CN111762706A - 双卷扬单吊钩式起升设备及其卷扬同步校准方法和系统 - Google Patents

双卷扬单吊钩式起升设备及其卷扬同步校准方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及工程机械领域，公开了一种双卷扬单吊钩式起升设备及其卷扬同步校准方法和系统，所述卷扬同步校准方法包括：分别在不同的高度位置调平所述起升设备的吊钩；确定每个所述卷扬在相邻的所述高度位置之间的转动角度差；根据所述转动角度差确定两个所述卷扬之间的转速比；根据所述转速比调整两个所述卷扬的转速。在上述技术方案中，通过计算每个卷扬在不同高度位置之间的转动角度差，并基于每个卷扬的转动角度差计算两个卷扬之间的转速比，通过该转速比调整两个卷扬之间的转速，可以消除卷扬结构参数误差引起的同步偏差，高效快捷地完成卷扬之间的同步校准。

Description

双卷扬单吊钩式起升设备及其卷扬同步校准方法和系统
技术领域
本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种双卷扬单吊钩式起升设备及其卷扬同步校准方法和系统。
背景技术
目前，在所有起重机的卷扬同步控制系统中，都是通过检测卷扬卷筒的转动角度，并根据卷筒的结构参数和钢丝绳的参数等来计算钢丝绳的出绳长度。但是，上述方法对卷筒等结构件的要求较高，如果存在制造误差，则会引起同步偏差。由于卷筒的结构参数不方便测量，制造误差没有规律、随机性强，并且各个卷扬的使用也具有随机性，导致钢丝绳的直径变化程度也存在随机性强、难以理论量化的问题，因此在出绳长度的计算模型中，难以消除上述结构参数误差带来的同步偏差，仅能在观察到吊钩偏斜后，通过人为调节偏差的方式来进行校正。
发明内容
为至少部分地解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种双卷扬单吊钩式起升设备及其卷扬同步校准方法和系统。
为了实现上述目的，本发明实施方式提供一种双卷扬单吊钩式起升设备的卷扬同步校准方法，所述卷扬同步校准方法包括：分别在不同的高度位置调平所述起升设备的吊钩；确定每个所述卷扬在相邻的所述高度位置之间的转动角度差；根据所述转动角度差确定两个所述卷扬之间的转速比；根据所述转速比调整两个所述卷扬的转速。
可选地，所述确定每个所述卷扬在相邻的所述高度位置之间的转动角度差，包括：当所述吊钩在第一高度位置调平后，获取所述卷扬的第一转动圈数；当所述吊钩在第二高度位置调平后，获取所述卷扬的第二转动圈数；根据所述第一转动圈数和所述第二转动圈数确定所述转动角度差；其中，所述第一高度位置与所述第二高度位置相邻。
可选地，所述卷扬的钢丝绳以多层形式缠绕于所述卷扬的卷筒上，且所述高度位置中的至少部分根据每层的所述钢丝绳的长度确定。
可选地，所述根据所述转动角度差确定两个所述卷扬之间的转速比，包括：根据两个所述卷扬在相同的高度区间内各自的转动角度差确定与该高度区间对应的所述转速比；其中，所述高度区间由相邻的所述高度位置限定。
可选地，所述根据所述转速比调整两个所述卷扬的转速，包括：根据所述高度区间对应的转速比调整两个所述卷扬在该高度区间内的转速，以使得在该高度区间内两个所述卷扬的转速之间的比例为所述转速比。
另一方面，本发明实施方式还提供一种双卷扬单吊钩式起升设备的卷扬同步校准系统，所述卷扬同步校准系统包括：调平装置，被配置为分别在不同的高度位置调平所述起升设备的吊钩；控制装置，被配置为：确定每个所述卷扬在相邻的所述高度位置之间的转动角度差；根据所述转动角度差确定两个所述卷扬之间的转速比；根据所述转速比调整两个所述卷扬的转速。
