CN104891335A - 一种行走纠编方法、装置及具有该装置的工程机械 - Google Patents
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Abstract
一种行走纠编方法、装置及具有该装置的工程机械，工程机械行走机构的摆动端设有检测正应力的第一称重传感器，和检测负应力的第二称重传感器；行走纠编方法包括以下步骤：当工程机械行走机构的固定端和摆动端行走距离不一致时，摆动端出现受力变化，弯曲梁称重传感器检测出摆动端受力的变化量；检测出的受力变化量输入PLC；PLC进行比较运算；PLC输出控制行走机构的行走电机的变频器的速度调节值；变频器输入速度调节值并控制行走电机的速度，使行走机构的固定端和摆动端走行实现同步。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种用于工程机械的行走纠偏方法及装置。此外，本发明还涉及一种包括上述行走纠偏方法或装置的工程机械。
背景技术
当轨道式工程机械沿轨道行走时，由于设备左右两端走行机构的跨度较大，负载不平衡，加上门架两侧的驱动机构难以保证各个车轮的行走速度完全一致，这导致整车整体行走方向与轨道呈一定夹角，进而造成车轮轮缘内侧与轨道侧面碰撞和摩擦（俗称啃轨），久而久之会使车轮轮缘内侧磨损，缩短车轮的使用寿命，因设备行走机构受力不平衡易使设备产生变形，甚至出现设备被憋出轨道的安全事故。
为了解决啃轨的问题，工程界已有多种纠偏方案。现有技术中常 用的一种行走纠偏系统是在车轮两侧各安装一个接近开关，当车轮一侧靠近轨道时，该侧限位开关输出一个闭合信号，此时车轮另一侧远离轨道，该侧接近开关输出一个断开信号。将这两个信号输入PLC， 经PLC运算，再根据运算结果控制整车变频器，改变轨道两侧的车轮速度，从而减小偏差，起到减小对车轮轮缘内侧的磨损，从而增长车轮的使用寿命。
然而，由于上述轨道式起重机的纠偏装置中的接近开关对距离的 检测存在一个阀值，即整车车轮偏移到一定的程度时，接近开关才能输出一个闭合信号，因此这种纠偏装置的实时检测性不强；并且由于该输出信号只是一个开关量，纠偏装置需要首先将其转换为模拟量输出，才能经控制器计算、分析得出轨道式起重机的偏移量，因此这种 行走纠偏装置的控制过程较为复杂。
CN102491169A于2012年6月13日公开了一种行走纠偏装置及应用该装置的轨道式工程机械。包括执行部件和水平销轴的执行机构，执行部件与所述水平销轴铰接，所述执行部件相对所述水平销轴的转角与所述轨道式工程机械的车轮相对所述轨道的偏移角度相对应；用于将所述执行部件相对于所述水平销轴的转角信号转换为电信号的信号转换部件；接收所述电信号，计算所述车轮相对所述轨道的偏移结果，并调节所述车轮的速度使整车行走方向趋于与所述轨道平行的控制器。该装置结构简单，能实时控制车轮的行走方向。
然而靠编码器位置检测装置去检测。编码器的机构必须在固定端与摆动端都设置行走编码器检测装置，为了对行走编码器的位置进行校正还需在地面安装一套专门的校正装置；编码器检测由于检测轮在轨道上的打滑，啃轨，以及编码器本身的干扰等原因本身很容易产生位置误差；而且一旦产生误差，校正装置将依据此误差对行走机构进行错位的校正，反而容易造成安全事故；
另外靠位置变化检测具有一定的滞后性，须先产生一个较大的位置变化后才能够检测出来，而此时设备因为较大形变已经对设备本身产生了很大的机械与电气伤害（比如形变引起的摩擦力，电机的过载运行）。有鉴于此，亟待针对上述技术问题，对上述轨道式工程机械的纠偏 装置做进一步优化设计，使其能够实时检测轨道式工程机械的车轮偏移量，并根据实时检测结果控制车轮整车行走方向趋于与轨道平行，同时还具有控制过程简单、操作方便的特点。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明解决的技术问题在于：提供一种用于轨道式工程机械的行走纠偏方法，能够实时检测车轮相对于轨道的偏移趋势，并对车轮进行实时控制使其趋于与轨道对正，提高轨道式工程机械的工作稳定性；本发明解决的技术问题还在于提供一种用于轨道式工程机械的行走纠偏装置及具有该装置的工程机械。
