CN102910543A - 一种起重机及其防前倾翻保护方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及起重机技术领域，公开了一种起重机及其防前倾翻保护方法和装置，其中起重机及其防前倾翻保护方法包括：计算所述起重机的最大许可行驶速度；根据所述最大许可行驶速度计算所述起重机的发动机的最大许可转速，发动机的转速容易控制，通过控制发动机的转速来控制起重机行驶速度，操作简单；控制所述发动机的实际转速不大于所述最大许可转速。通过计算起重机最大许可行驶速度，然后通过最大许可行驶速度计算起重机发动机的最大许可转速，进而控制发动机的实际转速不大于最大许可转速，控制方法简单，能够有效解决现有技术中起重机在行驶工作过程中容易前倾翻的问题。

Description

一种起重机及其防前倾翻保护方法和装置

技术领域

本发明涉及起重机领域，特别是涉及一种起重机及其防前倾翻保护方法和装置。

背景技术

港口流动起重机（以“集装箱正面吊运起重机”为代表）的重心位置和整车的稳定性，会随臂架的角度、臂架俯仰角速度、臂架伸出长度、吊箱重量、车速、地面坡度的变化而改变，在行驶、堆垛作业过程中，都存在纵向稳定性差导致向前倾翻的可能。在行驶过程中，踩踏刹车制动，可能因为起重机稳定性差，而制动力矩过大，产生较大的向前倾翻惯性力矩，使起重机的后轮离地，甚至整车向前倾翻，发生倾翻事故。

如果完全依赖驾驶员的个人经验和操作习惯获得，操作因素过大，难免发生纵向倾翻，相关产品已多次出现设备前倾翻事故，影响范围大，事故后果严重。所以该发明对起重机行驶、堆垛作业时纵向倾翻安全隐患的自动识别、判断和预防方法进行了深入研究，以期使这种前倾翻危险能够自动别、判断和预防，达到智能防前倾翻保护的目的，避免人为及操作因素的影响。

因此，如何针对现有起重机进行控制保护，以使起重机在行驶过程工作中不会前倾翻，是本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种起重机及其防前倾翻保护方法和装置，以解决现有技术中起重机在行驶工作过程中容易倾翻的问题。

