一种大型起重机械防风铁楔防坠保护装置及方法与流程

本发明涉及大型起重机械(简称起重机)防风铁楔装置，应用于保障防风铁楔装置的可靠运行，以确保起重机在正常运行过程中不会因为防风铁楔装置的异常动作而发生出轨、倾覆等严重事故。

背景技术：

起重机防风铁楔装置是一种根据轨道及车轮尺寸而设计的塞入式楔块，其主要功能是防止起重机遇突发强阵风时发生整机滑移。如图1所示，起重机防风铁楔装置一般采用推动器3驱动，通过上检测开关5和下检测开关4检测到的状态，在起重机非工作状态时通过重力将铁楔2塞入起重机大车轮1下，起到静态防风的作用；在起重机工作状态时通过推动器3将铁楔2抬起，使起重机大车正常运行。

现有起重机防风铁楔装置控制逻辑如下：

1)防风铁楔在大车正常运行时的控制逻辑：

全部防风铁楔得电，释放信号检测：如果全部释放正常，则大车通电驱动；如果有释放故障，则提示故障、进行排障处理。

2)防风铁楔在大车停止运行时的控制逻辑：

大车机构断电，全部防风铁楔延时20秒(待大车完全停止后)断电并实施制动。

3)防风铁楔在紧急情况时的控制逻辑：

大车在运行状态时，若风速达到或超过警戒值，则大车减速并断电停止驱动，全部防风铁楔断电并实施制动。

正常工作情况下起重机防风铁楔装置会按照以上控制逻辑运行，但是一旦该装置在起重机大车正常行走过程中出现以下情况，将会发生因铁楔异常楔紧大车轮而导致起重机脱轨或倾覆的严重事故，具有极大的安全隐患：

1、上检测开关5坏且保持常通状态、下检测开关4坏且保持常断、推动器3内部结构损坏、相关传动轴失效导致推杆异常下落，铁楔楔入大车轮；

2、在大车机构高速行走状态下，推动器3工作正常，上下连锁保护限位给出反馈信号正常，此时推杆关节轴异常松脱失效，铁楔依靠自身重力下落导致铁楔楔入大车轮。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种起重机防风铁楔防坠保护装置及方法，通过在原有防风铁楔装置上加装防坠保护装置，当铁楔异常坠落时能有效地防止铁楔楔入起重机大车轮。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种起重机防风铁楔防坠保护装置，包括固定在起重机防风铁楔装置底座上的电磁铁、弹簧和安全钩，所述安全钩上端通过铰轴装配在底座上，所述电磁铁和弹簧分别装配于安全钩的两侧并固定于底座上，所述安全钩中部一端与电磁铁的运动铁芯接触、另一端与弹簧接触，所述电磁铁的额定电磁力大于弹簧的最大力矩。

本发明还提供了一种起重机防风铁楔防坠保护方法，包括如下内容：

(1)起重机由非工作状态进入工作状态时：

电磁铁线圈不得电，plc控制器发出控制信号使推动器推杆上抬，当推动器推杆上抬至最高位置时，plc控制器根据上检测开关传送的信号确认铁楔正常抬起，然后发出控制信号使大车通电驱动，起重机进入工作状态；

(2)起重机处于工作状态时：

plc控制器根据上检测开关持续传送的信号确认推动器推杆处于最高位置，电磁铁线圈不得电，安全钩受弹簧作用处于挂钩保护状态；

当推动器推杆意外下落时，plc控制器失去上检测开关的信号，电磁铁线圈不得电，安全钩在弹簧的作用下始终紧压在推动器销轴上，并随着销轴的移动而转动，销轴沿楔面滑入安全钩沟槽内，推动器推杆停止下落，避免铁楔异常楔入大车轮；

(3)起重机由工作状态进入非工作状态时：

plc控制器发出控制信号使大车断电，延时一段时间t1待大车完全停止后发出控制信号使电磁铁的线圈得电，安全钩在电磁铁的运动铁芯作用下旋转到避让角度，然后plc控制器发出控制信号令推动器失电，推动器推杆正常落下；

当推动器推杆落至最低点时，plc控制器根据下检测开关传送的信号确认铁楔已塞入起重机大车轮，延时一段时间t2后，发出控制信号使电磁铁失电，安全钩重回初始状态。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：解决了因起重机防风铁楔装置失效，铁楔异常楔入大车轮的问题，有效消除了因此可能导致的起重机设备出轨及侧翻风险，提高了起重机设备的安全性和稳定性，预防了重大安全事故的发生及财产损失。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为现有的起重机防风铁楔装置的结构示意图；

