CN103569883A - 起重机履带接地比压的获取装置以及起重机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起重机履带接地比压的获取装置以及起重机，涉及工程机械技术领域。解决了现有技术存在地基的承载能力与起重机的履带接地比压难以匹配的技术问题。该起重机履带接地比压的获取装置，包括力矩限制器、角度传感器、控制器以及显示器，其中：力矩限制器以及角度传感器均与控制器通过线路电连接或通过无线收发装置无线连接；力矩限制器用于检测起重机主臂承载的重物的重量值以及重物的幅度值；控制器用于以主臂的回转中心为坐标原点建立平面直角坐标系；角度传感器用于检测起重机主臂的工作角度的角度值。该起重机包括该起重机履带接地比压的获取装置。本发明用于改善地基承载能力与起重机履带接地比压的匹配性能。

Description

起重机履带接地比压的获取装置以及起重机

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体涉及一种起重机履带接地比压的获取装置以及设置该起重机履带接地比压的获取装置的起重机。

背景技术

履带起重机（或称履带式起重机）是一种采用履带行走底盘的桁架式臂架结构起重机。

目前，履带起重机工作工况一般比较恶劣，尤其是履带起重机行走的路面情况。履带接地比压是指履带单位面积上所承受的垂直载荷。一般的履带式起重机平均接地比压很小，空载在一些恶劣路面上行走通常不会有问题，但是很多工况需要带载行走，这时起重机的履带的局部接地比压可能会很大，在恶劣的地面工作时很有可能出现危险，导致起重机的安全性较差，为此，有些起重机工作场地需要对地基进行适当的处理以提高地基的承载能力。

现有技术至少存在以下技术问题：

由于现有技术中地基的承载能力与起重机的履带接地比压难以匹配，导致地基处理到什么程度并没有理想的基准，地基处理不到位，地基承载能力较差仍旧会导致行走在地基上的起重机出现危险，若将地基处理太好，地基承载能力设定太高，则会浪费大量的人力、物力，不经济。

发明内容

本发明的目的是提出一种起重机履带接地比压的获取装置以及设置该起重机履带接地比压的获取装置的起重机。解决了现有技术存在地基的承载能力与起重机的履带接地比压难以匹配的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明实施例提供的起重机履带接地比压的获取装置，包括力矩限制器、角度传感器、控制器以及显示器，其中：

所述力矩限制器以及所述角度传感器均与所述控制器通过线路电连接或均与所述控制器通过无线收发装置无线连接；

所述力矩限制器用于检测起重机主臂承载的重物的重量值以及所述重物的幅度值；

所述控制器用于以所述主臂的回转中心为坐标原点建立平面直角坐标系，所述平面直角坐标系的横轴与所述起重机的履带的前进或后退的方向相平行，所述直角坐标系的纵轴与所述履带的前进或后退的方向相垂直，所述横轴与所述纵轴交叉并将所述平面直角坐标系的坐标平面分为四个区，所述四个区包括以坐标原点为中心依次沿逆时针方向分布的第一区、第二区、第三区以及第四区，所述起重机的履带的前进方向为所述横轴的正方向，所述横轴的正半段介于所述第一区与所述第四区之间，所述横轴的负半段介于所述第二区与所述第三区之间；

所述角度传感器用于检测所述起重机主臂的工作角度的角度值，所述起重机主臂的工作角度为所述主臂的长度方向与所述横轴的正半段之间在所述坐标平面上的夹角；

所述控制器还用于从所述力矩限制器获取所述重量值、所述幅度值，从所述角度传感器获取所述角度值，并根据所述重量值、所述幅度值以及空载工况下所述起重机重心位置得出所述起重机主臂承载有重物时所述起重机重心到回转中心的距离，并依据三角函数关系得出所述起重机重心的纵向偏心矩以及横向偏心距；

所述控制器还用于在0≤e≤L/6且0≤a≤π/2时，根据公式P_左前max=（G/2BL）×(1+2C/B)×(1+6e/L)得出所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值，根据公式P_右前max=(G/2BL)×(1-2C/B)×(1+6e/L)得出所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值；或者，所述控制器还用于在0≤e≤L/6且π/2＜a≤π时，根据公式P_左后max=（G/2BL）×(1+2C/B)×(1+6e/L)得出所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值，根据公式P_右后max=(G/2BL)×(1-2C/B)×(1+6e/L)得出所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值；公式中:

G为所述起重机行走在平地上时，地面承受的所述起重机的总重量的值；

B为所述起重机的左侧履带与右侧履带之间的轨距的值；

L为所述起重机的左侧履带或右侧履带的接地长度的值；

a为所述起重机的主臂的工作角度的角度值；

R为所述起重机重心到回转中心的距离；

C为所述起重机重心横向偏心矩的值；

e为所述起重机重心纵向偏心距的值，当0≤a≤π/2时，所述e=R×cos(a)，C=R×sin(a)，当π/2＜a≤π时，所述e=R×cos(π-a)，C=R×sin(a)；

所述控制器还用于通过所述显示器实时显示所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值或所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值。

优选地，所述控制器还用于在e＞L/6且0≤a≤π/2时，

根据公式P_左前max=（G/3b）×(L-2e)×(1+2C/B)得出所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值，并根据公式P_右前max=（G/3b）×(L-2e)×(1-2C/B)得出所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值；或者，

所述控制器还用于在e＞L/6且π/2＜a≤π时，

根据公式P_左后max=（G/3b）×(L-2e)×(1+2C/B)得出所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值，并根据公式P_右后max=（G/3b）×(L-2e)×(1-2C/B)得出所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值；