可选地，所述卷扬同步校准系统还包括用于检测所述卷扬转动圈数的检测装置，所述控制装置确定每个所述卷扬在相邻的所述高度位置之间的转动角度差，包括：当所述吊钩在第一高度位置调平后，获取所述卷扬的第一转动圈数；当所述吊钩在第二高度位置调平后，获取所述卷扬的第二转动圈数；根据所述第一转动圈数和所述第二转动圈数确定所述转动角度差；其中，所述第一高度位置与所述第二高度位置相邻。
可选地，所述卷扬的钢丝绳以多层形式缠绕于所述卷扬的卷筒上，且所述高度位置中的至少部分根据每层的所述钢丝绳的长度确定。
可选地，所述控制装置根据所述转动角度差确定两个所述卷扬之间的转速比，包括：根据两个所述卷扬在相同的高度区间内各自的转动角度差确定与该高度区间对应的所述转速比；其中，所述高度区间由相邻的所述高度位置限定。
可选地，所述控制装置根据所述转速比调整两个所述卷扬的转速，包括：根据所述高度区间对应的转速比调整两个所述卷扬在该高度区间内的转速，以使得在该高度区间内两个所述卷扬的转速之间的比例为所述转速比。
相应地，本发明实施方式还提供一种双卷扬单吊钩式起升设备，所述双卷扬单吊钩式起升设备包括上述的卷扬同步校准系统。
在上述技术方案中，通过计算每个卷扬在不同高度位置之间的转动角度差，并基于每个卷扬的转动角度差计算两个卷扬之间的转速比，通过该转速比调整两个卷扬之间的转速，可以消除卷扬结构参数误差引起的同步偏差，高效快捷地完成卷扬之间的同步校准。
本发明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方式的进一步理解，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方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：
图1示例性示出了卷扬的卷筒直径误差的示意图；
图2示例性示出了卷扬的钢丝绳直径误差的示意图；
图3示例性示出了本发明一种实施方式提供的双卷扬单吊钩式起升设备的卷扬同步校准方法的流程图。
图4和图5示例性示出了本发明一种可选实施方式提供的起升设备的双卷扬单吊钩系统的示意图；以及
图6示例性示出了本发明一种实施方式提供的双卷扬单吊钩式起升设备的卷扬同步校准系统的框图。
附图标记说明
10 调平装置 20 控制装置
具体实施方式
以下结合附图对本发明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，并不用于限制本发明。
需要说明，若本发明实施方式中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
为更好地说明本发明实施方式，这里首先对卷扬同步控制中出现偏差的原因进行分析。如图1和图2所示，卷扬的卷筒结构参数误差和钢丝绳直径误差均会引起不同卷扬之间的同步偏差。如图1所示，图1中左侧的卷扬为卷扬H1，右侧的卷扬为卷扬H2。卷扬H1的卷筒底部直径为D1，卷扬H2的卷筒底部直径为D2，通过检测卷扬的转动圈数可以得到卷扬H1和卷扬H2的出绳长度：
卷扬H1的出绳长度＝卷扬H1转动圈数×(π×D1)；
卷扬H2的出绳长度＝卷扬H2转动圈数×(π×D2)。
如果存在制造误差，即D1≠D2，则卷扬H1和卷扬H2的出绳长度会存在偏差。例如，如果卷扬圈数为500圈，卷扬H1直径D1与卷扬H2直径D2之间的误差为10mm，则卷扬H1与卷扬H2的出绳长度误差L_E＝500×(π×D1)-500×(π×D2)＝15700mm＝15.7m。
