CN103663210A - 履带式机械安全控制方法、设备、系统、以及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种履带式机械安全控制方法、一种履带式机械安全控制设备、一种履带式机械安全控制系统以及一种工程机械，该方法包括：接收第一履带的始末两端的支重轮对地的第一压力值和第二压力值，以及第二履带的始末两端的支重轮对地的第三压力值和第四压力值；根据所述压力值和所述支重轮下方的履带片与地面的接触面积计算所述支重轮处的第一接地比压值、第二接地比压值、第三接地比压值和第四接地比压值；在所述第一接地比压值、第二接地比压值、第三接地比压值、和第四接地比压值中的任一者大于最大承载接地比压值的情况下，停止工程机械的操作，以避免向危险方向动作。本发明可以有效避免翻车事故的发生。

Description

履带式机械安全控制方法、设备、系统、以及工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械，具体地，涉及一种履带式机械安全控制方法、一种履带式机械安全控制设备、一种履带式机械安全控制系统以及一种工程机械。

背景技术

履带式机械在施工或行走过程中，由于吊载重量的变化，臂架角度的变化，会引起整机重心的变化，从而使履带前后、左右不同支重轮对地压力也不一致，会出现一些支重轮基本对地无压力，而另一些支重轮对地压力非常大的情况。由于操作人员无法准确判断实际最大对地压力是否超出路面承载能力，经常会出现路面被压溃的情况，造成翻车事故，存在安全隐患。

现有技术中一般采用通过根据力矩限制器计算最大承载接地比压或者具有点阵排列的压力传感器的箱体结构获得接地比压分布数据的方式来防止路面被压溃的情况，其中接地比压为物体作用在地面上的压力与接触面积的比值，其单位量等同于压强。但是前者需要多个参数计算接地比压，计算复杂并且计算结果受力矩限制器的影响。后者在使用时必须将箱体结构附着在机械上才可以检测接地比压，因此在履带移动时需要人工频繁移动该箱体结构，使用非常不便，并且易出现判断错误等情况，不能对接地比压进行实时监控。

因此，现有技术中缺少能够方便地实时监控接地比压进而防止路面被压溃并造成翻车事故的方法、设备以及系统。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种履带式机械安全控制方法，该方法包括：接收第一履带的始末两端的支重轮对地的第一压力值和第二压力值，以及第二履带的始末两端的支重轮对地的第三压力值和第四压力值；根据所述第一压力值、第二压力值和第一履带的始末两端的支重轮下方的履带片与地面的接触面积计算第一履带的始末两端的支重轮处的第一接地比压值和第二接地比压值，以及根据所述第三压力值、第四压力值和第二履带的始末两端的支重轮下方的履带片与地面的接触面积计算第二履带的始末两端的支重轮处的第三接地比压值和第四接地比压值；在所述第一接地比压值、第二接地比压值、第三接地比压值、和第四接地比压值中的任一者大于最大承载接地比压值的情况下，停止所述机械的操作。

相应地，本发明还提供了一种履带式机械安全控制设备，该设备包括：接收器，用于接收第一履带的始末两端的支重轮对地的第一压力值和第二压力值，以及第二履带的始末两端的支重轮对地的第三压力值和第四压力值；控制器，用于根据所述第一压力值、第二压力值和第一履带的始末两端的支重轮下方的履带片与地面的接触面积计算第一履带的始末两端的支重轮处的第一接地比压值和第二接地比压值，以及根据所述第三压力值、第四压力值和第二履带的始末两端的支重轮下方的履带片与地面的接触面积计算第二履带的始末两端的支重轮处的第三接地比压值和第四接地比压值；以及在所述第一接地比压值、第二接地比压值、第三接地比压值、和第四接地比压值中的任一者大于最大承载接地比压值的情况下，输出停止所述机械的操作的控制信号

以及，本发明还相应提供了一种履带式机械安全控制系统，该系统包括：第一压力检测装置和第二压力检测装置，安装于第一履带的始末两端的支重轮处，用于分别检测第一履带的始末两端的支重轮对地的第一压力值和第二压值；第三压力检测装置和第四压力检测装置，安装于第二履带的始末两端的支重轮处，用于分别检测第二履带的始末两端的支重轮对地的第三压力值和第四压值；以及根据本发明提供的履带式机械安全控制设备，所述接地比压监控设备分别与所述第一压力检测装置、第二压力检测装置、第三压力检测装置、和第四压力检测装置连接。

