起重机械起重性能调整控制方法及装置
技术领域
本发明涉及工程机械控制技术领域,尤指一种起重机械起重性能调整控制方法及装置。
背景技术
在起重机械技术领域,动臂塔式起重机等起重机械的起重性能是起重机械工作中的一个重要的性能指标,起重机的起重性能受到风载等各种外在条件的影响。因此,如何调整控制起重机械的起重性能使其达到一个最佳的状态,既能保证安全性又能最大程度的发挥起重机械的潜力是很重要的。
目前,动臂塔式起重机等起重机械一般是通过一个预定的起重性能曲线实现对起重性能的控制,虽然不同的动臂塔机的起重性能曲线确定方式可能略有差异,但都大同小异,均是在保证上装部件对回转中心的弯矩基本恒定的原则下确定,起重性能曲线固定不变。工作过程中,控制系统根据测力装置得到实际起升载荷与性能曲线确定的额定起升载荷的大小关系,控制各机构的动作。也就是说,现有技术中动臂塔式起重机均采用固定的起重性能曲线,不能根据不同的风载状况进行调整。
如图1所示的动臂塔机,其起重性能曲线如图2所示,起升载荷Q(t)和起升幅度R(t)之间的关系符合图2所示的曲线,在起升载荷Q(t)已知时,可以确定起升幅度R(t)。这种固定的起重性能曲线控制起重机械的起重性能的方式,其存在以下问题:
(1)若起重性能曲线对应的是最小风载下的性能曲线,实际工作时风载荷可能大于最小风载荷,导致起重机械允许起升的最大载荷低于额定起升载荷。此时,起升额定载荷的话,起重机械的实际安全系数将小于设计允许安全系数,存在安全隐患。
(2)若起重性能曲线对应的是最大风载下的性能曲线,实际工作时风载荷可能小于最大风载荷,导致起重机械允许起升的最大载荷高于额定起升载荷。此时,起重机械的潜力不能得到完全发挥。
由于动臂塔机等起重机械的起重臂可俯仰变幅,风载荷对起重机械受力影响较大。上述方法中由于起重机械起重性能是在某一确定风载下利用恒弯矩方法计算确定,起重性能曲线固定不变。实际使用过程的风载荷一般难以和起重性能曲线中的设计风载荷保持一致,因此,若实际风载荷大于设计风载荷,在起升额定载荷时,将造成的塔机的使用安全系数低于设计安全系数,存在安全隐患;若实际风载荷小于设计风载荷,在起升额定载荷时,则无法完全发挥塔机的潜力。
发明内容
本发明提供一种起重机械起重性能调整控制方法及装置,用以解决现有技术中存在的不能根据实际风载确定最匹配的起重性能,导致安全隐患或性能不能达到最佳状态的问题。
本发明提供一种起重机械起重性能调整控制方法,该方法包括:
获取起重机械的实测基准风载荷;
根据预设的第一参考风载荷、预设的第二参考风载荷和所述实测基准风载荷,确定起重机械的载荷调整系数;
根据所述第一参考风载荷对应的第一起重性能曲线和所述第二参考风载荷对应的第二起重性能曲线,以及确定出的所述载荷调整系数,确定所述实测基准风载荷对应的实测起重性能曲线;
根据所述实测起重性能曲线控制所述起重机械的起重性能。
在一些可选的实施例中,所述根据预设的第一参考风载荷、预设的第二参考风载荷和所述实测基准风载荷,确定起重机械的载荷调整系数,具体包括:
计算所述第一参考风载荷的平方与所述第二参考风载荷的平方的差值,得到参考风载荷的平方差;
计算所述实测基准风载荷的平方与所述参考风载荷的平方差的比值,得到所述载荷调整系数。
在一些可选的实施例中,所述确定所述实测基准风载荷对应的实测起重性能曲线的过程,具体包括:
根据所述第一起重性能曲线、所述第二起重性能曲线和所述载荷调整系数,确定每个起升幅度下所述实测起重性能曲线相对于所述第一起重性能曲线的载荷调整值;
