CN111366298A - 一种汽车起重机工作状态中稳定重心的测算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽车起重机工作状态中稳定重心的测算方法，包括如下步骤：第一步，计算臂架的重心位置，即臂架的重心到回转中心的距离L1；第二步，计算整车重心G的位置；所述第一步计算臂架的重心位置，即臂架的重心到回转中心的距离L1方法如下：

其中，G1为臂架的重力，已知并预先设定；F为臂架的支撑力，由臂架支撑力传感器测得；L2为臂架支撑油缸到臂架纵向回转中心的距离，根据臂架倾角R和第一节臂架与支撑油缸之间几何尺寸关系算得，利用本发明的汽车起重机工作状态中稳定重心的测算方法，能够实时计算车辆的稳定性，为车辆的安全稳定提供保障。

Description

一种汽车起重机工作状态中稳定重心的测算方法

技术领域

本发明属于工程机械安全防护领域，具体涉及一种汽车起重机工作状态中稳定重心的测算方法。

背景技术

工程机械广泛应用于工程施工的各种领域，其中，臂架类工程机械具有工作范围大、作业方式灵活等有点，如汽车起重机、集装箱起重机、汽车起重机、伸缩臂叉车等，广泛应用于各类施工作业场所。

随着社会的发展，工程机械的施工安全日益重要，所以，工程机械的技术发展路线之一就是其作业的安全性。以汽车起重机为例，影响其安全施工的因素有很多，其中，对汽车起重机自身影响较大的因素是倾翻稳定性。

为了确保汽车起重机的防倾翻的安全，现有技术的难点就是实时准确的计算起重机工作状态中的稳定重心，现有技术计算误差大、实时性差。

发明内容

针对上述问题，本方案提供了一种汽车起重机工作状态中稳定重心的测算方法，能够实时计算车辆的稳定性，为车辆的安全稳定提供保障。本发明的技术方案如下：

一种汽车起重机工作状态中稳定重心的测算方法，包括如下步骤：

第一步，计算臂架的重心位置，即臂架的重心到回转中心的距离L1；

第二步，计算整车重心G的位置；

所述第一步计算臂架的重心位置，即臂架的重心到回转中心的距离L1方法如下：

其中，G1为臂架的重力，已知并预先设定；

F为臂架的支撑力，由臂架支撑力传感器测得；

L2为臂架支撑油缸到臂架纵向回转中心的距离，根据臂架倾角R和第一节臂架与支撑油缸之间几何尺寸关系算得，

L2的计算方法如下：

其中，A、B为臂架根部到油缸两端的距离；R为臂架与水平面的夹角，由倾角传感器测得；R0为臂架根部与油缸根部的连线与水平面的夹角；

所述第二步，计算整车重心G的位置方法如下：

汽车起重机的总体重心位置表示为G(Q,S3)，其中，Q为臂架的水平转角，由臂架水平转角传感器测得，S3为汽车起重机总体重心偏离极坐标原点的距离；

其中

其中，G1为臂架的重力，已知并预先设定；

G0为汽车起重机整车除臂架外其余部分的重力，已知并预设；

L1为臂架的重心到回转中心的距离，由上一步计算得出；

本发明的原理如下：

在汽车起重机上设置多个传感器，包括臂架水平转角传感器、臂架倾角传感器和臂架支撑力传感器；其中臂架倾角传感器安装在汽车起重机第一节臂架上，用于采集臂架倾角R；臂架水平转角传感器安装在主平台与臂架连接处，用于采集臂架相对主平台的水平转角Q，臂架支撑力传感器安装在汽车起重机臂架的液压油缸支撑点处，用于采集臂架支撑力F；

臂架倾角传感器安装在汽车起重机臂架上，用于采集臂架的倾角R；臂架水平转角传感器安装在主平台与臂架连接处，用于采集臂架相对主平台的水平转角Q，预设臂架在初始位置时的转角Q0，则Q的取值范围为(-180°,180°)；臂架支撑力传感器安装在汽车起重机臂架的液压油缸支撑点处，用于采集臂架支撑力F。具体计算方法是：采集臂架支撑力F、臂架倾角R和臂架水平转角Q，结合预设的车辆本身的参数进行计算，车辆本身的参数包括：汽车起重机支腿的多边形、汽车起重机除臂架外部分的重力和重心在汽车起重机支腿多边形上的投影、臂架的重力、第一节臂架与支撑油缸之间几何尺寸关系等。