公式中：b为所述起重机的左侧履带与右侧履带其中之一的接地宽度。

优选地，所述控制器还用于在0≤e≤L/6且π＜a≤3π/2时，

根据公式P_左后max=(G/2BL)×(1-2C/B)×(1+6e/L)得出所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值，根据公式P_右后max=（G/2BL）×(1+2C/B)×(1+6e/L)得出所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值；

所述控制器还用于在0≤e≤L/6且3π/2＜a≤2π时，

根据公式P_左前max=(G/2BL)×(1-2C/B)×(1+6e/L)得出所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值，根据公式P_右前max=（G/2BL）×(1+2C/B)×(1+6e/L)得出所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值；

所述控制器还用于在e＞L/6且π＜a≤3π/2时，

根据公式P_左后max=（G/3b）×(L-2e)×(1-2C/B)得出所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值，根据公式P_右后max=（G/3b）×(L-2e)×(1+2C/B)得出所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值；

所述控制器还用于在e＞L/6且3π/2＜a≤2π时，

根据公式P_左前max=（G/3b）×(L-2e)×(1-2C/B)得出所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值，根据公式P_右前max=（G/3b）×(L-2e)×(1+2C/B)得出所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值；

公式中：b为所述起重机的左侧履带与右侧履带其中之一的接地宽度；

当π＜a≤3π/2时，所述e=R×cos(a-π)，C=R×sin(a-π)，当3π/2＜a≤2π时，所述e=R×cos(2π-a)，C=R×sin(2π-a)。

优选地，所述起重机履带接地比压的获取装置还包括电子水平仪，所述电子水平仪与所述控制器通过线路电连接或与所述控制器通过无线收发装置无线连接；

所述电子水平仪用于检测所述起重机的左侧履带或所述起重机的右侧履带行走在坡面上时所述坡面与水平面之间的夹角的角度值；

所述控制器还用于从所述电子水平仪获取所述夹角的角度值，并利用公式G＝g×cos（β）得出所述起重机行走在坡面上时，地面承受的起重机的总重量的值，公式中：

β为所述坡面与水平面之间的夹角的角度值；

g为所述起重机的总重量的值；

G为起重机行走在坡面上时，地面承受的起重机的总重量的值。

优选地，所述起重机履带接地比压的获取装置还包括超起配重拉力传感器，其中：

所述超起配重拉力传感器连接于所述起重机的超起配重与所述起重机的超起配重拉板之间，且所述超起配重拉力传感器与所述控制器通过线路电连接或与所述控制器通过无线收发装置无线连接，所述超起配重拉力传感器用于检测所述超起配重对所述超起配重拉板施加的拉力的值；

所述控制器还用于从所述超起配重拉力传感器获取所述超起配重对所述超起配重拉板施加的拉力的值并根据所述超起配重对所述超起配重拉板施加的拉力的值得出所述起重机各部件以回转中心为作用点时所述起重机的各部件产生的力矩的代数和，并将所述代数和除以所述起重机的总重量以得到所述起重机重心到回转中心的距离。

优选地，所述起重机履带接地比压的获取装置还包括主臂拉力传感器以及桅杆拉力传感器，其中：

所述主臂拉力传感器以及所述桅杆拉力传感器均与所述控制器通过线路电连接或均与所述控制器通过无线收发装置无线连接；

所述主臂拉力传感器连接于所述起重机的主臂拉板与所述起重机的桅杆之间，所述主臂拉力传感器用于检测所述起重机的超起桅杆拉板施加给超起桅杆的拉力的值；

所述桅杆拉力传感器连接于所述起重机的桅杆拉板与所述起重机转台上的人字架之间，所述桅杆拉力传感器用于检测所述起重机的桅杆拉板施加给超起桅杆的拉力的值；

所述控制器还用于根据起重机的主臂承载的重物的重量值除以起重机的起升倍率再乘以起升滑轮组的效率以得出所述起重机的桅杆拉板施加给超起桅杆的拉力的值；

所述控制器还用于从所述主臂拉力传感器与所述桅杆拉力传感器获取所述主臂拉力传感器与所述桅杆拉力传感器检测得到的拉力的值，并通过图解的方式得出超起桅杆拉板施加给超起桅杆的拉力的力臂、起升钢丝绳施加给超起桅杆的拉力的力臂、桅杆拉板施加给超起桅杆的拉力的力臂以及所述超起配重拉板施加给超起桅杆的力的力臂；

所述控制器还用于根据公式F4=(F1×S1+F2×S2-F3×S3）/S4得出所述超起配重对所述超起配重拉板施加的拉力的值，公式中：

F1为超起桅杆拉板施加给超起桅杆的拉力的值；

S1为超起桅杆拉板施加给超起桅杆的拉力的力臂；

F2为起升钢丝绳施加给超起桅杆的拉力的值；

S2为起升钢丝绳施加给超起桅杆的拉力的力臂；

F3为桅杆拉板施加给超起桅杆的拉力的值；

S3为桅杆拉板施加给超起桅杆的拉力的力臂；

F4为所述超起配重对所述超起配重拉板施加的拉力的值；

S4为所述超起配重拉板施加给超起桅杆的力的力臂；

所述控制器还用于根据所述超起配重对所述超起配重拉板施加的拉力的值得出所述起重机各部件以回转中心为作用点时所述起重机的各部件产生的力矩的代数和，并将所述代数和除以所述起重机的总重量以得到所述起重机重心到回转中心的距离。

