CN111634817A - 用于起升机构的宽调速比控制方法、系统及起升机构 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种用于起升机构的宽调速比控制方法、系统及起升机构，属于工程机械领域。所述用于起升机构的宽调速比控制方法，包括：获取所述起升机构的吊载重量；判断所述吊载重量是否大于预设重量值，若是，控制变速箱以大速比i1运行；若否，控制所述变速箱以小速比i2运行。该宽调速比控制方法能根据吊载重量决策变速箱运行速比，通过在起升机构中添加变速箱以提升起升系统的调速范围。

Description

用于起升机构的宽调速比控制方法、系统及起升机构

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体地涉及一种用于起升机构的宽调速比控制方法、系统及起升机构。

背景技术

塔式起重机起升机构一般采用变频电机+固定速比减速机驱动方式，减速机的输出轴与缠绕钢丝绳的卷筒进行连接，电机转动时，带动卷筒旋转收、放钢丝绳，从而实现吊载的上、下动作；在功率一定的情况下，起升机构的最大运行速度和变频电机的性能密切相关，在最大允许吊载范围内，当吊重变化时，可通过调节电机转速来控制起升机构的运行速度。变频电机的工作特性为：在基频范围内为恒转矩驱动，超过基频范围为恒功率驱动；由于在基频范围内电机数据转矩恒定，因此，变频电机的实际调速范围为电机最高频率/电机基频；变频电机的基频通常为50Hz，超基频范围一般为80-100Hz，故起升机构的调速范围为2倍左右。在实际作业时，为使起升机构拥有更高的工作效率，需提高调速范围，常采用低基频设计方案，即采用低于50Hz的非标设计的基频电机进行驱动，可提高调速范围至3-4倍，但调速范围仍然有限。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种用于起升机构的宽调速比控制方法，该方法在现有驱动系统中增加变速箱，根据吊载重量选择不同的变速箱速比，以提高起升机构的调速范围，在空载或轻载运行时提高运行速度从而大幅提高施工效率。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种用于起升机构的宽调速比控制方法，包括：获取所述起升机构的吊载重量；判断所述吊载重量是否大于预设重量值；若是，控制变速箱以大速比i1运行，若否，控制所述变速箱以小速比i2运行。

可选的，起升机构启动时，变速箱默认以大速比i1运行。

可选的，在控制变速箱以大速比i1运行或控制所述变速箱以小速比i2运行步骤执行之后，还包括：获取变频器计算的变速箱速比；判断所述起升机构运行过程中的当前吊载重量与变速箱速比是否满足设计条件：在所述当前吊载重量大于所述预设重量值的情况下所述变速箱速比为所述大速比i1，或者在所述当前吊载重量不大于所述预设重量值的情况下所述变速箱速比为所述小速比i2；根据判断结果执行对应操作。

可选的，所述根据判断结果执行对应操作，包括：在判断结果为是的情况下，根据所述当前吊载重量控制所述变频器以调整变频电机的转速。

可选的，所述根据判断结果执行对应操作，包括：在判断结果为否的情况下，控制所述变频器以降低变频电机的转速；控制所述变速箱以与当前速比不同的速比运行；返回所述判断所述起升机构运行过程中的当前吊载重量与变速箱速比是否满足设计条件步骤。

另一方面，本发明提供一种用于起升机构的宽调速比控制系统，该宽调速比控制系统，包括：吊重检测传感器，用于检测所述起升机构的吊载重量；变速箱，用于调整运行速比；以及控制器，用于判断所述吊载重量是否大于预设重量值；若是，控制所述变速箱以大速比i1运行，若否，控制所述变速箱以小速比i2运行。

可选的，该宽调速比控制系统，还包括：变频器，用于根据变频电机的转速与所述起升机构的卷筒的转速计算变速箱速比，以及用于调整所述变频电机的转速；其中，所述变频器与所述变频电机相连，所述变频电机与所述变速箱相连，所述变速箱与所述卷筒相连；所述吊重检测传感器还用于检测所述起升机构运行过程中的当前吊载重量；所述控制器还用于：获取所述变频器计算的所述变速箱速比；判断所述当前吊载重量与所述变速箱速比是否满足设计条件：在所述当前吊载重量大于所述预设重量值的情况下所述变速箱速比为所述大速比i1，或者在所述当前吊载重量不大于所述预设重量值的情况下所述变速箱速比为所述小速比i2；根据判断结果执行对应操作。