根据每个起升幅度下的所述载荷调整值和每个起升幅度下所述第一起重性能曲线上对应的起升幅度,确定所述实测基准风载荷对应的实测起重性能曲线。
在一些可选的实施例中,所述确定每个起升幅度下所述实测起重性能曲线相对于所述第一起重性能曲线的载荷调整值的过程,具体包括:
根据所述第一起重性能曲线与所述第二起重性能曲线,计算每个起升幅度下所述第一起重性能曲线上对应的起升载荷和所述第二起重性能曲线上对应的起升载荷的载荷差值;
计算每个起升幅度下的所述载荷差值与所述载荷调整系数的乘积,得到每个起升幅度下所述实测起重性能曲线相对于所述第一起重性能曲线的载荷调整值。
在一些可选的实施例中,所述实测起重性能曲线上每个起升幅度下的起升载荷等于每个起升幅度下所述第一起重性能曲线上对应的起升载荷加上同一起升幅度下的所述载荷调整值。
在一些可选的实施例中,所述获取起重机械的实测基准风载荷,具体包括:
读取所述起重机械起升机构的状态信号;
当根据所述起升机构的状态信号确定所述起升机构工作时,读取风载测量装置信号,得到所述实测基准风载荷。
本发明实施例还提供一种起重机械起重性能调整控制装置,包括:
风载确定模块,用于获取起重机械的实测基准风载荷;
系数确定模块,用于根据预设的第一参考风载荷、预设的第二参考风载荷和所述实测基准风载荷,确定起重机械的载荷调整系数;
性能调整模块,用于根据所述第一参考风载荷对应的第一起重性能曲线和所述第二参考风载荷对应的第二起重性能曲线,以及确定出的所述载荷调整系数,确定所述实测基准风载荷对应的实测起重性能曲线;
性能控制模块,用于根据所述实测起重性能曲线控制所述起重机械的起重性能。
在一些可选的实施例中,所述系数确定模块,具体用于:
计算所述第一参考风载荷的平方与所述第二参考风载荷的平方的差值,得到参考风载荷的平方差;
计算所述实测基准风载荷的平方与所述参考风载荷的平方差的比值,得到所述载荷调整系数。
在一些可选的实施例中,所述性能调整模块,具体用于:
根据所述第一起重性能曲线、所述第二起重性能曲线和所述载荷调整系数,确定每个起升幅度下所述实测起重性能曲线相对于所述第一起重性能曲线的载荷调整值;
根据每个起升幅度下的所述载荷调整值和每个起升幅度下所述第一起重性能曲线上对应的起升幅度,确定所述实测基准风载荷对应的实测起重性能曲线。
在一些可选的实施例中,所述性能调整模块,具体用于:
根据所述第一起重性能曲线与所述第二起重性能曲线,计算每个起升幅度下所述第一起重性能曲线上对应的起升载荷和所述第二起重性能曲线上对应的起升载荷的载荷差值;
计算每个起升幅度下的所述载荷差值与所述载荷调整系数的乘积,得到每个起升幅度下所述实测起重性能曲线相对于所述第一起重性能曲线的载荷调整值。
在一些可选的实施例中,所述性能调整模块,具体用于:
确定所述实测起重性能曲线上每个起升幅度下的起升载荷等于每个起升幅度下所述第一起重性能曲线上对应的起升载荷加上同一起升幅度下的所述载荷调整值。
在一些可选的实施例中,所述风载确定模块,具体用于:
读取所述起重机械起升机构的状态信号;
当根据所述起升机构的状态信号确定所述起升机构工作时,读取风载测量装置信号,得到所述实测基准风载荷。
本发明有益效果如下:
本发明实施例提供的起重机械起重性能调整控制方法及装置,通过获取起重机械的实测基准风载荷;根据预设的第一参考风载荷、预设的第二参考风载荷和所述实测基准风载荷,确定起重机械的载荷调整系数;根据所述第一参考风载荷对应的第一起重性能曲线和所述第二参考风载荷对应的第二起重性能曲线,以及确定出的所述载荷调整系数,确定所述实测基准风载荷对应的实测起重性能曲线;根据所述实测起重性能曲线控制所述起重机械的起重性能。从而实现了可以根据实测基准风载荷的大小确定不同的起重性能曲线,在满足设计允许安全系数的条件下,最大限度的发挥起重机械的潜力。