优选地，所述起重机履带接地比压的获取装置还包括工况输入装置，其中：

所述工况输入装置与所述控制器通过线路电连接或与所述控制器通过无线收发装置无线连接，所述工况输入装置用于对所述控制器输入工况类型以及每个工况类型内的项目所对应的参数；

所述工况类型包括主臂工况、副臂工况以及塔臂工况；

所述主臂工况内的项目包括所述起重机主臂承载的重物的重量值、所述起重机的主臂的臂长以及所述重物的幅度值；

所述副臂工况内的项目包括所述起重机主臂承载的重物的重量值、所述起重机的主臂的臂长、所述重物的幅度值、所述起重机的主臂的工作角度以及副臂仰角；

所述塔臂工况内的项目包括所述起重机主臂承载的重物的重量值、所述起重机的主臂的臂长、所述重物的幅度值、所述起重机的主臂的工作角度以及副臂仰角；

所述控制器还用于根据所述工况类型、每个工况类型内的项目所对应的参数的内容以及空载工况下所述起重机重心位置得出所述起重机主臂承载有重物时所述起重机重心到回转中心的距离，并依据三角函数关系得出所述起重机重心的纵向偏心矩以及横向偏心距，然后利用上述公式得出所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值或所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值，并通过所述显示器显示所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值或所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值。

优选地，所述起重机履带接地比压的获取装置还包括报警装置，其中：

所述报警装置与所述控制器通过线路电连接或与所述控制器通过无线收发装置无线连接；

所述控制器还用于在所述最大接地比压的值超出预定的安全值时控制所述报警装置报警。

优选地，所述控制器还用于在所述起重机的主臂承载的重物的重量值超出额定值的50％～100%时控制所述报警装置报警；

所述起重机履带接地比压的获取装置还包括行走检测传感器，所述行走检测传感器与所述控制器通过线路电连接或与所述控制器通过无线收发装置无线连接；

所述行走检测传感器用于检测起重机的履带是否处于行走状态，若起重机的履带处于行走状态，则对所述控制器发送接地比压获取启动指令；

所述控制器还用于在接收到所述接地比压获取启动指令后，开始获取所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值或所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值。

本发明实施例提供的起重机，包括本发明任一技术方案提供的履带接地比压获取装置，还包括主臂、履带梁、车架以及转台，其中：

所述角度传感器包括筒体以及位于所述筒体内的中心固定体；

所述中心固定体与所述车架固定连接，所述车架与所述履带梁固定连接；

所述筒体与所述转台固定连接，所述主臂与所述转台通过销轴相连接，且所述主臂转动时能通过所述销轴带动所述筒体相对于所述中心固定体转动。

基于上述技术方案中的任一技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

由于本发明实施例提供的起重机履带接地比压的获取装置能够获得起重机履带的最大接地比压的值，地基的承载能力只要能超过起重机履带的最大接地比压的值便可以保证起重机的安全性，可见，本发明为承载起重机的地基处理到什么程度提供了理想的基准，进而能够使地基处理比较到位，不仅避免了地基承载能力较差所存在的安全隐患，而且也避免了将地基处理太好，导致地基承载能力设定太高而浪费人力物力，不经济，所以解决了现有技术存在地基的承载能力与起重机的履带接地比压难以匹配的技术问题。

除此之外，本发明至少还具有以下优点：

1、本发明可以为用户实时提供履带接地比压信息，并在危险时发出警报减少危险事故的发生。

2、通过输入参数可以提前获知接地比压情况，为地基处理提供标准，提高经济效益。

3、在控制器（控制器可以为芯片，也可以为其他具有信息处理能力的装置）内运行的接地比压控制程序，可以充分体现出设计模块化、标准化。

4、只需要增加很少成本，实现强大功能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的履带接地比压获取装置所建立的平面直角坐标系与起重机的履带之间的位置关系的示意图；

图2为设置本发明实施例所提供的履带接地比压获取装置的一种处于起重工况下的起重机的结构的示意图；

图3为设置本发明实施例所提供的履带接地比压获取装置的一种处于超起工况下的起重机的结构的示意图；

图4为本发明实施例提供的起重器内控制器与其他器件之间连接关系的示意图。

图中标记：1、力矩限制器；2、角度传感器；3、控制器；4、显示器；5、电子水平仪；60、超起配重；61、超起配重拉力传感器；62、主臂拉力传感器；63、桅杆拉力传感器；7、工况输入装置；8、报警装置；90、主臂；91、左侧履带；92、右侧履带；93、桅杆；94、钢丝绳；95、转台；961、主臂拉板；962、超起配重拉板；963、超起桅杆拉板；97、人字架；98、超起桅杆铰点；99、重物。

具体实施方式

下面通过附图图1～图4以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案（包括优选技术方案）做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围，本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案。

本发明实施例提供了一种能够使地基的承载能力与起重机的履带接地比压较好匹配起重机履带接地比压的获取装置以及设置该起重机履带接地比压的获取装置的起重机。

下面结合附图图1～图4以举例的方式更为详细的说明本发明提供的技术方案。

如图1～图4所示，本发明实施例所提供的履带接地比压获取装置，包括力矩限制器1、角度传感器2、控制器3以及显示器4，其中：

力矩限制器1以及角度传感器2均与控制器3通过线路电连接或均与控制器3通过无线收发装置无线连接。

力矩限制器1用于检测起重机主臂90承载的重物99的重量值以及重物99的幅度值。重物99的幅度值为图1中r的尺寸。起重机主臂90承载的重物99的重量值也称为起重量，重物99包括主臂90上用于起吊工件的吊钩、吊钩起吊的工件（如图1中的矩形所示）、吊钩上索具以及钢丝绳。

