武汉理工大学
硕士学位论文
姓名：***
婴儿印泥申请学位级别：硕士
专业：控制科学与工程
指导教师：***
20120525
摘要铸铁锅炉
废气净化装置
随着改革开放的深入发展，港口也进入到进出口物流业跨越式发展的大环境，对吞吐效率提出了更高的要求。现在的港口散货装卸一直都是困扰港口高效装卸的问题之一，由于散货的比重情况和抓斗斗容的设计相关，可能出现超载现象。这时只能依靠司机的熟练操作和辅助的重量传感器来判断，但是抓斗闭合已经抓起，超重情况无法解决，电气设计上只能将散货放回堆场再抓，严重影响了散货的装卸效率。这种情况下需要研究港口的散货抓斗设备的装卸流程，分析其中的规律，提出智能抓取散货的控制策略。
本论文的研究课题是以天津港煤码头的门式抓斗起重机为对象，设计了抓斗设备的信号测试系统来采集分析散货抓取的过程。其中在信号源端设计了信号调理电路来进行信号的保持和阻抗匹配；选用了研华的ＵＳＢ４７１１．Ａ数据采集卡来读取信号；在计算机上位部分设计了ＶＢ上位界面和ＳＱＬ２００８数据库实现数据的试试显示和后台存储。通过采集抓斗在工作中的开闭斗变频器的电流、力矩，起升变频器的电流、力矩和司机室的力矩限制器的重量传感器的重量信号的大量现场数据，分析抓斗一次装卸过程的各个动作环节的电流特性和重量的关系，研究各个部分的数据源的相关性，验证其中的电流和力矩来推断抓斗抓取散货时稳定阶段重量值的可行性，并以此为实现控制策略的切入点，提出智能抓斗设备装卸的控制策略，设计智能化的港口设备电气控制方案，减少超载情况，提高港口装卸能力，对现代化港口的建设具有重要意义。
总之，对于研究抓斗装卸的流程来寻智能化的控制方式在当前中国港口发展中还只是刚刚起步。本课题研究的内容作为一次探索，寻到抓斗的开闭电流和起升重量之间的关系，为港口技术的现代化发展提供了研究方法和借鉴。
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｗｉｔｌｌｔｈｅｉｎ－ｄｅｐｔｈｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｒｅｆｒｏｍａｎｄｏｐｅｎｉｎｇｕｐ，ｔｈｅｐｏｒｔｉｎｔｏｔｈｅ
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证据智能系统
微弱信号检测
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｇａｎｔｒｙｃｒａｎｅｓ，Ｇｒａｂ，Ｔｅｓｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，Ｄａｔａｂａｓｅ
第１章绪论
１．１门座式起重机结构及工作原理
随着港口的不断发展，港口设备的应用也随之兴起。早期的港口门座起重机是采用幅度不可变的固定式可旋转臂架横跨在窄码头上的。近年来随着港口物流的发展，码头规模也不断地发展，带动门座式起重机的不断创新发展，港口开始普遍使用带俯仰臂架和水平变幅系统的门座起重机。港用门座起重机为了提高物流装卸效率，使多台起重机同时对同一条船进行作业，改进技术研制了转动部分与立柱体相连的转柱式门座起重机，也出现了转动部分通过大轴承与门座相连的滚动轴承式支撑回转装置，这种减小码头掩盖面的门座式起重机大大地提高了单船装卸效率。
门座起重机一般由起升、回转、变幅和行走四个机构组成，起升、回转、变幅机构安装在门座上的转动部分，在生产中都会参与作业，而行走部分指的是门座下的部分，主要是在起重机转场或者根据货物堆放地调整位置时使用。其中转动部分一般还配备有可俯仰的倾斜单臂架或组合臂架及司机室，对于需要带斗的门座起重机还装配有伸缩漏斗、带式输送机等附加设备，以提高门座起重机使用抓斗装卸散状物料时的生产率。电气部分除电气保护装置外，还安装了称重传感器、力矩限制器、风速仪等
其他辅助设备装置。
门座式起重机按照使用类别可以划分为以下三种：
１）装卸门座起重机：主要应用在港口码头和露天货物堆料场，一般都配备属具如抓斗、钢丝绳或者吊钩装卸。这种起重机的额定起重量一般不会特别大，操作比较频繁，工作速度较高，对于该类型设备要求很高的生产效率。
２）造船门座起重机：主要用于船台、浮船坞和舣装现场，进行船体拼接、设备舣装等吊装工作，一般吊钩作为吊具。最大起重量达３００吨，幅度大时起重量相应减小。有多档起升速度，吊重轻时可提高起升速度。有些工作机构还备有微动装置，以满足安装要求。门座高度大，可适应大起升高度和大幅度作业的要求，但工作速度较低，作业生产率率不高。
３）建筑安装门座起重机：主要用在水电站进行大坝浇灌、设备和预制件吊装等，一般用吊钩。起重量和工作速度一般介于前两类起重机之间。它具有整机装拆运输性好、吊具下放深度大、能较好地适应临时性工作和栈桥上工作等
特点。
门座式抓斗起重机的起升和开闭斗操作的两组电机拉绳卷简，其中相应的一个卷筒拉放两根控制抓斗
动作的钢丝绳，分别是作用于抓斗来平衡起升架抓斗的起升滚筒，另外的一组则是经过上横梁的的动滑轮和下横梁的一组定滑轮一起作用于抓斗斗部的开闭绳实现闭斗功能，这样就通过他们来实现抓斗装卸的开闭起升操作。抓斗在作业的时候，通过控制机构吊臂平移的回转电机将抓斗垂直移动到散货所在的相应位置上，然后通过起升钢丝绳滚筒动作来放下抓斗到散货上，同时开闭绳将抓斗斗部张开，可以将抓斗完全的打开，即斗部张开的最大幅度。然后依靠抓斗本身的自重和不断取货的重量增加，抓斗自然下沉到散货里面来抓取更多地散货物料，然后抓斗利用开闭滚筒来收紧开闭斗，同时司机控制起升电机作用起升滚筒收紧起升绳将闭合的抓斗拉起，此时抓斗中已经装满了散货，抓斗紧闭并且起升，通过回转电动机工作转运到港口的卸料场地上或者待装船的货轮上，这样就完成了抓斗一次完整的装货过程，取货则是反过来执行操作的过程ＩｌＪ。
门座式起重机按照不同的作业需要来配置起重机部件的参数，本课题所讨论的是带抓斗设备的港口装卸用门座式起重机。抓斗是起重机的重要部件，在这里结合课题中的测试对象使用的一种四绳抓斗，主要由四个部件组成：上横梁（或称头部）、拉杆、下横梁（或称横梁）、斗部，如图１．１所示。它通过开闭绳和起升绳来控制抓斗各种动作抓取现场的散货物料，然后进行装卸船舶、装卸货车等装卸生产作业。抓斗分为单绳抓斗、双绳抓斗、电动抓斗和靶集抓斗掣２１。
ar台
上横粱
拉杆
下横粱
斗部
图１．１抓斗结构图
２
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