另外，对于卷扬以多层形式缠绕钢丝绳的情况，如果两个卷扬的钢丝绳直径不同，也会引起两个卷扬之间的同步偏差。具体地，如图2所示，图2中左侧卷扬H1上的钢丝绳直径为ΦH1，右侧卷扬H2上的钢丝绳直径为ΦH2。在实际应用中，可能由于某个卷扬使用时间长、拉力大等因素，引起钢丝绳被拉长后直径变小，例如图2中钢丝绳直径ΦH2。如果图2中卷扬H1和卷扬H2的其它结构参数相同，但是钢丝绳的直径不相同(ΦH1>ΦH2)，以缠绕4层钢丝绳为例，在卷扬的同步控制中，当卷扬H1与卷扬H2转动相同的圈数n(假设n刚好为4层钢丝绳总圈数，且每层钢丝绳缠绕圈数相等)，则两个卷扬的钢丝绳的出绳长度如下：
卷扬H1的出绳长度＝n×π×(D11+D12+D13+D14)/4；
卷扬H2的出绳长度＝n×π×(D21+D22+D23+D24)/4；
在实际情况下，n可以为任意大于零的实数，其具体计算公式需要根据实际情况区别处理，和上述公式略有区别。
在上述公式中，由于D11>D21，D12>D22，D13>D23，D14>D24，所以即便卷扬H1与卷扬H2转动相同圈数，两个卷扬的钢丝绳的出绳长度也不相同，因此钢丝绳的直径误差，会导致卷扬同步控制出现偏差。
如上所述，卷筒结构参数误差和钢丝绳直径误差，都会引起卷扬同步控制出现偏差。为解决上述问题，如图3至图5所示，本发明实施方式提供一种双卷扬单吊钩式起升设备的卷扬同步校准方法，其中双卷扬单吊钩指起升设备上两个卷扬同时用于一个吊钩的起升和下降。该卷扬同步校准方法可以包括以下步骤：
步骤S10，分别在不同的高度位置调平起升设备的吊钩。
在步骤S10中，如图4和图5所示，可以依次将起升设备的吊钩移动到高度位置1和高度位置2，并在高度位置1和高度位置2处分别调平吊钩。
步骤S20，确定每个卷扬在相邻的高度位置之间的转动角度差。
在步骤S20中，可以设相邻的高度位置分别为第一高度位置和第二高度位置。当通过调试确定吊钩在第一高度位置(例如高度位置1)调平后，可以通过检测装置检测卷扬H1的转动圈数R10和卷扬H2的转动圈数R20，并记录在卷扬同步校准系统中。当通过调试确定吊钩在第二高度位置(例如高度位置2)调平后，可以通过检测装置检测卷扬H1的转动圈数R1n和卷扬H2的转动圈数R2n，并记录在卷扬同步校准系统中。随后卷扬同步校准系统自动根据所记录的两个卷扬的转动圈数，分别计算两个卷扬的转动角度差。其中，吊钩从高度位置1移动到高度位置2，卷扬H1的转动角度差ΔH1n＝R1n-R10；吊钩从高度位置1运动到高度位置2，卷扬H2的转动角度差ΔH2n＝R2n-R20。可以理解的是，卷扬的转动圈数和转动角度差可以以圈数值进行表示，也可以转换为角度值进行表示。
步骤S30，根据转动角度差确定两个卷扬之间的转速比。
在步骤S30中，可以根据卷扬H1和卷扬H2各自的转动角度差计算两个卷扬的转速比R12，即转速比R12＝ΔH1n/ΔH2n。
步骤S40，根据两个卷扬之间的转速比调整两个卷扬的转速。
起升设备可以根据转速比R12调整卷扬H1的转速VH1和卷扬H2的转速VH2，以使VH1＝VH2×R12。
如此，通过计算每个卷扬在不同高度位置之间的转动角度差，并基于每个卷扬的转动角度差计算两个卷扬之间的转速比，通过该转速比调整两个卷扬之间的转速，可以消除卷扬结构参数误差引起的同步偏差，高效快捷地完成卷扬之间的同步校准。
可以理解的是，虽然上述实施方式中仅以两个高度位置进行举例，但在实际应用中，可以选取更多个高度位置，并根据吊钩在多个高度位置调平后采集的卷扬的转动圈数，计算多个转速比。
