CN103010982A - 判断塔机超载的方法以及塔机塔身顶端倾角诊断装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种塔机塔身顶端倾角诊断装置及其诊断方法，其包括用于箍住塔机回转塔身主肢的抱箍、与抱箍两端分别相连的一对固定柱、与一对固定柱另一端相连的倾角传感器、和与倾角传感器电性相连的显示记录报警装置，所述倾角传感器设有用于卡合塔机回转塔身主肢的卡口。倾角传感器主要完成塔身顶端倾角的测量，通过卡口卡在塔机回转塔身主肢上，通过固定柱与抱箍连接，当出现严重超载现象时，显示记录报警装置7声光报警并对起升回路进行控制，同时记录超载信息。

Description

判断塔机超载的方法以及塔机塔身顶端倾角诊断装置

【技术领域】

本发明涉及一种判断塔式起重机(简称塔机)超载的方法及装置，具体是根据建立的塔机完好状态下塔身顶端倾角特征模型判断塔机超载的方法及装置。

【背景技术】

随着近几年房地产的繁荣发展，塔机因为其特有的优点，例如工作幅度宽、起升高度高及吊载大等等，致使塔机的应用量越来越大。

塔机属于高空作业装置，无论是在工作状态或者非工作状态，只有保证塔身受到的力矩在其承受的范围之内，才能确保塔机的安全。但事实上，目前，大多数塔机在工作过程中违规操作现象很多。最典型的违规操作就是超额吊载重物。超载的后果是起升力矩大于塔机的平衡力矩，从而导致塔身折弯或倾翻。

【发明内容】

本发明需解决的技术问题是提供一种判断塔机超载的方法及装置。

根据上述的技术问题，设计了一种塔机塔身顶端倾角诊断装置，其包括用于箍住塔机回转塔身主肢的抱箍、与抱箍两端分别相连的一对固定柱、与一对固定柱另一端相连的倾角传感器、和与倾角传感器电性相连的显示记录报警装置，所述倾角传感器设有用于卡合在塔机回转塔身主肢上的卡口。

作为本发明进一步改进，所述抱箍包括用于箍住塔机回转塔身主肢的V形中间段、和与V形中间段相连的左边缘段以及右边缘段，所述左、右边缘段上均设有螺纹孔，所述固定柱为螺杆，所述螺杆与螺纹孔通过螺母配合相连。

作为本发明进一步改进，所述卡口为V形。

本发明需解决的另一技术问题，是提供一种判断塔机超载的方法，该方法包括：

一种判断塔机超载的方法，其特征在于：该方法包括：

a、提供一种上述的塔机塔身顶端倾角诊断装置；

b、将上述塔机塔身顶端倾角诊断装置安装在塔机回转塔身主肢上；

c、塔机塔身顶端倾角诊断装置通过塔机空载回转一周和额载回转一周采集的数据，建立塔机完好状态下的塔身顶端倾角模型；

d、判断塔机塔身顶端倾角在带载方向上是否超出上述塔身顶端倾角模型，并通过判断塔身顶端倾角在带载方向上是否超出该塔身顶端倾角模型来实现超载的判断，当判断严重超载时，显示记录报警装置报警、对起升回路进行控制、同时记录超载信息。

本发明的方法是通过判断塔身顶端倾角在带载方向上是否超出塔式起重机完好状态下塔身顶端倾角特征模型来实现的。该装置能够实时判断塔机是否存在严重超载现象，并在出现严重超载现象时声光报警并对起升回路进行控制，避免因超载而导致的塔机倾翻事故的发生。

【附图说明】

图1正常状态下的塔身顶端的倾角范围示意图，该矩形的长为L_θ＝θ₀-θ₁，宽度为L_θ′＝θ₂-θ₃，超载方向为沿X_t方向；

图2是塔机严重超载塔身顶端倾角特征模型示意图；

图3是塔机塔身顶端倾角诊断装置结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，为本发明塔机塔身顶端倾角诊断装置，其安装在塔机回转塔身一根主肢2上。

