CN102502427A - 起重机、起重臂装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起重机的起重臂装置，包括固定端连接所述起重机的转台的支撑臂，支撑臂的上端部设有支撑所述起重机的起重臂的支撑平台，所述支撑平台的后端部连接张紧装置，用于平衡所述支撑臂所受的起吊力矩，还包括：设置于所述支撑平台上的动力部件，用于拉紧或放松所述起重臂上起吊绳；测力装置，用于检测所述起吊绳上拉力；角度检测装置，用于检测所述支撑平台在竖直平面内的转动角度；本发明中的支撑臂弯曲变形量比较小，可以避免支撑臂由于承受弯矩过大发生失稳或断裂等现象，支撑臂具有比较高的使用寿命和使用安全性。本发明还提供了一种上述起重臂装置的控制方法及起重机。

Description

起重机、起重臂装置及其控制方法

技术领域

本发明工程机械技术领域，特别涉及一种起重机的起重臂装置。此外，本发明还提供了一种上述起重臂装置的控制方法及具有该起重臂装置的起重机。

背景技术

随着我国经济建设的快速发展，市场对于大吨位起重机的需求日益增大。

近年来，施工现场对于起重机的起升高度以及起升重量的要求越来越高，因此常用的起重机正朝着大型化的方向发展；大型化是起重机的一个重要设计目标。

现有技术中一种典型的大型起重机的起重臂装置一般包括固定于转台上的立柱，设置于立柱上端部的上连接台，起重臂设于上连接台的上端，用于吊装重物，上连接台上还连接有张紧油缸，用于对立柱施加预弯曲力，即平衡力矩，一般地，平衡力矩的加载方式具体为：在起重臂未吊装重物前，预先通过张紧油缸将支撑起重臂的立柱拉成反向弯曲，起重臂吊起重物后，立柱大致被拉成直线状态，不同吊装重量其对应的预先施加的反向弯曲量亦不同。

通过上述描述可知，现有技术中起重臂装置在起重臂起吊前一次性预加相应的平衡力矩于立柱上，当起吊重物的重量很重时，需要预先施加很大的平衡力矩，此时立柱的反向弯曲量也就比较大，起重臂可能无法承受该弯矩，产生失稳或折断等现象，影响工程机械的正常作业。

另外，起吊重物不同，立柱上预先施加的平衡力矩是不同的，当由于起吊重物的形状不规则等因素，无法估计起吊重量时，预先施加于立柱上的平衡力矩也就比较难确定或预加值准确性比较差，导致工程机械作业效率比较差，以及增加立柱的疲劳强度，降低使用寿命。

因此，如何研发出一种起重臂装置及其控制方法，该起重臂装置的平衡力矩加载准确、快速，且起重臂使用寿命比较长以及可以提高起重机作业效率，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的旨为提供一种起重机的起重臂装置，该起重臂装置具有平衡力矩加载准确、快速，且起重臂的使用寿命比较长以及起重机作业效率比较高的特点。本发明的另一目的为提供一种上述起重臂装置的控制方法及具有该起重臂装置的起重机。

为解决上述技术问题，本发明提供一种起重机的起重臂装置，包括固定端连接所述起重机的转台的支撑臂，所述支撑臂的上端部设有支撑所述起重机的起重臂的支撑平台，所述支撑平台的后端部连接张紧装置，用于平衡所述支撑臂所受的起吊力矩，还包括：

设置于所述支撑平台上的动力部件，用于拉紧或放松所述起重臂上起吊绳；

测力装置，用于检测所述起吊绳上拉力；

角度检测装置，用于检测所述支撑平台在竖直平面内的转动角度。

优选地，所述测力装置包括竖直设置的伸缩缸和设于所述伸缩缸内的压力传感器，所述伸缩缸的伸缩部连接所述起吊绳，其固定部固定于所述起重臂上。

优选地，所述伸缩部为伸缩杆，所述伸缩缸的有杆腔内设置有竖直布置的弹簧，所述弹簧的两端分别与所述伸缩缸的活塞和缸体抵接。

优选地，所述伸缩缸为液压油缸，所述液压油缸还连接有补油油箱。

优选地，所述补油油箱与所述有杆腔连通的液压管路上还设置有单向阀。

优选地，所述角度检测装置包括角度检测仪，所述角度检测仪设置于所述支撑平台上。

优选地，所述张紧装置包括拉板和竖直设置的张紧油缸，所述支撑平台通过所述拉板和所述张紧油缸连接于与所述转台铰接的平衡臂上。

除上述起重臂装置外，本发明还提供了一种起重机，包括转台以及连接所述转台的起重臂装置，所述起重臂装置为上述任一项所述的起重臂装置。

本发明所提供的起重臂装置可以实现支撑臂上平衡力矩的逐渐加载或卸载，与现有技术一次完全施加或完全卸载弯矩于支撑臂相比较，本发明中的支撑臂弯曲变形量比较小，可以避免支撑臂由于变形量过大断裂等现象的发生，有利于增加支撑臂的使用安全性，提高起重臂装置的使用寿命，该方式加载反向变量比较快速、准确，无需预先计算起吊重量，只要重物在允许的起吊范围内即可，可以提高起重机的工作效率。