为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种用于工程机械的行走纠编方法，工程机械行走机构的摆动端设有检测正应力的第一称重传感器，和检测负应力的第二称重传感器；行走纠编方法包括以下步骤：当工程机械行走机构的固定端和摆动端行走距离不一致时，摆动端出现受力变化，弯曲梁称重传感器检测出摆动端受力的变化量；检测出的受力变化量输入PLC；PLC进行比较运算；PLC输出控制行走机构的行走电机的变频器的速度调节值；变频器输入速度调节值并控制行走电机的速度，使行走机构的固定端和摆动端走行实现同步。
本发明中，技术方案的说明参照图1，面向图1方向，以摆动端向左发生偏转时的受力为正，为正应力；以摆动端向右发生偏转时的受力为负，为负应力。面向图1方向向左运行为正向运行，向右运行为反向运行。然而本发明提供的技术方案的原理和实质内容，指定的方向可以不同。
作为进一步改进技术方案，本发明提供的行走纠编方法，所述PLC比较运算包括：
按以下公式对输入的模拟量AIzp与AIfp进行处理，
Avzp=Kx·AIzp±Aw1
Avfp=Kx·AIfp±Aw2
AIzp为第一称重传感器检测值，检测摆动端在正向行驶时超前固定端或摆动端在反向行驶时滞后固定端所产生的检测值；检测值通过控制器的第一模拟量输入口输入控制器；
AIfp为第二称重传感器检测值，检测摆动端在正向行驶时滞后固定端或摆动端在反向行驶时超前固定端所产生的检测值；检测值通过控制器的第二模拟量输入口输入控制器；
Aw1为第一称重传感器补偿值，用于校零补偿，单位为kg
Aw2为第二称重传感器补偿值，用于校零补偿，单位为kg
Kx为第一称重传感器、第二称重传感器计算系数；
其中Kx的决定因数是电子校准，根据等效重量公式：
等效重量=
式中：L.C.S为传感器量程，单位为kg
K为传感器灵敏度，单位为mv/V
RS为电子校准电阻值，单位为Ω
R1为传感器输入电阻，单位为Ω
Kx系数；Kx=等效重量/L.C.S=1/2K·(1/(2RS/R1+1))
摆动端速度以固定端速度为基准进行调节，
Vb=Vg+Kf·(Vzp-Vfp)；
Vb为摆动端速度，单位为m/s
Kf为方向系数，正向运行时为-1，反向运行时为+1
Vg为固定端速度，单位为m/s
Vzp为正偏差速度，单位为m/s
Vzp=Kv/Km·Avzp
Kv为速度系数,单位为m/s
Km为重量系数,单位为kg
Avzp为第一称重传感器正向受力运算值，单位为kg
Vfp为负偏差速度，单位为m/s
Vfp=Kv/Km·Avfp
Kv为速度系数,单位为m/s
Km重量系数,单位为kg
Avfp为第二称重传感器负向受力运算值，单位为kg
固定端速度人为或者根据工况自动给定
Vg=Kg·AIg+Vg0
Vg为固定端速度，单位为m/s
Kg为固定端放大系数，该系数由控制器模拟量输出端与变频器模拟量输入端的信号类型以及信号数据位数决定；
AIg为固定端控制给定值，用于固定端与摆动端整体走行时的运行速度控制，单位为m/s
Vg0为固定端速度最小值，固定端控制给定值丢失时用于安全行驶，单位为m/s
控制器在运算后通过第一模拟量输出口对固定端电机变频器模拟量输入口给出速度控制信号Vg，通过第二模拟量输出口对摆动端电机变频器模拟量输入口给出速度控制信号Vb；固定端电机变频器以其获得的给出速度来控制固定端电机运行，摆动端电机变频器以其获得的给出速度来控制摆动端电机运行。
另一方面，为了解决前述技术问题，本发明提供一种行走纠编装置，用于工程机械的行走纠编，工程机械的行走机构具有大梁，与所述大梁的一端铰接的摆动端梁，所述行走纠编装置包括第一端通过第一连接板连接在所述大梁上的第一称重传感器和第二称重传感器；第一端与所述第一称重传感器的一侧连接，第二端与所述摆动端梁连接的第二连接板；第一端与所述第二称重传感器的一侧连接，第二端与所述摆动端梁连接的第三连接板；带模拟量输入输出接口以及具有数学运算能力的控制器；行走机构固定端电机及其电机变频器；行走机构摆动端电机及其电机变频器；所述第一称重传感器和第二称重传感器检测的应力输入控制器，所述控制器与固定端电机变频器及摆动端电机变频器电连接。
作为进一步改进技术方案，本发明提供的行走纠编装置，所述第二连接板位于所述第一称重传感器的一侧，所述第三连接板位于第二称重传感器的远离第二连接板的一侧；第二连接板与第一称重传感器为单向活连接，第三连接板与第二称重传感器为单向活连接，第二连接板与第三连接板位于第一称重传感器或第二称重传感器两侧的方向相反，第一称重传感器与第二称重传感器的受力方向相反安装，在摆动端不发生偏转情况下，第一称重传感器与第二称重传感器受力均为0，当摆动端梁偏转时，第一称重传感器、第二称重传感器仅有其中之一受力。