图2为本申请的防坠保护装置的工作原理图；

图3为本申请的防坠保护装置的结构示意图；

图4为推动器推杆抬起时的示意图；

图5为推动器推杆正常落下时的示意图；

图6为推动器推杆抬起至最高位置时的示意图；

图7为推动器推杆异常落下时的示意图。

具体实施方式

如图2和图3所示，本发明的防坠保护装置10固定于起重机防风铁楔装置的支座上，包括：电磁铁11、弹簧13、安全钩14等，其中：

安全钩14上端装配于底座12的对应铰轴16上，其可绕铰轴做一定角度的旋转，电磁铁11和弹簧13分别装配于安全钩14的两侧并固定于底座12上，安全钩14中部一端与电磁铁11的运动铁芯17接触、另一端与弹簧13接触(为了确保安全钩与弹簧稳定接触，可使安全钩与弹簧固定连接)。电磁铁11的电磁力、弹簧13的压缩力共同作用于安全钩14，电磁铁11的额定电磁力大于弹簧13的最大力矩。电磁铁11线圈得电时，在电磁力作用下其运动铁芯17推动安全钩14克服弹簧13的力量发生转动，在电磁铁11线圈失电时，电磁铁11作用力消失，安全钩14在弹簧13的作用下反向转动。

安全钩14的楔面与图1中的起重机防风铁楔装置的推动器3(即图3中的推动器推杆15)的销轴相切，如图4所示，在推动器推杆15正常抬起过程中，切面能够迫使安全钩14转动，自动避让，同时在推动器推杆15抬至最高点时，推动器推杆15的销轴自动落入安全钩14的保护钩区，如图6所示。

本防坠保护装置的电磁铁11线圈的通断电和延时控制由plc控制器根据起重机防风铁楔装置的上检测开关5和下检测开关4检测到的信号进行控制。其中电磁铁11线圈和上检测开关5、下检测开关4均通过线缆连接于plc控制器的i/o点。

本发明还提供了一种起重机防风铁楔防坠保护方法，包括如下内容：

1、起重机控制系统输出至起重机防风铁楔装置的大车状态信号同步输出至防坠保护装置10，实现防坠保护装置与防风铁楔装置的动作指令同步；

2、防坠保护装置10通过电磁铁11和弹簧13合力作用于安全钩14，电磁铁11力矩大于弹簧13的最大力矩：

(1)起重机由非工作状态进入工作状态前：

电磁铁11线圈不得电，plc控制器发出控制信号使推动器推杆15上抬，在上抬过程中，弹簧13始终作用于安全钩14，迫使安全钩紧压在推动器推杆15的销轴上(如图4所示)。随着推动器上抬，安全钩的楔面与推动器共同作用使得安全钩发生转动，最终完成推动器上销轴滑入挂钩沟槽缺口位。

如图6所示，当推动器推杆15抬起至最高位置时，上检测开关5检测到信号，并将信号通过线缆传送给plc控制器，plc控制器收到上检测开关5传送的信号后确认铁楔2正常抬起，然后发出控制信号使大车通电驱动，起重机进入正常工作状态。

(2)起重机处于工作状态时：

上检测开关5检测到信号，并将信号通过线缆传送给plc控制器，plc控制器收到上检测开关5传送的信号、确认推动器推杆15正常抬起至最高位置，防坠保护装置10的电磁铁11线圈不得电，安全钩14受弹簧13作用处于挂钩保护状态(如图6所示)，防止铁楔异常落下；

当推动器推杆15意外下落时，上检测开关5检测不到信号，plc控制器失去上检测开关5的信号，电磁铁11线圈不得电，安全钩14在弹簧13的作用下始终紧压在推动器上销轴上，并随着销轴的移动而转动，销轴沿切面最终滑入挂钩沟槽内，推动器推杆停止下落(如图7所示)，因此铁楔不会异常楔入大车轮。

由于推动器推杆15意外落下，上检测开关5检测信号丢失，plc控制器发出控制信号使大车减速停车(以便对推动器推杆的意外落下进行故障检测和排障处理)。

(3)起重机由工作状态进入非工作状态时：

plc控制器发出控制信号使大车断电，延时20秒(待大车完全停止)后发出控制信号使电磁铁11的线圈得电，推动安全钩14旋转到避让角度(即安全钩14处于挂钩释放状态，如图5所示)，然后plc控制器发出控制信号令推动器3失电，推动器推杆15正常落下。

当推动器推杆15落至最低点时，下检测开关4检测到信号，并将信号通过线缆传送给plc控制器，plc控制器收到下检测开关4传送的信号后确认铁楔2已塞入起重机大车轮1下进行静态防风，延时60秒后，发出控制信号使电磁铁11失电，安全钩14重回初始状态(如图4所示)。