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,构成本发明的一部分,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为现有技术中动臂塔式起重机的结构示意图;
图2为现有技术中动臂塔式起重机的起重性能曲线示意图;
图3为本发明实施例中起重机械在各种情况下起重性能曲线示意图;
图4为本发明实施例中起重机械起重性能调整控制方法的流程图;
图5为本发明实施例中起重机械起重性能曲线确定的原理示意图;
图6为本发明实施例中起重机械起重性能调整控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白,以下结合附图和实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
针对现有技术中不能根据实际风载调整起重机械的起重性能的问题,本申请实施例提供一种起重机械起重性能调整控制方法,通过设置的两个参考风载荷所对应的起重性能曲线,确定实测基准风载荷下的真实的起重性能曲线,从而实现根据实测风载荷实时调整起重机械的起重性能,在保证安全的情况下,最大限度的发挥起重机械的起重性能。
下面分析起重机械的起重性能:
起重机械的上装部件对回转中心的弯矩满足下列公式:
其中,
MDW——自重对回转中心的弯矩;
MQ——起升载荷对回转中心的弯矩;
MW——风载荷对回转中心的弯矩。
依据起重机械各项载荷对回转中心弯矩原则,在已知M
DW、M
W和
的情况下,可以得到
由于M
Q=Q·R,其中,Q为起重机械的起升载荷、R为起升幅度。
由于上装部件对回转中心的弯矩自重对回转中心的弯矩MDW一般是不变的,因此,根据风载荷确定风载荷对回转中心的弯矩MW后,即可得到起升载荷对回转中心的弯矩MQ,从而建立起升载荷Q与起升幅度R的关系,确定起重性能曲线(参见如图2所示的起重性能曲线)。
如图3所示,当考虑起重性能曲线的极限状态时,固定的起重性能曲线或者是图3中所示的最大风载状态下的起重性能曲线Vmax或者是最小风载状态下的起重性能曲线Vmin,而实际的风载荷曲线可能是如图3中所示的起重性能曲线Vr。因此,当实际工作时的风载荷V≥Vmin,即风载荷对回转中心弯矩MW≥MWmin,此时,其允许起升的最大载荷应低于额定起升载荷,起升额定载荷塔机的实际安全系数小于设计允许安全系数,存在安全隐患。当实际工作时的风载荷V≤Vmax,即风载荷对回转中心弯矩MW≥MWmax,此时,其允许起升的最大载荷高于额定起升载荷,起重机械的潜力未完全发挥。下面通过具体的实施例详细描述将起重性能曲线调整为实际风载荷下的起重性能曲线Vr,通过起重性能曲线Vr实现对起重机械的起重性能控制的具体实现过程。
本发明实施例提供的起重机械起重性能调整控制方法,通过预设的两个参考风载荷所对应的起重性能曲线,确定实测基准风载荷所对应的起重性能曲线,实现根据实际风载荷调整起重机械的起重性能,该方法流程如图4所示,包括如下步骤:
步骤S101:获取起重机械的实测基准风载荷。
在起重机械的起升机构处于工作状态时,获取起重机械的实测基准风载荷。具体的,读取起重机械起升机构的状态信号;当根据起升机构的状态信号确定起升机构工作时,读取风载测量装置信号,得到实测基准风载荷。
