劉冰冰

摘要：8750-65型吊斗鏟是世界上首臺(tái)無(wú)齒輪傳動(dòng)的吊斗鏟，具有技術(shù)先進(jìn)，價(jià)格昂貴，效率高，運(yùn)行成本低的特點(diǎn)。它自重5300多噸，挖掘深度可達(dá)71米，回轉(zhuǎn)半徑100米，高為76米，可以360度旋轉(zhuǎn)，邁步行走。同時(shí)也是我國(guó)唯一一臺(tái)大型開(kāi)采設(shè)備，一次裝載90立方，是一臺(tái)工作效率極高的剝離設(shè)備，可稱之為是中國(guó)第一鏟。

關(guān)鍵詞：吊斗鏟;傳感器

一、吊斗鏟導(dǎo)纜器根部銷子改造的原因

吊斗鏟使用了大量新的科研成果，在設(shè)備運(yùn)行中遇到許多技術(shù)難題，其中長(zhǎng)為109米重370噸的大臂根部銷子由于工作時(shí)震動(dòng)較大出現(xiàn)了頻繁竄動(dòng)，針對(duì)這一現(xiàn)象，對(duì)銷子加裝竄動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。

大臂主要由工字鋼和鋼管組成，重370噸，頂端用四根95mm的主繃?yán)K與三角架相連，大臂的根部和回轉(zhuǎn)架耳子之間是兩個(gè)直徑45mm長(zhǎng)為1200mm的銷子相連，這樣就能固定和支撐大臂，而銷子是由穿孔邊銷固定。

吊斗鏟為倒堆工藝，也就是集采運(yùn)排三大環(huán)節(jié)于一身，其中運(yùn)和排的環(huán)節(jié)中大臂起至關(guān)重要的作用，它高速轉(zhuǎn)動(dòng)抱閘瞬間抱死，這時(shí)大臂產(chǎn)生慣性，使根部銷子軸向竄動(dòng)，會(huì)將固定邊銷剪切，由于長(zhǎng)時(shí)間剪切固定邊銷，會(huì)發(fā)生斷裂。如沒(méi)有固定邊銷，銷子容易竄出，銷子竄出將導(dǎo)致大臂坍塌，整個(gè)大臂會(huì)損壞，造成的損壞不可估量。

二、改造的目的

我們?cè)谌粘｜c(diǎn)檢過(guò)程中，會(huì)有鉗工負(fù)責(zé)人對(duì)根部銷子進(jìn)行檢查，一般檢查的步驟就是觀察銷子的擋板是否變形、脫落。這種檢查方法有一定的時(shí)間局限性，因?yàn)闄C(jī)械故障的發(fā)生也許就在下一秒，它具有突發(fā)性的特點(diǎn)。人為的檢查不能實(shí)時(shí)監(jiān)控。針對(duì)不足我們有必要增加一些有效的監(jiān)控系統(tǒng)，在不破壞本體的情況下加裝一套報(bào)警系統(tǒng)，可對(duì)根銷竄動(dòng)進(jìn)行有效的監(jiān)控。

三、傳感器的選用

（一）、位移傳感器的分類

位移傳感器又稱為線性傳感器，是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，傳感器的作用是把各種被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電量。在生產(chǎn)過(guò)程中，位移的測(cè)量一般分為測(cè)量實(shí)物尺寸和機(jī)械位移兩種。位移傳感器，是利用磁致伸縮原理、通過(guò)兩個(gè)不同磁場(chǎng)相交產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變脈沖信號(hào)來(lái)準(zhǔn)確地測(cè)量位置的。測(cè)量元件是一根波導(dǎo)管，波導(dǎo)管內(nèi)的敏感元件由特殊的磁致伸縮材料制成的。測(cè)量過(guò)程是由傳感器的電子室內(nèi)產(chǎn)生電流脈沖。該電流脈沖在波導(dǎo)管內(nèi)傳輸，從而在波導(dǎo)管外產(chǎn)生一個(gè)圓周磁場(chǎng)，當(dāng)該磁場(chǎng)和套在波導(dǎo)管上作為位置變化的活動(dòng)磁環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)相交時(shí)，由于磁致伸縮的作用，波導(dǎo)管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變機(jī)械波脈沖信號(hào)，這個(gè)應(yīng)變機(jī)械波脈沖信號(hào)以固定的聲音速度傳輸，并很快被電子室所檢測(cè)到。由于這個(gè)應(yīng)變機(jī)械波脈沖信號(hào)在波導(dǎo)管內(nèi)的傳輸時(shí)間和活動(dòng)磁環(huán)與電子室之間的距離成正比，通過(guò)測(cè)量時(shí)間，就可以高度精確地確定這個(gè)距離。由于輸出信號(hào)是一個(gè)真正的絕對(duì)值，而不是比例的或放大處理的信號(hào)，所以不存在信號(hào)漂移或變值的情況，更無(wú)需定期重標(biāo)。