此外，本发明还一种包括根据本发明所提供的履带式机械安全控制系统的工程机械。

采用本发明的履带式机械安全控制方法、设备、系统以及工程机械，由于履带的始末两端支重轮处的接地比压值最能够反映整条履带的对地压力，因此可以根据接收的检测自履带的始末两端的支重轮处的压力值以及对应的支重轮下方的履带片与地面的接触面积计算履带的始末两端的支重轮处的接地比压值，在两条履带的始末两端支重轮处的接地比压值中的任一者大于最大承载接地比压值（超过该最大承载接地比压值容易出现路面被压溃的状况）的情况下，停止该机械的操作，以避免向危险方向动作，从而实现了实时监控接地比压进而避免由于路面被压溃而发生的翻车事故。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的一种实施方式的示例履带式机械安全控制设备；

图2是根据本发明的一种实施方式的示例履带式机械安全控制系统；

图3是根据本发明的另一种实施方式的示例履带式机械安全控制系统；以及

图4是根据本发明的一种实施方式的示例履带式机械安全控制方法的流程图。

附图标记说明

10  第一履带               20a、20b 支重轮

30a 第一压力检测装置       30b 第二压力检测装置

40 履带式机械安全控制设备  50 区域

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是根据本发明的一种实施方式的示例履带式机械安全控制设备40；图2是根据本发明的一种实施方式的示例履带式机械安全控制系统，其中图2中仅示出了履带式机械的一侧结构，另一侧结构与之对称。为了更为详细地说明本发明所提供的履带式机械安全控制设备40，将结合图2所示的系统进行阐述，该系统包括：接收器100，用于接收第一履带10的始末两端的支重轮20a、20b对地的第一压力值和第二压力值，以及第二履带的始末两端的支重轮对地的第三压力值和第四压力值；控制器200，用于根据所述第一压力值、第二压力值和第一履带10的始末两端的支重轮20a、20b下方的履带片与地面的接触面积计算第一履带10的始末两端的支重轮20a、20b处的第一接地比压值和第二接地比压值，以及根据所述第三压力值、第四压力值和第二履带的始末两端的支重轮下方的履带片与地面的接触面积计算第二履带的始末两端的支重轮处的第三接地比压值和第四接地比压值；以及在所述第一接地比压值、第二接地比压值、第三接地比压值、和第四接地比压值中的任一者大于最大承载接地比压值的情况下，输出停止所述机械的操作的控制信号，（例如输出停止所述机械的行走、回转、变幅、起升等机构动作的控制信号），以避免其向危险方向动作。

具体来说，由于吊载重量、臂架角度等的变化会引起履带式机械整机重心的变化，从而履带始末两端的支重轮与其它支重轮相比受力较大，因此，履带始末两端的支重轮处的接地比压可以反映整个履带式机械的接地比压。因此，根据本发明的一种实施方式，接收器100可以用于接收第一履带10的始末两端的支重轮20a、20b对地的第一压力值和第二压力值，例如可以接收安装于第一履带10的始末两端的支重轮20a、20b处的第一压力检测装置30a检测的所述第一压力值和第二压力值，以及第二履带（即履带式机械的另一侧履带）的始末两端的支重轮对地的第三压力值和第四压力值，例如可以接收安装于第二履带的始末两端的支重轮（未示出）处的第三压力检测装置和第四压力检测装置检测的所述第三压力值和第四压力值。

其中第一压力检测装置、第二压力检测装置、第三压力检测装置、和第四压力检测装置可以是任何适当的压力检测装置，例如压力传感器、销轴传感器等（压力检测装置的工作原理和结构等属于本领域的公知常识，为了不混淆本发明的保护范围，在此不再赘述）。优选地，考虑到支重轮需要通过销轴固定连接到履带架（未示出）上，因此为了使整个履带式机械安全控制系统简单化，第一压力检测装置、第二压力检测装置、第三压力检测装置、第四压力检测装置和下述多个压力检测装置可以配置为销轴传感器，由此支重轮通过销轴传感器固定连接到履带架上。

之后，接收器100将接收的上述第一压力值和、第二压力值、第三压力值和第四压力值发送给与其连接的控制器200。控制器200可以根据预先设置的程序根据所述第一压力值、第二压力值和第一履带10的始末两端的支重轮20a、20b下方的履带片与地面的接触面积（履带片与地面的接触面积为固定值，可以预先存储在控制器200中，或者也可以接收自人工输入，例如通过操作手柄等输入设备）计算第一履带10的始末两端的支重轮20a、20b处的第一接地比压值和第二接地比压值（即接地比压值=压力值/接触面积），以及根据所述第三压力值、第四压力值和第二履带的始末两端的支重轮下方的履带片与地面的接触面积（履带片与地面的接触面积为固定值，可以预先存储在控制器200中，或者也可以接收自人工输入，例如通过操作手柄等输入设备）计算第二履带的始末两端的支重轮处的第三接地比压值和第四接地比压值（即接地比压值=压力值/接触面积）。