根据上述起升机构的状态信号可以确定起升机构是否处于工作状态,当处于工作状态时,即起重机械的吊钩有升降运动,此时,需要控制起重性能,则需要读取风载测量装置信号,以便计算实测基准风载荷;当处于非工作状态时,即起重机械的吊钩无升降运动,则不进行该操作。
其中,上述实测基准风载一般是指针对一个起升工作周期而言的,即在一个起升工作周期内测量一次基准风载,一个起升工作周期是指起升机构从一次动作开始后——停止动作——下一次动作开始前的时间段。
步骤S102:根据预设的第一参考风载荷、预设的第二参考风载荷和实测基准风载荷,确定起重机械的载荷调整系数。
具体的,计算第一参考风载荷的平方与第二参考风载荷的平方的差值,得到参考风载荷的平方差;计算实测基准风载荷的平方与参考风载荷的平方差的比值,得到载荷调整系数。
例如:假设第一参考风载荷为预设的最小风载荷为V1、第二参考风载荷为预设的最大风载荷V2和实测基准风载荷Vr,计算载荷调整系数:
如上所述,第一参考风载荷可以选择为预设的最小风载荷和第二参考风载荷可以选择为预设的最大风载荷,反之亦可;当然,第一参考风载荷和第二参考风载荷也可以选择为介于最大风载荷和最小风载荷之间的两个其他的风载荷。
步骤S103:根据第一参考风载荷对应的第一起重性能曲线和第二参考风载荷对应的第二起重性能曲线,以及确定出的载荷调整系数,确定实测基准风载荷对应的实测起重性能曲线。
实测基准风载荷对应的实测起重性能曲线可以以第一参考风载荷对应的第一起重性能曲线或第二参考风载荷对应的第二起重性能曲线为参考调整确定,根据确定的载荷调整系数,在参考曲线的基础上调整得到实测风载荷下的起重性能曲线。
具体的,当以第一参考风载荷对应的第一起重性能曲线为参考调整确定时,根据第一参考风载荷对应的第一起重性能曲线、第二参考风载荷对应的第二起重性能曲线和确定出的载荷调整系数,确定每个起升幅度下实测起重性能曲线相对于第一起重性能曲线的载荷调整值;根据每个起升幅度下的载荷调整值和每个起升幅度下第一起重性能曲线上对应的起升幅度,确定实测基准风载荷对应的实测起重性能曲线。
其中,确定每个起升幅度下实测起重性能曲线相对于第一起重性能曲线的载荷调整值的过程,具体包括:根据第一起重性能曲线与第二起重性能曲线,计算每个起升幅度下第一起重性能曲线上对应的起升载荷和第二起重性能曲线上对应的起升载荷的载荷差值;计算每个起升幅度下的上述载荷差值与载荷调整系数的乘积,得到每个起升幅度下实测起重性能曲线相对于第一起重性能曲线的载荷调整值。
且,实测起重性能曲线上每个起升幅度下的起升载荷等于每个起升幅度下第一起重性能曲线上对应的起升载荷加上同一起升幅度下的载荷调整值。
如图5所示的起重机械起重性能曲线确定的原理示意图,其中,曲线A为第一参考风载荷为预设的最小风载荷为V1、曲线B为第二参考风载荷为预设的最大风载荷V2和曲线C为实测基准风载荷Vr。根据曲线A和曲线B确定曲线C的过程如下:
首先,计算任一幅度下,曲线A和曲线B的载荷差值ΔQ,以曲线A作为参考,得到曲线C,则曲线C在任一幅度下的起升载荷,可以表示为:Q=Qe+ΔQ·η,其中,Qe表示参考曲线A上任一幅度下的起升载荷。
从图5中可以看出,上述以曲线C通过以曲线A为参考调整得到,当然也可以通过以曲线B为参考调整得到。
步骤S104:根据实测起重性能曲线控制起重机械的起重性能。