（二）位移傳感器的原理

電位器式位移傳感器，它通過(guò)電位器元件將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成與之成線性或任意函數(shù)關(guān)系的電阻或電壓輸出。普通直線電位器和圓形電位器都可分別用作直線位移和角位移傳感器。但是，為實(shí)現(xiàn)測(cè)量位移目的而設(shè)計(jì)的電位器，要求在位移變化和電阻變化之間有一個(gè)確定關(guān)系。電位器式位移傳感器的可動(dòng)電刷與被測(cè)物體相連。

物體的位移引起電位器移動(dòng)端的電阻變化。阻值的變化量反映了位移的量值，阻值的增加還是減小則表明了位移的方向。通常在電位器上通以電源電壓，以把電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓輸出。線繞式電位器由于其電刷移動(dòng)時(shí)電阻以匝電阻為階梯而變化，其輸出特性亦呈階梯形。如果這種位移傳感器在伺服系統(tǒng)中用作位移反饋元件，則過(guò)大的階躍電壓會(huì)引起系統(tǒng)振蕩。因此在電位器的制作中應(yīng)盡量減小每匝的電阻值。電位器式傳感器的另一個(gè)主要缺點(diǎn)是易磨損。它的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出信號(hào)大，使用方便，價(jià)格低廉。

（三）位移傳感器的應(yīng)用

直線的工作原理是跟滑動(dòng)變阻器一樣的，它作為分壓器使用的，它是以相對(duì)的輸出電壓來(lái)呈現(xiàn)出所測(cè)量位置的實(shí)際上的位置。對(duì)這個(gè)裝置的工作有下面幾點(diǎn)要求：

1、如果電子尺已經(jīng)使用很長(zhǎng)時(shí)間了，而且密封已經(jīng)老化，同時(shí)夾雜著很多雜質(zhì)，而且水混合物和油會(huì)嚴(yán)重影響電刷的接觸電阻的，這樣會(huì)使顯示的數(shù)字不停地跳動(dòng)。這個(gè)時(shí)候可以說(shuō)直線位移傳感器的電子尺已經(jīng)損壞了，需要更換。

2、若電源的容量很小，就會(huì)出現(xiàn)很多情況的，所以，供電電源需要有充分的容量。那么，容量不足，就會(huì)造成如下的情況：熔膠的運(yùn)動(dòng)會(huì)使合模電子尺的顯示變換，有波動(dòng)，或者合模的運(yùn)動(dòng)會(huì)使射膠電子尺的顯示波動(dòng)，造成測(cè)量結(jié)果誤差很大。如果電磁閥的驅(qū)動(dòng)電源于直線位移傳感器供電電源同時(shí)在一起的時(shí)候，更容易出現(xiàn)以上的情況，情況嚴(yán)重時(shí)用萬(wàn)用表的電壓檔甚至可以測(cè)量到電壓的有關(guān)波動(dòng)。如果情況不是因?yàn)楦哳l干擾、靜電干擾或者是中性不夠好的造成的，那么就有可能是電源的功率太小造成的。

3、調(diào)頻干擾和靜電干擾都有可能讓直線位移傳感器的電子尺的顯示數(shù)字跳動(dòng)的。電子尺的信號(hào)線與設(shè)備的強(qiáng)電線路要分開(kāi)線槽。電子尺必須要強(qiáng)制性地使用接地支架，而且同時(shí)讓電子尺的外殼跟地面良好地接觸。信號(hào)線需要使用屏蔽線，而且電箱的一段應(yīng)該跟屏蔽線接地的。

如果有高頻干擾的時(shí)候，通常使用萬(wàn)用表的電壓測(cè)量就會(huì)顯示正常，但是顯示數(shù)字就是會(huì)跳動(dòng)不停的;而出現(xiàn)靜電干擾時(shí)，出現(xiàn)的情況也是跟高頻干擾一樣的。要證明看是否是靜電干擾時(shí)，可以先使用一段電源線把電子尺的封蓋螺絲跟機(jī)器上的某一些的金屬短接起來(lái)就可以了，只要一短接起來(lái)，靜電干擾就會(huì)馬上消除掉的。但是如果要消除掉高頻干擾就很難用上面的方法了，變頻節(jié)電器和機(jī)器手都經(jīng)常出現(xiàn)高頻干擾的，所以可以試一下用停止高頻節(jié)電器或者機(jī)械手的方法來(lái)驗(yàn)證是不是高頻干擾的。