此外，为了解决前述技术问题，本发明还提供一种工程机械，具有上述任一项所述的行走纠编装置。
本发明提供的技术方案优点如下：在摆动端有一定的偏移受力变化时，称重传感器就能够实时检测出来，并传递给控制器，控制器控制固定端电机或摆动端电机转速，实现即时纠编，实时性好；安装两个称重传感器在摆动端的连接点上，其调速主要是依靠弯曲梁称重传感器检测到的正向与负向受力量，并将这两个受力量输入到控制器内，再通过控制的数学运算，将其调节值输入电机变频器，做到实时速度给定来调节两边走行的平衡；平时维护时只要在固定端与摆动端平行一致时对弯曲梁称重传感器实施校零就能保证测量的准确性，具有易维护性。
附图说明
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是实施例行走纠编装置的设备布置示意图；
图2是实施例行走纠编装置的控制结构示意图；
图3是实施例行走纠编装置的安装结构示意图；
图4是实施例行走纠编装置在摆动端无偏转时称重传感器受力示意图；
图5是摆动端向左偏转，称重传感器受正应力的示意图；
图6是摆动端向右偏转，称重传感器受负应力的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1至图3所示的行走纠编装置，用于轨道式工程机械的行走纠编，工程机械的行走机构具有大梁1，与所述大梁1的一端铰接的摆动端梁2，第一称重传感器5和第二称重传感器6的第一端通过第一连接板8连接在大梁1上；第二连接板9位于所述第一称重传感器5的一侧（附图3的后侧），第二连接板9的一端与第一称重传感器5的一侧单向活连接，另一端与摆动端梁2连接；第三连接板10位于第二称重传感器6的远离第二连接板9的一侧（附图3的前侧）；第三连接板10的一端与第二称重传感器6的一侧单向活连接，另一端与摆动端梁2固定连接；如图4所示当摆动端无偏转时，第一称重传感器5和第二称重传感器6均不受力；从图1的视图看当摆动端梁2向左偏转时，如图5所示，第一称重传感器5将受到第二连接板9传递的正应力，同时第二称重传感器6不受力；从图1的视图看当摆动端梁2向右偏转时，如图6所示第二称重传感器6将受到第三连接板10传递的负应力，同时第一称重传感器5不受力；第一称重传感器5和第二称重传感器6检测的应力输入带模拟量输入输出接口以及具有数学运算能力的PLC控制器11；行走机构固定端电机7与其电机变频器12电连接；行走机构摆动端电机4及其电机变频器13电连接；PLC控制器11与固定端电机变频器12及摆动端电机变频器13电连接。当工程机械行走机构的固定端和摆动端行走距离不一致时，摆动端出现受力变化，第一称重传感器5或第二称重传感器6检测出摆动端受力的变化量；检测出的受力变化量输入PLC；PLC进行比较运算；PLC输出控制行走机构的行走电机的变频器的速度调节值；变频器输入速度调节值并控制行走电机的速度，使行走机构的固定端和摆动端走行实现同步。
工作过程中，所述PLC比较运算包括：按以下公式对输入的模拟量AIzp与AIfp进行处理，
Avzp=Kx·AIzp±Aw1
Avfp=Kx·AIfp±Aw2
AIzp为第一称重传感器检测值，检测摆动端在正向行驶时超前固定端或摆动端在反向行驶时滞后固定端所产生的检测值；检测值通过控制器11的第一模拟量输入口AI1输入控制器11；
AIfp为第二称重传感器检测值，检测摆动端在正向行驶时滞后固定端或摆动端在反向行驶时超前固定端所产生的检测值；检测值通过控制器11的第二模拟量输入口AI2输入控制器11；
Aw1为第一称重传感器补偿值，用于校零补偿，单位为kg
Aw2为第二称重传感器补偿值，用于校零补偿，单位为kg
Kx为第一称重传感器、第二称重传感器计算系数；
其中Kx的决定因数是电子校准，根据等效重量公式：
等效重量=
式中：L.C.S为传感器量程，单位为kg
K为传感器灵敏度，单位为mv/V
RS为电子校准电阻值，单位为Ω
R1为传感器输入电阻，单位为Ω
Kx系数；Kx=等效重量/L.C.S=1/2K·(1/(2RS/R1+1))
摆动端速度以固定端速度为基准进行调节，
