CN102390781A - 一种用于起重机的侧向载荷保护装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工程机械技术领域，公开了一种用于起重机的侧向载荷保护装置及方法。该侧向载荷保护装置包括：计算单元，用于计算起重机当前的侧向载荷力矩；判断单元，用于判断侧向载荷力矩是否大于预定值；处理单元，用于在侧向载荷力矩大于预定值时，锁定增加侧向载荷的动作，在侧向载荷力矩小于预定值时，允许增加侧向载荷的动作。本发明实施例提供的一种用于起重机的侧向载荷保护装置，通过根据回转马达进出油的压力差以及其他参数计算出起重机工作时的当前侧向载荷力矩，并在该侧向载荷力矩超过预定值时，锁定增加侧向载荷的动作，避免了因侧向载荷过大而对大臂及变幅油缸等造成损坏，提高了起重机在工作时的安全冗余度。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种用于起重机的侧向载荷保护装置和方法。
背景技术
目前，起重机的力限器(力矩限制器)只检测垂直载荷，在垂直吊载力矩达到垂直额定载荷的时候，通过传感器及控制器的检测计算分析，控制器会发出声光报警信号，并锁定增大实际垂直载荷力矩的动作，然而，现有的力限器并不具备对侧向载荷进行检测和过载保护的功能。
但在起重机实际运用中，经常需要斜拉重物，产生侧向载荷，由于没有侧向载荷检测与保护装置，容易导致大臂及变幅油缸损坏等故障。
因此，如何避免起重机侧向超载，是本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明旨在提出一种用于起重机的侧向载荷保护装置及方法，以解决现有技术中由于侧向载荷过载而容易导致相关部件损坏的问题。
一方面，本发明提供了一种用于起重机的侧向载荷保护装置，该侧向载荷保护装置包括：
计算单元，用于计算起重机当前的侧向载荷力矩；
判断单元，用于判断计算单元计算出的侧向载荷力矩是否大于预定值；
处理单元，用于在判断单元判断出侧向载荷力矩大于预定值时，锁定增加侧向载荷的动作，在判断单元判断出侧向载荷力矩小于预定值时，允许增加侧向载荷的动作。
进一步地，所述计算单元如下公式计算侧向载荷力矩：M＝ΔPQηi/2π，其中，M为侧向载荷力矩，ΔP为回转马达进出油的压力差，Q为回转马达的排量，η为回转马达的效率，i为回转马达传递至回转支承的减速比；
进一步地，所述侧向载荷装置还包括：
获取单元，用于获取回转马达的进油压力和出油压力，并将其发送给计算单元。
进一步地，所述获取单元包括：
第一传感器，用于检测回转马达的进油压力，并将其发送给计算单元；
第二传感器，用于检测回转马达的出油压力，并将其发送给计算单元。
进一步地，所述侧向载荷保护装置还包括：
报警单元，用于在判断单元判断出侧向载荷力矩大于预定值时，发出报警信号。
进一步地，所述侧向载荷保护装置还包括：
显示单元，用于将计算单元计算出的侧向载荷力矩的数值通过仪表显示。
进一步地，所述侧向载荷保护装置还包括：
存储单元，用于预存回转马达的排量Q、回转马达的效率η、回转马达传递至回转支承的减速比i的数值，供计算单元调用。
进一步地，回转马达传递至回转支承的减速比i＝i1×i2，其中，i1为与回转马达连接的减速机的减速比，i2为减速机的输出端与回转支承连接齿轮的减速比。
进一步地，所述预定值为侧载工况表中在当前工况下对应的额定侧向载荷力矩。
进一步地，所述侧向载荷保护装置还包括：
工况确定单元，用于根据起重机吊臂当前的工作长度及工作角度在侧载工况表中查找对应的当前工况，并将该当前工况对应的额定载荷力矩发送给判断单元。
另一方面，本发明还提供了一种用于起重机的侧向载荷保护方法，该侧向载荷保护方法包括如下步骤：
a、计算起重机当前的侧向载荷力矩；
b、判断该侧向载荷力矩是否大于预定值；
c、在该侧向载荷力矩大于预定值时，锁定增加侧向载荷的动作，在该侧向载荷力矩小于预定值时，允许增加侧向载荷的动作。
