我们发明这种简易电脑模拟计算器,是一种防止塔吊超载的安全保护装置,即“多功能变辐塔吊无极变化超载限制器”。这种监测仪器,结构简单,造价低廉,抗硅抗震,不怕风吹雨淋,是一种坚固耐用的监测装置。 由于我国工业的飞速发展,建筑塔吊与日俱增,但是这些起重设备,无论是国内还是国外,都没有防止变辐超载的安全保护装置,即使过去有的单位试装过机械结构的限制器,和分档次单一测重的限制器,但是这些产品,基本都没有起过安全保护作用,实质是配搭,所以翻吊断吊等事故时有发生,每起事故都要给人民生命财产造成重大的经济损失,因此近些年来已引起了国内外各有关部门的重视,都在集中力量解决塔吊的变辐问题,但是至今毫无进展,其主要原因是监测数据复杂,用一般仪器解决不了如此复杂的计算数据,用复杂的电脑,造价太高,在经济上划不来,同时也没有必要用这么昴贵的仪器放在塔吊上,因此这种监测仪器至今仍是空白点。
目前所有研制单位,都在解决角度、力矩和吨米重量变化三者之间的关系,但均未成功,所以无奈也只好定出几个角度,以点代面分档次限制,但是这是毫无作用的,因为塔吊地吊臂变化是无极的,以无极变化的塔吊,用有极的仪器去保护它的安全,是不能解决任何问题的,因为除了这几个固定角度之外,其他任何一个角度,都存在不安全因素,那怕改变点点角度,都在威胁塔吊有翻吊断吊的危险,所以这种仪器即使研制成功,也不起安全保护作用。何况到目前止,单纯监测重量的仪器尚未过关,没有一家产品能够使住,所以要想达到全方位角度、力矩、吨米重量三者变化关系的监测,那就更力所难及了。
我们发明的这种简易电脑计算器,是无极的,可以监测吊臂变化内的所有角度,不分档次保障全方位角度的安全生产,其测量精度和坚固耐用性能,是一般测量仪器根本达不到的。
这种仪器的全部结构是由以下几部组成的:
1、信息获得:是由传感器(1),(2),阻值为600Ω;测量电桥(3)阻值为10Ω;信号反馈平衡电位器RG(4)阻值220Ω;调零电位器RT(5)阻值为220Ω;定值电位器RX(6)阻值为10~300Ω;角辐信号电位器RM(7)阻值为220Ω;传感器电压为36至54伏;供桥电压为0.5伏。
2、信息转换:是由放大器(8)(本放大器是由晶体管和电子管混合组成的,其优点是:功率大,稳定性好,不怕震动,便于维修和更换管子,气温变化影响较小,适应于南、北方和冬、夏季全年使用),和仪表电机ND30(9)组成的。
3、信息显示:是由计重齿轮(10);计重指针(11);计重轴(12);仪表盘(13)等部件组成的。
4、信息处理:是由仪表电机(9);电机主轴(14);电机齿轮(15);执行凸轮(16);继电器(17)、(18);步进开关(19);工作灯(20);报警灯(21);报警铃(22);与吊车构成断电回路等部件组成的。
其工作原理是:当传感器受重之后(见电桥平衡原理图一),获得的U重信号,经过测量电桥,送入放大器,经过放大器放大的信号,驱动仪表电机(9)工作,带动计重指针旋转,而在测量电桥里又接一反馈平衡电位器RG(4),其阻值的变化靠与仪表电机同步转动而位移,这样由于仪表电机旋转,测量电桥由平衡状态变为非平衡状态,从而又有一微弱的电压信号U桥输出,不过它与U重相位相反,当在数量上相等时,即U重=U桥,这时放大器接受的信号U重+U桥=0,工作电机(9)与计重指针,就停止在某个角度位置,但是这个角度位置并非是U重的真实重量,而是桥路平衡之值,为了标定真实重量,必须在反馈平衡信号RG(4)上,再并联一个定值电位器RX(6),用以调整RX的阻值大小而定值。