可选的，所述根据判断结果执行对应操作，包括：在判断结果为是的情况下，根据所述当前吊载重量控制所述变频器以调整变频电机的转速。

可选的，所述根据判断结果执行对应操作，包括：在判断结果为否的情况下，控制所述变频器以降低所述变频电机的转速；控制所述变速箱以与当前速比不同的速比运行；返回所述判断所述当前吊载重量与所述变速箱速比是否满足设计条件步骤。

另一方面，本发明提供一种起升机构，该起升机构包括上述任意一项用于起升机构的宽调速比控制系统。

通过上述技术方案，在起升机构现有驱动系统中增加变速箱，根据吊载重量选择不同的变速箱速比，以提高起升机构的调速范围，在空载或轻载运行时提高运行速度从而大幅提高施工效率。

本发明实施例的其它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实施例的进一步理解，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实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明实施方式所述的用于起升机构的宽调速比控制方法的流程图；

图2是本发明一实施例提供的变速箱速比校对程序流程图；

图3是本发明实施方式所述的用于工程机械的高原启动系统的结构框图；

图4是本发明一实施例提供的用于工程机械的高原启动系统的结构框图；

图5是本发明宽调速范围起升机构的传动系统结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例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实施例，并不用于限制本发明实施例。

塔式起重机起升机构在实际作业时，轻载运行时长占比较重，若能提高轻载时的运行速度，可大幅提高施工效率；起升机构的调速范围通常依赖于电机自身的调速能力，现有驱动系统所使用变频电机的工作特性为：在基频范围内，电机输出最大扭矩，其扭矩值恒定，故基频范围内不计入调速范围；因此，变频电机的实际调速范围a1＝电机最大运行频率/电机基频，为使起升机构具有更高的调速范围，现有技术采用低基频设计方案，但调速范围仍然有限。为解决此问题，本发明提供一种用于起升机构的宽调速比控制方法，所述方法由控制器执行，通过在现有的驱动系统中增加变速箱并且根据吊载重量不同选择不同的速比，使起升机构在原有变频电机调速范围的基础上进一步提高调速范围，如图1所示，本方法具体包括以下步骤：

S102，获取所述起升机构的吊载重量；

S104，判断所述吊载重量是否大于预设重量值；

若是，执行S106，控制变速箱以大速比i1运行；

若否，执行S108，控制所述变速箱以小速比i2运行。

优选的，起升机构启动时，为确保输出扭矩足够，以及确保起升机构在安全速度运行，变速箱默认以大速比i1运行。

起升机构开始运行后，控制器首先获取起升机构的吊载重量，吊载重量可由吊重检测传感器测得，然后根据所述吊载重量不同来决策变速箱的不同速比，本发明实施例以预设重量值来作为决策变速箱速比的依据，通过设定一个预设重量值，然后将吊载重量与预设重量值比对，当吊载重量大于预设重量值，认为吊载重量属于重载范围，为了保证输出扭矩足够，因此决策变速箱以大速比i1运行，同时会牺牲一部分运行速度；当吊载重量不大于预设重量值时，认为吊载重量属于轻载范围，此时对输出扭矩并无太高要求，因此决策变速箱以小速比i2运行，运行速度得以提升。

本实施例中变速箱具有两档速比，重载时选择大速比i1，轻载时选择小速比i2，则变速箱的调速范围a2＝i1/i2(a2>1)。因此，在起升机构的变频电机已具备调速范围a1＝电机最大运行频率/电机基频的基础上，通过添加变速箱，可以使起升机构的调速范围上升到I＝a1*a2＝(电机最大运行频率/电机基频)*(i1/i2)，系统的调速范围大幅提升。

本实施例中所述预设重量值可以是起升机构的起重量，也可以是其他划分吊重标准的重量阈值；当然，本实施例中预设重量值不限于一个，还可以有两个以上的预设重量值，若有n个预设重量值，则变速箱相对应的最多有n+1个可调的速比挡位，预设重量值的具体个数可根据实际工作环境来确定。

在起升机构运行过程中，可能会有由于系统失误而导致吊载重量和变速箱速比不匹配的情况；另外，即使系统并未失误，起升机构在起吊货物的过程中，起吊开始时、起吊匀速运行时、起吊加减速运行时检测到的吊载重量都会有差别，导致起升机构在刚开始运行时检测到的吊载重量可能和吊载货物的真实重量有差别，因此也可能导致在运行过程中吊载重量和变速箱速比不匹配的情况，为解决这类问题，本发明一实施例提供一种变速箱速比校对程序，保证起升系统在运行过程中变速箱能以合适的速比来匹配运行。

