CN106608548B - 预防料堆塌方方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预防料堆塌方方法及装置,所述方法用于悬臂式斗轮堆取料机或悬臂式斗轮取料机,通过检测并计算取料面与相邻支撑面之间的角度,与安息角比较以确定是否继续取料作业;所述方法测量取料面与相邻的支撑面之间水平距离L,并根据物料的安息角设置三个报警距离值A1、A2和A3,且A1>A2>A3,根据检测值与报警距离值的比较结果,确定料堆是否具有塌方风险,并由此决定是否继续前进取料。本发明提供的预防料堆塌方方法及装置便于操作人员掌握物料取料面情况,及时做出调整,消除了堆料塌方事故的安全隐患,保证了人员的生命安全和设备的财产安全,适合在大型料场内广泛推广使用。

Description

预防料堆塌方方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种预防料堆塌方方法及装置,属于散料堆取设备领域。
背景技术
[0002] 由于散料堆放时具有一个能够保持自然稳定状态的最大单边对地面角度,即安息 角。在这个角度形成后,再往上堆加这种散料,就会自然溜下;而在取料过程中,如取料作业 的位置不当,使得料堆的部分角度小于安息角时,料堆易发生塌方事故。取料作业时,取料 作业面位置的料堆角度过小不但会引起料堆塌方,还可能导致斗轮、斗轮取料机、附近设备 和人员的安全事故。悬臂式斗轮取料机的取料位置由悬臂的移动决定,取料位置灵活不固 定,因此这种取料位置或角度不当的问题很容易发生。因此开发设计一种避免悬臂式斗轮 取料机取料时发生塌方的保护方法及保护装置十分有必要。
发明内容
[0003] 针对现有技术存在的上述问题,本发明的目的是提供一种可以防止由于不当取料 造成料面塌方的预防料堆塌方方法及装置。
[0004] 为实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下:
[0005] 本发明的目的在于提供一种预防料堆塌方方法,所述方法用于悬臂式斗轮堆取料 机或悬臂式斗轮取料机,通过检测并计算取料面与相邻支撑面之间的角度,与安息角比较 以确定是否继续取料作业;所述方法测量取料面与相邻的支撑面之间水平距离L,并根据物 料的安息角设置二个报警距尚值Ai、A2和A3,且Ai>A2>A3;其中:
[0006] 当0&时,当前取料面处于安全位置;
[0007] 当AKIXA2时,当前取料面位置已在最佳位置附近;
[0008] iA2〈L〈A3时,当前取料面位置已接近塌方危险区域;
[0009] 当L〈A3时,当前取料面位置已非常接近塌方危险区域。
[0010] 优选的,L为料堆的支撑面与取料面的切线在水平方向上二者之间的最短距离。
[0011] 优选的,水平距离L可能存在多个检测结果时,取大于0的最小值为测量结果。
[0012] 优选的,分别检测取料面和支撑面的水平方向距离,计算获得水平距离L。
Figure CN106608548BD00041
[0013] 优选的,报警距离值A小于水平距离L,即 其中d为相邻两作业面的两切 点之间的垂直距离。
[0014] 优选的,相邻取料面的垂直距离为(1,0<(1<0.60,0为斗轮直径。
[0015] 优选的,报警值Ai、A2和A3的设置范围为
Figure CN106608548BD00042
[0016] 本发明的另一发明目的是提供一种使用所述的预防料堆塌方方法的装置,包括: 测距传感器、传感器智能支架及控制器,测距传感器通过传感其智能支架固定于悬臂式斗 轮取料机或悬臂式斗轮堆取料机上,测距传感器及传感器智能支架均关于斗轮呈两侧对称 设置,测距传感器与控制器电连接,将测距传感器将检测到的距离信号传递至控制器,控制 器用于对该实时距离进行分析得出是否停止作业的结论。
[0017] 优选的,测距传感器设于斗轮水平中轴线0. ID以上、距斗轮0.1〜2m的臂架上,两 组传感器关于斗轮呈对称分布。
[0018] 优选的,每组传感器至少为一个独立的测距传感器。
[0019] 更优选的,激光测距传感器、二维激光扫描仪、三维激光扫描仪、超声波距离传感 器、雷达波距离传感器或声纳传感器。
[0020] 优选的,根据物料不同的安息角,控制器设有多档位开关,调节不同的物料报警距 离值。
[0021] 作为一种优选的实施方式,根据物料的安息角设置3个报警距离值△1)2^3,控制 器设有对应的报警装置,其中,
[0022] 当L>A1时,报警装置提醒本层取料作业可继续前进;
[0023] 当Al <L〈A2时,报警装置提醒本层取料作业可停止;
[0024] 当A2〈L〈A3时,报警装置提醒本层取料作业应立即停止;
[0025] 当L〈A3时,报警装置发出报警提醒。
[0026] 更优选的,控制器自动停止斗轮取料机臂架回转和俯仰运动,停止斗轮取料机前 进走形运动。
[0027] 更优选的,控制器设有屏蔽按钮,用于屏蔽自动控制停机保护动作,仅保留报警及 提示灯提示功能。
[0028] 优选的,智能支架将测距传感器固定在悬臂式斗轮取料机或悬臂式斗轮堆取料机 的臂架上。
[0029] 更优选的,智能支架的实现方式包括:机械结构、液压伺服系统、电气伺服系统或 气压伺服系统。
[0030] 本发明提供的保护方法用于防止悬臂式斗轮堆取料机或悬臂式斗轮堵料机在取 料过程中由于不当取料发生料堆塌方事故。准确测量料面层之间的水平方向距离及切面夹 角,可及时为操作人员提供数据参考,报警装置可选择的自动或手动停止取料作业,并逐级 报警,便于操作人员掌握物料取料面情况,及时做出调整,消除了堆料塌方事故的安全隐 患。保证了人员的生命安全和设备的财产安全,适合在大型料场内广泛推广使用。
附图说明
[0031] 图1是本发明提供的预防料堆塌方的保护装置示意图。
[0032] 图2是本发明提供的预防料堆塌方的保护装置左视图。
[0033] 附图标记
[0034] 101斗轮,102L左侧距离传感器,102R右侧距离传感器,103控制器,104L左距离传 感器智能支架,104R右距离传感器智能支架,105臂架。
具体实施方式
[0035] 下面结合实施例及对比例对本发明作进一步详细、完整地说明。
[0036] 本实施例中所述的预防料堆塌方方法用于取料机的预防料堆塌方装置,用于防止 斗轮取料机在取料作业时发生料堆塌方事故,斗轮取料机包括悬臂式斗轮取料机或悬臂式 斗轮堆取料机。
[0037] 如图1〜2所示,斗轮取料机取料作业时,由图示的几何关系可知:L=m_n;其中η在 安装该测距传感器103时以确定并已知,m为该测距传感器103测量传感器基准点至取料面 前端(即图中切点)的距离。
[0038]
Figure CN106608548BD00061
(1)
[0039] 又由图示的几何关系可知:
[0040] d = h (II)
[0041] 因此有:
[0042]
Figure CN106608548BD00062
(III)
[0043] 图中:
[0044] L为料堆的下层支撑面与取料面的切线在水平方向上二者之间的最短距离;
[0045] m为距离传感器测量到料堆取料面的切点的距离;
[0046] η为距离传感器测量到料堆下层支撑面的切点的距离;
[0047] d为两切点之间的垂直距离;
[0048] h为取料作业的开层高度,通常d<0.6;
[0049] D为斗轮直径;
[0050] Θ为料堆的下层支撑面与取料面的切面与水平面之间的夹角。
[0051] 由公式(III)可知,若L过小,则Θ小于被作业物料的安息角,此时料堆易发生塌方 事故。L的准确控制是保证不发生安全事故的保障。本发明的保护方法及设备可以准确的自 动测量L。控制器103通过公式计算得到L,从而根据L的值判定当前取料面的位置是否合适, 进而保证当前层取料面位置不会过于靠前而产生塌方危险。保护方法具体计算过程如下:
[0052] 1)在斗轮水平中轴线0. ID以上、距斗轮0.5m的两侧各设置一组测距传感器,每组 传感器数量至少为一个,多个传感器可同时对物料层进行监测;
[0053] 2)当两组传感器中的任何一组测距结果L小于0时,表示该传感器损坏;若两个传 感器的测量结果都大于0时,以两个传感器测量结果的较小值为该测量结果;
[0054] 3)根据物料的安息角设置3个报警距离值^、如、知,且^>如>知;并根据3个报警值 设置相应的报警装置,优选的为指示灯,其中,
[0055] 当0心时,当前取料面处于安全位置,指示灯提醒本层取料作业可继续前进;
[0056] 当AKIXA2时,当前取料面位置已在最佳位置附近,指示灯提醒本层取料作业可停 止;
[0057] iA2〈L〈A3时,当前取料面位置已接近塌方危险区域,指示灯提醒本层取料作业应 立即停止;
[0058] 当L〈A3时,当前取料面位置已非常接近塌方危险区域,指示灯发出报警提醒;
[0059] 4)控制器自动停止斗轮取料机臂架回转和俯仰运动,停止斗轮取料机前进走形运 动
[0060] 5)本保护方法还设有屏蔽功能,当屏蔽功能开启时,本方法无法自动停止斗轮取 料机臂架回转、俯仰运动,以及停止斗轮取料机前进走行功能,仅具有提示及报警功能。
[0061] 采用本发明的预防料堆塌方方法的保护装置,包括设置在斗轮101水平中轴线 0. ID以上、距斗轮Im的两侧各设置一组测距传感器,每组距离传感器至少为一个,水平排列 设置,也就是说,从臂架105皮带平移运动方向上看去,斗轮101左右两侧各安装一组测距传 感器。测距传感器包括但不限于以下任一种:激光测距传感器、二维激光扫描仪、三维激光 扫描仪、超声波距离传感器、雷达波距离传感器或声纳传感器。作为本实施例的优选实施方 式,从斗轮左侧看去,斗轮101的两侧设有左侧距离传感器102L和右侧距离传感器102R。
[0062] 测距传感器获得的距离信息远程反馈至控制器103内。103内根据不同物料的安息 角存储多组报警值△1^3,其中43<1^1>1^且41^2^。相对应报警值41^2^3,在司机操 作台上设有多档位开关,根据物料选择不同的报警值,用于对比测距传感器的检测值L。控 制器根据当前测得的L与报警设定值进行比较,从而判定当前应进行作业或提示,并通过指 示灯提示司机进行对应的操作或自动控制进行停机保护。
[0063] 本实施例中,司机操作台上还设有屏蔽按钮,可屏蔽自动控制停机保护动作,但不 会停止指示灯提示和报警,便于司机操作台上的操作人员自由控制悬臂式斗轮取料机。
[0064] 测距传感器通过智能支架安装在斗轮取料机的臂架上。具体地,左侧距离传感器 102L下端设有左距离传感器智能支架104L连接臂架105,右侧距离传感器102R下端设有右 距离传感器智能支架104R连接臂架105。当斗轮取料机的臂架进行俯仰运动时,智能支架可 保证测距传感器在竖直方向上与斗轮旋转轴线保持不变,且测距传感器的测量方向保持不 变。智能支架可由(包括但不限于)机械结构、液压伺服系统、电气伺服系统或气压伺服系统 中的任一方法实现。
[0065] 测距传感器的种类和数量并不能作为对本发明的限制,能够起到测量料层距离的 测距方法及设备均应认为纳入本申请的保护范围,不应以测距传感器的种类及数量作为对 本申请的限制。
[0066] 智能支架的种类和数量并不能作为对本发明的限制,能够起到支撑测距传感器用 的设备均应认为纳入本申请的保护范围,不应以智能支架的种类及数量作为对本申请的限 制。
[0067] 最后有必要在此说明的是:以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细 地说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,本领域的技术人员根据本发明的上述内容 作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (17)

1. 一种预防料堆塌方方法,其特征在于,所述方法用于悬臂式斗轮堆取料机或悬臂式 斗轮取料机,通过检测并计算取料面与相邻支撑面之间的角度Θ,与安息角比较以确定是否 继续取料作业;所述方法测量取料面与相邻的支撑面之间水平距离L,垂直距离为d,并根据 物料的安息角设置二个报警距尚值Ai、A2和A3,且Al>A2>A3;其中: 当L>Aet,当前取料面处于安全位置; 当AKIXA2时,当前取料面位置已在最佳位置附近; iA2〈L〈A3时,当前取料面位置已接近塌方危险区域; 当L〈A3时,当前取料面位置已非常接近塌方危险区域。
2. 根据权利要求1所述的预防料堆塌方方法,其特征在于:L为料堆的支撑面与取料面 的切线在水平方向上二者之间的最短距离。
3. 根据权利要求1所述的预防料堆塌方方法,其特征在于:水平距离L存在多个检测结 果时,取大于O的最小值为测量结果。
4. 根据权利要求1所述的预防料堆塌方方法,其特征在于:分别检测取料面和支撑面的 水平方向距离,计算获得水平距离L。
5. 根据权利要求1所述的预防料堆塌方方法,其特征在于:报警距离值A小于水平距离 L0
6. 根据权利要求1所述的预防料堆塌方方法,其特征在于:相邻取料面的垂直距离为d, 0<d<0.6D,D为斗轮直径。
7. 根据权利要求1所述的预防料堆塌方方法,其特征在于,报警值A1、AdPA3的设置范围 为
Figure CN106608548BC00021
8. —种使用权利要求1〜7任一项所述的预防料堆塌方方法的装置,其特征在于,包括: 测距传感器、传感器智能支架及控制器,测距传感器通过传感器智能支架固定于悬臂式斗 轮取料机或悬臂式斗轮堆取料机上,测距传感器及传感器智能支架均关于斗轮呈两侧对称 设置,测距传感器与控制器电连接,将测距传感器将检测到的距离信号传递至控制器,控制 器用于对该实时距离进行分析得出是否停止作业的结论。
9. 根据权利要求8所述的使用预防料堆塌方方法的装置,其特征在于:测距传感器设于 斗轮水平中轴线0. ID以上、距斗轮0.1〜2m的臂架上,两组传感器关于斗轮呈对称分布。
10. 根据权利要求9所述的使用预防料堆塌方方法的装置,其特征在于:每组传感器至 少为一个独立的测距传感器。
11. 根据权利要求10所述的使用预防料堆塌方方法的装置,其特征在于,测距传感器包 括:激光测距传感器、二维激光扫描仪、三维激光扫描仪、超声波距离传感器、雷达波距离传 感器或声纳传感器。
12. 根据权利要求8所述的使用预防料堆塌方方法的装置,其特征在于:根据物料不同 的安息角,控制器设有多档位开关,调节不同的物料报警距离值。
13. 根据权利要求12所述的使用预防料堆塌方方法的装置,其特征在于:根据物料的安 息角设置3个报警距离值心、知、知,控制器设有对应的报警装置,其中, 当L>Aet,报警装置提醒本层取料作业可继续前进; 当AKIXA2时,报警装置提醒本层取料作业可停止; iA2〈L〈A3时,报警装置提醒本层取料作业应立即停止; 当L〈A3时,报警装置发出报警提醒。
14. 根据权利要求13所述的使用预防料堆塌方方法的装置,其特征在于:控制器自动停 止斗轮取料机臂架回转和俯仰运动,停止斗轮取料机前进。
15. 根据权利要求13所述的使用预防料堆塌方方法的装置,其特征在于:控制器设有屏 蔽按钮,用于屏蔽自动控制停机保护动作,仅保留报警及提示灯提示功能。
16. 根据权利要求8所述的使用预防料堆塌方方法的装置,其特征在于:传感器智能支 架将测距传感器固定在悬臂式斗轮取料机或悬臂式斗轮堆取料机的臂架上。
17. 根据权利要求15所述的使用预防料堆塌方方法的装置,其特征在于,传感器智能支 架的实现方式包括:机械结构、液压伺服系统、电气伺服系统或气压伺服系统。
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