控制器3用于以主臂90的回转中心为坐标原点建立平面直角坐标系，平面直角坐标系的横轴X与起重机的履带（包括左侧履带91以及右侧履带92）的前进或后退的方向（横轴X的箭头所指的方向为前进方向）相平行，直角坐标系的纵轴Y与履带的前进或后退的方向相垂直，横轴X与纵轴Y交叉并将平面直角坐标系的坐标平面分为四个区，四个区包括以坐标原点为中心依次沿逆时针方向分布的第一区、第二区、第三区以及第四区。图1中第一区位于直角坐标系的右上角。

起重机的履带的前进方向为横轴X的正方向，横轴X的正半段介于第一区与第四区之间，横轴X的负半段介于第二区与第三区之间；

角度传感器2用于检测起重机主臂90的工作角度的角度值（本文中用字母a表示），起重机主臂90的工作角度为主臂90的长度方向与横轴X的正半段之间在坐标平面上的夹角。主臂90在第一区工作时，0≤a≤π/2。主臂90在第二区工作时，π/2＜a≤π。主臂90在第三区工作时，π＜a≤3π/2，主臂90在第四区工作时，3π/2＜a≤2π。

控制器3还用于从力矩限制器1获取重量值、幅度值从角度传感器2获取角度值，并根据重量值、幅度值以及空载工况下起重机重心位置（空载工况下起重机重心位置为已知量）得出起重机主臂90承载有重物即起重工况时起重机重心（起重工况时起重机重心位置为图1中G处的黑点所在的位置）到回转中心的距离，并依据三角函数关系得出起重机重心的纵向偏心矩以及横向偏心距。

起重机重心到回转中心的距离＝起重机总的力矩/起重机的总重量，该得出起重机重心到回转中心的距离的方法为现有技术，其中：起重机总的力矩为以回转中心为作用点，起重机各个部件产生力矩的代数和，得出起重机各个部件产生力矩的代数和的方法也是现有技术，本文不过多阐述。

控制器3还用于在0≤e≤L/6且0≤a≤π/2时，根据公式P_左前max=（G/2BL）×(1+2C/B)×(1+6e/L)得出起重机的左侧履带91的最大接地比压的值，根据公式P_右前max=(G/2BL)×(1-2C/B)×(1+6e/L)得出起重机的右侧履带92的最大接地比压的值。或者，控制器3还用于在0≤e≤L/6且π/2＜a≤π时，根据公式P_左后max=（G/2BL）×(1+2C/B)×(1+6e/L)得出起重机的左侧履带91的最大接地比压的值，根据公式P_右后max=(G/2BL)×(1-2C/B)×(1+6e/L)得出起重机的右侧履带92的最大接地比压的值。公式中:

P_左前max为起重机的主臂90工作在第一区与第四区其中之一时起重机的左侧履带91的最大接地比压的值。

P_左后max为起重机的主臂90工作在第二区与第三区其中之一时起重机的左侧履带91的最大接地比压的值。

P_右前max为起重机的主臂90工作在第一区与第四区其中之一时起重机的右侧履带92的最大接地比压的值。

P_右后max为起重机的主臂90工作在第二区与第三区其中之一时起重机的右侧履带92的最大接地比压的值。

G为起重机行走在平地上时，地面承受的起重机的总重量的值。

B为起重机的左侧履带91与右侧履带92之间的轨距的值。

L为起重机的左侧履带91或右侧履带92的接地长度的值。

a为起重机的主臂90的工作角度的角度值。

R为起重机重心到回转中心的距离。

C为起重机重心横向偏心矩的值。

e为起重机重心纵向偏心距的值，当0≤a≤π/2时，e=R×cos(a)，C=R×sin(a)，当π/2＜a≤π时，e=R×cos(π-a)，C=R×sin(a)。

控制器3还用于通过显示器4实时显示起重机的左侧履带91的最大接地比压的值或起重机的右侧履带92的最大接地比压的值。

本实施例中控制器3还用于在e＞L/6且0≤a≤π/2时，

根据公式P_左前max=（G/3b）×(L-2e)×(1+2C/B)得出起重机的左侧履带91的最大接地比压的值，并根据公式P_右前max=（G/3b）×(L-2e)×(1-2C/B)得出起重机的右侧履带92的最大接地比压的值。或者，控制器3还用于在e＞L/6且π/2＜a≤π时，根据公式P_左后max=（G/3b）×(L-2e)×(1+2C/B)得出起重机的左侧履带91的最大接地比压的值，并根据公式P_右后max=（G/3b）×(L-2e)×(1-2C/B)得出起重机的右侧履带92的最大接地比压的值。公式中，b为起重机的左侧履带与右侧履带其中之一的接地宽度。

由于本发明实施例提供的起重机履带接地比压的获取装置能够获得起重机履带的最大接地比压的值，地基的承载能力只要能超过起重机履带的最大接地比压的值便可以保证起重机的安全性，可见，本发明为承载起重机的地基处理到什么程度提供了理想的基准，进而能够使地基处理比较到位。

本文中以L/6将e分界的方法可以通过计算而得出，例如：《工程机械履带-地面附着力矩理论基础》（该书由杨红旗著，机械工业出版社出版，江苏工学院印刷厂印刷，1990年9月北京第一版，1990年9月江苏第一次印刷）第15页-18页。当然，以L/6将e分界的方法也可以通过试验而得出。

本实施例中控制器3还用于在0≤e≤L/6且π＜a≤3π/2时，

根据公式P_左后max=(G/2BL)×(1-2C/B)×(1+6e/L)得出起重机的左侧履带91的最大接地比压的值，根据公式P_右后max=（G/2BL）×(1+2C/B)×(1+6e/L)得出起重机的右侧履带92的最大接地比压的值。