一方面，本发明提供了一种起重机防前倾翻保护方法，包括：

计算所述起重机的重心位置；

根据起重机制动器的最大制动加速度、起重机预设的最大制动距离及所述起重机的重心位置计算所述起重机在行驶过程中的最大许可行驶速度；

控制所述起重机的实际行驶速度不超过所述最大许可行驶速度。

进一步地，所述计算所述起重机的重心位置包括：

计算所述起重机各个部件的重心位置及重量；

根据所述起重机各个部件的重心位置及重量计算所述起重机的重心位置。

进一步地，所述计算所述起重机各个部件的重心位置及重量包括：

检测起重机吊装物重量、臂架角度、臂架伸缩量、地面倾角的实时参数；

根据所述吊装物重量、所述臂架角度、所述臂架伸缩量、所述地面倾角的实时参数分别计算起重机的车架体、覆盖件、驾驶室、基本臂、伸缩臂、吊具、吊装物的重心位置及重量。

进一步地，所述根据起重机制动器的最大制动加速度、起重机预设的最大制动距离及所述起重机的重心位置计算所述起重机在行驶过程中的最大许可行驶速度；包括：

根据所述起重机制动器的最大制动加速度，计算所述起重机相对其前倾翻支点的最大制动倾翻力矩；

在所述起重机相对于其前倾翻支点重力力矩不小于所述最大制动倾翻力矩情况下：

根据所述起重机制动器的最大制动加速度、起重机预设的最大制动距离计算所述起重机的制动距离最大允许行驶速度；

比较所述制动距离最大允许行驶速度与所述起重机设备最大行驶能力速度中速度小起重机设备最大行驶能力速度中速度小的为所述最大许可行驶速度。

进一步地，在所述起重机相对于其前倾翻支点重力力矩小于所述最大制动倾翻力矩情况下：

计算并建立所述起重机吊装物重量、臂架角度和臂架伸缩量与所述起重机在实际工作过程中最大许可行驶速度的对应关系；

根据所述起重机实际工作时，起重机吊装物重量、臂架角度和臂架伸缩量的值计算所述最大许可行驶速度。

进一步地，所述控制所述起重机的实际行驶速度不超过所述最大许可行驶速度；包括：

根据所述最大许可行驶速度计算所述起重机的发动机的最大许可转速；

控制所述发动机的实际转速不大于所述最大许可转速。

进一步地，

所述根据所述最大许可行驶速度计算所述起重机的发动机的最大许可转速，包括：

根据所述最大许可行驶速度计算所述起重机变速箱的最大许可档位并计算所述最大许可档位所对应的所述发动机最大许可转速；

所述控制所述发动机的实际转速不大于所述最大许可转速，包括：

控制所述起重机变速箱的档位不大于所述最大许可档位；

控制所述发动机的实际转速不大于在所述最大许可档位上的所述最大许可转速。

进一步地，还包括：

检测所述起重机的实际行驶速度；

在所述实际行驶速度达到预定行驶速度时，启动报警；其中，

所述预定行驶速度不大于所述最大许可行驶速度。

根据本发明的另一方面，本发明还提供一种起重机防前倾翻保护装置，包括：

第一计算模块，计算所述起重机的最大许可行驶速度；

第二计算模块，根据起重机制动器的最大制动加速度、起重机预设的最大制动距离及所述起重机的重心位置计算所述起重机在行驶过程中的最大许可行驶速度；

控制器，控制所述起重机的实际行驶速度不超过所述最大许可行驶速度。

进一步地，所述第一计算模块包括：

第三计算模块，计算所述起重机各个部件的重心位置及重量；

第四计算模块，根据所述起重机各个部件的重心位置及重量计算所述起重机的重心位置。

进一步地，所述第三计算模块包括：

第一检测模块，所述控制器通过检测设备获得吊装物重量、臂架角度、臂架伸缩量、地面倾角的实时参数；

第五计算模块，根据所述吊装物重量、所述臂架角度、所述臂架伸缩量、所述地面倾角的实时参数分别计算起重机的车架体、覆盖件、驾驶室、基本臂、伸缩臂、吊具、吊装物的重心位置及重量。

进一步地，所述第一检测模块还包括：

设置在起重机臂架俯仰油缸上用于测试吊装物重量的油缸压力传感器；

设置在起重机的臂架与车体连接部位并用于测试臂架角度的角度传感器；

设置在起重机内部伸缩油缸上用于测量臂架伸缩量的油缸行程传感器；

设置在起重机机身上用于测量地面倾角的倾角传感器。

进一步地，所述第二计算模块包括：

第六计算模块，根据所述起重机制动器的最大制动加速度，计算所述起重机相对其前倾翻支点的最大制动倾翻力矩；

第七计算模块，根据所述起重机制动器的最大制动加速度、起重机预设的最大制动距离计算所述起重机的制动距离最大允许行驶速度；

比较模块，比较所述制动距离最大允许行驶速度与所述起重机设备最大行驶能力速度中速度小的为所述最大许可行驶速度。

进一步地，所述第二计算模块包括：

第八计算模块，计算并建立所述起重机吊装物重量、臂架角度和臂架伸缩量与所述起重机在实际工作过程中最大许可行驶速度的对应关系；

第九计算模块，根据所述起重机实际工作时，起重机吊装物重量、臂架角度和臂架伸缩量的值计算所述最大许可行驶速度。

进一步地，所述控制器包括：

第一控制器，控制所述起重机变速箱的档位不大于所述最大许可档位；

第二控制器，控制所述发动机的实际转速不大于在所述最大许可档位上的所述最大许可转速。

进一步地，还包括：

第二检测模块，检测所述起重机的实际行驶速度；

报警模块，在所述实际行驶速度达到预定行驶速度时，启动报警，所述预定行驶速度不大于所述最大许可行驶速度。

进一步地，所述第二检测模块还包括：

设置在所述起重机的变速箱输出轴上用于检测起重机实际行驶速度的车速传感器。

再一方面，本发明还提供一种起重机，所述起重机设置有上述的防前倾翻保护装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供的一种起重机防前倾翻保护方法，包括：计算所述起重机的最大许可行驶速度，不同情况下，起重机的最大许可行驶速度不同，需要实时计算起重机的最大许可速度；根据所述最大许可行驶速度计算所述起重机的发动机的最大许可转速，发动机的转速容易控制，通过控制发动机的转速来控制起重机行驶速度，操作简单，效率高；控制所述发动机的实际转速不大于所述最大许可转速。通过计算起重机最大许可行驶速度，然后通过最大许可行驶速度计算起重机发动机的最大许可转速，进而控制发动机的实际转速不大于最大许可转速，控制方法简单，能够有效解决现有技术中起重机在行驶工作过程中容易倾翻的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的起重机防前倾翻保护方法的流程框图；