进一步地，步骤a中根据如下公式计算侧向载荷力矩：M＝ΔPQηi/2π，其中，M为侧向载荷力矩，ΔP为回转马达进出油的压力差，Q为回转马达的排量，η为回转马达的效率，i为回转马达传递至回转支承的减速比。
进一步地，所述侧向载荷保护方法在步骤a之前还包括如下步骤：通过传感器检测回转马达进油压力和出油压力。
进一步地，所述预订值为侧载工况表中在当前工况下对应的额定侧向载荷力矩。
进一步地，所述侧向载荷保护方法在步骤b之前还包括如下步骤：根据起重机吊臂当前的工作长度及工作角度在侧载工况表中查找对应的当前工况，并获得该当前工况对应的额定侧向载荷力矩。
本发明提供的一种用于起重机的侧向载荷保护装置及方法，通过根据回转马达进出油的压力差以及其他参数计算出起重机工作时的当前侧向载荷力矩，并在该侧向载荷力矩超过预定值时，锁定增加侧向载荷的动作，避免了因侧向载荷过大而对大臂及变幅油缸等造成损坏，提高了起重机在工作时的安全冗余度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种用于起重机的侧向载荷保护装置的结构框图；
图2为本发明实施例提供的一种用于起重机的侧向载荷保护方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。应当指出，本部分中对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不应视为对本发明的保护范围有任何限制作用。
请参考图1，图1为本发明实施例提供的一种用于起重机的侧向载荷保护装置的结构框图。
如图所示，该侧向载荷保护装置10包括：
获取单元11，用于获取回转马达的进油压力和出油压力，并将其发送给计算单元12；
计算单元12，用于根据如下公式计算起重机当前的侧向载荷力矩M：M＝ΔPQηi/2π，其中，ΔP为回转马达进出油的压力差，Q为回转马达的排量，η为回转马达的效率，i为回转马达传递至回转支承的减速比；
判断单元13，用于判断计算单元12计算出的侧向载荷力矩M是否大于预定值；
处理单元14，用于在判断单元13判断出侧向载荷力矩M大于预定值时，锁定增加侧向载荷的动作，在判断单元13判断出侧向载荷力矩M小于预定值时，允许增加侧向载荷的动作；
存储单元15，用于预存回转马达的排量Q、回转马达的效率η、回转马达传递至回转支承的减速比i的数值，供计算单元12调用；
显示单元16，用于将计算单元12计算出的侧向载荷力矩M的数值通过仪表显示；
报警单元17，用于在判断单元13判断出侧向载荷力矩M大于预定值时，发出报警信号。
其中，获取单元11进一步包括：
第一传感器，用于检测回转马达的进油压力，并将其发送给计算单元12；
第二传感器，用于检测回转马达的出油压力，并将其发送给计算单元12。
第一传感器/第二传感器(压力传感器)获取相应压力的实现方式为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
其中，回转马达传递至回转支承的减速比i＝i1×i2，其中，i1为与回转马达连接的减速机的减速比，i2为减速机的输出齿轮与回转支承连接齿轮(回转支承的大齿轮)的减速比。
其中，所述预定值为侧载工况表中在当前工况下对应的额定侧向载荷力矩，在侧载工况表中，起重机的在不同工况下对应着不同的额定侧向载荷力矩，一般而言，起重机吊臂工作长度和工作角度处于不同范围时通常具有不同的工况，因此也对应着不同的额定侧向载荷力矩，侧载工况表也可以预先存储于存储单元15中，供需要时调用。
进一步地，载荷保护装置10还包括：工况确定单元18，用于根据起重机吊臂当前的工作长度及工作角度在侧载工况表中查找对应的当前工况，并将该当前工况对应的额定载荷力矩发送给判断单元13。
获取起重机吊臂的工作长度及工作角度可以通过长度传感器和角度传感器实现，其实现方式为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