之后，控制器200可以将第一接地比压值、第二接地比压值、第三接地比压值、和第四接地比压值与最大承载接地比压值（超过该最大承载接地比压值容易出现路面被压溃的状况）进行判断。对于最大承载接地比压值，其可以根据当前地质条件确定。即控制器200中可以预先存储不同地质条件与不同最大承载接地比压值的对应关系。例如，地质条件为自然土壤、混凝土、回填土壤等时，其所对应的最大承载接比压值不同。控制器200可以根据预先设置的程序，根据操作人员输入的地质条件选择所对应的最大承载接比压值，之后判断计算的第一接地比压值、第二接地比压值、第三接地比压值、和第四接地比压值中的任一者大于最大承载接地比压值时，输出停止所述机械的操作的上述控制信号，以避免其向危险方向动作，从而避免了由于路面被压溃而发生的翻车事故。

根据本发明的一种实施方式，为了保证整个监控过程的安全性，控制器200还可以用于在输出停止所述机械的操作的控制信号的同时，还输出报警信号，例如到报警装置，该报警装置可以包括显示屏、指示灯、蜂鸣器等具有指示作用的装置。

例如，报警装置（未示出）可以在显示屏上实时显示获得的第一接地比压值、第二接地比压值、第三接地比压值、第四接地比压值、下述多个接地比压值、以及最大承载接地比压值、具有警示作用的图形、文字等（例如，可以将显示的信息用醒目的颜色和/或通过闪烁的方式显示），来提醒相关人员。并且，报警装置也可以在接收到来自控制器200的报警信号后，同时开启指示灯和蜂鸣器来警示操作人员应当注意履带式机械有发生翻车的危险。根据上述实施方式，可以实现对接地比压值监控的同时，又提高整个监控过程的安全性。

图3是根据本发明的另一种实施方式的示例履带式机械安全控制系统，其中图3中仅示出了履带式机械的一侧结构，另一侧结构与之对称。参考图1和图3，为了更为全面地监控履带式机械的接地比压，例如履带式机械的左右接地比压等，本发明还提供了下述实施方式，即在第一履带10和第二履带的其它支重轮处安装多个压力检测装置，如图3中的区域50所示，由于位于第一履带10中部的支重轮可以反映履带式机械左右接地比压，接近支重轮20a和支重轮20b的支重轮可以与支重轮20a和支重轮20b一起反映履带式机械前后接地比压，因此可以在这些支重轮处安装压力检测装置，对应地可以在第二履带（即另一侧履带）的对应支重轮处安装压力检测装置，以全面监控整个机械的接地比压，区域50中仅示出了部分支重轮和压力检测装置以作为示例，其它未示出的支重轮也可以被设置有压力检测装置，本领域技术人员可以根据实际情况对压力检测装置的数量和安装位置进行适当的选择或配置。

在该实施方式，接收器100还可以接收第一履带10以及第二履带的其它支重轮对地的多个压力值，例如可以接收安装于第一履带10和第二履带的其它支重轮处的上述多个压力检测装置（区域50内所示）检测的多个压力值。之后控制器200还可以根据所述多个压力值和第一履带以及第二履带的其它支重轮下方的履带片与地面的接触面积计算第一履带以及第二履带的其它支重轮处的多个接地比压值，以及用于在所述第一接地比压值、第二接地比压值、第三接地比压值、第四接地比压值和多个压力值中的任一者大于最大承载接地比压值的情况下，输出停止所述机械的操作的上述控制信号，以避免向危险方向动作，进而避免了由于路面被压溃而发生的翻车事故。

同时，控制器200还可以如上所述在输出停止所述机械的操作的控制信号的同时，还输出报警信号，例如到上述报警装置，进行如上所述的报警操作，以增加安全性。

应当理解的是，本领域技术人员可以根据实际情况（例如履带式机械的类型、资金等因素）配置或选择适当数量的压力检测装置。并且，本发明所提供的履带式机械安全控制设备可以应用于任何适当的需要监控接地比压的履带式机械。上述实施方式均为说明本发明思想的非局限性示例，本发明对此不进行限定。