图2为本发明实施例提供的起重机防前倾翻保护方法具体控制的流程图；

图3为本发明实施例应用到起重机上的结构示意图；

图4为本发明实施例中测量起重机重心的实验数据表；

图5为本发明实施例中测量起重机最大许可行驶速度的实验数据表；

图6为本发明实施例起重机防前倾翻保护装置的结构框图。

附图标记说明，1、起重机；2、驾驶室；21、控制器；3、地面倾角传感器；4、车速传感器；5、前车轮；51、倾翻支点；6、重心；7、俯仰油缸；71、油缸压力传感器；8、臂架支撑部件；81、臂架角度传感器；9、臂架；91、油缸行程传感器。

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为本发明一种起重机防前倾翻保护方法的流程框图，包括：

步骤一，计算所述起重机的重心位置；

步骤二，根据起重机制动器的最大制动加速度、起重机预设的最大制动距离及所述起重机的重心位置计算所述起重机在行驶过程中的最大许可行驶速度；

步骤三，控制所述起重机的实际行驶速度不超过所述最大许可行驶速度。

起重机在不同工况下，所允许的最大许可行驶速度不同，如果起重机整车的重心高而且靠前，那么稳定性将变差，设备的前倾翻的危险变大。这时，如果起重机在行驶中紧急制动、臂架的突然启动和急停，都会增大起重机倾翻的危险性。本发明通过先计算出起重机的最大许可行驶速度，然后通过最大许可行驶速度计算发动机的最大许可转速，最后通过控制发动机的最大许可转速来控制起重机的实际行驶速度不超过最大许可行驶速度。

其中，起重机制动器的最大制动加速度为起重机出厂后已经确定的值，最大制动距离为不同工况下确定的值。

其中步骤一包括：计算起重机的重心位置时，需要计算起重机各个部件的重心位置及重量；然后根据所述起重机各个部件的重心位置及重量计算所述起重机的重心位置。这个计算方法简单，通过起重机上的力矩限制器或者设置其他传感器来测量起重机各个部件的重量和重心位置，其中，标注重心位置时，优选的坐标原点为起重机前倾翻的支点。这样计算更方便。

进一步优选，计算所述起重机各个部件的重心位置及重量包括：控制器通过检测设备获得集装箱（吊装物）重量m、臂架角度α、臂架伸缩量ΔL、地面倾角的实时参数β；根据所述集装箱（吊装物）重量m、所述臂架角度α、所述臂架伸缩量ΔL、所述地面倾角的实时参数β分别计算起重机的车架体、覆盖件、驾驶室、基本臂、伸缩臂、吊具、集装箱（吊装物）的重心位置及重量，由于车架体、覆盖件、驾驶室、基本臂、伸缩臂、吊具的重量是已知的，在起重机出厂前已经给予，所以只需计算检测集装箱（吊装物）的重量即可，然后测量臂架角度α、臂架伸缩量ΔL、地面倾角的实时参数β来计算起重机各部分的重心位置，便于计算起重机整体的重心位置及重量。

进一步优选，得到起重机的重心坐标后，可以将起重机整体视为一个质点（上述起重机若吊有吊装物，吊装物也视为起重机一部分），可计算出相对于所述前倾翻支点的重力力矩；根据所述制动器的最大制动加速度可以计算出所述最大制动倾翻力矩。当所述起重机相于对其前倾翻支点重力矩不小于所述最大制动倾翻力矩情况，起重机处于相对安全状态；反之，处于不安全状态。

优选地，步骤二包括：在所述起重机相对于其前倾翻支点重力力矩不小于所述最大制动倾翻力矩情况下，即起重机处于所述相对安全状态时：根据所述起重机制动器的最大制动加速度、起重机预设的最大制动距离计算所述起重机的制动距离最大允许行驶速度；比较所述制动距离最大允许行驶速度与所述起重机设备最大行驶能力速度中速度小的为所述最大许可行驶速度，起重机设备最大行驶能力速度是指起重机在工作路面上自由行驶时的最大许可行驶速度。

通常在重力力矩不小于所述最大制动倾翻力矩的情况下，起重机行驶过程中，处于一个所述相对安全行驶过程，在很高速度下行驶都不会前倾翻，但是，针对不同地区，不同起重机对应不同的最大制动距离，所以，需要结合起重机本身所能达到的最大速度与制动器在最大制动加速度和最大制动距离得出的允许的制动距离最大允许行驶速度进行对比，取两者最小速度作为起重机所允许的最大许可行驶速度。

