CN102745605B - 超起装置收放绳补偿控制设备、方法、系统及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超起装置收放绳补偿控制设备、方法、系统及工程机械，该超起装置包括超起桅杆、超起卷扬、以及补偿机构，从所述超起卷扬引出的钢丝绳经过设置于臂架系统上的臂架滑轮装置引回所述超起桅杆，并与所述补偿机构相连，该控制设备包括：接收装置，用于接收所述补偿机构的压力；以及控制装置，用于比较所述补偿机构的压力和第一设定压力范围，得到第一比较结果，并根据所述第一比较结果控制所述补偿机构的伸长或缩短，以使所述钢丝绳处于张紧状态。本发明可有效解决当超起卷扬收放绳速度无法跟随吊臂伸出速度而导致的收放绳长度过多或过少，主动调节钢丝绳的张紧程度，以保持钢丝绳适当的张紧力。

Description

超起装置收放绳补偿控制设备、方法、系统及工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种超起装置收放绳补偿控制设备、方法、系统及工程机械。

背景技术

随着风电、核电、化工等行业的发展，零部件日益模块化和大型化，对大吨位起重机的需求日益增多，要求起重机起升高度和起升载荷增加，因此常用的伸缩臂起重机正朝着大型化方向发展。但是高起升高度和重起升载荷将导致主臂剪切方向上的分力较大，使得主臂在变幅平面内的挠度较大，且回转平面的主臂稳定性较差，即使通过增加主臂长度、优化主臂形状、增大主臂截面尺寸、提高主臂材料强度等思路也无法解决上述问题，因此需借助辅助装置，通过改善吊臂受力状况来提升主臂起升高度和起升能力，以满足市场对大吨位起重机的要求，从而诞生了具有超起装置的伸缩臂起重机。

超起装置包括超起卷扬，该超起卷扬的主要作用是收绳和放绳。目前关于卷扬收放绳的技术仍以排绳为主，主要对钢丝绳与绳槽间的偏角进行纠偏减小，起导向作用，使钢丝绳能正确和顺利的进入绳槽。中国专利文献CN201002942Y公开了一种起重机钢丝绳排绳装置，其具体方案为：排绳轴的两端分别设置有耳板和螺栓，并在外框上设置滚轮；钢丝绳的一端连接到起重臂的前部，钢丝绳的另一端连接到起升机构的滚筒上，钢丝绳经过穿过排绳装置上的滑轮，排绳装置在起升机构工作时能够修正钢丝绳与滚筒的偏摆角，从而能够使钢丝绳能够整齐地排列在滚筒上。

虽然上述技术方案能够解决排绳错乱的问题，但是其无法调节钢丝绳的张紧程度，也就是说无法改善钢丝绳排绳不紧密的问题。

发明内容

本发明的目的是一种超起装置收放绳补偿控制设备、方法、系统及工程机械，其通过在收放绳的过程中主动调节压力而实现对钢丝绳张紧程度的调节，以使钢丝绳始终保持适当的张紧状态。

本发明提供了一种超起装置收放绳补偿控制设备，该超起装置包括超起桅杆、超起卷扬、以及补偿机构，从所述超起卷扬引出的钢丝绳经过设置于臂架系统上的臂架滑轮装置引回所述超起桅杆，并与所述补偿机构相连，该控制设备包括：接收装置，用于接收所述补偿机构的压力；以及控制装置，用于比较所述补偿机构的压力和第一设定压力范围，得到第一比较结果，并根据所述第一比较结果控制所述补偿机构的伸长或缩短，以使所述钢丝绳处于张紧状态。

相应地，本发明还提供了一种超起装置收放绳补偿控制方法，该超起装置包括超起桅杆、超起卷扬、以及补偿机构，从所述超起卷扬引出的钢丝绳经过设置于臂架系统上的臂架滑轮装置引回所述超起桅杆，并与所述补偿机构相连，该控制方法包括：接收所述补偿机构的压力；以及比较所述补偿机构的压力和第一设定压力范围，得到第一比较结果，并根据所述第一比较结果控制所述补偿机构的伸长或缩短，以使所述钢丝绳处于张紧状态。

相应地，本发明还本发明提供了一种超起装置收放绳补偿控制系统，该超起装置包括超起桅杆、超起卷扬、以及补偿机构，从所述超起卷扬引出的钢丝绳经过设置于臂架系统上的臂架滑轮装置引回所述超起桅杆，并与所述补偿机构相连，该系统包括：压力检测装置，用于检测所述补偿机构的压力；以及上述控制设备。