在具体实施过程中，侧向载荷保护装置10实时监测起重机的相关状态，其工作原理如下：在起重机工作中，当斜拉重物时，计算单元12根据获取单元11实时检测的回转马达的进出油压力以及预存于存储单元15上的回转马达的排量Q、回转马达的效率η以及回转马达传递至回转支承的减速比i计算出当前的侧向载荷力矩M，显示单元16将该侧向载荷力矩M显示在仪表上；工况确定单元18根据起重机吊臂当前的工作长度及工作角度在侧载工况表中查找对应的当前工况，并将该当前工况对应的额定载荷力矩发送给判断单元13；判断单元13将侧向载荷力矩M与额定侧向载荷力矩进行比对，若前者较大时，处理单元14锁定增加侧向载荷的动作，并且，报警单元17发出报警信号，否则，允许增加侧向载荷的动作。
需要说明的是，上述实施例中，由于起重机在斜拉重物时，由此产生的侧向载荷力矩与转台回转力矩相等，而转台回转力矩可以根据回转马达的进出油压力差ΔP、排量Q、回转马达的效率η以及回转马达传递至回转支承的减速比i予以计算，即转台回转力矩等于ΔPQηi/2π，因此，计算单元12可通过上述公式计算起重机当前的侧向载荷力矩M；但在其他情形下，也可以根据需要通过力矩测量仪等其他方式测量转台的回转力矩进而获得起重机当前的侧向载荷力矩M。
需要说明的是，报警单元17的报警信号可以是声音信号、灯光信号或者通过仪表数据等形式。
需要说明的是，上述实施例中，预定值为当前工况下对应的额定侧向载荷力矩，但在其他情形下，该预定值可以通过人为设定并储存在侧向载荷保护装置中供需要时调用。
本发明实施例提供的一种用于起重机的侧向载荷保护装置，通过传感器获得回转马达进出油的压力，并根据其压力差以及其他参数计算计算出起重机工作时的当前侧向载荷力矩，将该侧向载荷力矩与当前工况下的额定侧向载荷力矩进行比对，当该侧向载荷力矩超过额定侧向载荷力矩时，锁定增加侧向载荷的动作，否则允许增加侧向载荷的动作，避免了因侧向载荷过大而对大臂及变幅油缸等造成损坏，既可以实时获取起重机的侧向载荷力矩，也提高了起重机在工作时的安全冗余度。
请参考图2，图2为本发明实施例提供的一种用于起重机的侧向载荷保护方法的流程示意图。
如图所示，该侧向载荷保护方法的一个完整步骤包括：
S21：获取回转马达进出油的压力；
具体而言，可通过压力传感器获得回转马达进出油的压力；
S22：计算侧向载荷力矩；
具体而言，由于起重机在斜拉重物时，由此产生的侧向载荷力矩与转台回转力矩相等，而转台回转力矩可以根据回转马达的进出油压力差ΔP、排量Q、回转马达的效率η以及回转马达传递至回转支承的减速比i予以计算，即转台回转力矩等于ΔPQηi/2π，因此，可根据如下公式计算起重机当前的侧向载荷力矩M：M＝ΔPQηi/2π；
S23：判断侧向载荷力矩是否大于额定值；
具体而言，判断侧向载荷力矩M是否大于额定值，该额定值为当前工况下对应的额定侧向载荷力矩，可根据起重机吊臂当前的工作长度及角度查找侧载工况表以确定当前工况并获得当前工况对应的额定侧向载荷力矩。
S24：报警；
具体而言，当侧向载荷力矩M大于额定侧向载荷力矩时，向外发出报警信号，报警信号的形式包括但不限于声音信号、灯光信号、仪表数据等。
S25：锁定增加侧向载荷的动作；
具体而言，当侧向载荷力矩M大于额定侧向载荷力矩时，锁定增加侧向载荷的动作，允许减少侧向载荷的动作，使起重机工作在安全范围内。
S26：允许增加侧向载荷的动作；
具体而言，当侧向载荷力矩M小于额定侧向载荷力矩时，侧向载荷还处于安全范围内，允许增加侧向载荷的动作。
本实用新型实施例提供的一种用于起重机的侧向载荷保护方法，通过传感器获得回转马达进出油的压力，并根据其压力差以及其他参数计算计算出起重机工作时的当前侧向载荷力矩，将该侧向载荷力矩与当前工况下的额定侧向载荷力矩进行比对，当该侧向载荷力矩超过额定侧向载荷力矩时，锁定增加侧向载荷的动作，否则允许增加侧向载荷的动作，避免了因侧向载荷过大而对大臂及变幅油缸等造成损坏，提高了起重机在工作时的安全冗余度。