另外，也可以优选计算方法为，步骤二还包括，在所述起重机相对于其前倾翻支点重力力矩小于最大制动倾翻力矩情况下，即处于所述不安全状态时：计算并建立所述起重机吊装物重量、臂架角度和臂架伸缩量与所述起重机在实际工作过程中最大许可行驶速度的对应关系；根据所述起重机实际工作时，起重机吊装物重量、臂架角度和臂架伸缩量的值计算所述最大许可行驶速度。

由于起重机在吊装货物后经常出现重力力矩小于所述最大制动倾翻力矩的情况，所以需要对应一定的经验公式，计算起重机吊装物重量、臂架角度和臂架伸缩量与所述起重机在实际工作过程中最大许可行驶速度的对应关系，然后根据实际情况得出起重机的最大许可行驶速度。

步骤三包括根据所述最大许可行驶速度计算所述起重机的发动机的最大许可转速；控制所述发动机的实际转速不大于所述最大许可转速。

步骤三还包括：根据所述最大许可行驶速度计算所述起重机变速箱的最大许可档位，并计算所述最大许可档位所对应的所述发动机最大许可转速；步骤三包括：控制所述起重机变速箱的档位不大于所述最大许可档位；控制所述发动机的实际转速不大于在所述最大许可档位上的所述最大许可转速。

由于起重机行驶过程中，起重机变箱箱的最大许用档位受最大许可行驶车速控制，发动机转数达到一定值会从低档位自动换到高档位，但不会超过最高档位，所以本发明方法能够限制起重机变速箱的最大档位在许用档位上，而且能控制发动机的最大转速不大于该档位上的最大许可转速，这样，即便是驾驶员继续加油门，发动机的转速都不会超过最大许可转速。

进一步优选地，本发明起重机防前倾翻保护方法还包括：检测所述起重机的实际行驶速度；在所述实际行驶速度达到预定行驶速度时，启动报警；其中，所述预定行驶速度不大于所述最大许可行驶速度。可以设定预定行驶速度为最大许可行驶速度的百分之九十，这样，还没有到达最大许可行驶速度时，驾驶员就可以听到报警并降低车速，以达到安全行驶。

其具体实施过程为：

港口流动起重机在正常工作条件下的重心位置，主要受臂架角度、臂架伸缩长度、负载重量、地面倾角4个参数的影响，如果起重机整车的重心高而且靠前，那么稳定性将变差，设备的前倾翻的危险变大。这时，如果起重机在行驶中紧急制动、臂架的突然启动和急停，都会增大起重机倾翻的危险性。

如图2所示，如果起重机的行驶速度大于零，说明这时起重机处于行驶保护状态，控制步骤如下：

（1）控制器通过检测设备获得集装箱（吊装物）重量m、臂架角度α、臂架伸缩量ΔL、地面倾角的实时参数β，计算出起重机的重心位置(X、Y)，通过预设制动器的最大制动加速度Amax和制动距离S，最终得到起重机在行驶过程中紧急制动的许用行驶速度（最大许可行驶速度）[v]。（2）控制器根据实时计算出的许用车速（最大许可行驶速度）[v]，自动选择起重机变速箱的档位Gear，并计算出在当前档位状态下发动机的许用转数（最大许可转速）[Ne]，控制单元使发动机的最大转数不能超过许用转数（最大许可转速）[Ne]，限制起重机的行驶速度，强制使起重机保持安全状态。

（3）控制器通过车速传感器实时测得整车速度（实时行驶速度）v，并与许用行驶速度（最大许可行驶速度）[v]进行比较。当起重机车速接近达到临界许用车速（最大许可行驶速度）（如达到0.9×[v]）倾翻危险预警时，控制器ECU控制声光报警器发出声光报警，显示屏显示危险状态。

其中检测设备获得集装箱（吊装物）重量m、臂架角度α、臂架伸缩量ΔL、地面倾角的实时参数β，计算出起重机的重心位置(X、Y)，以及检测起重机整车的实时行驶速度，具体的方法为，以集装箱正面吊起重机1为例，如图3所示，需要在起重机1上安装多个传感器和控制器，以测量油缸压力、油缸行程、臂架角度和控制液压系统主阀流量，首先确定重心6坐标原点选用起重机前车轮5与地面接触点，即为倾翻支点51，图3表示了具有堆垛过程动态前倾翻保护功能的起重机1模型示意图，具体说明如下：