相应地，本发明还本发明提供了一种工程机械，该工程机械包括上述控制系统。

本发明的超起装置上设置有补偿机构，根据补偿机构压力控制该补偿机构伸长或缩短，使补偿机构的压力在设定的补偿机构压力范围内，可有效解决当超起卷扬收放绳速度无法跟随吊臂伸出速度而导致的收放绳长度过多或过少。由于补偿机构的压力与钢丝绳的张紧程度正相关，通过根据该补偿机构的压力调节钢丝绳的张紧程度，可保持钢丝绳适当的张紧力，使钢丝绳排绳紧密，可以防止出现排绳错乱的问题；另外，在设定第一设定压力范围时，考虑了钢丝绳能够承受的压力以及卷扬滚筒能够承受的压力，因而通过控制补偿机构的压力处于第一设定压力范围内，亦可防止钢丝绳过于张紧而导致钢丝绳断裂或卷扬滚筒被压坏。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是包含补偿机构的起重机的结构示意图；

图2是本发明提供的超起装置收放绳补偿控制设备的结构示意图；

图3是本发明提供的超起装置收放绳补偿控制设备在吊臂伸出阶段的控制流程图；

图4是本发明提供的超起装置收放绳补偿控制设备在吊臂回缩阶段的控制流程图；以及

图5为本发明提供的超起装置收放绳补偿控制系统的结构示意图。

附图标记说明

1    滑轮组        6    基本臂

2    钢丝绳        7    转台

3    补偿机构      8    变幅油缸

4    超起桅杆      9    超起卷扬

5    后拉紧装置    10   主臂头部

100  接收装置      200  控制装置

300  压力检测装置

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供的工程机械以具有超起装置的伸缩臂起重机为例进行说明，但并不限于此。图1是包含补偿机构的起重机的结构示意图。起重机的结构如图1所示，主要包括滑轮组1、钢丝绳2、补偿机构3（该补偿机构可为例如油缸、弹簧之类的可带载收缩的弹性元件）、超起桅杆4、后拉紧装置5、基本臂6、转台7、变幅油缸8、超起卷扬9、以及主臂头部10。其中所述补偿机构3、超起桅杆4、以及超起卷扬9合称为超起装置，从所述超起卷扬9引出的钢丝绳经过设置于臂架系统上的臂架滑轮装置（即，滑轮组1）引回所述超起桅杆4，并与所述补偿机构3相连。变幅油缸8的一端与基本臂6连接，变幅油缸8的另一端与超起桅杆4相连。变幅油缸8可将超起桅杆4与基本臂6大致呈水平状态开始变幅90°至与基本臂呈垂直状态。滑轮组1与主臂头部10相连，后拉紧装置5的一端与超起桅杆4前部相连，后拉紧装置5的另一端连接基本臂6的尾部或转台7。由于滑轮组1与主臂头部10相连，主臂的伸缩会引起钢丝绳长度变化，从而促使超起卷扬9收绳或放绳。

图2是本发明提供的超起装置收放绳补偿控制设备的结构示意图。如图2所示，本发明提供了一种超起装置收放绳补偿控制设备，该控制设备包括：接收装置100，用于接收所述补偿机构的压力；以及控制装置200，用于比较所述补偿机构的压力和第一设定压力范围（例如，5MPa～10MPa），得到第一比较结果，并根据所述第一比较结果控制所述补偿机构的伸长或缩短，以使所述钢丝绳处于张紧状态。藉此，可有效解决当超起卷扬收放绳速度无法跟随吊臂伸出速度而导致的收放绳长度过多或过少，主动通过调节钢丝绳的张紧程度，保持钢丝绳适当的张紧力，使钢丝绳排绳紧密，防止出现排绳错乱的问题；另外，亦可防止钢丝绳过于张紧而导致钢丝绳断裂或卷扬滚筒被压坏。

具体而言，所述控制装置用于执行以下操作中的至少一者：如果所述第一比较结果为所述补偿机构的压力小于或等于所述第一设定压力范围的最小值，控制所述补偿机构缩短；以及如果所述第一比较结果为所述补偿机构的压力大于或等于所述第一设定压力范围的最大值，控制所述补偿机构伸长。当然，所述控制装置所执行的操作并不限于此，其亦可将补偿机构的压力与一预设压力值（而非设定压力范围的最大值与最小值）进行比较，并根据比较结果进行相应的伸缩控制，以保持钢丝绳适当的张紧力。