控制器3还用于在0≤e≤L/6且3π/2＜a≤2π时，

根据公式P_左前max=(G/2BL)×(1-2C/B)×(1+6e/L)得出起重机的左侧履带91的最大接地比压的值，根据公式P_右前max=（G/2BL）×(1+2C/B)×(1+6e/L)得出起重机的右侧履带92的最大接地比压的值。

控制器3还用于在e＞L/6且π＜a≤3π/2时，

根据公式P_左后max=（G/3b）×(L-2e)×(1-2C/B)得出起重机的左侧履带91的最大接地比压的值，根据公式P_右后max=（G/3b）×(L-2e)×(1+2C/B)得出起重机的右侧履带92的最大接地比压的值。

控制器3还用于在e＞L/6且3π/2＜a≤2π时，

根据公式P_左前max=（G/3b）×(L-2e)×(1-2C/B)得出起重机的左侧履带91的最大接地比压的值，根据公式P_右前max=（G/3b）×(L-2e)×(1+2C/B)得出起重机的右侧履带92的最大接地比压的值。

公式中，b为起重机的左侧履带与右侧履带其中之一的接地宽度；

当π＜a≤3π/2时，e=R×cos(a-π)，C=R×sin(a-π)，当3π/2＜a≤2π时，e=R×cos(2π-a)，C=R×sin(2π-a)。

作为本发明的进一步改进，本实施例中起重机履带接地比压的获取装置还包括电子水平仪5，电子水平仪5与控制器3通过线路电连接或与控制器3通过无线收发装置无线连接。

电子水平仪5用于检测起重机的左侧履带91或起重机的右侧履带92行走在坡面上时坡面与水平面之间的夹角的角度值。

控制器3还用于从电子水平仪5获取夹角的角度值，并利用公式G＝g×cos（β）起重机行走在坡面上时，地面承受的起重机的总重量的值，公式中：

β为坡面与水平面之间的夹角的角度值。

g为起重机的总重量的值。

G起重机行走在坡面上时地面承受的起重机的总重量的值。

上述技术方案使起重机可以适应多种平面、坡面两种类型的地面。

作为本发明实施例的一种实施方式，本实施例中起重机履带接地比压的获取装置还包括超起配重拉力传感器61，其中：

超起配重拉力传感器61连接于起重机的超起配重60与起重机的超起配重拉板962之间，且超起配重拉力传感器61与控制器3通过线路电连接或与控制器通过无线收发装置无线连接，超起配重拉力传感器61用于检测超起配重60对超起配重拉板962施加的拉力的值。

控制器3还用于从超起配重拉力传感器61获取超起配重60对超起配重拉板962施加的拉力的值并根据超起配重60对超起配重拉板962施加的拉力的值得出起重机各部件以回转中心为作用点时起重机的各部件产生的力矩的代数和（计算代数和的方法为现有技术），并将代数和除以起重机的总重量以得到起重机重心到回转中心的距离。

上述技术方案中控制器3可以得到起重机在超起配重工况下的最大接地比压的值。

作为本发明实施例的又一种实施方式，本实施例中起重机履带接地比压的获取装置还包括主臂拉力传感器62以及桅杆拉力传感器63，其中：主臂拉力传感器62以及桅杆拉力传感器63均与控制器3通过线路电连接或均与控制器3通过无线收发装置无线连接；

主臂拉力传感器62连接于起重机的主臂拉板961与起重机的桅杆93之间，主臂拉力传感器62用于检测起重机的超起桅杆拉板963施加给超起桅杆93的拉力的值。

桅杆拉力传感器63连接于起重机的桅杆93拉板与起重机转台95上的人字架97之间，桅杆拉力传感器63用于检测起重机的桅杆93拉板施加给超起桅杆93的拉力的值。

控制器3还用于根据起重机的主臂90承载的重物99的重量值除以起重机的起升倍率再乘以起升滑轮组的效率以得出起重机的桅杆93拉板施加给超起桅杆93的拉力的值。

控制器3还用于从主臂拉力传感器62与桅杆拉力传感器63获取主臂拉力传感器62与桅杆拉力传感器63检测得到的拉力的值，并通过图解的方式（图解的方式为现有技术）得出超起桅杆拉板963施加给超起桅杆93的拉力的力臂、起升钢丝绳94施加给超起桅杆93的拉力的力臂、桅杆93拉板施加给超起桅杆93的拉力的力臂以及超起配重拉板962施加给超起桅杆93的力的力臂。

控制器3还用于根据公式F4=（F1×S1+F2×S2-F3×S3）/S4得出超起配重60对超起配重拉板962施加的拉力的值，公式中：

F1为超起桅杆拉板963施加给超起桅杆93的拉力的值。

S1为超起桅杆拉板963施加给超起桅杆93的拉力的力臂。

F2为起升钢丝绳94施加给超起桅杆93的拉力的值。

S2为起升钢丝绳94施加给超起桅杆93的拉力的力臂。

F3为桅杆93拉板施加给超起桅杆93的拉力的值。

S3为桅杆93拉板施加给超起桅杆93的拉力的力臂。

F4为超起配重60对超起配重拉板962施加的拉力的值。

S4为超起配重拉板962施加给超起桅杆93的力的力臂。

控制器3还用于根据超起配重60对超起配重拉板962施加的拉力的值得出起重机各部件以回转中心为作用点时起重机的各部件产生的力矩的代数和，并将代数和除以起重机的总重量以得到起重机重心到回转中心的距离。