具体地，由上述图2可知，当两个卷扬的钢丝绳以多层形式缠绕于卷筒上时，由于D11-D21≠D12-D22≠D13-D23≠D14-D24，因此在两个卷扬出绳的过程中，两者的实际转速比是不断变化的。为了使吊钩在起升过程中也能保持平衡，至少部分高度位置可以根据卷扬每层的钢丝绳的长度确定。即可以根据各层钢丝绳的长度，针对每层钢丝绳设置两个高度位置，在每层钢丝绳对应的两个高度位置限定的高度区间内，由该层的钢丝绳进行出绳。通过计算两个卷扬在每层钢丝绳对应的高度区间内的转动角度差，可以确定与每层钢丝绳对应的转速比。
可以理解的是，对于存在超过两个高度位置的情况，会存在多个高度区间。因此，在本发明可选实施方式中，可以根据两个卷扬在相同的高度区间内各自的转动角度差确定与该高度区间对应的转速比。其中，高度区间可以由相邻的高度位置限定。在对卷扬进行转速控制时，可以根据每个高度区间对应的转速比调整两个卷扬在对应高度区间内的转速，以使得在对应的高度区间内两个卷扬的转速之间的比例为该高度区间对应的转速比。如此，通过在不同的高度区间采用不同的转速比控制两个卷扬的转速，可以使吊钩在起升过程中始终保持平衡。
如图6所示，本发明实施方式还提供一种双卷扬单吊钩式起升设备的卷扬同步校准系统。该卷扬同步校准系统可以包括调平装置10和控制装置20。其中，调平装置10被配置为分别在不同的高度位置调平起升设备的吊钩，该调平装置10可以包括用于检测吊钩倾角的水平仪和通信模块等，水平仪可以安装在吊钩上，以检测吊钩的倾斜角度，并通过通信模块进行反馈，以用于调平装置10进行调平控制。控制装置20被配置为：确定每个卷扬在相邻的高度位置之间的转动角度差；根据转动角度差确定两个卷扬之间的转速比；根据两个卷扬之间的转速比调整两个卷扬的转速。
在本发明一种可选实施方式中，卷扬同步校准系统还可以包括用于检测卷扬转动圈数的检测装置。控制装置20确定每个卷扬在相邻的高度位置之间的转动角度差可以包括：当吊钩在第一高度位置调平后，获取卷扬的第一转动圈数；当吊钩在第二高度位置调平后，获取卷扬的第二转动圈数；根据第一转动圈数和第二转动圈数确定转动角度差。其中，第一高度位置与第二高度位置相邻。
在本发明一种可选实施方式中，卷扬的钢丝绳可以以多层形式缠绕于卷扬的卷筒上，且高度位置中的至少部分可以根据每层的钢丝绳的长度确定。
在本发明一种可选实施方式中，控制装置10根据转动角度差确定两个卷扬之间的转速比，包括：根据两个卷扬在相同的高度区间内各自的转动角度差确定与该高度区间对应的转速比；其中，高度区间由相邻的高度位置限定。
进一步地，控制装置10根据转速比调整两个卷扬的转速，包括：根据高度区间对应的转速比调整两个卷扬在该高度区间内的转速，以使得在该高度区间内两个卷扬的转速之间的比例为该高度区间对应的转速比。
关于本发明实施方式中双卷扬单吊钩式起升设备的卷扬同步校准系统的更多细节可以参照上文关于双卷扬单吊钩式起升设备的卷扬同步校准方法的描述，并能够取得与上述的双卷扬单吊钩式起升设备的卷扬同步校准方法相同或相应的技术效果，故在此不再赘述。
相应地，本发明实施方式还提供一种双卷扬单吊钩式起升设备，该双卷扬单吊钩式起升设备可以包括上述的卷扬同步校准系统。其中，该双卷扬单吊钩式起升设备可以为起重机或矿井提升设备等。
通过本发明上述实施方式，可以方便准确地确定在同步控制时，两个卷扬之间的转速比，从而精确控制同步偏差，以消除由各种结构制造误差和使用误差带来的同步偏差，从而使同步运行过程不受卷扬结构参数和倍率设置等因素的影响。并且，在为吊钩选取卷扬时，各个卷扬的卷筒结构参数、钢丝绳倍率和直径均可不同，应用非常便捷。