4、如果直線位移傳感器的電子尺在工作的過(guò)程當(dāng)中，在某一點(diǎn)的顯示數(shù)據(jù)有規(guī)律地跳動(dòng)，或者是沒(méi)有顯示數(shù)據(jù)的時(shí)候，出現(xiàn)這種情況就需要檢查連接線絕緣是不是出現(xiàn)破損的現(xiàn)象，并且跟機(jī)器的外殼很有規(guī)律地接觸而導(dǎo)致的對(duì)地短路。

5、供電的電壓一定要穩(wěn)定，工業(yè)的電壓需要符合±0.1[%]的穩(wěn)定性，例如，基準(zhǔn)電壓是10V的話，就可以允許有±0.01V的波動(dòng)變化，如果不是的話，就會(huì)引起顯示的圈套波動(dòng)這樣的情況。但是如果這個(gè)時(shí)候的顯示波動(dòng)的幅度沒(méi)有超過(guò)波動(dòng)電壓的波動(dòng)的幅度的話，那么電子尺就是正常的了。

6、安裝直線位移傳感器的對(duì)中性需要很好，但是平行度可以允許有±0.5mm的誤差，角度可以允許有±12°的誤差。但是如果平行度誤差和角度誤差都是偏大的話，這樣會(huì)出現(xiàn)顯示數(shù)字跳動(dòng)的情況。那么出現(xiàn)這樣的情況的時(shí)候，必須要對(duì)平行度和角度進(jìn)行調(diào)整了。

7、在連接的過(guò)程當(dāng)中，一定要多加注意，電子尺的三條線是不可以接錯(cuò)的，電源線和輸出線是不可以調(diào)換的。如果上面的線接錯(cuò)的話，就會(huì)出現(xiàn)線性誤差很大的情況，要控制的話是很難的，控制的精度也會(huì)變得很差，而顯示很容易出現(xiàn)跳動(dòng)的現(xiàn)象等等

四、改造后的好處

監(jiān)控系統(tǒng)采用金屬位移傳感器，采用金屬位移傳感器的好處有：

1、電壓安全 供電等級(jí)采用直流12V電源，他與吊斗鏟本身電力系統(tǒng)完全隔離，即使發(fā)生故障也不會(huì)影響吊斗鏟本身的工作。

2、檢測(cè)靈敏 灘頭能檢測(cè)到0.5cm的位移僅限于金屬部位。

3、能適應(yīng)惡略天氣 風(fēng)、雨、雪天都能正常工作。

4、防抖動(dòng) 由于吊斗鏟工作時(shí)大臂抖動(dòng)十分嚴(yán)重，傳統(tǒng)傳感器在抖動(dòng)情況下可能引發(fā)觸點(diǎn)誤動(dòng)作等情況。而金屬探頭不怕抖動(dòng)，在抖動(dòng)嚴(yán)重的情況下也能工作。

5、防短路 傳統(tǒng)傳感器如發(fā)生短路會(huì)持續(xù)報(bào)警，而金屬傳感器基本不會(huì)短路，如發(fā)生短路情況也會(huì)自動(dòng)切斷。

6、不怕油污 大臂根部有自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)經(jīng)常撒落油污，對(duì)傳統(tǒng)傳感器會(huì)造成腐蝕、誤判等情況，而對(duì)金屬傳感器基本不會(huì)造成影響。

7、接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)到異常信號(hào)時(shí)，可以產(chǎn)生聲光報(bào)警，也可以使吊斗鏟自動(dòng)停機(jī)并做出提醒指示。

五、改造措施、計(jì)劃

在大臂根部銷子上加裝傳感器，由于傳感器位于人們經(jīng)常走動(dòng)和工作部位，十分容易磕碰。我們自己設(shè)計(jì)加裝一套防護(hù)裝置。用角鋼做成三面封閉一面開(kāi)口的長(zhǎng)方體，在其中一面開(kāi)一圓孔，把金屬探頭固定其中從圓孔探出頭部，這樣即防水又防止了磕碰。

六、總結(jié)

通過(guò)對(duì)導(dǎo)纜器根部銷子竄動(dòng)改進(jìn)的設(shè)定，避免了8750-65型吊斗鏟大臂坍塌的危險(xiǎn)性，在加強(qiáng)日常點(diǎn)檢的程序上，進(jìn)一步對(duì)其采取保護(hù)措施，以加強(qiáng)其安全可靠性。導(dǎo)纜器根部銷子起固定導(dǎo)纜器的作用，當(dāng)銷子竄出發(fā)現(xiàn)不及時(shí)會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)纜器墜落后果十分嚴(yán)重，導(dǎo)纜器左側(cè)銷子竄出2次，都是發(fā)現(xiàn)及時(shí)，未造成故障發(fā)生。改進(jìn)以后也排除了檢查不到位的后顧之憂，增強(qiáng)了第二道防線，提高其運(yùn)行的安全系數(shù)為100%。