上述技术方案中，控制器3也可以得到起重机在超起配重工况下的最大接地比压的值。

本实施例中起重机履带接地比压的获取装置还包括工况输入装置7（工况输入装置7具体可以为键盘或与显示器集成在一起的触摸屏），其中：

工况输入装置7与控制器3通过线路电连接或与控制器3通过无线收发装置无线连接，工况输入装置7用于对控制器3输入工况类型以及每个工况类型内的项目所对应的参数。

工况类型包括主臂90工况、副臂工况以及塔臂工况。

主臂90工况内的项目包括起重机主臂90承载的重物99的重量值、起重机的主臂90的臂长以及重物99的幅度值。起重机主臂90承载的重物99的重量值也称为起重量，重物99包括主臂90上用于起吊工件的吊钩、吊钩起吊的工件（如图1中的矩形所示）、吊钩上索具以及钢丝绳。

副臂工况内的项目包括起重机主臂90承载的重物99的重量值、起重机的主臂90的臂长、重物99的幅度值、起重机的主臂90的工作角度以及副臂仰角。

塔臂工况内的项目包括起重机主臂90承载的重物99的重量值、起重机的主臂90的臂长、重物99的幅度值、起重机的主臂90的工作角度以及副臂仰角。

控制器3还用于根据工况类型以及每个工况类型内的项目所对应的参数的内容以及空载工况下起重机重心位置得出起重机主臂承载有重物时起重机重心到回转中心的距离，并依据三角函数关系得出起重机重心的纵向偏心矩以及横向偏心距，然后利用上述公式得出起重机的左侧履带91的最大接地比压的值或起重机的右侧履带92的最大接地比压的值，并通过显示器显示起重机的左侧履带91的最大接地比压的值或起重机的右侧履带92的最大接地比压的值。此处，控制器3得出、获取左侧履带91的最大接地比压的值或起重机的右侧履带92的最大接地比压的值的方法与前文所描述的技术方案一致，故而此处不再重复阐述。此时，控制器3具有预测履带接地比压值的功能。

本实施例中起重机履带接地比压的获取装置还包括报警装置8，其中：报警装置8与控制器3通过线路电连接或与控制器3通过无线收发装置无线连接。控制器3还用于在最大接地比压的值超出预定的安全值时控制报警装置8报警。

预定的安全值可以反应地基的承载能力，预定的安全值可以通过计算得到，也可以通过检测装置或试验设备检测得到。

本实施例中控制器3还用于在起重机的主臂90承载的重物99的重量值超出额定值的50％～100%（优选为70%）时控制报警装置8报警。

报警装置8的设置提高了应用本发明所提供的履带接地比压获取装置的起重机的安全性。

本例中起重机履带接地比压的获取装置还包括行走检测传感器，行走检测传感器与控制器3通过线路电连接或与控制器3通过无线收发装置无线连接；

行走检测传感器用于检测起重机的履带是否处于行走状态，若起重机的履带处于行走状态，则对控制器发送接地比压获取启动指令；

控制器3还用于在接收到接地比压获取启动指令后，开始获取起重机的左侧履带91的最大接地比压的值或起重机的右侧履带92的最大接地比压的值。

。起重机处于停止状态时，控制器3获取起重机的左侧履带以及右侧履带的最大接地比压的值的功能可以处于停止或休眠状态。

本例中控制器3的功能可以由其所加载的软件程序来实现。控制器3具体可以采用芯片（例如PLC或单片机等）来实现。

如图1～图4所示，本发明实施例提供的起重机，包括本发明任一技术方案所提供的履带接地比压获取装置，还包括主臂90、履带梁、车架以及转台95，其中：

角度传感器2包括筒体以及位于筒体内的中心固定体。

中心固定体与车架固定连接，车架与履带梁固定连接。

筒体与转台95固定连接。

主臂90与转台95通过销轴相连接，且主臂90转动时能通过销轴带动筒体相对于中心固定体转动。

角度传感器2的筒体相对于中心固定体转动时，其内的检测构件可以检测出筒体相对于中心固定体转动的角度，从而检测出主臂90工作角度的值。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

同时，上述本发明所公开或涉及的互相固定连接的零部件或结构件，除另有声明外，固定连接均可以理解为：能够拆卸地固定连接（例如使用螺栓或螺钉连接、销轴连接），也可以理解为：不可拆卸的固定连接（例如铆接、焊接），当然，互相固定连接也可以为一体式结构（例如使用铸造工艺一体成形制造出来）所取代（明显无法采用一体成形工艺除外）。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示几何位置关系的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种起重机履带接地比压的获取装置，其特征在于，包括力矩限制器、角度传感器、控制器以及显示器，其中：

所述力矩限制器以及所述角度传感器均与所述控制器通过线路电连接或均与所述控制器通过无线收发装置无线连接；

所述力矩限制器用于检测起重机主臂承载的重物的重量值以及所述重物的幅度值；

所述控制器用于以所述主臂的回转中心为坐标原点建立平面直角坐标系，所述平面直角坐标系的横轴与所述起重机的履带的前进或后退的方向相平行，所述直角坐标系的纵轴与所述履带的前进或后退的方向相垂直，所述横轴与所述纵轴交叉并将所述平面直角坐标系的坐标平面分为四个区，所述四个区包括以坐标原点为中心依次沿逆时针方向分布的第一区、第二区、第三区以及第四区，所述起重机的履带的前进方向为所述横轴的正方向，所述横轴的正半段介于所述第一区与所述第四区之间，所述横轴的负半段介于所述第二区与所述第三区之间；