除上述两者外，本发明还提供了一种起重臂装置的控制方法，用于加载起重臂装置的平衡力矩，该方法包括：

步骤S101：加载小于起吊物重力的预设力Q’于所述起吊绳上；

步骤S102：张紧张紧装置至支撑平台处于水平状态，并记录所述起吊绳的拉力P1；

步骤S103：增加预设力Q’于起吊绳上；

步骤S104：张紧张紧装置至支撑臂处于水平状态，并记录起吊绳的拉力P2；

步骤S105：判断P2是否等于P1+Q’，如果P2等于P1+Q’则进行下一步骤，否则，则返回执行步骤103)；

步骤S106：操作动力部件进行正常起升起吊物。

并且，本发明还提供了一种起重臂装置的控制方法，用于卸载起重臂装置的平衡力矩，该方法包括：

步骤S201：卸载小于起吊物重力的预设力Q’于所述起吊绳上；

步骤S202：放松张紧装置至支撑臂处于水平状态，并记录所述起吊绳的拉力P1；

步骤S203：减小预设力Q’于起吊绳上；

步骤S204：放松张紧装置至支撑臂处于水平状态，并记录起吊绳的拉力P2；

步骤S205：判断P2是否不大于吊钩装置的重量，如果P2不大于吊钩装置的重量，则进行下一步骤，否则，则返回执行步骤203)；

步骤S206：操作动力部件进行正常放松起吊物。

附图说明

图1为本发明所提供的一种起重臂装置的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为图1所示起重臂装置加载平衡力矩的控制流程图；

图4为图1所示起重臂装置卸载平衡力矩的控制流程图。

其中，图1至图4中部件名称与附图标记之间的对应关系如下所示：

转台1；支撑臂2；支撑平台3；卷扬4；张紧油缸5；拉板6；角度检测仪7；伸缩缸8；补油油箱9；起吊绳10；起重臂11；单向阀12；吊钩13；弹簧14。

具体实施方式

本发明的核心旨为提供一种起重机的起重臂装置，具有平衡力矩加载准确、快速，且起重臂的使用寿命比较长以及起重机作业效率比较高的特点。本发明的另一核心为提供一种上述起重臂装置的控制方法及具有该起重臂装置的起重机。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合起重臂装置的结构和控制方法，以及附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图4；图1为本发明所提供的一种起重臂装置的结构示意图；图2为图1中A处的局部放大图；图3为图1所示起重臂装置加载平衡力矩的控制流程图；图4为图1所示起重臂装置卸载平衡力矩的控制流程图。

一种起重机的起重臂装置，包括固定端连接起重机的转台11的支撑臂2，支撑臂2的上端部设有支撑平台3，起吊重物的起重臂11设置于支撑平台3上，支撑平台3的外端连接张紧装置，张紧装置用于平衡所述支撑臂2所受的起吊力矩，张紧装置可以为钢丝绳或拉板6，通过钢丝绳或拉板6拉紧支撑平台3，将弯矩施加到支撑臂2上，以平衡起吊物施加于支撑臂2上的起吊弯矩，保证重物在起吊过程中，支撑臂2处于竖直状态。

该起重臂装置还包括设置于所述支撑平台3上的动力部件，用于逐渐施加或撤销所述起重臂11上起吊绳10的拉力，起吊绳10可以为钢丝绳，也可以为拉链等其他部件，该动力部件可以为电机驱动的卷扬装置，也可以为液压驱动的卷扬装置，卷扬装置的具体结构请参考现有技术，在此不做赘述。

该起重臂装置中还设置有用于检测所述起吊绳10上拉力的测力装置和用于检测所述支撑平台3在竖直平面内的转动角度的角度检测装置。

请参考图3，本发明所提供的起重臂装置在起吊重物时，其平衡力矩的加载的控制步骤如下：

步骤S101：加载小于起吊物重力的预设力Q’于所述起吊绳10上。

预设力Q’可以根据起重机的最大起重量Q设定，为了选取简单，可以设定Q’＝Q/n，n的数值大于等于2，然后通过动力部件收紧起吊绳10，当测力装置检测到起吊绳10所承受的拉力为Q’时，动力部件停止动作。