根据起重性能曲线控制起重机械的起重性能,一般是根据起重性能能曲线确定在给定的起升幅度下对应的起升载荷值。当根据实测基准风载荷确定实测起重性能曲线后,就可以根据实际的风载荷确定每个起升幅度下对应的起升载荷,从而避免了起升载荷过大导致的安全系数降低和起升载荷过小导致的起重机械潜力为充分发挥的问题,从而在满足设计允许安全系数的条件下,最大限度的发挥起重机械的潜力。
也就是说,上述方法预先设定了两条起重性能曲线A和曲线B,其中,曲线A是在无风V1状态下计算确定,曲线B是在最大允许风速V2下计算确定,并计算出任一幅度下曲线A、曲线B的差值△Q;然后,在每次起升操作开始时,由风速测量装置测量起重机械最高处的实时风速Vr,并传输到可编程控制器(Programmable Logic Controller,PLC),PLC根据实时风速Vr与极限风速V1、V2的对应关系,计算起重性能调整系数η;最终,PLC根据调整系数η计算实时起升载荷Q=Qe+ΔQ·η,并确定实际工作的起重性能曲线C,根据该方式,确定出的起升载荷是在实际风载荷下的起升载荷,能保证安全系数避免安全隐患,同时也能最大程度的发挥的潜力。
基于同一发明构思,本发明实施例还提供一种起重机械起重性能调整控制装置,该系统结构如图6所示,包括:风载确定模块11、系数确定模块12、性能调整模块13和性能控制模块14。
风载确定模块11,用于获取起重机械的实测基准风载荷。
系数确定模块12,用于根据预设的第一参考风载荷、预设的第二参考风载荷和实测基准风载荷,确定起重机械的载荷调整系数。
性能调整模块13,用于根据第一参考风载荷对应的第一起重性能曲线和第二参考风载荷对应的第二起重性能曲线,以及确定出的载荷调整系数,确定实测基准风载荷对应的实测起重性能曲线。
性能控制模块14,用于根据实测起重性能曲线控制起重机械的起重性能。
优选的,上述风载确定模块11,具体用于读取起重机械起升机构的状态信号;当根据起升机构的状态信号确定起升机构工作时,读取风载测量装置信号,得到实测基准风载荷。
优选的,上述系数确定模块12,具体用于计算第一参考风载荷的平方与第二参考风载荷的平方的差值,得到参考风载荷的平方差;计算实测基准风载荷的平方与参考风载荷的平方差的比值,得到载荷调整系数。
优选的,上述性能调整模块13,具体用于根据第一起重性能曲线、第二起重性能曲线和载荷调整系数,确定每个起升幅度下实测起重性能曲线相对于第一起重性能曲线的载荷调整值;根据每个起升幅度下的载荷调整值和每个起升幅度下第一起重性能曲线上对应的起升幅度,确定实测基准风载荷对应的实测起重性能曲线。
优选的,上述性能调整模块13,具体用于根据第一起重性能曲线与第二起重性能曲线,计算每个起升幅度下第一起重性能曲线上对应的起升载荷和第二起重性能曲线上对应的起升载荷的载荷差值;计算每个起升幅度下的载荷差值与载荷调整系数的乘积,得到每个起升幅度下实测起重性能曲线相对于第一起重性能曲线的载荷调整值。
优选的,上述性能调整模块13,具体用于确定实测起重性能曲线上每个起升幅度下的起升载荷等于每个起升幅度下第一起重性能曲线上对应的起升载荷加上同一起升幅度下的载荷调整值。
本发明实施例提供的上述起重机械起重性能调整控制方法及装置,在起重机械控制系统内预设了两条初始起重性能曲线。根据这两条起重性能曲线,引入实测基准风载荷和载荷调整系数,建立不同风载下的起重性能曲线,从而避免了实测基准风载荷与预先建立的起重性能曲线对应的风载荷不一致时所导致的安全系数低或起重机械性能不能完全发挥的问题,在保证安全的情况下最大限度的发挥起重机械的性能潜力。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。