Vb=Vg+Kf·(Vzp-Vfp)；
Vb为摆动端速度，单位为m/s
Kf为方向系数，正向运行时为-1，反向运行时为+1
Vg为固定端速度，单位为m/s
Vzp为正偏差速度，单位为m/s
Vzp=Kv/Km·Avzp
Kv为速度系数,单位为m/s
Km为重量系数,单位为kg
Avzp为第一称重传感器正向受力运算值，单位为kg
Vfp为负偏差速度，单位为m/s
Vfp=Kv/Km·Avfp
Kv为速度系数,单位为m/s
Km重量系数,单位为kg
Avfp为第二称重传感器负向受力运算值，单位为kg
固定端速度人为或者根据工况自动给定，
Vg=Kg·AIg+Vg0
Vg为固定端速度，单位为m/s
Kg为固定端放大系数，该系数由控制器模拟量输出端与变频器模拟量输入端的信号类型以及信号数据位数决定；
AIg为固定端控制给定值，用于固定端与摆动端整体走行时的运行速度控制，单位为m/s
Vg0为固定端速度最小值，固定端控制给定值丢失时用于安全行驶，单位为m/s
控制器11在运算后通过第一模拟量输出口AO1对固定端电机变频器12模拟量输入口给出速度控制信号Vg，通过第二模拟量输出口AO2对摆动端电机变频器13模拟量输入口给出速度控制信号Vb；固定端电机变频器12以其获得的给出速度来控制固定端电机运行，摆动端电机变频器13以其获得的给出速度来控制摆动端电机运行。
当固定端与摆动端两边行走速度相同，位置同步时，大梁1与摆动端梁2之间不存在形变受力，第一称重传感器5与第二称重传感器6的检测值为0，固定端速度与摆动端速度相同；当固定端与摆动端两边行走速度不一致，位置不同步时，大梁1与摆动端梁2之间存在形变受力，第一称重传感器5的检测值AIzp与第二称重传感器6的检测值AIfp，通过PLC计算后的受力运算值Avzp或Avfp，在PLC控制器内的结果为一个超前值Vzp或者一个滞后值Vfp，摆动端与固定端的行走速度差为Vzp或Vfp，PLC控制器11输出控制摆动端电机4的变频器13的速度调节值，使摆动端变频器13控制的摆动端电机4速度快于或者慢于固定端变频器12控制的固定端电机7，使大梁1与摆动端梁2之间的形变量渐渐减小直到为零，并使速度差Vzp或Vfp渐渐减小直到为零，使固定端行走速度与摆动端行走速度相同。
显然，本发明不限于以上优选实施方式，还可在本发明权利要求和说明书限定的精神内，进行多种形式的变换和改进，能解决同样的技术问题，并取得预期的技术效果，故不重述。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接或联想到的所有方案，只要在权利要求限定的精神之内，也属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种行走纠编方法，用于工程机械的行走纠编，其特征在于，工程机械行走机构的摆动端设有检测正应力的第一称重传感器，和检测负应力的第二称重传感器；行走纠编方法包括以下步骤：当工程机械行走机构的固定端和摆动端行走距离不一致时，摆动端出现受力变化，弯曲梁称重传感器检测出摆动端受力的变化量；检测出的受力变化量输入PLC；PLC进行比较运算；PLC输出控制行走机构的行走电机的变频器的速度调节值；变频器输入速度调节值并控制行走电机的速度，使行走机构的固定端和摆动端走行实现同步。
2.根据权利要求1所述的行走纠编方法，其特征在于：所述PLC比较运算包括：
按以下公式对输入的模拟量AIzp与AIfp进行处理，
Avzp=Kx·AIzp±Aw1
Avfp=Kx·AIfp±Aw2
AIzp为第一称重传感器检测值，检测摆动端在正向行驶时超前固定端或摆动端在反向行驶时滞后固定端所产生的检测值；检测值通过控制器（11）的第一模拟量输入口（AI1）输入控制器（11）；
AIfp为第二称重传感器检测值，检测摆动端在正向行驶时滞后固定端或摆动端在反向行驶时超前固定端所产生的检测值；检测值通过控制器（11）的第二模拟量输入口（AI2）输入控制器（11）；
Aw1为第一称重传感器补偿值，用于校零补偿，单位为kg
Aw2为第二称重传感器补偿值，用于校零补偿，单位为kg
Kx为第一称重传感器、第二称重传感器计算系数；
其中Kx的决定因数是电子校准，根据等效重量公式：
等效重量=
式中：L.C.S为传感器量程，单位为kg
K为传感器灵敏度，单位为mv/V
RS为电子校准电阻值，单位为Ω
