8750型吊斗铲导缆器根部销子检测报警装置设计

刘冰冰

摘要：8750-65型吊斗铲是世界上首台无齿轮传动的吊斗铲，具有技术先进，价格昂贵，效率高，运行成本低的特点。它自重5300多吨，挖掘深度可达71米，回转半径100米，高为76米，可以360度旋转，迈步行走。同时也是我国唯一一台大型开采设备，一次装载90立方，是一台工作效率极高的剥离设备，可称之为是中国第一铲。

关键词：吊斗铲;传感器

一、吊斗铲导缆器根部销子改造的原因

吊斗铲使用了大量新的科研成果，在设备运行中遇到许多技术难题，其中长为109米重370吨的大臂根部销子由于工作时震动较大出现了频繁窜动，针对这一现象，对销子加装窜动报警系统。

大臂主要由工字钢和钢管组成，重370吨，顶端用四根95mm的主绷绳与三角架相连，大臂的根部和回转架耳子之间是两个直径45mm长为1200mm的销子相连，这样就能固定和支撑大臂，而销子是由穿孔边销固定。

吊斗铲为倒堆工艺，也就是集采运排三大环节于一身，其中运和排的环节中大臂起至关重要的作用，它高速转动抱闸瞬间抱死，这时大臂产生惯性，使根部销子轴向窜动，会将固定边销剪切，由于长时间剪切固定边销，会发生断裂。如没有固定边销，销子容易窜出，销子窜出将导致大臂坍塌，整个大臂会损坏，造成的损坏不可估量。

二、改造的目的

我们在日常点检过程中，会有钳工负责人对根部销子进行检查，一般检查的步骤就是观察销子的挡板是否变形、脱落。这种检查方法有一定的时间局限性，因为机械故障的发生也许就在下一秒，它具有突发性的特点。人为的检查不能实时监控。针对不足我们有必要增加一些有效的监控系统，在不破坏本体的情况下加装一套报警系统，可对根销窜动进行有效的监控。

三、传感器的选用

（一）、位移传感器的分类

位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。在生产过程中，位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。位移传感器，是利用磁致伸缩原理、通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的。测量元件是一根波导管，波导管内的敏感元件由特殊的磁致伸缩材料制成的。测量过程是由传感器的电子室内产生电流脉冲。该电流脉冲在波导管内传输，从而在波导管外产生一个圆周磁场，当该磁场和套在波导管上作为位置变化的活动磁环产生的磁场相交时，由于磁致伸缩的作用，波导管内会产生一个应变机械波脉冲信号，这个应变机械波脉冲信号以固定的声音速度传输，并很快被电子室所检测到。由于这个应变机械波脉冲信号在波导管内的传输时间和活动磁环与电子室之间的距离成正比，通过测量时间，就可以高度精确地确定这个距离。由于输出信号是一个真正的绝对值，而不是比例的或放大处理的信号，所以不存在信号漂移或变值的情况，更无需定期重标。

（二）位移传感器的原理

电位器式位移传感器，它通过电位器元件将机械位移转换成与之成线性或任意函数关系的电阻或电压输出。普通直线电位器和圆形电位器都可分别用作直线位移和角位移传感器。但是，为实现测量位移目的而设计的电位器，要求在位移变化和电阻变化之间有一个确定关系。电位器式位移传感器的可动电刷与被测物体相连。

物体的位移引起电位器移动端的电阻变化。阻值的变化量反映了位移的量值，阻值的增加还是减小则表明了位移的方向。通常在电位器上通以电源电压，以把电阻变化转换为电压输出。线绕式电位器由于其电刷移动时电阻以匝电阻为阶梯而变化，其输出特性亦呈阶梯形。如果这种位移传感器在伺服系统中用作位移反馈元件，則过大的阶跃电压会引起系统振荡。因此在电位器的制作中应尽量减小每匝的电阻值。电位器式传感器的另一个主要缺点是易磨损。它的优点是：结构简单，输出信号大，使用方便，价格低廉。

（三）位移传感器的应用

直线的工作原理是跟滑动变阻器一样的，它作为分压器使用的，它是以相对的输出电压来呈现出所测量位置的实际上的位置。对这个装置的工作有下面几点要求：

1、如果电子尺已经使用很长时间了，而且密封已经老化，同时夹杂着很多杂质，而且水混合物和油会严重影响电刷的接触电阻的，这样会使显示的数字不停地跳动。这个时候可以说直线位移传感器的电子尺已经损坏了，需要更换。

