CN112814058B - 矿用挖掘机及其绷绳拉力检测装置和起重臂保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用挖掘机及其绷绳拉力检测装置和起重臂保护方法。该绷绳拉力检测装置包括：第一弯臂、第二弯臂和压力传感器；第一弯臂一端铰接起重臂头部，另一端铰接两个绷绳中一个绷绳的端部；第二弯臂一端铰接起重臂头部，另一端铰接两个绷绳中另一个绷绳的端部；压力传感器安装在第一弯臂和第二弯臂间，压力传感器、第一弯臂和第二弯臂构成三角形构件。本发明的矿用挖掘机及其绷绳拉力检测装置和起重臂保护方法通过设置压力传感器能够实现绷绳拉力的实时检测，并且将拉力检测转换成压力检测，使传感器布置在受压部位，即便传感器及其连接部位意外失效，也不会对整个挖掘机造成严重损害，能够提高挖掘机的工作稳定性和可靠性。

Description

矿用挖掘机及其绷绳拉力检测装置和起重臂保护方法

技术领域

本发明涉及矿用挖掘机技术领域，尤其涉及一种矿用挖掘机及其绷绳拉力检测装置和起重臂保护方法。

背景技术

机械正铲式挖掘机，也被称为矿用挖掘机，是一种用于露天矿开采的专用设备，现有的矿用挖掘机主要包括工作平台、A型架、起重臂、斗杆、铲斗、推压机构、提升机构、绷绳和提升钢丝绳等。起重臂根部铰接在工作平台前端，固定长度的两个绷绳将起重臂头部和工作平台上的A型架连接，以将斜置的起重臂拉住，起重臂头部安装有滑轮，用于进行提升钢丝绳的换向。矿用挖掘机在作业时，铲斗在提升钢丝绳的提升力和推压机构中推压齿轮的推力共同作用下完成对物料的采掘，装满物料的铲斗连同整个挖掘机的上部工作平台一起回转一定角度，以使铲斗转到运输车辆上方时，铲斗底部打开将物料卸下，然后整个挖掘机的上部再转回来，斗杆收回，提升钢丝绳下放，以准备进行下一个循环的作业。

参见图1，图1为现有技术的一种矿用挖掘机的结构示意图，矿用挖掘机在作业时，以起重臂根部为中心，对起重臂的受力进行分解，可以得到如下的四个力矩：(1)起重臂自重产生使起重臂绕根部向下的力矩；(2)绕过顶部滑轮的提升钢丝绳对起重臂作用力的合力方向处于起重臂中心线下方，提升钢丝绳产生使起重臂绕根部向下的力矩；(3)斗杆推压力的反力产生使起重臂绕根部向上的力矩；(4)绷绳拉力产生使起重臂绕根部向上的力矩。

在矿用挖掘机的作业过程中，上述四个力矩中的前三个力矩的差值通过第四个力矩来实现平衡，即两个向下力矩总和等于两个向上力矩总和。参见图2，图2为现有技术的一种矿用挖掘机中绷绳与起重臂的连接结构示意图，在矿用挖掘机的作业过程中，起重臂的受力处于变化状态，绷绳只能承受拉力，当斗杆推压力产生的力矩小于前两个力矩之和时，挖掘机可以正常作业；当斗杆推压力产生的力矩大于前两个力矩之和时，挖掘机的起重臂就会被顶起。当起重臂被顶起时，需要司机中断原来的操作，重新调整提升力和推压力的大小，将起重臂缓慢放下，该操作会降低挖掘效率，严重时还会对挖掘机造成损害。

目前主要采用两种方法来避免在矿用挖掘机的作业过程中起重臂被频繁顶起，一是提高司机的操作水平；二是在绷绳上增加拉力传感器，通过利用拉力传感器检测绷绳拉力，以在起重臂被顶起前及时调整提升力和推压力的大小。

然而，通过司机的操作来避免起重臂被频繁顶起，对司机的个人操作技能要求极高，并且也无法完全保证起重臂不会被顶起；通过拉力传感器检测绷绳拉力时，由于绷绳拉力很大，容易导致拉力传感器损坏。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本发明提供一种矿用挖掘机及其绷绳拉力检测装置和起重臂保护方法。

第一方面，本发明公开了一种绷绳拉力检测装置，用于矿用挖掘机，所述装置包括：第一弯臂、第二弯臂和压力传感器；

所述第一弯臂一端铰接起重臂头部，另一端铰接两个绷绳中一个绷绳的端部；

所述第二弯臂一端铰接所述起重臂头部，另一端铰接两个所述绷绳中另一个绷绳的端部；

所述压力传感器安装在所述第一弯臂和所述第二弯臂间，所述压力传感器、所述第一弯臂和所述第二弯臂构成三角形构件。

在一些可选的实施方式中，所述压力传感器与所述矿用挖掘机的电气控制系统连接。

在一些可选的实施方式中，所述压力传感器为标准压力传感器。

第二方面，本发明还公开了一种起重臂保护方法，所述方法利用上述的绷绳拉力检测装置实现，所述方法包括：

根据压力传感器检测到的压力实时计算绷绳拉力；

当计算得到的绷绳拉力小于预设值时，控制矿用挖掘机的斗杆推压力不再增加，以保护起重臂不被顶起。

第三方面，本发明还公开了一种矿用挖掘机，所述矿用挖掘机包括上述的绷绳拉力检测装置。

本发明技术方案的主要优点如下：

本发明的矿用挖掘机及其绷绳拉力检测装置和起重臂保护方法通过设置包括压力传感器的三角形构件能够实现绷绳拉力的实时检测，并且将拉力检测转换成压力检测，使传感器布置在受压部位，即便传感器及其连接部位意外失效，也不会对整个挖掘机造成严重损害，能够提高挖掘机的工作稳定性和可靠性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附