（1）在起重机1的俯仰油缸7上安装一个或多个检测臂架油缸压力的油缸压力传感器71，通过油缸压力传感器71测量的油缸压力计算出集装箱（吊装物）的重量m；

（2）在起重机1的车身上安装地面倾角传感器3，测量地面倾角的实时参数β；

（3）在起重机1的变速箱输出轴上安装车速传感器4，检测起重机的实时行驶速度v；

（4）在臂架9与起重机1车架体连接的臂架连接部件8铰点部位安装一个臂架角度传感器81，实时检测臂架9的角度；

（5）在臂架9内部的伸缩油缸上安装油缸行程传感器91，实时检测臂架的伸出量ΔL；

（6）在起重机1驾驶室2中的控制器系统21（ECU）实时的获得臂架角度α、臂架伸缩量ΔL、集装箱（吊装物）重量m，确定整车的重心6位置(X，Y)，计算当前状态下的整车的许用行驶车速（最大许可行驶速度）[v]，强制使起重机1处于安全状态。

其中计算起重机重心6的计算方法为：如图3和4所示，首先重心6坐标原点选用起重机前车轮5与地面接触点，即为倾翻支点51，根据坐标原点计算起重机各部分的重量与重心坐标，起重机各部分包括，重心不变的部件，如架体、覆盖件、驾驶室等，重心相对变化的部件包括，基本臂、伸缩臂、吊具和集装箱（吊装物）。

计算方法为，起重机重心不变的部件无需重新检测计算，对基本臂m1、伸缩臂m2、吊具m3和集装箱（吊装物）m4的计算方法为根据传感器实时测量出的臂架伸长量ΔL、臂架角度θ，以及集装重量m4，计算各部件的重量和重心坐标质心坐标；(参考坐标原点)。

重心不变部件的质心坐标(X1，Y1)，以及m1,m2,m3为定值，m4为传感器测量值，则总质心（X，Y），得出

具体实验数据如图4所示，重心不变部件（车架体、覆盖件、驾驶室）的重量49921kg，坐标（-4400mm，1497mm）；基本臂重量8635kg，坐标（-3470mm，5522mm）；伸缩臂重量5633kg，坐标（2857mm，5003mm）；吊具的重量7800kg，坐标（2857mm，7003mm）；集装箱的重量45000kg，坐标（2857mm，5003mm）。

得出起重机的重心坐标为：

其中，根据起重机的重量以及重心、以及地面倾角及起重机制动器的最大加速度为Amax和制动距离S计算起重机的最大许可行驶速度的流程如下：

实际工作过程中测量的正面吊起重机制动器的最大制动加速度Amax=2041mm/s²，预设地制动距离为S=7000mm，工作时地面倾角β=0°，确定重心6坐标原点选用起重机前车轮5与地面接触点，即为倾翻支点51，（如图3所示），以该正面吊的几个典型工况来说明防倾翻的控制流程，如图5所示，

以典型工况1为例说明控制的流程，如图5所示，：

（1）正面吊上的传感器测得，设备起吊集装箱重m=43吨、臂架角度α=58.4°、臂架伸缩量为ΔL=7246mm、地面倾角β=0°，控制器根据公式计算出了当前状态下的重心坐标(X,Y)=（-904mm，8088mm）（相对于倾翻支点，以倾翻支点为坐标原点），该型号正面吊起重机制动器的最大加速度为Amax=2041mm/s²，预设地制动器的制动距离为S=7000mm，通过控制器许用车计算公式得到当前状态下的许用车速（最大许可行驶速度）为[v]＝2.5km/h；

上文提到的最大许可行驶速度（许用车速）[v]是通过理论公式和经验公式共同计算得到。分成以下两个情况：

控制程序首先按照理论计算公式计算，即按照力矩平衡公式推导得到的安全状态判断公式：

如果满足一式，重力力矩不小于所述最大制动倾翻力矩的情况下，则起重机处于“相对安全状态”，在起重机最高速以下都不会倾翻，许用车速取最大车速（起重机设备最大行驶能力速度）和制动距离许用车速（制动距离最大允许行驶速度）两者的最小值；如果满足二式，则起重机处于“不安全状态”，起重机的许用车速按经验公式计算，具体的计算方法如下：

需要对起重机进行多个工况的最大许可行驶速度（许用车速）[v]的测试，即测试起重机在各个重心位置（X、Y）的最大许可行驶速度值（许用车速）[v]。再把测试得到的数据用多项公式、分段进行拟合。