相应地，图4是根据本发明的一种实施方式的示例履带式机械安全控制方法的流程图，如图4所示，该方法包括下列步骤：

在步骤1001，接收第一履带的始末两端的支重轮对地的第一压力值和第二压力值，以及第二履带的始末两端的支重轮对地的第三压力值和第四压力值；

在步骤1002，根据所述第一压力值、第二压力值和第一履带的始末两端的支重轮下方的履带片与地面的接触面积计算第一履带的始末两端的支重轮处的第一接地比压值和第二接地比压值，以及根据所述第三压力值、第四压力值和第二履带的始末两端的支重轮下方的履带片与地面的接触面积计算第二履带的始末两端的支重轮处的第三接地比压值和第四接地比压值；

在步骤1003，判断第一接地比压值、第二接地比压值、第三接地比压值、和第四接地比压值中的任一者是否大于最大承载接地比压值；

在步骤1004，在所述第一接地比压值、第二接地比压值、第三接地比压值、和第四接地比压值中的任一者大于最大承载接地比压值的情况下，停止所述机械的操作（例如停止所述机械的行走、回转、变幅、起升等机构动作），以避免向危险方向动作；反之，则确定当前无需进行限制操作，返回到步骤1001继续进行上述监控操作。

优选地，在停止所述机械的操作的同时，进行报警操作。

优选地，所述最大承载接地比压值根据当前地质条件确定。

其中，该方法还包括：

接收第一履带以及第二履带的其它支重轮对地的多个压力值；根据所述多个压力值和第一履带以及第二履带的其它支重轮下方的履带片与地面的接触面积计算第一履带以及第二履带的其它支重轮处的多个接地比压值；以及在所述第一接地比压值、第二接地比压值、第三接地比压值、第四接地比压值和多个压力值中的任一者大于最大承载接地比压值的情况下，停止所述机械的操作。

上述方法步骤中对于所述接地比压值、最大承载接地比压等的计算、选择、和设置等的实施方式如上所述，在此不再赘述。

相应地，如图2所示，本发明提供了一种履带式机械安全控制系统，该系统包括：第一压力检测装置30a和第二压力检测装置30b，安装于第一履带10的始末两端的支重轮20a、20b处，用于分别检测第一履带10的始末两端的支重轮20a、20b对地的第一压力值和第二压值；第三压力检测装置和第四压力检测装置，安装于第二履带的始末两端的支重轮处，用于分别检测第二履带的始末两端的支重轮对地的第三压力值和第四压值；以及根据本发明所提供的履带式机械安全控制设备40，所述履带式机械安全控制备40分别与所述第一压力检测装置30a、第二压力检测装置30b、第三压力检测装置、和第四压力检测装置连接，其中，所述第一压力检测装置30a、第二压力检测装置30b、第三压力检测装置、第四压力检测装置可以为上述销轴传感器。

以及，如图3所示，根据本发明的另一种实施方式，该系统除包括上述组成外还可以包括多个压力检测装置，安装于第一履带10和第二履带的其它支重轮处，用于分别检测所述其它支重轮对地的多个压力值；以及根据本发明所提供的履带式机械安全控制设备40，所述履带式机械安全控制设备40分别与所述第一压力检测装置、第二压力检测装置、第三压力检测装置、第四压力检测装置、和所述多个压力检测装置连接，优选地，该系统还可以包括上述具有警示作用的报警装置，该报警装置与所述履带式机械安全控制设备40连接，以响应其控制器200的报警信号进行报警操作。

其中，所述第一压力检测装置30a、第二压力检测装置30b、第三压力检测装置、第四压力检测装置和所述多个压力检测装置可以为上述销轴传感器。

此外，本发明还提供一种包括根据本发明所提供的履带式机械安全控制系统的工程机械。

应当理解的是，上述多种实施方式可以独立使用也可以以组合形式结合使用，本领域技术人员可以根据实际情况来适当的选择和设置，例如上述履带式机械安全控制系统可以根据需要（例如资金或履带式机械类型等）配置上述元件，或者采用本发明所提供的履带式机械安全控制方法。

采用本发明的履带式机械安全控制方法、设备、系统以及工程机械，由于履带的始末两端支重轮处的接地比压值最能够反映整条履带的对地压力，因此可以根据接收的检测自履带的始末两端的支重轮处的压力值以及对应的支重轮下方的履带片与地面的接触面积计算履带的始末两端的支重轮处的接地比压值，在两条履带的始末两端支重轮处的接地比压值中的任一者大于最大承载接地比压值的情况下，停止该机械的操作，以避免向危险方向动作，从而实现了实时监控接地比压进而避免由于路面被压溃而发生的翻车事故。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种履带式机械安全控制方法，其特征在于，该方法包括：