优选地，所述接收装置还用于接收所述超起卷扬的卷扬马达的压力；所述控制装置还用于比较所述超起卷扬的卷扬马达的压力和第二设定压力范围（例如，3MPa～15MPa），得到第二比较结果，并根据所述第二比较结果控制所述超起卷扬收绳或放绳速度，以使所述钢丝绳处于张紧状态。藉此，可进一步根据卷扬马达的压力调整收放绳速度，使钢丝绳处于张紧状态，而又不至于因过度张紧而导致钢丝绳断裂或卷扬滚筒被压坏。

具体而言，所述控制装置用于执行以下操作中的至少一者：在所述超起卷扬放绳时，如果所述第二比较结果为所述卷扬马达的压力小于或等于所述第二设定压力范围的最小值，控制所述超起卷扬放绳速度降低；在所述超起卷扬放绳时，如果所述第二比较结果为所述卷扬马达的压力大于或等于所述第二设定压力范围的最大值，控制所述超起卷扬放绳速度增加；在所述超起卷扬收绳时，如果所述第二比较结果为所述卷扬马达的压力小于或等于所述第二设定压力范围的最小值，控制所述超起卷扬速度收绳增加；以及在所述超起卷扬收绳时，如果所述第二比较结果为所述卷扬马达的压力大于或等于所述第二设定压力范围的最大值，控制所述超起卷扬收绳速度降低。藉此，一方面可预防钢丝绳过松而导致超起卷扬排绳不紧密，另一方面也可预防钢丝绳过紧而对钢丝绳和超起卷扬卷筒产生过大的挤压力，并且可使超起卷扬排绳紧密规则，以保证绳长检测系统能准确的检测钢丝绳长。

图3是本发明提供的超起装置收放绳补偿控制设备在吊臂伸出阶段的控制流程图，图4是本发明提供的超起装置收放绳补偿控制设备在吊臂回缩阶段的控制流程图。以下结合图3及图4对本发明的工作过程进行描述。

吊臂伸出阶段

具体地，先设定超起卷扬9的卷扬马达和补偿机构3的压力，使它们摒压，为钢丝绳2提供一定的张紧力。一般而言，超起卷扬4所能承受的钢丝绳的拉力较小，所以随着吊臂的伸出，卷扬马达压力会比补偿机构压力先到达其设定压力范围内，卷扬马达会比补偿机构先动作。

吊臂开始伸出后（步骤111），控制设备根据收到的卷扬马达的压力判定其是否达到其设定压力范围的最小值（步骤112），此时超起卷扬可以是静止状态；如果没有达到，则继续检测，如果已经达到该最小值，则超起卷扬开始放绳（步骤113）。此时，控制设备将补偿机构的压力与第一设定压力范围进行比较，根据比较结果控制补偿机构的伸缩；将卷扬马达的压力与第二设定压力范围进行比较，根据比较结果控制超起卷扬的放绳速度。具体如下：

判定补偿机构3的压力是否小于或等于第一设定压力范围的最小值（步骤115），如果小于或等于该最小值，则表明钢丝绳过长，控制补偿机构3缩短，可直至补偿机构3的压力位于第一设定压力范围内（步骤119），否则继续判定补偿机构3的压力是否小于或等于第一设定压力范围的最小值（步骤115）。

判定卷扬马达的压力是否小于或等于第二设定压力范围的最小值（步骤116），如果小于或等于该最小值，则表明钢丝绳过长，控制超起卷扬放绳速度降低，可直至卷扬马达的压力位于第二设定压力范围内（步骤120），否则继续判定卷扬马达的压力是否小于或等于第二设定压力范围的最小值（步骤116）。

判定卷扬马达的压力是否大于或等于第二设定压力范围的最大值（步骤117），如果大于或等于该最小值，则表明钢丝绳过短，控制超起卷扬放绳速度增加，可直至卷扬马达的压力位于第二设定压力范围内（步骤121），否则继续判定卷扬马达的压力是否大于或等于第二设定压力范围的最大值（步骤117）。