本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例的全部或者部分步骤/单元/模块可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光碟等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种用于起重机的侧向载荷保护装置，其特征在于，所述侧向载荷保护装置包括：
计算单元，用于计算起重机当前的侧向载荷力矩；
判断单元，用于判断计算单元计算出的侧向载荷力矩是否大于预定值；
处理单元，用于在判断单元判断出侧向载荷力矩大于预定值时，锁定增加侧向载荷的动作，在判断单元判断出侧向载荷力矩小于预定值时，允许增加侧向载荷的动作。
2.如权利要求1所述的侧向载荷保护装置，其特征在于：所述计算单元根据如下公式计算侧向载荷力矩：M＝ΔPQηi/2π，其中，M为侧向载荷力矩，ΔP为回转马达进出油的压力差，Q为回转马达的排量，η为回转马达的效率，i为回转马达传递至回转支承的减速比。
3.如权利要求2所述的侧向载荷保护装置，其特征在于，所述侧向载荷装置还包括：
获取单元，用于获取回转马达的进油压力和出油压力，并将其发送给计算单元。
4.如权利要求3所述的侧向载荷保护装置，其特征在于，所述获取单元包括：
第一传感器，用于检测回转马达的进油压力，并将其发送给计算单元；
第二传感器，用于检测回转马达的出油压力，并将其发送给计算单元。
5.如权利要求2所述的侧向载荷保护装置，其特征在于，所述侧向载荷保护装置还包括：
报警单元，用于在判断单元判断出侧向载荷力矩大于预定值时，发出报警信号。
6.如权利要求2所述的侧向载荷保护装置，其特征在于，所述侧向载荷保护装置还包括：
显示单元，用于将计算单元计算出的侧向载荷力矩的数值通过仪表显示。
7.如权利要求2至6任一项所述的侧向载荷保护装置，其特征在于，所述侧向载荷保护装置还包括：
存储单元，用于预存回转马达的排量Q、回转马达的效率η、回转马达传递至回转支承的减速比i的数值，供计算单元调用。
8.如权利要求2至6任一项所述的侧向载荷保护装置，其特征在于，回转马达传递至回转支承的减速比i＝i1×i2，其中，i1为与回转马达连接的减速机的减速比，i2为减速机的输出端与回转支承连接齿轮的减速比。
9.如权利要求1至6任一项所述的侧向载荷保护装置，其特征在于，所述预定值为侧载工况表中在当前工况下对应的额定侧向载荷力矩。
10.如权利要求9所述的侧向载荷保护装置，其特征在于，所述侧向载荷保护装置还包括：
工况确定单元，用于根据起重机吊臂当前的工作长度及工作角度在侧载工况表中查找对应的当前工况，并将该当前工况对应的额定载荷力矩发送给判断单元。
11.一种用于起重机的侧向载荷保护方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、计算起重机当前的侧向载荷力矩；
b、判断该侧向载荷力矩是否大于预定值；
c、在该侧向载荷力矩大于预定值时，锁定增加侧向载荷的动作，在该侧向载荷力矩小于预定值时，允许增加侧向载荷的动作。
12.如权利要求11所述的侧向载荷保护方法，其特征在于：步骤a中根据如下公式计算侧向载荷力矩：M＝ΔPQηi/2π，其中，M为侧向载荷力矩，ΔP为回转马达进出油的压力差，Q为回转马达的排量，η为回转马达的效率，i为回转马达传递至回转支承的减速比。
13.如权要求12所述的侧向载荷保护方法，其特征在于，所述侧向载荷保护方法在步骤a之前还包括如下步骤：通过传感器检测回转马达进油压力和出油压力。
14.如权利要求11至13任一项所述的侧向载荷保护方法，其特征在于，所述预订值为侧载工况表中在当前工况下对应的额定侧向载荷力矩。
15.如权利要求12所述的侧向载荷保护系统，其特征在于，所述侧向载荷保护方法在步骤b之前还包括如下步骤：根据起重机吊臂当前的工作长度及工作角度在侧载工况表中查找对应的当前工况，并获得该当前工况对应的额定侧向载荷力矩。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |