CN105731273B - 双钩吊装履带起重机及其力限器安全保护控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双钩吊装履带起重机及其力限器安全保护控制方法及装置，方法包括以下步骤：假定在固定副臂的总长度中心处垂直设置有虚拟钩，计算得到虚拟钩处的额定起重量保存为性能表；采集主臂变幅拉板受到的力、主臂臂架倾斜角度和固定副臂臂架倾斜角度，计算得到虚拟钩处的实际起重量；计算虚拟钩处实际起重量与性能表中额定起重量的比值，得到负荷率；判断负荷率值是否超出预设值，如果超出，则发出报警信息或切断操作。本发明将主副钩交替复合吊重等同于在固定副臂中点采用虚拟钩进行吊重，获取虚拟钩下的实际起重量，对该虚拟钩的额定起重量进行力矩限制，以简单经济的方案为履带起重机提供实用有效的安全保护。

Description

双钩吊装履带起重机及其力限器安全保护控制方法及装置

技术领域

本发明涉及一种双钩吊装履带起重机的力限器安全保护控制方法，还涉及一种双钩吊装履带起重机的力限器安全保护装置，还涉及一种包括力限器安全保护装置的双钩吊装履带起重机，属于起重机设备技术领域。

背景技术

当前，国内外履带起重机在功能性、安全性、智能化等方面已经有长足发展，广泛应用于各行各业。履带起重机属于流动式起重机，它是将起重作业部分装在履带式底盘上，依靠履带装置行走的工程机械，主要适用于中、大型工程的吊装作业。

双钩吊装的履带起重机如专利CN201410413541.7公开的一种能双钩吊装的履带起重机，如图1所示，主臂1的臂端悬挂主钩3，固定副臂2的臂端悬挂副钩4，主钩3和副钩4均能够单独吊装，或者，同时配合吊装。对于双钩吊装的履带起重机，当主副钩同时悬挂重物时，此时若需使重物提升，需要分别操作主钩与副钩，先主钩提升重物，后副钩提升重物，使重物两端交替上升。

当履带起重机的固定副臂工况同时进行主副钩交替吊重时，为保证其安全作业，需分别对主钩起重量和副臂起重量进行力限器安全保护控制。现有技术方案中针对主副钩交替吊重的履带起重机，有只在主臂变幅拉板上安装力传感器，这种方案是无法分别计算出主钩的实际起重量和副钩的实际起重量，不知道实际起重量，属于盲吊，属危险操作，一旦在吊装翻身过程中，重心移向副钩侧，所吊重物重量超过副钩的额定起重量，发生超载，严重情况下会出现折臂或翻车等危险事故。现有技术方案中还有在固定副臂变幅拉板也同时安装力传感器，这样主臂变幅拉板上的力传感器可以推算主钩下的实际起重量，固定副臂变幅拉板上的力传感器可以推算副钩的实际起重量，从而保证双钩安全作业；但力传感器的价格比较高，成本较高，目前用于主副钩交替吊重的最小吨级的履带起重机，其所用的力传感器价格都在三万元以上，成本高必然导致售价高，失去竞争优势。

综上所述，双钩吊装的履带起重机急需一种力限器安全保护控制策略，保证双钩安全作业，以简单经济的方案为履带起重机提供实用有效的安全保护。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种双钩吊装履带起重机的力限器安全保护控制方法及装置，解决了现有技术中双钩吊装的力限器主臂和副臂起重量测量不准确或成本高的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种双钩吊装履带起重机的力限器安全保护控制方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一，假定在固定副臂的总长度中心处垂直设置有虚拟钩，将主臂力矩和副臂力矩叠加，根据力矩平衡原理和几何关系，计算得到虚拟钩处的额定起重量保存为性能表；

步骤二，采集主臂变幅拉板受到的力、主臂臂架倾斜角度和固定副臂臂架倾斜角度，根据力矩平衡原理和几何关系，计算得到虚拟钩处的实际起重量；

步骤三，计算虚拟钩处实际起重量与性能表中额定起重量的比值，得到负荷率；

步骤四，判断负荷率值是否超出预设值，如果超出，则发出报警信息或切断操作。

进一步的，在所述步骤六中，预设值包括第一预设值、第二预设值和第三预设值，所述第一预设值小于第二预设值，第二预设值小于第三预设值；当负荷率大于第一预设值时，发出黄色报警信息，当负荷率大于第二预设值时，发出红色报警信息，当负荷率大于第三预设值时，切断使实际起重量增大的操作。