为确保变速箱速比决策的正确性，防止超载超速现象的产生，优选的，起升系统运行过程中，在控制变速箱以大速比i1运行或控制所述变速箱以小速比i2运行步骤执行之后，还提供一种变速箱速比校对程序，如图2所示，包括：

S202，获取变频器计算的变速箱速比，变频器可根据变频电机的转速与所述起升机构的卷筒的转速计算变速箱速比，变速箱速比i＝卷筒转速/变频电机转速。

S204，判断所述起升机构运行过程中的当前吊载重量与变速箱速比是否满足设计条件：在所述当前吊载重量大于所述预设重量值的情况下所述变速箱速比为所述大速比i1，或者在所述当前吊载重量不大于所述预设重量值的情况下所述变速箱速比为所述小速比i2；其中，所述起升机构运行过程中的当前吊载重量由吊重检测传感器测得。

根据判断结果执行对应操作，具体可以包括：

优选的，在判断结果为是的情况下，说明当前吊载重量与变速箱实际速比匹配，故不必调整变速箱速比，执行步骤S206，根据所述当前吊载重量控制所述变频器以调整变频电机的转速，实现随载随速即可，所述当前吊载重量即起升机构在运行过程中当前时间节点所检测到的吊载货物的实时重量。

优选的，在判断结果为否的情况下，说明当前吊载重量与变速箱实际速比不匹配，则需要调整变速箱速比，具体步骤可以包括：

S208，在调整变速箱速比之前，为防止超载超速，首先控制变频器以降低变频电机的转速；

S210，由于本实施例中变速箱具有两个速比挡位，故控制所述变速箱以与当前速比不同的速比运行；

调节变速箱挡位后，在系统恢复正常运行前，保险起见再次判断当前吊载重量与当前变速箱速比是否匹配，即返回上述S204判断所述起升机构运行过程中的当前吊载重量与变速箱速比是否满足设计条件，只有在满足设计条件的情况下，才允许起升系统正常运行，正常运行状态即上述“系统根据所述当前吊载重量控制变频器以调整变频电机的转速，实现随载随速”操作。

通过所述校对程序，可以确保变速箱运行速比的正确性，一方面防止重载时超载超速情况的发生，另一方面在轻载或空载的情况下能提升起升系统的运行速度。

基于上述公开的用于起升机构的宽调速比控制方法，本发明还公开了一种用于起升机构的宽调速比控制系统，如图3所示，具体可以包括：

吊重检测传感器，与控制器相连，用于检测所述起升机构的吊载重量，将获取的吊载重量发送给控制器；

变速箱，与控制器相连，用于接受控制器的速比决策指令并依据指令调整运行速比；

控制器，用于判断所述吊载重量是否大于预设重量值，若是，控制所述变速箱以大速比i1运行；若否，控制所述变速箱以小速比i2运行。

在本发明的一些实施例中，如图4所示，所述宽调速比控制系统还可以包括：

变频器，一方面用于根据变频电机的转速与所述起升机构的卷筒的转速计算变速箱速比，变速箱速比i＝卷筒转速/变频电机转速；另一方面用于调整所述变频电机的转速；如图5所示，在宽调速范围起升机构的传动系统中，所述变频器与所述变频电机相连，所述变频电机与所述变速箱相连，所述变速箱与所述卷筒相连；

所述吊重检测传感器还用于检测所述起升机构运行过程中的当前吊载重量，将获取的当前吊载重量发送给控制器；

所述控制器还用于：

获取所述变频器计算的所述变速箱速比；

判断所述当前吊载重量与所述变速箱速比是否满足设计条件：在所述当前吊载重量大于所述预设重量值的情况下所述变速箱速比为所述大速比i1，或者在所述当前吊载重量不大于所述预设重量值的情况下所述变速箱速比为所述小速比i2；

