH、L0、L1等多种编码，可以防止被读取;TMS320F2802能够很好的支持 C语言的编程，其运行效率可达1∶1.1[2]。

3.2转速传感器

速度传感器采用了光电编码技术。光电编码器是一种集光学、机械、电气等技术于一身的数码感应器。这种编码器是 A、B、Z的输出信号，其中，A和 B是相位差为90度的方形信号，Z是零相位交叉的脉冲信號。光电编码器转动一周，A、B相输出相同数目的脉冲，Z相输出一次，通过计算脉冲的频率，可以得到电动机的实际转速，并根据脉冲数目来确定电动机在刹车时的刹车距离。为改善光电编码器的定位精度，本保护设备采用四倍频法对信号调理电路进行处理，并对其进行判定、计数和运算，从而得到电机的转向、转速和制动距离。

4软件设计

本保护设备的软件主要由系统主程序、速度检测子程序、仿真量（温度、重力等）检测子程序组成;RS-485总线中使用的数据显示子程序、无线通信驱动子程序以及MODBUS通信子程序。在此基础上，利用编程方式对单片机的定时进行编程，以完成对频率信号进行计数和定时，并对刹车距离、电动机速度进行测量。模拟信号的探测与通讯也由程式设定微控制器内的AD转换器及UART、SPI完成。RS-485总线采用MODBUS，它包括RTU和ASCI II两种不同的编码方式，其中RTU与安全防护设备进行通讯，设定其工作时的安全防护限制，并将所记录的过程信息上传至电脑，对刹车进行综合分析，从而实现对制动器的综合诊断[3]。

5新型检修安全保护装置的原理及应用

起重机是一种在各种行业中被广泛使用的起重运输机械，对企业的生产起到了很大的作用。由于起重机的负荷大，工作周期长，因此在长时间的使用中，必须对其进行定期的维护保养，以保证其安全运行。起重机维修要求操作人员在高空作业，因此，在进行起重机维修时，首先要解决的问题就是保证工人的安全。检修时使用的安全防护套，其滑轨是用于保证紧固圈的正常滑动和紧固。在进行起重机维修时，维修人员将安全带挂在安全环上，并在横梁的栏杆处向前推进，当滑块进入到固定钢管的滑槽中时，安全防护设备处于不工作状态。在进行维修工作时，将滑块装置置于固定槽中，使滑块装置处于静止状态，从而避免了滑块的运动，为操作人员的安全提供了保障。在操作人员进行高空操作时，可将安全带固定在原地，防止滑落，以保护操作人员不受伤害。如果需要多个工人同时操作，则可以在钢管上安装多个滑块，也可以在横梁的护栏部位焊接多套安全防护装置，便于操作人员进行操作。由于安全环在安装于固定槽中时，由于安全环的转动会使滑块从固定槽中滑出，所以在操作过程中应对止脱销进行合理的设计，以防止止脱销自动脱落，从而在相关工作人员开展高空作业过程中为其提供安全保障[4]。

结语：

本文根据起重机检修过程中所需高空作业的特点，设计了一种新型检修安全保护装置，自主要是在起重机横梁护栏位置焊接一定长度固定钢管，将滑动系统安装于内部滑道，当需要开展检修作业时，将安全带悬挂与保护装置的安全环内部，以实际作业位置为基准对滑动系统位置进行调整，从而为相关工作人员高空作业安全性提供有力保障。

参考文献：

[1]齐晓明.一种新型的安全辅助装置在门座式起重机中的应用[J].河南科技， 2020（11）：3.

[2]吉同正， 王羽丰， 梁俊豪，等.智能安全监护系统在挂梁桥式起重机司机室防护中的应用[J].起重运输机械， 2020（7）：4.

[3]王文龙， 胡敬铨， 倪波涛，等.基于SIL的塔式起重机安全装置检修周期优化[J].电子测试， 2021（18）：3.

[4]段治斌， 牛宇峰.浅析起重机械安全保护装置的功能安全[J].中国设备工程， 2021（18）：2.B162084A-ED57-4E01-9348-B990C39C3EDE