例如，通过测试得到了吊重m=43吨、臂架α=58度、地面倾角β=0°、最大制动距离S=7000mm，臂架伸缩量ΔL从0mm——8000mm变化（每隔1000mm取一个测试工况）的一组许用车速值，总共有8个许用车速值。用一个3次的多项式对测试值进行拟合：

[v]_43吨58度＝A₁×△L³+B₁×△L²+C₁×△L+D₁

其中，A₁、B₁、C₁和D₁，为拟合测试数据获得的系数；△L为起重机臂架伸缩量。

另一组测试数据为：吊重m=35吨、臂架α=58度、臂架伸缩量ΔL从0mm——8000mm变化（每隔1000mm取一个测试工况）的一组许用车速值，总共有8个许用车速值，也用一个3次的多项式对测试值进行拟合：

[v]_35吨58度＝A₂×△L³+B₂×△L²+C₂×△L+D₂；

其中，A₂、B₂、C₂和D₂，为拟合测试数据获得的系数；△L为起重机臂架伸缩量。

则当臂架α=58度时，吊重在m=35t～43t范围时，最大许可行驶速度（许用车速）[v]按如下的公式进行计算：

其中，A₁、B₁、C₁、D₁、A₂、B₂、C₂和D₂为拟合测试数据获得的系数；△L为起重机臂架伸缩量，m₂为起重机所吊重物的最大质量43吨，m₁为起重机所吊重物的最小质量35吨，m为起重机实际起吊重物介于m₂最大质量43吨和m₁最小质量35吨之间的质量。

同理可得，当臂架α=50度时，吊重在m=35t～43t范围时的最大许可行驶速度（许用车速）[v]：

_{[v]35~43吨58度}＝A₄×△L³+B₄×△L²+C₄×△L+D₄

其中，A₄、B₄、C₄和D₄，拟合测试数据获得的系数；△L为起重机臂架伸缩量。

则吊重在m=35t～43t，臂架α=50～58°范围时，最大许可行驶速度（许用车速）[v]按如下公式计算：

其中，A₅、B₅、C₅、D₅、A₄、B₄、C₄、D₄、A₃、B₃、C₃和D₃为拟合测试数据获得的系数；△L为起重机臂架伸缩量，α₂为起重机臂架角度的最大值58°，α₁为起重机臂架角度的最小值50°，α为起重机实际臂架角度介于α₂起重机臂架角度的最大值58°和，α₁起重机臂架角度的最小值50°之间的臂架角度。

同理可以推导出其他区间m=m₁～m₂，α=α₁～α₂下的许用车速，将不同区间的许用车速组合，从而得到整个区间的许用车速[v]=f(m,α,ΔL)的计算经验公式。

（2）根据控制器根据许用车速[v]，自动将起重机变速箱的最大许用档位选择为Gear=2档，并计算出最大许用档位下发动机的许用转数[Ne]=1840rpm，此时即使以最大油门行驶，发动机转数Ne也不会超过[Ne]=1840rpm，进而强制将正面吊的速度强行限制在许用车速[v]=8.5km/h以下；

（3）当正面吊车速传感器测得行驶车速v=8km/h接近许用车速[v]＝8.5km/h时，控制器会使报警器发出声光报警信号，提醒操作手将车速适当降低。

工况2、工况3的具体控制流程与工况1相似，在此不再赘述。

根据本发明的另一方面，如图6所示，本发明还提供一种起重机防前倾翻保护装置，包括：第一计算模块，计算所述起重机的最大许可行驶速度；第二计算模块，根据起重机制动器的最大制动加速度、起重机预设的最大制动距离及所述起重机的重心位置计算所述起重机在行驶过程中的最大许可行驶速度；控制器，控制所述起重机的实际行驶速度不超过所述最大许可行驶速度。

其中，如图6所示，所述第一计算模块包括：第三计算模块，计算所述起重机各个部件的重心位置及重量；第四计算模块，根据所述起重机各个部件的重心位置及重量计算所述起重机的重心位置。

如图6所示，所述第三计算模块包括：第一检测模块，所述控制器通过检测设备获得吊装物重量、臂架角度、臂架伸缩量、地面倾角的实时参数；第五计算模块，根据所述吊装物重量、所述臂架角度、所述臂架伸缩量、所述地面倾角的实时参数分别计算起重机的车架体、覆盖件、驾驶室、基本臂、伸缩臂、吊具、吊装物的重心位置及重量。