判定补偿机构3的压力是否大于或等于第一设定压力范围的最大值（步骤118），如果大于或等于该最小值，则表明钢丝绳过短，控制补偿机构3伸长，可直至补偿机构3的压力位于第一设定压力范围内（步骤122），否则继续判定补偿机构3的压力是否大于或等于第一设定压力范围的最大值（步骤118）。

通过上述的流程控制，在整个吊臂伸出阶段内，钢丝绳2始终处于一定的张紧状态，这样就可以确保超起卷扬上所缠绕的钢丝绳排绳紧密且规则，而且不至于因钢丝绳过度张紧而导致钢丝绳断裂或卷扬滚筒被压坏。

吊臂回缩阶段

具体地，先设定超起卷扬9的卷扬马达和补偿机构3的压力，使它们摒压，为钢丝绳2提供一定的张紧力。

吊臂开始回缩后（步骤211），控制设备根据收到的卷扬马达的压力判定其是否达到其设定压力范围的最小值（步骤212），此时超起卷扬可以是静止状态；如果没有达到，则继续检测，如果已经达到该最小值，则超起卷扬开始收绳（步骤213）。此时，控制设备将补偿机构的压力与第一设定压力范围进行比较，根据比较结果控制补偿机构的伸缩；将卷扬马达的压力与第二设定压力范围进行比较，根据比较结果控制超起卷扬的收绳速度。具体如下：

判定补偿机构3的压力是否小于或等于第一设定压力范围的最小值（步骤215），如果小于或等于该最小值，则表明钢丝绳过长，控制补偿机构3缩短，可直至补偿机构3的压力位于第一设定压力范围内（步骤219），否则继续判定补偿机构3的压力是否小于或等于第一设定压力范围的最小值（步骤215）。

判定卷扬马达的压力是否小于或等于第二设定压力范围的最小值（步骤216），如果小于或等于该最小值，则表明钢丝绳过长，控制超起卷扬收绳速度增加，可直至卷扬马达的压力位于第二设定压力范围内（步骤220），否则继续判定卷扬马达的压力是否小于或等于第二设定压力范围的最小值（步骤216）。

判定卷扬马达的压力是否大于或等于第二设定压力范围的最大值（步骤217），如果大于或等于该最小值，则表明钢丝绳过短，控制超起卷扬收绳速度降低，可直至卷扬马达的压力位于第二设定压力范围内（步骤221），否则继续判定卷扬马达的压力是否大于或等于第二设定压力范围的最大值（步骤217）。

判定补偿机构3的压力是否大于或等于第一设定压力范围的最大值（步骤218），如果大于或等于该最小值，则表明钢丝绳过短，控制补偿机构3伸长，可直至补偿机构3的压力位于第一设定压力范围内（步骤222），否则继续判定补偿机构3的压力是否大于或等于第一设定压力范围的最大值（步骤218）。

通过上述的流程控制，在整个吊臂缩回阶段内，钢丝绳2始终处于一定的张紧状态，这样就可以确保超起卷扬上所缠绕的钢丝绳排绳紧密且规则，而且不至于因钢丝绳过度张紧而导致钢丝绳断裂或卷扬滚筒被压坏。

图5为本发明提供的超起装置收放绳补偿控制系统的结构示意图。如图5所示，相应地，本发明还提供了一种超起装置收放绳补偿控制系统，该系统包括：压力检测装置300，用于检测所述补偿机构的压力；以及上述控制设备。

相应地，本发明还提供了一种包含上述超起装置收放绳补偿控制系统的工程机械，该工程机械例如可为各种具有超起装置的起重机或其他可适用本发明的工程机械。

相应地，本发明还提供了一种超起装置收放绳补偿控制方法，该控制方法包括：接收所述补偿机构的压力；以及比较所述补偿机构的压力和第一设定压力范围，得到第一比较结果，并根据所述第一比较结果控制所述补偿机构的伸长或缩短，以使所述钢丝绳处于张紧状态。有关该控制方法的具体细节与益处与上述控制设备相对应，于此不再赘述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (12)

1.一种超起装置收放绳补偿控制设备，该超起装置包括超起桅杆、超起卷扬、以及补偿机构，从所述超起卷扬引出的钢丝绳经过设置于臂架系统上的臂架滑轮装置引回所述超起桅杆，并与所述补偿机构相连，该控制设备包括：

