CN103613018B - 一种验证塔式起重机起重量幅度信号的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明专利涉及一种验证塔式起重机起重量幅度信号的方法，本发明针对当前，既没有验证起重量幅度信号是否准确的有效方法，也没有对应的验证装置的技术情况，利用塔身顶端倾角信号验证塔机起重量幅度信号的有效性具有客观性、可信性，公开了一种验证塔式起重机起重量幅度信号的方法和装置，通过塔机顶端倾角变化的实时测量模块实现起重量幅度信号的验证及验证结论的显示、报警和记录功能。本发明所述的装置避免了因起重量幅度信号采集模块的失效信号而导致的塔机事故的发生。

Description

一种验证塔式起重机起重量幅度信号的方法与装置

技术领域

本发明专利涉及一种验证塔式起重机起重量幅度信号的方法与装置，属于起重机械安全设备的技术领域。

背景技术

塔式起重机，简称塔机，是应用于现代工业和土木工程的重要工程机械之一，使用数量越来越多。由于塔机结构庞大，工作环境恶劣，工作负荷量大，极易造成安全事故。

起重量幅度小于额定值是塔机安全工作的重要保障，否则极易造成塔机事故。而当前起重量幅度检测装置往往被人为破坏掉或排除在维修保养范围之外，故保障采集塔机起重量幅度数据的准确性至关重要。

当前，既没有验证起重量幅度信号是否准确的有效方法，也没有对应的验证装置。

塔机塔身顶端倾角信号与塔机起重载荷对应，仿制塔身顶端倾角信号只有改变塔机起重载荷，人为难以仿制出与起重载荷对应的塔身顶端倾角信号变化规律。所以，利用塔身顶端倾角信号验证塔机起重量幅度信号的有效性具有客观性、可信性。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种验证塔式起重机起重量幅度信号的方法。

本发明还提供了实现上述方法的装置。本发明所述方法和装置通过测量塔机塔身顶端倾角在塔机上回转动坐标系里的变化来量化起重量幅度。通过塔机顶端倾角变化的实时测量模块实现起重量幅度信号的验证及验证结论的显示、报警和记录功能。

本发明的技术方案如下：

一种验证塔式起重机起重量幅度信号的方法，

根据塔机塔身顶端倾角θ与塔机起重量幅度R之间的关系如公式（1）：

$\mathrm{\θ}=\frac{\mathrm{Ml}}{\mathrm{EI}}=\frac{\mathrm{GRl}}{\mathrm{EI}}---\left(1\right)$

得： $R=\frac{\mathrm{\θEI}}{\mathrm{Gl}}---\left(2\right)$

在公式（1）和公式（2）中，M为起重力矩，G为塔机当前起重量，l为塔身高度，E为塔机塔身的弹性模量，I为塔机塔身的横截面惯性矩；

根据塔机设计出厂时所提供的塔机力矩曲线图，获知塔机当前起重量的起重量幅度最小值R_min和起重量幅度最大值为R_max;

获取实测的正常起重量幅度为R_i，且满足以下关系：

R_min＜R_i＜R_max;

获取实测的正常起重量幅度R_i时的塔身顶端倾角实测值为θ_j，根据公式（2），计算θ_j对应的R_j：

$R_j=\frac{{\mathrm{\θ}}_j\mathrm{EI}}{\mathrm{Gl}};$

判断实测的正常起重量幅度为R_i是否验证通过：

当|R_i-R_j|＜det，其中det为阈值，所述阈值det的范围：（10%×R_j)～（20%×R_j），则实测的塔机起重量幅度信号验证通过；否则，实测的塔机起重量幅度信号验证未通过。

根据本发明优选的，当实测的塔机起重量幅度信号验证未通过时：

若塔机处于完好状态，且只有起重量幅度信号变化时，则，塔机起重量幅度信号失效,提示检查起重量幅度信号采集模块；所述塔机处于完好状态是指具有资质的相关单位或个人出具的检查结论来判断塔机是否处于完好状态，属于现有技术；

否则，塔机起重量幅度信号有效，提示对塔机进行全面检查。

一种实现上述验证塔式起重机起重量幅度信号方法的装置，包括起重量信号采集模块、起重量幅度信号采集模块、倾角传感器和显示记录报警模块；

所述起重量信号采集模块实现对塔机起重量的信号采集；

所述起重量幅度信号采集模块实现对塔机起重量幅度的信号采集；

所述倾角传感器实现对塔机塔身顶端倾角的测量；

所述起重量信号采集模块、所述起重量幅度信号采集模块和所述倾角传感器通过电缆线将信号数据传输给显示报警记录模块；

所述显示记录报警模块则完成对数据的接收，并对数据按照所述验证塔式起重机起重量幅度信号方法进行处理，并实时显示实测到的塔机起重量幅度、实时显示实测到的塔机起重量幅度信号是否通过验证、根据实测到的塔机起重量幅度信号是否有效分别声光报警提示检查起重量幅度信号采集模块或提示对塔机全面检查。本发明所述的装置避免了因起重量幅度信号采集模块的信号未通过验证或失效而导致的塔机事故的发生。