所述角度传感器用于检测所述起重机主臂的工作角度的角度值，所述起重机主臂的工作角度为所述主臂的长度方向与所述横轴的正半段之间在所述坐标平面上的夹角；

所述控制器还用于从所述力矩限制器获取所述重量值、所述幅度值，从所述角度传感器获取所述角度值，并根据所述重量值、所述幅度值以及空载工况下所述起重机重心位置得出所述起重机主臂承载有重物时所述起重机重心到回转中心的距离，并依据三角函数关系得出所述起重机重心的纵向偏心矩以及横向偏心距；

所述控制器还用于在0≤e≤L/6且0≤a≤π/2时，根据公式P_左前max=（G/2BL）×(1+2C/B)×(1+6e/L)得出所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值，根据公式P_右前max=(G/2BL)×(1-2C/B)×(1+6e/L)得出所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值；或者，所述控制器还用于在0≤e≤L/6且π/2＜a≤π时，根据公式P_左后max=（G/2BL）×(1+2C/B)×(1+6e/L)得出所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值，根据公式P_右后max=(G/2BL)×(1-2C/B)×(1+6e/L)得出所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值；公式中:

G为所述起重机行走在平地上时，地面承受的所述起重机的总重量的值；

B为所述起重机的左侧履带与右侧履带之间的轨距的值；

L为所述起重机的左侧履带或右侧履带的接地长度的值；

a为所述起重机的主臂的工作角度的角度值；

R为所述起重机重心到回转中心的距离；

C为所述起重机重心横向偏心矩的值；

e为所述起重机重心纵向偏心距的值，当0≤a≤π/2时，所述e=R×cos(a)，C=R×sin(a)，当π/2＜a≤π时，所述e=R×cos(π-a)，C=R×sin(a)；

所述控制器还用于通过所述显示器实时显示所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值或所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值。

2.根据权利要求1所述的起重机履带接地比压的获取装置，其特征在于，所述控制器还用于在e＞L/6且0≤a≤π/2时，

根据公式P_左前max=（G/3b）×(L-2e)×(1+2C/B)得出所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值，并根据公式P_右前max=（G/3b）×(L-2e)×(1-2C/B)得出所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值；或者，

所述控制器还用于在e＞L/6且π/2＜a≤π时，

根据公式P_左后max=（G/3b）×(L-2e)×(1+2C/B)得出所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值，并根据公式P_右后max=（G/3b）×(L-2e)×(1-2C/B)得出所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值；

公式中：b为所述起重机的左侧履带与右侧履带其中之一的接地宽度。

3.根据权利要求1所述的起重机履带接地比压的获取装置，其特征在于，所述控制器还用于在0≤e≤L/6且π＜a≤3π/2时，

根据公式P_左后max=(G/2BL)×(1-2C/B)×(1+6e/L)得出所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值，根据公式P_右后max=（G/2BL）×(1+2C/B)×(1+6e/L)得出所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值；

所述控制器还用于在0≤e≤L/6且3π/2＜a≤2π时，

根据公式P_左前max=(G/2BL)×(1-2C/B)×(1+6e/L)得出所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值，根据公式P_右前max=（G/2BL）×(1+2C/B)×(1+6e/L)得出所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值；

所述控制器还用于在e＞L/6且π＜a≤3π/2时，

根据公式P_左后max=（G/3b）×(L-2e)×(1-2C/B)得出所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值，根据公式P_右后max=（G/3b）×(L-2e)×(1+2C/B)得出所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值；

所述控制器还用于在e＞L/6且3π/2＜a≤2π时，

根据公式P_左前max=（G/3b）×(L-2e)×(1-2C/B)得出所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值，根据公式P_右前max=（G/3b）×(L-2e)×(1+2C/B)得出所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值；

公式中：b为所述起重机的左侧履带与右侧履带其中之一的接地宽度；当π＜a≤3π/2时，所述e=R×cos(a-π)，C=R×sin(a-π)，当3π/2＜a≤2π时，所述e=R×cos(2π-a)，C=R×sin(2π-a)。

4.根据权利要求1－3任一所述的起重机履带接地比压的获取装置，其特征在于，所述起重机履带接地比压的获取装置还包括电子水平仪，所述电子水平仪与所述控制器通过线路电连接或与所述控制器通过无线收发装置无线连接；

所述电子水平仪用于检测所述起重机的左侧履带或所述起重机的右侧履带行走在坡面上时所述坡面与水平面之间的夹角的角度值；

所述控制器还用于从所述电子水平仪获取所述夹角的角度值，并利用公式G＝g×cos（β）得出所述起重机行走在坡面上时，地面承受的起重机的总重量的值，公式中：

β为所述坡面与水平面之间的夹角的角度值；

g为所述起重机的总重量的值；

G为起重机行走在坡面上时，地面承受的起重机的总重量的值。

5.根据权利要求1－3任一所述起重机履带接地比压的获取装置，其特征在于，所述起重机履带接地比压的获取装置还包括超起配重拉力传感器，其中：

所述超起配重拉力传感器连接于所述起重机的超起配重与所述起重机的超起配重拉板之间，且所述超起配重拉力传感器与所述控制器通过线路电连接或与所述控制器通过无线收发装置无线连接，所述超起配重拉力传感器用于检测所述超起配重对所述超起配重拉板施加的拉力的值；

所述控制器还用于从所述超起配重拉力传感器获取所述超起配重对所述超起配重拉板施加的拉力的值并根据所述超起配重对所述超起配重拉板施加的拉力的值得出所述起重机各部件以回转中心为作用点时所述起重机的各部件产生的力矩的代数和，并将所述代数和除以所述起重机的总重量以得到所述起重机重心到回转中心的距离。