如图6和图3所示，所述第一检测模块还包括：设置在起重机臂架俯仰油缸上用于测试吊装物重量的油缸压力传感器；设置在起重机的臂架与车体连接部位并用于测试臂架角度的角度传感器；设置在起重机内部伸缩油缸上用于测量臂架伸缩量的油缸行程传感器；设置在起重机机身上用于测量地面倾角的倾角传感器。

另外，如图6所示，所述第二计算模块包括：第六计算模块，根据所述起重机制动器的最大制动加速度，计算所述起重机相对其前倾翻支点的最大制动倾翻力矩，以及重力对前倾翻支点的稳定力矩；第七计算模块，根据所述起重机制动器的最大制动加速度、起重机预设的最大制动距离计算所述起重机的制动距离最大允许行驶速度；比较模块，比较所述制动距离最大允许行驶速度与所述起重机设备最大行驶能力速度中速度小的为所述最大许可行驶速度。

另外，如图6所示，所述第二计算模块还包括：第八计算模块，计算并建立所述起重机吊装物重量、臂架角度和臂架伸缩量与所述起重机在实际工作过程中最大许可行驶速度的对应关系；第九计算模块，根据所述起重机实际工作时，起重机吊装物重量、臂架角度和臂架伸缩量的值计算所述最大许可行驶速度。

如图6和图3所示，一种起重机防前倾翻保护装置还包括：第二检测模块，检测所述起重机的实际行驶速度；报警模块，在所述实际行驶速度达到预定行驶速度时，启动报警，所述预定行驶速度不大于所述最大许可行驶速度。所述第二检测模块还包括：设置在所述起重机的变速箱输出轴上用于检测起重机实际行驶速度的车速传感器。

由于上述的防前倾翻保护方法具有上述技术效果，因此，与该防前倾翻保护方法相对应的防前倾翻保护装置应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。

本发明还提供一种起重机，所述起重机设置有上述，述的防前倾翻保护装置。由于上述的防前倾翻保护装置具有上述技术效果，因此，具有该防前倾翻保护装置的起重机应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。

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 (18)

1.一种起重机防前倾翻保护方法，其特征在于，包括：

计算所述起重机的重心位置；

根据起重机制动器的最大制动加速度、起重机预设的最大制动距离及所述起重机的重心位置计算所述起重机在行驶过程中的最大许可行驶速度；

控制所述起重机的实际行驶速度不超过所述最大许可行驶速度。

2.如权利要求1所述的起重机防前倾翻保护方法，其特征在于：

所述计算所述起重机的重心位置包括：

计算所述起重机各个部件的重心位置及重量；

根据所述起重机各个部件的重心位置及重量计算所述起重机的重心位置。

3.如权利要求2所述的起重机防前倾翻保护方法，其特征在于：所述计算所述起重机各个部件的重心位置及重量包括：

检测起重机吊装物重量、臂架角度、臂架伸缩量、地面倾角的实时参数；

根据所述吊装物重量、所述臂架角度、所述臂架伸缩量、所述地面倾角的实时参数分别计算起重机的车架体、覆盖件、驾驶室、基本臂、伸缩臂、吊具、吊装物的重心位置及重量。

4.如权利要求1-3任一项所述的起重机防前倾翻保护方法，其特征在于：所述根据起重机制动器的最大制动加速度、起重机预设的最大制动距离及所述起重机的重心位置计算所述起重机在行驶过程中的最大许可行驶速度；包括：