根据本发明优选的，所述倾角传感器为刚度仪，所述刚度仪为中国专利ZL200720030472.7记载的塔式起重机防倾翻监测仪。

本发明的优势在于：

本发明针对当前，既没有验证起重量幅度信号是否准确的有效方法，也没有对应的验证装置的技术情况，利用塔身顶端倾角信号验证塔机起重量幅度信号的有效性具有客观性、可信性，公开了一种验证塔式起重机起重量幅度信号的方法和装置，通过塔机顶端倾角变化的实时测量模块实现起重量幅度信号的验证及验证结论的显示、报警和记录功能。本发明所述的装置避免了因起重量幅度信号采集模块的失效信号而导致的塔机事故的发生。

附图说明

图1是坐标原理示意图；

图2是本发明原理模型示意图；

图3是本发明所述装置的安装位置图；

图4是本发明所述刚度仪安装结构图；

图5是显示记录报警模块显示示意图；

图6为所述塔机设计出厂时所提供的塔机力矩曲线图，参照力矩曲线，当吊起重量为2T时，其对应的起重量最小幅度为3m，起重量最大幅度为21m；

其中，1.抱箍，2.主肢，3.安装螺栓，4.倾角传感器5.显示报警记录模块，6.起重量幅度信号采集模块，7.起重量信号采集模块。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。

实施例1

一种验证塔式起重机起重量幅度信号的方法，

根据塔机塔身顶端倾角θ与塔机起重量幅度R之间的关系如公式（1）：

$\mathrm{\θ}=\frac{\mathrm{Ml}}{\mathrm{EI}}=\frac{\mathrm{GRl}}{\mathrm{EI}}---\left(1\right)$

得： $R=\frac{\mathrm{\θEI}}{\mathrm{Gl}}---\left(2\right)$

在公式（1）和公式（2）中，M为起重力矩，G为塔机当前起重量，l为塔身高度，E为塔机塔身的弹性模量，I为塔机塔身的横截面惯性矩；

根据塔机设计出厂时所提供的塔机力矩曲线图，获知塔机当前起重量的起重量幅度最小值R_min和起重量幅度最大值为R_max;

获取实测的正常起重量幅度为R_i，且满足以下关系：

R_min＜R_i＜R_max;

获取实测的正常起重量幅度R_i时的塔身顶端倾角实测值为θ_j，根据公式（2），计算θ_j对应的R_j：

$R_j=\frac{{\mathrm{\θ}}_j\mathrm{EI}}{\mathrm{Gl}};$

判断实测的正常起重量幅度为R_i是否验证通过：

当|R_i-R_j|＜det，其中det为阈值，所述阈值det为：（10%×R_j)则实测的塔机起重量幅度信号验证通过；否则，实测的塔机起重量幅度信号验证未通过。

如图1，设定两个坐标系，一个坐标系原点O为塔机塔身在地面固定截面的中心点，坐标轴X正方向为地面北向，坐标轴Y正方向为地面西向，坐标轴Z正方向为垂直于地面向上；另一个坐标系原点O_t为塔机塔身顶端回转支承回转平面与过O点且垂直于地面的直线的交点，坐标轴X_t正方向为起重臂轴线远离塔身方向（幅度增大方向），坐标轴Z_t正方向为垂直于地面向上，坐标轴Y_t正方向为垂直于起重臂轴线与X_t,Z_t轴符合右手螺旋法则，OO_t垂直于地面。

在O_tX_tY_tZ_t坐标系中的O_tX_tY_t平面，塔身顶端端点在O_tX_tY_t平面的投影将表现为一个点，顶端倾角的变化在O_t，X_tY_t平面表现为该点坐标的改变。以下公式就可以计算出倾角： $\tan \mathrm{\θ}=\frac{\sqrt{{{\mathrm{\θ}}_x}^2+{{\mathrm{\θ}}_y}^2}}{l}.$