该塔机塔身顶端倾角诊断装置包括抱箍1、一对固定柱3、一倾角传感器4、和一显示记录报警装置7。

该抱箍1用于箍住主肢2。其包括箍住主肢2相邻两侧边的V形中间段，和与V形中间段相连的左边缘段以及右边缘段。在左、右边缘段上均设有螺纹孔。

在本发明实施例中，一对固定柱3为长螺杆，其分别穿过左、右边缘段上的螺纹孔，与抱箍1两端螺纹相连，并通过螺母5固定限位。

倾角传感器4设有一V形卡口6，其通过V形卡口6卡接在主肢2上。并且，倾角传感器4的两端与一对螺杆3固定相连。

显示记录报警装置7与倾角传感器4通过电缆线8而电性相连。显示记录报警装置7安装于塔机的司机室中，便于司机实时查看塔机是否超载。

本发明利用上述的结构的塔机塔身顶端倾角诊断装置诊断塔机是否超载，诊断方法包括：

a、提供一种上述结构的塔机塔身顶端倾角诊断装置；

b、将上述塔机塔身顶端倾角诊断装置安装在主肢2上，抱箍1的V形中间段箍住主肢2相邻的两侧边，倾角传感器4的V形卡口6与塔机2的另相邻的两侧边卡合相连，螺杆再与抱箍的左、右边缘段和倾角传感器固定相连；

c、塔机塔身顶端倾角诊断装置通过塔机空载回转一周和额载回转一周采集的数据，建立塔机完好状态下的塔身顶端倾角模型；

d、判断塔机塔身顶端倾角在带载方向上是否超出上述塔身顶端倾角模型，并通过判断塔身顶端倾角在带载方向上是否超出该塔身顶端倾角模型来实现超载的判断，当判断严重超载时，显示记录报警装置报警、对起升回路进行控制、同时记录超载信息。

本发明的工作原理：

完好状态塔身顶端倾角模型：

1、塔机在正常工作时，荷载在起重臂-平衡臂方向上，GB/T13752中塔机地基安装稳定性判断公式：

$\frac{M+F_h\×h}{F_V+F_g}\≤\frac{b}{3}---\left(1\right)$

其中：

F_V为塔机基础以上部分自重相对地面产生的指向地心的正压力；

F_g为地基的自重；

F_h为风载荷等外水平力；

h为地基的厚度，

b为地基的宽度，

M为塔机上部相对塔身顶端产生偏心弯矩。

得： $M\≤\frac{b}{3}(F_V+F_g)-F_h\×h$

由此可以看出，塔机在正常工作状态时稳定弯矩不可能无限大，每种型号塔机都有其特定的最大值。进而可以得出每种型号的塔机在工作状态时，沿起重臂-平衡臂方向上最大的倾角值：

${\mathrm{\θ}}^{\′}=\frac{\mathrm{ML}}{\mathrm{EI}}\≤\frac{\frac{b}{3}(F_V+F_g)-F_h\×h}{\mathrm{EI}}L={\mathrm{\θ}}_0$

2、塔机在非工作状态下，在起重臂-平衡臂方向上，塔身受到的弯矩主要来自于平衡重。根据公式(1)得塔机上部相对塔身顶端产生偏心弯矩

$M_1\≤\frac{b}{3}(F_{V1}+F_g)-F_h\×h$

F_v1为塔机基础以上部分自重相对地面产生的指向地心的正压力。

由此可以看出，塔机在非工作状态时，沿起重臂-平衡臂方向最大倾角为：

$\mathrm{\θ}\text{'}=\frac{M_{1}L}{\mathrm{EI}}\≤\frac{\frac{b}{3}(F_{V1}+F_g)-F_h\×h}{\mathrm{EI}}L={\mathrm{\θ}}_1.$

可以得出，在沿起重臂-平衡臂方向上塔身顶端倾角变化范围是：[θ₁，θ₀]

3、在垂直于起重臂-平衡臂的方向上，塔身受到的弯矩远远小于起重臂-平衡臂方向的弯矩，该方向的塔身顶端倾角变化范围[θ₃，θ₂]远远小于起重臂-平衡臂方向上倾角变化范围[θ₁，θ₀]。

综上所述，塔机完好状态下的塔机顶端的倾角范围为一个长L_θ＝θ₀-θ₁，宽L_θ′＝θ₂-θ₃的矩形，该矩形只与塔身特性(E，I)、载荷(F_V，F_g，F_h)、几何尺寸(L，b)有关，如图1所示。