接收装置，用于接收所述补偿机构的压力；以及

控制装置，用于比较所述补偿机构的压力和第一设定压力范围，得到第一比较结果，并根据所述第一比较结果控制所述补偿机构的伸长或缩短，以使所述钢丝绳处于张紧状态；

所述接收装置还用于接收所述超起卷扬的卷扬马达的压力；

所述控制装置还用于比较所述超起卷扬的卷扬马达的压力和第二设定压力范围，得到第二比较结果，并根据所述第二比较结果控制所述超起卷扬收绳或放绳速度，以使所述钢丝绳处于张紧状态。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制装置用于执行以下操作中的至少一者：

如果所述第一比较结果为所述补偿机构的压力小于或等于所述第一设定压力范围的最小值，控制所述补偿机构缩短；以及

如果所述第一比较结果为所述补偿机构的压力大于或等于所述第一设定压力范围的最大值，控制所述补偿机构伸长。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述补偿机构为油缸或弹簧。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制装置用于执行以下操作中的至少一者：

在所述超起卷扬放绳时，如果所述第二比较结果为所述卷扬马达的压力小于或等于所述第二设定压力范围的最小值，控制所述超起卷扬放绳速度降低；

在所述超起卷扬放绳时，如果所述第二比较结果为所述卷扬马达的压力大于或等于所述第二设定压力范围的最大值，控制所述超起卷扬放绳速度增加。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制装置用于执行以下操作中的至少一者：

在所述超起卷扬收绳时，如果所述第二比较结果为所述卷扬马达的压力小于或等于所述第二设定压力范围的最小值，控制所述超起卷扬速度收绳增加；以及

在所述超起卷扬收绳时，如果所述第二比较结果为所述卷扬马达的压力大于或等于所述第二设定压力范围的最大值，控制所述超起卷扬收绳速度降低。

6.一种超起装置收放绳补偿控制方法，该超起装置包括超起桅杆、超起卷扬、以及补偿机构，从所述超起卷扬引出的钢丝绳经过设置于臂架系统上的臂架滑轮装置引回所述超起桅杆，并与所述补偿机构相连，该控制方法包括：

接收所述补偿机构的压力；以及

比较所述补偿机构的压力和第一设定压力范围，得到第一比较结果，并根据所述第一比较结果控制所述补偿机构的伸长或缩短，以使所述钢丝绳处于张紧状态；

该方法还包括：

接收所述超起卷扬的卷扬马达的压力；

比较所述超起卷扬的卷扬马达的压力和第二设定压力范围，得到第二比较结果，并根据所述第二比较结果控制所述超起卷扬收绳或放绳速度，以使所述钢丝绳处于张紧状态。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一比较结果控制所述补偿机构的伸长或缩短包括以下至少一者：

如果所述第一比较结果为所述补偿机构的压力小于或等于所述第一设定压力范围的最小值，控制所述补偿机构缩短；以及

如果所述第一比较结果为所述补偿机构的压力大于或等于所述第一设定压力范围的最大值，控制所述补偿机构伸长。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述补偿机构为油缸或弹簧。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二比较结果控制所述超起卷扬收绳或放绳速度包括以下至少一者：

在所述超起卷扬放绳时，如果所述第二比较结果为所述卷扬马达的压力小于或等于所述第二设定压力范围的最小值，控制所述超起卷扬放绳速度降低；

在所述超起卷扬放绳时，如果所述第二比较结果为所述卷扬马达的压力大于或等于所述第二设定压力范围的最大值，控制所述超起卷扬放绳速度增加。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二比较结果控制所述超起卷扬收绳或放绳速度包括以下至少一者：

在所述超起卷扬收绳时，如果所述第二比较结果为所述卷扬马达的压力小于或等于所述第二设定压力范围的最小值，控制所述超起卷扬速度收绳增加；以及

在所述超起卷扬收绳时，如果所述第二比较结果为所述卷扬马达的压力大于或等于所述第二设定压力范围的最大值，控制所述超起卷扬收绳速度降低。

11.一种超起装置收放绳补偿控制系统，该超起装置包括超起桅杆、超起卷扬、以及补偿机构，从所述超起卷扬引出的钢丝绳经过设置于臂架系统上的臂架滑轮装置引回所述超起桅杆，并与所述补偿机构相连，该系统包括：

压力检测装置，用于检测所述补偿机构的压力；以及

根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的控制设备。

12.一种工程机械，其特征在于，该工程机械包括根据权利要求11所述的控制系统。