步骤S102：张紧张紧装置至支撑平台3处于水平状态，并记录所述起吊绳10的拉力P1。

张紧装置逐渐拉紧支撑平台3过程中，角度检测装置可以实时检测支撑平台3相对其未张紧前状态的角度改变量，当检测到支撑平台3角度改变量接近零度时，张紧装置停止动作。

步骤S103：增加预设力Q’于起吊绳10上。

驱动动力部件再次收紧起吊绳10，直至起吊绳10拉力的增大量为Q’。

步骤S104：张紧张紧装置至支撑平台3处于水平状态，并记录起吊绳10的拉力P2。

步骤S105：判断P2是否等于P1+Q’，如果P2等于P1+Q’则进行下一步骤，否则，则返回执行步骤S103。

当测力装置检测到起吊绳10上的拉力为前一次拉力与预设力Q’之和时，动力部件停止动作，如果测力装置检测到起吊绳10上的拉力大于前一次拉力与预设力之和，张紧装置和角度检测装置配合工作再次调节支撑平台3至水平；通过不断重复上述操作，直至测力装置检测到起吊绳10上所受的拉力不再增加时，完成支撑臂2反向弯矩的施加。

步骤S106：操作动力部件进行正常起升起吊物。

请参考图4，本发明所提供的起重臂装置在卸载重物时，其平衡力矩的卸载的控制步骤如下：

步骤S201：卸载小于起吊物重力的预设力Q’于所述起吊绳10上。

步骤S202：放松张紧装置至支撑平台3处于水平状态，并记录所述起吊绳10的拉力P1。

步骤S203：减小预设力Q’于起吊绳10上。

步骤S204：放松张紧装置至支撑臂2处于水平状态，并记录起吊绳10的拉力P2。

步骤S205：判断P2是否不大于吊钩装置的重量，如果P2不大于吊钩装置的重量，则进行下一步骤，否则，则返回执行步骤S203。

此处所述的吊钩装置的重量大致为吊钩和设于吊钩上的各零部件的重量的总和。步骤S206：操作动力部件进行正常放松起吊物。

上述平衡力矩的加载或卸载的控制步骤中还可以加入其他步骤，例如：在起重机加载控制中的步骤S105和步骤S106之间还可以增加锁紧张紧装置该步骤，增加起重机工作的安全性。

需要指出的是，本文中所使用的字母仅代表不同形式的力，不代表力的大小，即起吊绳10各次加载或卸载的变量可以相同，也可以不同。

本发明所提供的起重臂装置可以实现支撑臂2上平衡力矩的逐渐加载或卸载，与现有技术一次完全施加或完全卸载弯矩于支撑臂2相比较，本发明中的支撑臂2弯曲变形量比较小，可以避免支撑臂2由于变形量过大断裂等现象的发生，有利于增加支撑臂2的使用安全性，提高起重臂装置的使用寿命，该方式加载反向变量比较快速、准确，无需预先计算起吊重量，只要重物在允许的起吊范围内即可，可以提高起重机的工作效率。

需要说明的是，上述支撑平台3的后端部是以支撑臂2为参照而言，支撑平台3远离支撑臂2的一侧为后端。

在一种具体实施方式中，测力装置包括竖直设置的伸缩缸8和设于所述伸缩缸8内的压力传感器，伸缩缸8的伸缩部连接所述起吊绳10，其固定部固定于所述起重臂11上，伸缩缸8可以为伸缩油缸也可以为气缸，该设置方式比较简单，只需将压力传感器所测的压力值、油缸内腔横截面面积、起吊绳10倍率相乘即可以得起吊绳10所承受的拉力。

具体地，伸缩部可以为伸缩杆，伸缩缸8的有杆腔内设置有竖直布置的弹簧14，弹簧14的两端分别与伸缩缸8的活塞和缸体抵接，弹簧14可以为柱体螺旋弹簧14，也可以为其他类型的弹簧14，当起重机卸载后，在弹簧14的作用下活塞可以较快速的回到原位置。

另外地，以伸缩缸8为液压油缸为例，起重臂装置中还可以设有液压油缸的补油油箱9，补油油箱9可以为起重机的液压油箱，也可以为单独设立的油箱，例如可以在起重臂11上设置单独的油箱作为伸缩缸的补油油箱9，补油油箱9可以实时向液压油缸内补充液压油，可以进一步测力装置工作的可靠性。

在一种优选实施例中，补油油箱9与有杆腔连通的液压油路上设置有单向阀12，即当伸缩缸8为液压油缸时，连通有杆腔的液压油路上设置有单向阀12，当伸缩缸8为气缸时，连通有杆腔的气路上设置有单向阀12；设置单向阀12有利于起重机吊重作业时，伸缩缸8内压力的恒定，保证起重机作业的安全性。