实施例2、

如实施例1所述的一种验证塔式起重机起重量幅度信号的方法，其区别在于，当实测的塔机起重量幅度信号验证未通过时：

若塔机处于完好状态，且只有起重量幅度信号变化时，则，塔机起重量幅度信号失效,提示检查起重量幅度信号采集模块；

否则，塔机起重量幅度信号有效，提示对塔机进行全面检查。

实施例3、

一种实现如实施例1、2所述验证塔式起重机起重量幅度信号方法的装置，包括起重量信号采集模块7、起重量幅度信号采集模块6、倾角传感器4和显示记录报警模块5；

所述起重量信号采集模块7实现对塔机起重量的信号采集；

所述起重量幅度信号采集模块6实现对塔机起重量幅度的信号采集；

所述倾角传感器4实现对塔机塔身顶端倾角的测量；

所述起重量信号采集模块7、所述起重量幅度信号采集模块6和所述倾角传感器4通过电缆线将信号数据传输给显示报警记录模块5；

所述显示记录报警模块则完成对数据的接收，并对数据按照所述验证塔式起重机起重量幅度信号方法进行处理，并实时显示实测到的塔机起重量幅度、实时显示实测到的塔机起重量幅度信号是否通过验证、根据实测到的塔机起重量幅度信号是否有效分别声光报警提示对检查起重量幅度信号采集模块或提示对塔机全面检查。所述倾角传感器为刚度仪，所述刚度仪为中国专利ZL200720030472.7记载的塔式起重机防倾翻监测仪。

所述起重量幅度信号采集模块6为乐清波坦幅度传感器。

如图4，刚度仪通过其V型口卡在回转主肢上，并通过抱箍1和安装螺栓3与回转主肢2固定联接，随着回转塔身的回转实时测量塔身顶端倾角值，并将数据实时传输给显示记录报警模块。

如图3，起重量信号采集模块7装在起重臂臂根导向滑轮处，起重量幅度信号采集装置6装在起重臂的变幅滚轮上，并通过电缆线将采集到的起重量信号、起重量幅度信号传输到显示记录报警模块5。

如图5，显示记录报警模块5安装于司机室中，向司机实时显示塔机当前起重量幅度相关参数及起重量幅度信号验证结果，并在起重量幅度信号失效时自动声光报警。

实施例4、

如实施例1所述的一种验证塔式起重机起重量幅度信号的方法，其区别在于，所述阈值det为（20%×R_j)。

实施例5、

如实施例1所述的一种验证塔式起重机起重量幅度信号的方法，其区别在于，所述阈值det为（15%×R_j)。

Claims (3)

1.一种验证塔式起重机起重量幅度信号的方法，

根据塔机塔身顶端倾角θ与塔机起重量幅度R之间的关系如公式(1)：

$\mathrm{\θ}=\frac{Ml}{EI}=\frac{GRl}{FI}---\left(1\right)$

得： $R=\frac{\mathrm{\θ}EI}{Gl}---\left(2\right)$

在公式(1)和公式(2)中，M为起重力矩，G为塔机当前起重量，l为塔身高度，E为塔机塔身的弹性模量，I为塔机塔身的横截面惯性矩；

根据塔机设计出厂时所提供的塔机力矩曲线图，获知塔机当前起重量的起重量幅度最小值R_min和起重量幅度最大值为R_max；

获取实测的正常起重量幅度为R_i，且满足以下关系：

R_min＜R_i＜R_max；

获取实测的正常起重量幅度R_i时的塔身顶端倾角实测值为θ_j，根据公式(2)，计算θ_j对应的R_j：

$R_j=\frac{{\mathrm{\θ}}_{j}EI}{Gl};$

判断实测的正常起重量幅度为R_i是否验证通过：

当|R_i-R_j|＜det，其中det为阈值，所述阈值det的范围：(10％×R_j)～(20％×R_j)，则实测的塔机起重量幅度信号验证通过；否则，实测的塔机起重量幅度信号验证未通过。

2.根据权利要求1所述的验证塔式起重机起重量幅度信号的方法，其特征在于，当实测的塔机起重量幅度信号验证未通过时：

若塔机处于完好状态，且只有起重量幅度信号变化时，则，塔机起重量幅度信号失效,提示检查起重量幅度信号采集模块；

否则，塔机起重量幅度信号有效，提示对塔机进行全面检查。

3.一种实现如权利要求1或2所述验证塔式起重机起重量幅度信号方法的装置，其特征在于，该装置包括起重量信号采集模块、起重量幅度信号采集模块、倾角传感器和显示记录报警模块；

所述起重量信号采集模块实现对塔机起重量的信号采集；

所述起重量幅度信号采集模块实现对塔机起重量幅度的信号采集；

所述倾角传感器实现对塔机塔身顶端倾角的测量；

所述起重量信号采集模块、所述起重量幅度信号采集模块和所述倾角传感器通过电缆线将信号数据传输给显示报警记录模块；

所述显示记录报警模块则完成对数据的接收，并对数据按照所述验证塔式起重机起重量幅度信号方法进行处理，并实时显示实测到的塔机起重量幅度、实时显示实测到的塔机起重量幅度信号是否通过验证、根据实测到的塔机起重量幅度信号是否有效分别声光报警提示对检查起重量幅度信号采集模块或提示对塔机全面检查。