根据判断结果执行对应操作。

在本发明的一些实施例中，所述控制器根据判断结果执行对应操作，包括：

在判断结果为是的情况下，根据所述当前吊载重量控制所述变频器以调整变频电机的转速。

在本发明的一些实施例中，所述控制器根据判断结果执行对应操作，包括：

在判断结果为否的情况下，控制所述变频器以降低所述变频电机的转速；

控制所述变速箱以与当前速比不同的速比运行；

返回所述判断所述当前吊载重量与所述变速箱速比是否满足设计条件步骤。

本发明实施例提供的用于起升机构的宽调速比控制系统的具体工作原理及益处与本发明实施例提供的用于起升机构的宽调速比控制方法的具体工作原理及益处相同，这里将不再赘述。

相应的，本发明实施例还提供一种工程机械，包括根据本发明任意实施例所述的用于起升机构的宽调速比控制系统。

本发明实施例提供了一种存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述用于起升机构的宽调速比控制方法。

本发明实施例提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述用于起升机构的宽调速比控制方法。

本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现所述用于起升机构的宽调速比控制方法。本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。

本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化所述用于起升机构的宽调速比控制方法。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种用于起升机构的宽调速比控制方法，其特征在于，包括：

获取所述起升机构的吊载重量；

判断所述吊载重量是否大于预设重量值；

若是，控制变速箱以大速比i1运行，若否，控制所述变速箱以小速比i2运行。

2.根据权利要求1所述的用于起升机构的宽调速比控制方法，其特征在于，起升机构启动时，变速箱默认以大速比i1运行。

3.根据权利要求1所述的用于起升机构的宽调速比控制方法，其特征在于，在控制变速箱以大速比i1运行或控制所述变速箱以小速比i2运行步骤执行之后，还包括：

获取变频器计算的变速箱速比；

判断所述起升机构运行过程中的当前吊载重量与变速箱速比是否满足设计条件：在所述当前吊载重量大于所述预设重量值的情况下所述变速箱速比为所述大速比i1，或者在所述当前吊载重量不大于所述预设重量值的情况下所述变速箱速比为所述小速比i2；

根据判断结果执行对应操作。

4.根据权利要求3所述的用于起升机构的宽调速比控制方法，其特征在于，所述根据判断结果执行对应操作，包括：

在判断结果为是的情况下，根据所述当前吊载重量控制所述变频器以调整变频电机的转速。

5.根据权利要求3所述的用于起升机构的宽调速比控制方法，其特征在于，所述根据判断结果执行对应操作，包括：

在判断结果为否的情况下，控制所述变频器以降低变频电机的转速；

控制所述变速箱以与当前速比不同的速比运行；

返回所述判断所述起升机构运行过程中的当前吊载重量与变速箱速比是否满足设计条件步骤。

6.一种用于起升机构的宽调速比控制系统，其特征在于，该宽调速比控制系统，包括：

吊重检测传感器，用于检测所述起升机构的吊载重量；

变速箱，用于调整运行速比；以及

控制器，用于判断所述吊载重量是否大于预设重量值，若是，控制所述变速箱以大速比i1运行；若否，控制所述变速箱以小速比i2运行。

7.根据权利要求6所述的宽调速比控制系统，其特征在于，该宽调速比控制系统，还包括：

变频器，用于根据变频电机的转速与所述起升机构的卷筒的转速计算变速箱速比，以及用于调整所述变频电机的转速；其中，所述变频器与所述变频电机相连，所述变频电机与所述变速箱相连，所述变速箱与所述卷筒相连；

所述吊重检测传感器还用于检测所述起升机构运行过程中的当前吊载重量；

所述控制器还用于：

获取所述变频器计算的所述变速箱速比；

判断所述当前吊载重量与所述变速箱速比是否满足设计条件：在所述当前吊载重量大于所述预设重量值的情况下所述变速箱速比为所述大速比i1，或者在所述当前吊载重量不大于所述预设重量值的情况下所述变速箱速比为所述小速比i2；

根据判断结果执行对应操作。

8.根据权利要求7所述的宽调速比控制系统，其特征在于，所述根据判断结果执行对应操作，包括：

在判断结果为是的情况下，根据所述当前吊载重量控制所述变频器以调整变频电机的转速。

9.根据权利要求7所述的宽调速比控制系统，其特征在于，所述根据判断结果执行对应操作，包括：

在判断结果为否的情况下，控制所述变频器以降低所述变频电机的转速；

控制所述变速箱以与当前速比不同的速比运行；

返回所述判断所述当前吊载重量与所述变速箱速比是否满足设计条件步骤。

10.一种起升机构，其特征在于，该起升机构包括权利要求6-9中任意一项权利要求所述的用于起升机构的宽调速比控制系统。

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