进一步的，第一预设值为90%，第二预设值为95%，第三预设值为102%。

进一步的，存储超出预设值的负荷率及其对应的实际起重量。

相应的，本发明还提供了一种双钩吊装履带起重机的力限器安全保护装置，其特征是，包括力传感器、角度传感器、控制器、存储器和报警器，力传感器设置在主臂变幅拉板上，角度传感器包括两个，分别安装在主臂的根部和固定副臂的根部，力传感器的输出端连接控制器，两个角度传感器的输出端连接控制器，报警器的输入端连接控制器，存储器连接控制器，存储器中存储有包括固定副臂总长度中心处对应额定起重量的性能表。

进一步的，报警器包括红色预警器、黄色预警器。

进一步的，还包括显示器，显示器的输入端连接控制器。

进一步的，还包括电源模块，电源模块提供工作电源至控制器。

进一步的，还包括信号处理模块，力传感器和角度传感器的输出端经信号处理模块连接控制器。

相应的，本发明还提供了一种双钩吊装履带起重机，包括以上所述的力限器安全保护装置。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明将主副钩交替复合吊重等同于在固定副臂中点采用虚拟钩进行吊重，只需在主臂变幅拉板上安装一个力传感器，在主臂根部和固定副臂根部安装角度传感器，即可精准推算出虚拟钩下的实际起重量，对该虚拟钩的额定起重量进行力矩限制，以简单经济的方案为履带起重机提供实用有效的安全保护。

附图说明

图1是本发明起重机的结构示意图；

图2是本发明方法的流程图；

图3是本发明装置的结构示意图。

图中：1、主臂；2、固定副臂；3、主钩；4、副钩；5、虚拟钩；6、主臂变幅拉板；7、力传感器；8、角度传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

首先对本发明用到的技术术语进行解释：

履带起重机：采用履带行走底盘的桁架式臂架结构起重机。

固定副臂：履带起重机上安装于主起重臂顶端且与其成固定角度的桁架式臂架系统，在作业过程中，不可以改变其与主臂的夹角。

性能表：吊装性能表，是指导吊装的参数文件，所有起重机都有吊装性能表，在做吊装方案时需要用吊装性能表，实际吊装过程中也必须用到吊装性能表。

如图1和图2所示， 本发明提供了一种双钩吊装履带起重机的力限器安全保护控制方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一，假定在固定副臂的总长度中心处垂直设置有虚拟钩，将主臂力矩和副臂力矩叠加，根据力矩平衡原理和几何关系，计算得到虚拟钩5处的额定起重量保存为性能表；

性能表中记载起重机的额定起重量，现有技术中双钩吊臂履带起重机的计算方法是包括臂架承载能力的计算和整机额定载荷的计算，计算方法可以参考专利CN201410413541.7中公开的双钩同时作业时，性能表的计算方法。假定在固定副臂的总长度中心处垂直设置有虚拟钩5，如图1所示，根据性能表中已知的主臂额定起重量和副臂额定起重量，主臂长度、固定副臂长度、变幅拉板长度、固定副臂中心点组成几何关系，根据力矩平衡原理和几何关系，能够计算得出虚拟钩处对应的额定起重量；

步骤二，采集主臂变幅拉板受到的力、主臂臂架倾斜角度和固定副臂臂架倾斜角度，根据力矩平衡原理和几何关系，计算得到虚拟钩处的实际起重量；

如图1所示，力传感器7设置在主臂变幅拉板6上，用于测量主臂变幅拉板6受到的力，角度传感器8包括两个，分别安装在主臂1的根部和固定副臂2的根部，用于测量主臂臂架与水平线的角度和固定副臂臂架与水平线的角度，根据力矩平衡原理和几何关系，能够精准计算得到虚拟钩处的实际起重量；

步骤三，计算虚拟钩处实际起重量与性能表中额定起重量的比值，得到负荷率；

步骤四，判断负荷率值是否超出预设值，如果超出，则发出报警信息或切断操作。

进一步的，在所述步骤六中，预设值包括第一预设值、第二预设值和第三预设值，所述第一预设值小于第二预设值，第二预设值小于第三预设值；当负荷率大于第一预设值时，发出黄色报警信息，当负荷率大于第二预设值时，发出红色报警信息，当负荷率大于第三预设值时，切断使实际起重量增大的操作。

进一步的，第一预设值为90%，第二预设值为95%，第三预设值为102%。

进一步的，存储超出预设值的负荷率及其对应的实际起重量。

根据负荷率的比值执行不同的操作，当负荷率≤90%时，起重机正常工作；当90%<负荷率≤95%时，发出黄色预警；当95%<负荷率<102%时，发出红色预警；当负荷率≥102%时，切断危险动作回路，起重机禁止向危险方向动作，同时将超出预设值的负荷率及其对应的实际起重量保存至存储器，以便操作人员了解超载信息。