本发明的有益效果如下：利用本发明的一种汽车起重机工作状态中稳定重心的测算方法，能够实时计算车辆的稳定性，为车辆的安全稳定提供保障。

附图说明

图1是臂架的重心到回转中心的距离计算示意图

图2是整车重心的计算示意图

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案：

在汽车起重机上安装有臂架水平转角传感器、臂架倾角传感器和臂架支撑力传感器。臂架倾角传感器安装在汽车起重机第一节臂架上，用于采集臂架的倾角R；臂架水平转角传感器安装在主平台与臂架连接处，用于采集臂架相对主平台的水平转角Q，预设臂架在初始位置时的转角Q0，本实施例中，取Q0＝0。Q的取值范围为(-180°,180°)；臂架支撑力传感器安装在汽车起重机臂架的液压油缸支撑点处，用于采集臂架支撑力F。

控制模块采集上述的臂架倾角R、臂架水平转角Q和臂架支撑力F，并根据这些信号和控制器内预设的车辆固有参数进行实时计算，得出汽车起重机的重心位置，具体计算方法是：采集臂架支撑力F、臂架倾角R和臂架水平转角Q，结合预设的车辆本身的参数进行计算，车辆本身的参数包括：汽车起重机支腿的多边形、汽车起重机除臂架外部分的重力和重心在汽车起重机支腿多边形上的投影、臂架的重力、第一节臂架与支撑油缸之间几何尺寸关系等。

具体计算过程分为以下两步，下面详细说明两步计算过程和方法：

第一步：计算臂架的重心到回转中心的距离L1，如图1所示

对于臂架，存在以下公式：

G1×L1＝F×L2

其中，G1为臂架的重力，已知并预先设定；

L1为臂架重心到回转中心的距离，未知，待计算；

F为臂架的支撑力，由臂架支撑力传感器测得；

L2为臂架支撑油缸到臂架纵向回转中心的距离，根据臂架倾角R和第一节臂架与支撑油缸之间几何尺寸关系算得，其计算方法如下：

其中，A、B为臂架根部到油缸两端的距离；R为臂架与水平面的夹角，由倾角传感器测得；R0为臂架根部与油缸根部的连线与水平面的夹角，本实施例中，取R0＝0。

据此，可以计算L1：

可见，L1是臂架倾角R和支撑力F的函数。

第二步：计算汽车起重机整车重心G的位置和整车重心到坐标原点的距离S3；

根据下图和公式可以计算整车重心的位置，如图2所示

其中，Q0，Q，L1，L3均为已知或测得或算得数据，本实施例中，取Q0＝0，取L3＝0

S1×G1＝S3×G0

可以求得整车重心G点的位置。本实施例采用极坐标，坐标原点为支撑正方形的几何重心，也是下车重心位置；臂架的水平转角为极坐标系的角度；总体重心到坐标原点的距离

可见，汽车起重机的总体重心位置可以表示为(Q,S3)，其中，Q为臂架的水平转角，S3为汽车起重机总体重心偏离坐标原点的距离。

以上是对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种汽车起重机工作状态中稳定重心的测算方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，计算臂架的重心位置，即臂架的重心到回转中心的距离L1；

第二步，计算整车重心G的位置；

所述第一步计算臂架的重心位置，即臂架的重心到回转中心的距离L1方法如下：

其中，G1为臂架的重力，已知并预先设定；

F为臂架的支撑力，由臂架支撑力传感器测得；

L2为臂架支撑油缸到臂架纵向回转中心的距离，根据臂架倾角R和第一节臂架与支撑油缸之间几何尺寸关系算得，

L2的计算方法如下：

其中，A、B为臂架根部到油缸两端的距离；R为臂架与水平面的夹角，由倾角传感器测得；R0为臂架根部与油缸根部的连线与水平面的夹角；

所述第二步，计算整车重心G的位置方法如下：

汽车起重机的总体重心位置表示为G(Q,S3)，其中，Q为臂架的水平转角，由臂架水平转角传感器测得，S3为汽车起重机总体重心偏离极坐标原点的距离；

其中

其中，G1为臂架的重力，已知并预先设定；

G0为汽车起重机整车除臂架外其余部分的重力，已知并预设；

L1为臂架的重心到回转中心的距离，由上一步计算得出。

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