R1为传感器输入电阻，单位为Ω
Kx系数；Kx=等效重量/L.C.S=1/2K·(1/(2RS/R1+1))
摆动端速度以固定端速度为基准进行调节，
Vb=Vg+Kf·(Vzp-Vfp)；
Vb为摆动端速度，单位为m/s
Kf为方向系数，正向运行时为-1，反向运行时为+1
Vg为固定端速度，单位为m/s
Vzp为正偏差速度，单位为m/s
Vzp=Kv/Km·Avzp
Kv为速度系数,单位为m/s
Km为重量系数,单位为kg
Avzp为第一称重传感器正向受力运算值，单位为kg
Vfp为负偏差速度，单位为m/s
Vfp=Kv/Km·Avfp
Kv为速度系数,单位为m/s
Km重量系数,单位为kg
Avfp为第二称重传感器负向受力运算值，单位为kg
固定端速度人为或者根据工况自动给定
Vg=Kg·AIg+Vg0
Vg为固定端速度，单位为m/s
Kg为固定端放大系数，该系数由控制器模拟量输出端与变频器模拟量输入端的信号类型以及信号数据位数决定；
AIg为固定端控制给定值，用于固定端与摆动端整体走行时的运行速度控制，单位为m/s
Vg0为固定端速度最小值，固定端控制给定值丢失时用于安全行驶，单位为m/s
控制器（11）在运算后通过第一模拟量输出口（AO1）对固定端电机变频器（12）模拟量输入口给出速度控制信号Vg，通过第二模拟量输出口（AO2）对摆动端电机变频器（13）模拟量输入口给出速度控制信号Vb；固定端电机变频器（12）以其获得的给出速度来控制固定端电机运行，摆动端电机变频器（13）以其获得的给出速度来控制摆动端电机运行。
3.一种行走纠编装置，用于工程机械的行走纠编，工程机械的行走机构具有大梁（1），与所述大梁（1）的一端铰接的摆动端梁（2），其特征在于：所述行走纠编装置包括第一端通过第一连接板（8）连接在所述大梁（1）上的第一称重传感器（5）和第二称重传感器（6）；第一端与所述第一称重传感器（5）的一侧连接，第二端与所述摆动端梁（2）连接的第二连接板（9）；第一端与所述第二称重传感器（6）的一侧连接，第二端与所述摆动端梁（2）连接的第三连接板（10）；带模拟量输入输出接口以及具有数学运算能力的控制器（11）；行走机构固定端电机（7）及其电机变频器（12）；行走机构摆动端电机（4）及其电机变频器（13）；所述第一称重传感器（5）和第二称重传感器（6）检测的应力输入控制器（11），所述控制器（11）与固定端电机变频器（12）及摆动端电机变频器（13）电连接。
4.根据权利要求3所述的行走纠编装置，其特征在于：所述第二连接板（9）位于所述第一称重传感器（5）的一侧，所述第三连接板（10）位于第二称重传感器（6）的远离第二连接板（9）的一侧；第二连接板（9）与第一称重传感器（5）为单向活连接，第三连接板（10）与第二称重传感器（6）为单向活连接，第二连接板（9）与第三连接板（10）位于第一称重传感器（5）或第二称重传感器（6）两侧的方向相反，第一称重传感器（5）与第二称重传感器（6）的受力方向相反安装，在摆动端不发生偏转情况下，第一称重传感器（5）与第二称重传感器（6）受力均为0，当摆动端梁（2）偏转时，第一称重传感器（5）、第二称重传感器（6）仅有其中之一受力。
5.一种工程机械，其特征在于：具有权利要求3或4任一项所述的行走纠编装置。
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Denomination of invention: Walk rectifying method and device and engineering machinery having device Effective date of registration: 20180503 Granted publication date: 20170426 Pledgee: Xiangtan Jiuhua Economic Construction Investment Co., Ltd. Pledgor: Tidfore Engineering Co., Ltd.|Tidfore Heavy Industry Co., Ltd.|Ocean engineering equipment (Tianjin) Co., Ltd. Registration number: 2018430000029 |