图中：

图1为现有技术的一种矿用挖掘机的结构示意图；

图2为现有技术的一种矿用挖掘机中绷绳与起重臂的连接结构示意图；

图3为本发明一实施例的绷绳拉力检测装置的结构示意图；

图4为图3的K向剖视图。

附图标记说明：

1-第一弯臂、2-第二弯臂、3-压力传感器、4-绷绳、5-起重臂。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。

参见图3-4，本发明一实施例提供了一种绷绳拉力检测装置，该装置用于矿用挖掘机，该装置包括：第一弯臂、第二弯臂和压力传感器；第一弯臂一端铰接起重臂头部，另一端铰接两个绷绳中一个绷绳的端部；第二弯臂一端铰接起重臂头部，另一端铰接两个绷绳中另一个绷绳的端部；压力传感器安装在第一弯臂和第二弯臂间，压力传感器、第一弯臂和第二弯臂构成三角形构件。

具体地，矿用挖掘机在进行作业时，两个绷绳的拉力会在压力传感器、第一弯臂和第二弯臂所构成的三角形构件中产生垂直于绷绳方向的分力，该分力会作用于压力传感器，压力传感器能够实时检测相应的分力；同时由于绷绳拉力与分力之间存在固定关系，基于该固定关系和压力传感器检测得到的实时压力值能够计算得到绷绳的实际拉力，当实时计算得到的绷绳拉力减小到预设值时，及时对矿用挖掘机的斗杆推压力进行控制，能够保证起重臂不会被顶起。

同时，使压力传感器、第一弯臂和第二弯臂构成三角形构件，能够起到平衡梁的作用；当两个绷绳长度具有偏差时，偏短的一个绷绳受力大，对应连接臂就会向中心偏转，从而使得偏长的一边向外旋转，与其较长的偏差相适应，从而使两边的受力达到平衡。

可见，本发明一实施例提供的绷绳拉力检测装置通过设置包括压力传感器的三角形构件能够实现绷绳拉力的实时检测，并且将拉力检测转换成压力检测，使传感器布置在受压部位，即便传感器及其连接部位意外失效，也不会对整个挖掘机造成严重损害，能够提高挖掘机的工作稳定性和可靠性。

可选的，本发明一实施例中，压力传感器与矿用挖掘机的电气控制系统连接。

具体地，通过将压力传感器与矿用挖掘机的电气控制系统连接，能够将压力传感器的实时检测信号引入挖掘机的控制系统，当根据压力传感器检测的压力计算得到的绷绳拉力小于预设值时，挖掘机的控制系统能够自动调整斗杆推压力，以避免起重臂被顶起。

可选的，本发明一实施例中，压力传感器可以为标准压力传感器。

由于压力传感器的布置形式为标准形式，因此只需要选用标准的压力传感器即可满足使用需求，无需对压力传感器进行专门设计，能够降低设备成本。

第二方面，本发明一实施例还提供了一种起重臂保护方法，该方法利用上述的绷绳拉力检测装置实现，该方法包括：

根据压力传感器检测到的压力实时计算绷绳拉力；

当计算得到的绷绳拉力小于预设值时，控制矿用挖掘机的斗杆推压力不再增加，以保护起重臂不被顶起。

具体地，矿用挖掘机在进行作业时，两个绷绳的拉力会产生垂直于绷绳方向的分力，该分力会作用于压力传感器，压力传感器能够实时检测相应的分力；同时由于绷绳拉力与分力之间存在固定关系，基于该固定关系和压力传感器检测得到的实时压力值能够计算得到绷绳的实际拉力，当实时计算得到的绷绳拉力减小到预设值时，及时对矿用挖掘机的斗杆推压力进行控制，能够保证起重臂不会被顶起。

第三方面，本发明一实施例还提供了一种矿用挖掘机，该矿用挖掘机包括上述的绷绳拉力检测装置。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物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、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种绷绳拉力检测装置，用于矿用挖掘机，其特征在于，所述装置包括：第一弯臂、第二弯臂和压力传感器；

所述第一弯臂一端铰接起重臂头部，另一端铰接两个绷绳中一个绷绳的端部；

所述第二弯臂一端铰接所述起重臂头部，另一端铰接两个所述绷绳中另一个绷绳的端部；

所述压力传感器安装在所述第一弯臂和所述第二弯臂间，所述压力传感器、所述第一弯臂和所述第二弯臂构成三角形构件，所述三角形构件能够起到平衡梁作用。

2.根据权利要求1所述的绷绳拉力检测装置，其特征在于，所述压力传感器与所述矿用挖掘机的电气控制系统连接。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的绷绳拉力检测装置，其特征在于，所述压力传感器为标准压力传感器。

4.一种起重臂保护方法，其特征在于，所述方法利用如权利要求1至3中任一项所述的绷绳拉力检测装置实现，所述方法包括：

根据压力传感器检测到的压力实时计算绷绳拉力；

当计算得到的绷绳拉力小于预设值时，控制矿用挖掘机的斗杆推压力不再增加，以保护起重臂不被顶起。

5.一种矿用挖掘机，其特征在于，所述矿用挖掘机包括如权利要求1至3中任一项所述的绷绳拉力检测装置。

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