相应的，本发明还提供了一种双钩吊装履带起重机的力限器安全保护装置，其特征是，如图1和图3所示，包括力传感器、角度传感器、控制器、存储器和报警器，力传感器设置在主臂变幅拉板上，角度传感器包括两个，分别安装在主臂的根部和固定副臂的根部，力传感器的输出端连接控制器，两个角度传感器的输出端连接控制器，报警器的输入端连接控制器，存储器连接控制器，存储器中存储有包括固定副臂总长度中心处对应额定起重量的性能表。

进一步的，如图3所示，报警器包括红色预警器、黄色预警器。不同颜色的预警器表明不同程度的载荷情况，有利于操作人员了解起重机的工作状态。

进一步的，如图3所示，还包括显示器，显示器的输入端连接控制器。显示器显示其中的双钩吊装工作状态，方便操作人员及时了解起重机工作状态，显示器可以选用液晶屏，也可以选用现有技术中的触摸屏。

进一步的，还包括电源模块，电源模块提供工作电源至控制器。电源模块可以选用现有技术中低功耗节能的电源产品，降低装置的功耗。

进一步的，还包括信号处理模块，力传感器和角度传感器的输出端经信号处理模块连接控制器。力传感器和角度传感器可以选用数字量传感器，也可选用模拟量传感器，数字量传感器的成本价格相对较高，本发明选用模拟量传感器，其输出的信号是模拟量的电压或电流，需要经过信号处理模块进行电压采样、滤波处理，得到控制器能够处理的0~3V的电压信号，信号处理模块可参考现有技术中的电压采用和滤波电路。

相应的，本发明还提供了一种双钩吊装履带起重机，包括以上所述的力限器安全保护装置。

本发明将主副钩交替复合吊重等同于在固定副臂中点采用虚拟钩进行吊重，对该虚拟钩的额定起重量进行力矩限制，以简单经济的方案为履带起重机提供实用有效的安全保护。

本发明中采用在主臂变幅拉板上安装一个力传感器，同样的在副臂变幅拉板上安装一个力传感器同样也可达到本发明的目的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双钩吊装履带起重机的力限器安全保护控制方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一，假定在固定副臂的总长度中心处垂直设置有虚拟钩，将主臂力矩和副臂力矩叠加，根据力矩平衡原理和几何关系，计算得到虚拟钩处的额定起重量保存为性能表；

步骤二，采集主臂变幅拉板受到的力、主臂臂架倾斜角度和固定副臂臂架倾斜角度，根据力矩平衡原理和几何关系，计算得到虚拟钩处的实际起重量；

步骤三，计算虚拟钩处实际起重量与性能表中额定起重量的比值，得到负荷率；

步骤四，判断负荷率值是否超出预设值，如果超出，则发出报警信息或切断操作。

2.根据权利要求1所述的一种双钩吊装履带起重机的力限器安全保护控制方法，其特征是，在所述步骤四中，预设值包括第一预设值、第二预设值和第三预设值，所述第一预设值小于第二预设值，第二预设值小于第三预设值；当负荷率大于第一预设值时，发出黄色报警信息，当负荷率大于第二预设值时，发出红色报警信息，当负荷率大于第三预设值时，切断使实际起重量增大的操作。

3.根据权利要求2所述的一种双钩吊装履带起重机的力限器安全保护控制方法，其特征是，第一预设值为90%，第二预设值为95%，第三预设值为102%。

4.根据权利要求1所述的一种双钩吊装履带起重机的力限器安全保护控制方法，其特征是，存储超出预设值的负荷率及其对应的实际起重量。

5.基于权利要求1所述方法的一种双钩吊装履带起重机的力限器安全保护装置，其特征是，包括力传感器、角度传感器、控制器、存储器和报警器，力传感器设置在主臂变幅拉板上，角度传感器包括两个，分别安装在主臂的根部和固定副臂的根部，力传感器的输出端连接控制器，两个角度传感器的输出端连接控制器，报警器的输入端连接控制器，存储器连接控制器，存储器中存储有包括固定副臂总长度中心处对应额定起重量的性能表。

6.根据权利要求5所述的一种双钩吊装履带起重机的力限器安全保护装置，其特征是，报警器包括红色预警器、黄色预警器。

7.根据权利要求5所述的一种双钩吊装履带起重机的力限器安全保护装置，其特征是，还包括显示器，显示器的输入端连接控制器。

8.根据权利要求5所述的一种双钩吊装履带起重机的力限器安全保护装置，其特征是，还包括电源模块，电源模块提供工作电源至控制器。

9.根据权利要求5所述的一种双钩吊装履带起重机的力限器安全保护装置，其特征是，还包括信号处理模块，力传感器和角度传感器的输出端经信号处理模块连接控制器。

10.一种双钩吊装履带起重机，其特征是，包括权利要求5-9任一项所述的力限器安全保护装置。