以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施方式方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (11)

1.一种双卷扬单吊钩式起升设备的卷扬同步校准方法，其特征在于，所述卷扬同步校准方法包括：
分别在不同的高度位置调平所述起升设备的吊钩；
确定每个所述卷扬在相邻的所述高度位置之间的转动角度差；
根据所述转动角度差确定两个所述卷扬之间的转速比；
根据所述转速比调整两个所述卷扬的转速。
2.根据权利要求1所述的卷扬同步校准方法，其特征在于，所述确定每个所述卷扬在相邻的所述高度位置之间的转动角度差，包括：
当所述吊钩在第一高度位置调平后，获取所述卷扬的第一转动圈数；
当所述吊钩在第二高度位置调平后，获取所述卷扬的第二转动圈数；
根据所述第一转动圈数和所述第二转动圈数确定所述转动角度差；
其中，所述第一高度位置与所述第二高度位置相邻。
3.根据权利要求1所述的卷扬同步校准方法，其特征在于，所述卷扬的钢丝绳以多层形式缠绕于所述卷扬的卷筒上，且所述高度位置中的至少部分根据每层的所述钢丝绳的长度确定。
4.根据权利要求1所述的卷扬同步校准方法，其特征在于，所述根据所述转动角度差确定两个所述卷扬之间的转速比，包括：
根据两个所述卷扬在相同的高度区间内各自的转动角度差确定与该高度区间对应的所述转速比；
其中，所述高度区间由相邻的所述高度位置限定。
5.根据权利要求4所述的卷扬同步校准方法，其特征在于，所述根据所述转速比调整两个所述卷扬的转速，包括：
根据所述高度区间对应的转速比调整两个所述卷扬在该高度区间内的转速，以使得在该高度区间内两个所述卷扬的转速之间的比例为所述转速比。
6.一种双卷扬单吊钩式起升设备的卷扬同步校准系统，其特征在于，所述卷扬同步校准系统包括：
调平装置，被配置为分别在不同的高度位置调平所述起升设备的吊钩；
控制装置，被配置为：
确定每个所述卷扬在相邻的所述高度位置之间的转动角度差；
根据所述转动角度差确定两个所述卷扬之间的转速比；
根据所述转速比调整两个所述卷扬的转速。
7.根据权利要求6所述的卷扬同步校准系统，其特征在于，所述卷扬同步校准系统还包括用于检测所述卷扬转动圈数的检测装置，所述控制装置确定每个所述卷扬在相邻的所述高度位置之间的转动角度差，包括：
当所述吊钩在第一高度位置调平后，获取所述卷扬的第一转动圈数；
当所述吊钩在第二高度位置调平后，获取所述卷扬的第二转动圈数；
根据所述第一转动圈数和所述第二转动圈数确定所述转动角度差；
其中，所述第一高度位置与所述第二高度位置相邻。
8.根据权利要求6所述的卷扬同步校准系统，其特征在于，所述卷扬的钢丝绳以多层形式缠绕于所述卷扬的卷筒上，且所述高度位置中的至少部分根据每层的所述钢丝绳的长度确定。
9.根据权利要求6所述的卷扬同步校准系统，其特征在于，所述控制装置根据所述转动角度差确定两个所述卷扬之间的转速比，包括：
根据两个所述卷扬在相同的高度区间内各自的转动角度差确定与该高度区间对应的所述转速比；
其中，所述高度区间由相邻的所述高度位置限定。
10.根据权利要求9所述的卷扬同步校准系统，其特征在于，所述控制装置根据所述转速比调整两个所述卷扬的转速，包括：
根据所述高度区间对应的转速比调整两个所述卷扬在该高度区间内的转速，以使得在该高度区间内两个所述卷扬的转速之间的比例为所述转速比。
11.一种双卷扬单吊钩式起升设备，其特征在于，所述双卷扬单吊钩式起升设备包括根据权利要求6至10中任意一项权利要求所述的卷扬同步校准系统。
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