2、若电源的容量很小，就会出现很多情况的，所以，供电电源需要有充分的容量。那么，容量不足，就会造成如下的情况：熔胶的运动会使合模电子尺的显示变换，有波动，或者合模的运动会使射胶电子尺的显示波动，造成测量结果误差很大。如果电磁阀的驱动电源于直线位移传感器供电电源同时在一起的时候，更容易出现以上的情况，情况严重时用万用表的电压档甚至可以测量到电压的有关波动。如果情况不是因为高频干扰、静电干扰或者是中性不够好的造成的，那么就有可能是电源的功率太小造成的。

3、调频干扰和静电干扰都有可能让直线位移传感器的电子尺的显示数字跳动的。电子尺的信号线与设备的强电线路要分开线槽。电子尺必须要强制性地使用接地支架，而且同时让电子尺的外壳跟地面良好地接触。信号线需要使用屏蔽线，而且电箱的一段应该跟屏蔽线接地的。

如果有高频干扰的时候，通常使用万用表的电压测量就会显示正常，但是显示数字就是会跳动不停的;而出现静电干扰时，出现的情况也是跟高频干扰一样的。要证明看是否是静电干扰时，可以先使用一段电源线把电子尺的封盖螺丝跟机器上的某一些的金属短接起来就可以了，只要一短接起来，静电干扰就会马上消除掉的。但是如果要消除掉高频干扰就很难用上面的方法了，变频节电器和机器手都经常出现高频干扰的，所以可以试一下用停止高频节电器或者机械手的方法来验证是不是高频干扰的。

4、如果直线位移传感器的电子尺在工作的过程当中，在某一点的显示数据有规律地跳动，或者是没有显示数据的时候，出现这种情况就需要检查连接线绝缘是不是出现破损的现象，并且跟机器的外壳很有规律地接触而导致的对地短路。

5、供电的电压一定要稳定，工业的电压需要符合±0.1[%]的稳定性，例如，基准电压是10V的话，就可以允许有±0.01V的波动变化，如果不是的话，就会引起显示的圈套波动这样的情况。但是如果这个时候的显示波动的幅度没有超过波动电压的波动的幅度的话，那么电子尺就是正常的了。

6、安装直线位移传感器的对中性需要很好，但是平行度可以允许有±0.5mm的误差，角度可以允许有±12°的误差。但是如果平行度误差和角度误差都是偏大的话，这样会出现显示数字跳动的情况。那么出现这样的情况的时候，必须要对平行度和角度进行调整了。

7、在连接的过程当中，一定要多加注意，電子尺的三条线是不可以接错的，电源线和输出线是不可以调换的。如果上面的线接错的话，就会出现线性误差很大的情况，要控制的话是很难的，控制的精度也会变得很差，而显示很容易出现跳动的现象等等

四、改造后的好处

监控系统采用金属位移传感器，采用金属位移传感器的好处有：

1、电压安全 供电等级采用直流12V电源，他与吊斗铲本身电力系统完全隔离，即使发生故障也不会影响吊斗铲本身的工作。

2、检测灵敏 滩头能检测到0.5cm的位移仅限于金属部位。

3、能适应恶略天气 风、雨、雪天都能正常工作。

4、防抖动 由于吊斗铲工作时大臂抖动十分严重，传统传感器在抖动情况下可能引发触点误动作等情况。而金属探头不怕抖动，在抖动严重的情况下也能工作。

5、防短路 传统传感器如发生短路会持续报警，而金属传感器基本不会短路，如发生短路情况也会自动切断。

6、不怕油污 大臂根部有自动润滑系统经常撒落油污，对传统传感器会造成腐蚀、误判等情况，而对金属传感器基本不会造成影响。

7、接近开关检测到异常信号时，可以产生声光报警，也可以使吊斗铲自动停机并做出提醒指示。

五、改造措施、计划

在大臂根部销子上加装传感器，由于传感器位于人们经常走动和工作部位，十分容易磕碰。我们自己设计加装一套防护装置。用角钢做成三面封闭一面开口的长方体，在其中一面开一圆孔，把金属探头固定其中从圆孔探出头部，这样即防水又防止了磕碰。

六、总结

通过对导缆器根部销子窜动改进的设定，避免了8750-65型吊斗铲大臂坍塌的危险性，在加强日常点检的程序上，进一步对其采取保护措施，以加强其安全可靠性。导缆器根部销子起固定导缆器的作用，当销子窜出发现不及时会导致导缆器坠落后果十分严重，导缆器左侧销子窜出2次，都是发现及时，未造成故障发生。改进以后也排除了检查不到位的后顾之忧，增强了第二道防线，提高其运行的安全系数为100%。