接收第一履带的始末两端的支重轮对地的第一压力值和第二压力值，以及第二履带的始末两端的支重轮对地的第三压力值和第四压力值；

根据所述第一压力值、第二压力值和第一履带的始末两端的支重轮下方的履带片与地面的接触面积计算第一履带的始末两端的支重轮处的第一接地比压值和第二接地比压值，以及根据所述第三压力值、第四压力值和第二履带的始末两端的支重轮下方的履带片与地面的接触面积计算第二履带的始末两端的支重轮处的第三接地比压值和第四接地比压值；

在所述第一接地比压值、第二接地比压值、第三接地比压值、和第四接地比压值中的任一者大于最大承载接地比压值的情况下，停止所述机械的操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最大承载接地比压值根据当前地质条件确定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

接收第一履带以及第二履带的其它支重轮对地的多个压力值；

根据所述多个压力值和第一履带以及第二履带的其它支重轮下方的履带片与地面的接触面积计算第一履带以及第二履带的其它支重轮处的多个接地比压值；以及

在所述第一接地比压值、第二接地比压值、第三接地比压值、第四接地比压值和多个压力值中的任一者大于最大承载接地比压值的情况下，停止所述机械的操作。

4.一种履带式机械安全控制设备，其特征在于，该设备包括：

接收器，用于接收第一履带的始末两端的支重轮对地的第一压力值和第二压力值，以及第二履带的始末两端的支重轮对地的第三压力值和第四压力值；

控制器，用于根据所述第一压力值、第二压力值和第一履带的始末两端的支重轮下方的履带片与地面的接触面积计算第一履带的始末两端的支重轮处的第一接地比压值和第二接地比压值，以及根据所述第三压力值、第四压力值和第二履带的始末两端的支重轮下方的履带片与地面的接触面积计算第二履带的始末两端的支重轮处的第三接地比压值和第四接地比压值；以及在所述第一接地比压值、第二接地比压值、第三接地比压值、和第四接地比压值中的任一者大于最大承载接地比压值的情况下，输出停止所述机械的操作的控制信号。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述最大承载接地比压值根据当前地质条件确定。

6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述接收器还用于接收第一履带以及第二履带的其它支重轮对地的多个压力值；以及

所述控制器还用于根据所述多个压力值和第一履带以及第二履带的其它支重轮下方的履带片与地面的接触面积计算第一履带以及第二履带的其它支重轮处的多个接地比压值，以及用于在所述第一接地比压值、第二接地比压值、第三接地比压值、第四接地比压值和多个压力值中的任一者大于最大承载接地比压值的情况下，输出停止所述机械的操作的控制信号。

7.一种履带式机械安全控制系统，其特征在于，该系统包括：

第一压力检测装置和第二压力检测装置，安装于第一履带的始末两端的支重轮处，用于分别检测第一履带的始末两端的支重轮对地的第一压力值和第二压值；

第三压力检测装置和第四压力检测装置，安装于第二履带的始末两端的支重轮处，用于分别检测第二履带的始末两端的支重轮对地的第三压力值和第四压值；以及

根据权利要求4或5所述的履带式机械安全控制设备，所述履带式机械安全控制设备分别与所述第一压力检测装置、第二压力检测装置、第三压力检测装置、和第四压力检测装置连接。

8.一种履带式机械安全控制系统，其特征在于，该系统包括：

第一压力检测装置和第二压力检测装置，安装于第一履带的始末两端的支重轮处，用于分别检测第一履带的始末两端的支重轮对地的第一压力值和第二压值；

第三压力检测装置和第四压力检测装置，安装于第二履带的始末两端的支重轮处，用于分别检测第二履带的始末两端的支重轮对地的第三压力值和第四压值；

多个压力检测装置，安装于第一履带和第二履带的其它支重轮处，用于分别检测所述其它支重轮对地的多个压力值；以及

根据权利要求6所述的履带式机械安全控制设备，所述履带式机械安全控制设备分别与所述第一压力检测装置、第二压力检测装置、第三压力检测装置、第四压力检测装置、和所述多个压力检测装置连接。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一压力检测装置、第二压力检测装置、第三压力检测装置、第四压力检测装置和所述多个压力检测装置为销轴传感器。

10.一种包括权利要求7-9中任一项权利要求所述的履带式机械安全控制系统的工程机械。

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