超载的判断：

在正常工作载荷和空载时的塔身顶端倾角变化范围矩形面积A_w＝L_θ·L_θ′，如图2所示，点7是空载中心点，点6是额载中心点，

当上部载荷和起升高度不变、塔身完好的情况下，设：

up_flag＝1表示图2中点5处在12外侧，up_flag＝0表示图2中点5处在矩形内侧，bottom_flag＝1表示图2中点5处在34外侧，bottom_flag＝0表示图2中点5处在矩形内侧，right_flag＝1表示图2中点5处在23外侧，right_flag＝0表示图2中点5处在矩形内侧，left_flag＝1表示图2中点5处在14外侧，left_flag＝0表示图2中点5处在矩形内侧，如果塔机上部结构回转360度，right_flag＝1，且在之后的塔机上部回转过程中，该变量数值保持不变，则判断塔机发生了严重超载。

本发明塔机塔身顶端倾角诊断装置安装在塔机回转塔身主肢上，在确认塔机钢结构处于完好状态后，采集塔机空载回转一周数据的数据和额定载荷回转一周的数据，根据空载数据和额载数据确定图1矩形长宽尺寸，即为该塔机完好状态极限。

空载数据集合：

(θ_kxi，θ_kyi)  (i＝1-n₁)

空载中心点坐标： ${\mathrm{\θ}}_x=\frac{\underset{i=1}{\overset{n_1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{kxi}}}{n_1}$ ${\mathrm{\θ}}_y=\frac{\underset{i=1}{\overset{n_1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{kyi}}}{n_1}$

额载数据集合：

(θ_Lxj，θ_Lyj)  (j＝1-n₂)

额载中心点坐标： ${\mathrm{\θ}}_x=\frac{\underset{j=1}{\overset{n_2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Lxj}}}{n_2}$ ${\mathrm{\θ}}_y=\frac{\underset{j=1}{\overset{n_2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Lyj}}}{n_2}$

图1中：

矩形长L_θ＝sub(max(θ_kxi)，max(θ_Lxj))K_x

矩形宽L_θ，＝sub(max(θ_kyi)，max(θ_Lyj))K_y

式中K_x，K_y为调整系数

倾角传感器4主要完成塔身顶端倾角的测量，通过V型卡口6卡在塔机上，通过长螺杆3及螺母5与抱箍1连接，倾角传感器4通过电缆线8与显示记录报警装置7电连接，当出现严重超载现象时，显示记录报警装置7声光报警并对起升回路进行控制，同时记录超载信息。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种塔机塔身顶端倾角诊断装置，其特征在于：所述塔机塔身顶端倾角诊断装置包括用于箍住塔机回转塔身主肢的抱箍、与抱箍两端分别相连的一对固定柱、与一对固定柱另一端相连的倾角传感器、和与倾角传感器电性相连的显示记录报警装置，所述倾角传感器设有用于卡合在塔机回转塔身主肢上的卡口。

2.根据权利要求1所述的塔机塔身顶端倾角诊断装置，其特征在于：所述抱箍包括用于箍住塔机回转塔身主肢的V形中间段、和与V形中间段相连的左边缘段以及右边缘段，所述左、右边缘段上均设有螺纹孔，所述固定柱为螺杆，所述螺杆与螺纹孔通过螺母配合相连。

3.根据权利要求1所述的塔机塔身顶端倾角诊断装置，其特征在于：所述卡口为V形。

4.一种判断塔机超载的方法，其特征在于：该方法包括：

a、提供一种如权利要求1所述的塔机塔身顶端倾角诊断装置；

b、将上述塔机塔身顶端倾角诊断装置安装在塔机回转塔身主肢上；

c、塔机塔身顶端倾角诊断装置通过塔机空载回转一周和额载回转一周采集的数据，建立塔机完好状态下的塔身顶端倾角模型；

d、判断塔机塔身顶端倾角在带载方向上是否超出上述塔身顶端倾角模型，并通过判断塔身顶端倾角在带载方向上是否超出该塔身顶端倾角模型来实现超载的判断，当判断严重超载时，显示记录报警装置报警、对起升回路进行控制、同时记录超载信息。

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