6.根据权利要求1－3任一所述起重机履带接地比压的获取装置，其特征在于，所述起重机履带接地比压的获取装置还包括主臂拉力传感器以及桅杆拉力传感器，其中：

所述主臂拉力传感器以及所述桅杆拉力传感器均与所述控制器通过线路电连接或均与所述控制器通过无线收发装置无线连接；

所述主臂拉力传感器连接于所述起重机的主臂拉板与所述起重机的桅杆之间，所述主臂拉力传感器用于检测所述起重机的超起桅杆拉板施加给超起桅杆的拉力的值；

所述桅杆拉力传感器连接于所述起重机的桅杆拉板与所述起重机转台上的人字架之间，所述桅杆拉力传感器用于检测所述起重机的桅杆拉板施加给超起桅杆的拉力的值；

所述控制器还用于根据起重机的主臂承载的重物的重量值除以起重机的起升倍率再乘以起升滑轮组的效率以得出所述起重机的桅杆拉板施加给超起桅杆的拉力的值；

所述控制器还用于从所述主臂拉力传感器与所述桅杆拉力传感器获取所述主臂拉力传感器与所述桅杆拉力传感器检测得到的拉力的值，并通过图解的方式得出超起桅杆拉板施加给超起桅杆的拉力的力臂、起升钢丝绳施加给超起桅杆的拉力的力臂、桅杆拉板施加给超起桅杆的拉力的力臂以及所述超起配重拉板施加给超起桅杆的力的力臂；

所述控制器还用于根据公式F4=(F1×S1+F2×S2-F3×S3）/S4得出所述超起配重对所述超起配重拉板施加的拉力的值，公式中：

F1为超起桅杆拉板施加给超起桅杆的拉力的值；

S1为超起桅杆拉板施加给超起桅杆的拉力的力臂；

F2为起升钢丝绳施加给超起桅杆的拉力的值；

S2为起升钢丝绳施加给超起桅杆的拉力的力臂；

F3为桅杆拉板施加给超起桅杆的拉力的值；

S3为桅杆拉板施加给超起桅杆的拉力的力臂；

F4为所述超起配重对所述超起配重拉板施加的拉力的值；

S4为所述超起配重拉板施加给超起桅杆的力的力臂；

所述控制器还用于根据所述超起配重对所述超起配重拉板施加的拉力的值得出所述起重机各部件以回转中心为作用点时所述起重机的各部件产生的力矩的代数和，并将所述代数和除以所述起重机的总重量以得到所述起重机重心到回转中心的距离。

7.根据权利要求1－3任一所述起重机履带接地比压的获取装置，其特征在于，所述起重机履带接地比压的获取装置还包括工况输入装置，其中：

所述工况输入装置与所述控制器通过线路电连接或与所述控制器通过无线收发装置无线连接，所述工况输入装置用于对所述控制器输入工况类型以及每个工况类型内的项目所对应的参数；

所述工况类型包括主臂工况、副臂工况以及塔臂工况；

所述主臂工况内的项目包括所述起重机主臂承载的重物的重量值、所述起重机的主臂的臂长以及所述重物的幅度值；

所述副臂工况内的项目包括所述起重机主臂承载的重物的重量值、所述起重机的主臂的臂长、所述重物的幅度值、所述起重机的主臂的工作角度以及副臂仰角；

所述塔臂工况内的项目包括所述起重机主臂承载的重物的重量值、所述起重机的主臂的臂长、所述重物的幅度值、所述起重机的主臂的工作角度以及副臂仰角；

所述控制器还用于根据所述工况类型、每个工况类型内的项目所对应的参数的内容以及空载工况下所述起重机重心位置得出所述起重机主臂承载有重物时所述起重机重心到回转中心的距离，并依据三角函数关系得出所述起重机重心的纵向偏心矩以及横向偏心距，然后利用上述公式得出所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值或所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值，并通过所述显示器显示所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值或所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值。

8.根据权利要求1－3任一所述起重机履带接地比压的获取装置，其特征在于，所述起重机履带接地比压的获取装置还包括报警装置，其中：

所述报警装置与所述控制器通过线路电连接或与所述控制器通过无线收发装置无线连接；

所述控制器还用于在所述最大接地比压的值超出预定的安全值时控制所述报警装置报警。

9.根据权利要求8所述的履带接地比压获取装置，其特征在于，所述控制器还用于在所述起重机的主臂承载的重物的重量值超出额定值的50％～100%时控制所述报警装置报警；

所述起重机履带接地比压的获取装置还包括行走检测传感器，所述行走检测传感器与所述控制器通过线路电连接或与所述控制器通过无线收发装置无线连接；

所述行走检测传感器用于检测起重机的履带是否处于行走状态，若起重机的履带处于行走状态，则对所述控制器发送接地比压获取启动指令；

所述控制器还用于在接收到所述接地比压获取启动指令后，开始获取所述起重机的左侧履带的最大接地比压的值或所述起重机的右侧履带的最大接地比压的值。

10.一种起重机，其特征在于，包括权利要求1－9任一所述的履带接地比压获取装置，还包括主臂、履带梁、车架以及转台，其中：

所述角度传感器包括筒体以及位于所述筒体内的中心固定体；

所述中心固定体与所述车架固定连接，所述车架与所述履带梁固定连接；

所述筒体与所述转台固定连接，所述主臂与所述转台通过销轴相连接，且所述主臂转动时能通过所述销轴带动所述筒体相对于所述中心固定体转动。

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