当然，上述伸缩缸8也可以为气缸，只要使用与气缸相匹配的元器件即可。

上述各实施例中的角度检测装置可以包括角度检测仪7，角度检测仪7设置于所述支撑平台3与所述支撑臂2的连接端部，该设置方式结构比较简单，测量比较准确。

上述各实施例中的张紧装置可以包括拉板6和竖直设置的张紧油缸5，所述支撑平台3通过拉板6和所述张紧油缸5连接于与所述转台1铰接的平衡臂上，通过在张紧油缸5的油路上合理设置方向阀及控制阀可以实现张紧装置的自锁。

上述各实施例中的动力部件可以为卷扬装置，卷扬装置包括缠绕有起吊绳10的卷扬4和驱动卷扬转动的电机等部件。

除上述起重臂装置外，本发明还提供了一种起重机，包括转台1以及连接所述转台的起重臂装置，所述起重臂装置为上述任一实施例所述的起重臂装置。

由于该起重机中包括了以上所述的起重臂装置，其也相应具有该起重臂装置的技术效果。

起重机的其他部分的技术特征可以参见现有技术，在此不再赘述。

以上对本发明所提供的起重机、起重臂装置及其控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种起重机的起重臂装置，包括固定端连接起重机的转台(1)的支撑臂(2)，所述支撑臂(2)的上端部设有支撑所述起重机的起重臂(11)的支撑平台(3)，所述支撑平台(3)的后端部连接张紧装置，用于平衡所述支撑臂(2)所受的起吊力矩，其特征在于，还包括：

设置于所述支撑平台(3)上的动力部件，用于拉紧或放松所述起重臂(11)上起吊绳(10)；

测力装置，用于检测所述起吊绳(10)上拉力；

角度检测装置，用于检测所述支撑平台(3)在竖直平面内的转动角度。

2.根据权利要求1所述的起重机的起重臂装置，其特征在于，所述测力装置包括竖直设置的伸缩缸(8)和设于所述伸缩缸(8)内的压力传感器，所述伸缩缸(8)的伸缩部连接所述起吊绳(10)，其固定部固定于所述起重臂(11)上。

3.根据权利要求2所述的起重机的起重臂装置，其特征在于，所述伸缩部为伸缩杆，所述伸缩缸(8)的有杆腔内设置有竖直布置的弹簧(14)，所述弹簧(14)的两端分别与所述伸缩缸(8)的活塞和缸体抵接。

4.根据权利要求3所述的起重机的起重臂装置，其特征在于，所述伸缩缸(8)为液压油缸，所述液压油缸还连接有补油油箱(9)。

5.根据权利要求4所述的起重机的起重臂装置，其特征在于，所述补油油箱(9)与所述有杆腔连通的液压管路上还设置有单向阀(12)。

6.根据权利要求1至5任一项所述的起重机的起重臂装置，其特征在于，所述角度检测装置包括角度检测仪(7)，所述角度检测仪(7)设置于所述支撑平台(3)上。

7.根据权利要求6所述的起重机的起重臂装置，其特征在于，所述张紧装置包括拉板(6)和竖直设置的张紧油缸(5)，所述支撑平台(3)通过所述拉板(6)和所述张紧油缸(5)连接于与所述转台(1)铰接的平衡臂上。

8.一种起重机，包括转台以及连接所述转台的起重臂装置，其特征在于，所述起重臂装置为权力要求1至7任一项所述的起重臂装置。

9.一种起重臂装置的控制方法，用于加载起重臂装置的平衡力矩，其特征在于，该方法包括：

101)，加载小于起吊物重力的预设力Q’于所述起吊绳上；

102)，张紧张紧装置至支撑平台处于原始状态，并记录所述起吊绳的拉力P1；

103)，增加预设力Q’于起吊绳上；

104)，张紧张紧装置至支撑平台处于水平状态，并记录起吊绳的拉力P2；

105)，判断P2是否等于P1+Q’，如果P2等于P1+Q’则进行下一步骤，否则，则返回执行步骤103)；

106)，操作动力部件进行正常起升起吊物。

10.一种起重臂装置的控制方法，用于卸载起重臂装置的平衡力矩，其特征在于，该方法包括：

201)，卸载小于起吊物重力的预设力Q’于所述起吊绳上；

202)，放松张紧装置至支撑平台处于水平状态，并记录所述起吊绳的拉力P1；

203)，减小预设力Q’于起吊绳上；

204)，放松张紧装置至支撑臂处于水平状态，并记录起吊绳的拉力P2；

205)，判断P2是否不大于吊钩装置的重量，如果P2不大于吊钩装置的重量，则进行下一步骤，否则，则返回执行步骤203)；

206)，操作动力部件进行正常放松起吊物。

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