[發明專利]一種起重機大車電纜卷盤實時張力控制方法及其系統

有效

• 申請號: 202110811033.4
• 申請日: 2021-07-19
• 公開（公告）號: CN113485469B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 張煥兵;龐珽;程華國;韓文劍;曹睿
• 申請（專利權）人: 武漢港迪電氣有限公司
• 主分類號: G05D15/01
• 分類號: G05D15/01;B66C13/12
• 代理公司: 武漢紅觀專利代理事務所(普通合伙) 42247
• 代理人: 王昌亮

1.一種起重機大車電纜卷盤實時張力控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1.利用懸鏈線方程計算出電纜合理卷繞曲線對應的最大張力F；

S2.將S1計算出來的最大張力F作為預設張力F_preset，計算電纜實際卷繞張力F_actual；

S3.通過S2計算出來的電纜實際卷繞張力F_actual來計算電機實際卷繞轉矩M_motor，對起重機大車電纜卷盤實時張力進行控制；

所述步驟S3包括如下步驟：

線纜的總轉矩為：

式中，F_actual為電纜實際卷繞張力，單位N，D_max為最大卷徑，單位m，i為傳動減速比，η為減速裝置效率，K_m為折算至額定力矩的系數；

則

式中，加減號±的加號表示卷盤正轉，減號表示卷盤反轉，M_motor為卷盤變頻器應該提供的電機實際卷繞轉矩，M_cable為線纜的總轉矩，Loss₀為靜阻系數，Loss_t為風阻系數，N_act為實際轉速，ρ為電纜單位長度的密度，H_center為大車電纜卷盤中心高度，g為重力加速度，D為實時卷徑。

2.根據權利要求1所述的起重機大車電纜卷盤實時張力控制方法，其特征在于，所述步驟S1包括如下步驟：

根據起重機大車電纜卷盤繞出電纜的合理CD曲線得到對應電纜的懸鏈曲線，其中，C為電纜曲線與地面的切點，D為電纜曲線與卷盤的切點，其方程為：

式(1)中，x、y為懸鏈曲線上點的橫、縱坐標，H為電纜D點最大張力F的水平分力，q為電纜單位長度的重量；

(A)水平分力H的計算

以曲線與地面的切點C為坐標原點，計算時根據合適的曲線形狀和工況，先給出曲線上任意一點的坐標(x₀，y₀)，代入式(1)得：

令(q/H)x₀＝Z，整理式(2)得到超越方程式(3)：

將式(3)變成函數形式F(Z)：

F(Z)＝ch(Z)-(y₀/x₀)Z-1...........................(4)

過任意一點(Z₀，F(Z₀))作曲線的切線，即在該點對F(Z)求導得：

F'(Z₀)＝sh(Z₀)-(y₀/x₀)..............................(5)

該切線與橫坐標的交點為Z₁，則Z₁＝Z₀-F(Z₀)/F'(Z₀)

Z₁即為式(3)方程根Z新的近似值；判斷|Z₁-Z₀|是否小于符合實際要求的某個精度范圍，如果成立，則Z₁就是所求的近似值，若不成立，則將Z₁的值賦給Z₀，返回式(5)繼續迭代計算；根據計算機迭代計算結果，求出Z的取值；Z的取值，就是能滿足精度條件的最終迭代結果，也就是超越方程式(3)的近似根；把Z的取值代入(q/H)x₀＝Z式中，即可求出H值；

(B)垂直分力W的計算

設懸鏈線CD的長度為L_CD，則：

懸鏈線的垂直分力W＝L_CD×q，q為電纜單位長度的重量；

電纜D點最大張力F為：

3.根據權利要求1所述的起重機大車電纜卷盤實時張力控制方法，其特征在于，所述步驟S2包括如下步驟：

式中，D₀為初始卷徑，D_modify為卷徑修正值，D為實時卷徑，K為張力錐度系數。