当卸载时,传感器桥路将恢复原来的平衡状态,U重即消除。但是测量电桥里的U桥信号依然作用于电子放大器,由于相位与U重相反,所以电子放大器又工作,驱动仪表电机反转,计重指针亦随之向零位回趋。在此过程中U桥亦随之减小,直至U桥=0时,这时测量电桥也恢复原来的平衡状态,此时U重=0,U桥=0,则电子放大器所接受的信号为零,因而整个测量系统处于原始的平衡状态。
在工作时,当传感器受力之后,这时司机可在显示仪表上清晰的看到每吊的重量,当被吊重量接近额定载荷95%时,这时仪表电机(9),驱动执行凸轮推动步进开关(19),切断工作灯(20),接通报警灯(21),闭合报警铃(22),开始报警,这时如果司机仍不注意继续起吊,当重物达到额定载荷100%时,仪表电机继续驱动执行凸轮(16)前进,切继提升电源或变辐电源,采取安全保护措施。
我们发明这种简易电脑模拟计算器的核心部分有以下几点:第一,在测量电桥里,把吊臂角度变辐器输入信号RM,直接加在测量电桥RT的一端(不能颠到),其具体结构是将RM三根信号线并联在RT三根线上,构成新的测量电路(如图二所示)。第二,在配上由我们研制的二次仪表,这个仪表的结构机心,是由一个执行凸轮和两个圆锥齿轮组成的,执行凸轮是装在电机主轴(14)上,圆锥齿轮一个装在电机主轴(14)的执行凸轮(16)的上面,另一个装在计重齿轮(12)的一端,传动角为90度,这样结构的仪表机心,就能准确的完成测重、报警、断电三种功能(见图三)。第三,在把重量值和变角值统一在一块表盘上,重量值为顺时针,变角值为逆时针(如图四所示)。第四,各部数据是特定的,重量值的角度范围为320度,变角值的角度范围为160度,重量值与角度值之比为1∶2,吊臂变辐角度为56度是常数,表盘角度值为160度也是常数,它们之间的关系比为1∶2.86度。RM的变辐角度值是未知数,它是根据测量范围RG并联电阻RX的大小来决定的,RX的阻值大,RM的变辐角度就大,RX阻值小,RM变辐角度就小,如以16吨米塔吊为例,在上述元件值和参数不变的条件下,吊臂变辐角度为56度,RM的变辐角度近似56度,等于1∶1,RM的变角值为56*220Ω/3600=3.36Ω。如以25吨米塔吊为例,在上述一切元件值和参数不变的条件下,吊臂变辐角度仍为56度,RM的变辐角度近似82度,等于1∶1.46,RM的变角值为82*220Ω/3600=5.01Ω。以上计算是测试值,而不是绝对值,它是受元件误差和温度而影响的,但是可以通过器件而调整的。
以上发明既简单又省事,以如此简单的测量电路,和非常普通的二次仪表,解决如此精密的测量数据,这是不可想象的,当然这不是说,这种仪器今后世界各先进国家不能研制出来,而是说以如此低廉的造价,解决如此复杂的计算数据,看来是难能实现的,即使今后研制出来,造价也要高出我们的十倍以上。
注:“图一”
根据电桥平衡原理,桥臂电阻R1、R2、R3、R4,接成如图一所示全桥电路,A、C两点接电源,B、D两点接毫伏计,如果第Ⅰ支路中的电阻R1上的电压降与第Ⅱ支路中的R4上的电压降相等,则B、D两点间的电位差为零,毫伏计里没有电流通过。
即: (R1)/(R2) = (R4)/(R3) 或R1·R3=R2·R4
如果破坏了这个平衡条件
(R1)/(R2)(R4)/(R3) 或R1·R3≠R2·R4时毫伏计里就有电流通过。