根据所述起重机制动器的最大制动加速度，计算所述起重机相对其前倾翻支点的最大制动倾翻力矩；

在所述起重机相对于其前倾翻支点重力力矩不小于所述最大制动倾翻力矩情况下：

根据所述起重机制动器的最大制动加速度、起重机预设的最大制动距离计算所述起重机的制动距离最大允许行驶速度；

比较所述制动距离最大允许行驶速度与所述起重机设备最大行驶能力速度中速度小的为所述最大许可行驶速度。

5.如权利要求4所述的起重机防前倾翻保护方法，其特征在于：在所述起重机相对于其前倾翻支点重力力矩小于所述最大制动倾翻力矩情况下：

计算并建立所述起重机吊装物重量、臂架角度和臂架伸缩量与所述起重机在实际工作过程中最大许可行驶速度的对应关系；

根据所述起重机实际工作时，起重机吊装物重量、臂架角度和臂架伸缩量的值计算所述最大许可行驶速度。

6.如权利要求1所述的起重机防前倾翻保护方法，其特征在于：所述控制所述起重机的实际行驶速度不超过所述最大许可行驶速度；包括：

根据所述最大许可行驶速度计算所述起重机的发动机的最大许可转速；

控制所述发动机的实际转速不大于所述最大许可转速。

7.如权利要求6所述的起重机防前倾翻保护方法，其特征在于：所述根据所述最大许可行驶速度计算所述起重机的发动机的最大许可转速，包括：

根据所述最大许可行驶速度计算所述起重机变速箱的最大许可档位并计算所述最大许可档位所对应的所述发动机最大许可转速；

所述控制所述发动机的实际转速不大于所述最大许可转速，包括：

控制所述起重机变速箱的档位不大于所述最大许可档位；

控制所述发动机的实际转速不大于在所述最大许可档位上的所述最大许可转速。

8.如权利要求1-3任一项所述的起重机防前倾翻保护方法，其特征在于：还包括：

检测所述起重机的实际行驶速度；

在所述实际行驶速度达到预定行驶速度时，启动报警；其中，

所述预定行驶速度不大于所述最大许可行驶速度。

9.一种起重机防前倾翻保护装置，其特征在于：包括：

第一计算模块，计算所述起重机的最大许可行驶速度；

第二计算模块，根据起重机制动器的最大制动加速度、起重机预设的最大制动距离及所述起重机的重心位置计算所述起重机在行驶过程中的最大许可行驶速度；

控制器，控制所述起重机的实际行驶速度不超过所述最大许可行驶速度。

10.如权利要求9所述的起重机防前倾翻保护装置，其特征在于：所述第一计算模块包括：

第三计算模块，计算所述起重机各个部件的重心位置及重量；

第四计算模块，根据所述起重机各个部件的重心位置及重量计算所述起重机的重心位置。

11.如权利要求10所述的起重机防前倾翻保护装置，其特征在于：

所述第三计算模块包括：

第一检测模块，所述控制器通过检测设备获得吊装物重量、臂架角度、臂架伸缩量、地面倾角的实时参数；

第五计算模块，根据所述吊装物重量、所述臂架角度、所述臂架伸缩量、所述地面倾角的实时参数分别计算起重机的车架体、覆盖件、驾驶室、基本臂、伸缩臂、吊具、吊装物的重心位置及重量。

12.如权利要求10所述的起重机防前倾翻保护装置，其特征在于：

所述第一检测模块还包括：

设置在起重机臂架俯仰油缸上用于测试吊装物重量的油缸压力传感器；

设置在起重机的臂架与车体连接部位并用于测试臂架角度的角度传感器；

设置在起重机内部伸缩油缸上用于测量臂架伸缩量的油缸行程传感器；

设置在起重机机身上用于测量地面倾角的倾角传感器。

13.如权利要求9-12任一项所述的起重机防前倾翻保护装置，其特征在于：所述第二计算模块包括：

第六计算模块，根据所述起重机制动器的最大制动加速度，计算所述起重机相对其前倾翻支点的最大制动倾翻力矩；

第七计算模块，根据所述起重机制动器的最大制动加速度、起重机预设的最大制动距离计算所述起重机的制动距离最大允许行驶速度；

比较模块，比较所述制动距离最大允许行驶速度与所述起重机的起重机设备最大行驶能力速度中速度小的为所述最大许可行驶速度。

14.如权利要求9-12任一项所述的起重机防前倾翻保护装置，其特征在于：所述第二计算模块还包括：

第八计算模块，计算并建立所述起重机吊装物重量、臂架角度和臂架伸缩量与所述起重机在实际工作过程中最大许可行驶速度的对应关系；

第九计算模块，根据所述起重机实际工作时，起重机吊装物重量、臂架角度和臂架伸缩量的值计算所述最大许可行驶速度。

15.如权利要求9-11任一项所述的起重机防前倾翻保护装置，其特征在于：所述控制器包括：

第一控制器，控制所述起重机变速箱的档位不大于所述最大许可档位；

第二控制器，控制所述发动机的实际转速不大于在所述最大许可档位上的所述最大许可转速。

16.如权利要求9-11任一项所述的起重机防前倾翻保护装置，其特征在于：还包括：

第二检测模块，检测所述起重机的实际行驶速度；

报警模块，在所述实际行驶速度达到预定行驶速度时，启动报警，所述预定行驶速度不大于所述最大许可行驶速度。

17.如权利要求16所述的起重机防前倾翻保护装置，其特征在于：所述第二检测模块还包括：

设置在所述起重机的变速箱输出轴上用于检测起重机实际行驶速度的车速传感器。

18.一种起重机，其特征在于，所述起重机设置有如权利要求9-17任一项所述的防前倾翻保护装置。

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