CN113233352A - 一种用于履带式起重机的防侧翻装置及侧翻预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及履带式起重机防侧翻技术领域，尤其涉及一种用于履带式起重机的防侧翻装置及侧翻预警方法。种用于履带式起重机的防侧翻装置，包括履带、转动盘、承重台、主机、驾驶室、起重壁、钩绳、吊钩、变幅钢丝，还包括有配重箱、活塞板、连接杆和伸缩油缸。一种用于履带式起重机的侧翻预警方法，中央控制单元能够根据相应程度的警报控制所述伸缩油缸和所述气泵做出相应的动作，使得所述履带式起重机具有自动防侧翻的功能，且这样的调整时实时的连续的，且能够通过显示屏直观显示履带式起重机的重心变化情况，提高操作工人的操作稳定性，提高了履带式起重机防侧翻的性能。

Description

一种用于履带式起重机的防侧翻装置及侧翻预警方法

技术领域

本发明涉及履带式起重机防侧翻技术领域，尤其涉及一种用于履带式起重机的防侧翻装置及侧翻预警方法。

背景技术

传统起重机不吊负载时重心靠后，有后倾的趋势；吊重负载或者大跨度负载时，重心前移，有前倾的趋势。这种重心的变化都是由于使用时的被动变化，不能主动调整。要么就是改工况配置(如加配重或更改为超起工况)，但这只是不连续，不实时的重心调整，且调整重新达到稳定状态速度不够快。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点，提供一种用于履带式起重机的防侧翻装置及侧翻预警方法，中央控制单元能够根据相应程度的警报控制所述伸缩油缸和所述气泵做出相应的动作，使得所述履带式起重机具有自动防侧翻的功能，且这样的调整时实时的连续的，且能够通过显示屏直观显示履带式起重机的重心变化情况，提高操作工人的操作稳定性，提高了履带式起重机防侧翻的性能，另一方面，利用配重液来调整履带式起重机的重心，配重液为液体使得反应速度更快，使得调整履带式起重机重新达到稳定状态速度更快，进一步提高了履带式起重机防侧翻的性能。

本发明的技术方案为：

本发明提供一种用于履带式起重机的防侧翻装置，包括履带、转动盘、承重台、主机、驾驶室、起重壁、钩绳、吊钩、变幅钢丝，还包括有配重箱、活塞板、连接杆和伸缩油缸，所述配重箱设置在所述承重台远离所述驾驶室一端的下侧，所述配重箱整体形状呈“L”形，分为水平部和竖直部，所述竖直部内上部与外界相连通，所述水平部设置在所述承重台远离所述驾驶室一端的下侧，所述竖直部位于所述承重台远离所述驾驶室一端；

所述水平部内滑动式设置有所述活塞板，所述活塞板靠近所述驾驶室一端上设置有所述连接杆，所述连接杆另一端穿出所述配重箱与所述伸缩油缸的输出轴通过联轴器连接在一起；

所述伸缩油缸设置在所述承重台靠近驾驶室一端的下侧，所述配重箱含有配重液，所述伸缩油缸能够通过所述活塞板推动所述配重液在所述配重箱内移动。

进一步地，还包括固定块、导柱、封闭板和压缩弹簧，所述竖直部内的下端内壁之间设置有所述固定块，所述固定块上设置有所述导柱，所述导柱上端与所述竖直部内的上端壁相连，所述导柱上滑动式设置有所述封闭板，所述导柱上套设有所述压缩弹簧，所述压缩弹簧下端与所述封闭板上侧相抵，所述压缩弹簧上端与所述竖直部内的上端壁相抵；

所述封闭板和所述活塞板之间的所述配重箱内的空间为一封闭的空间，所述空间内充满所述配重液。

进一步地，还包括连接管和气泵，所述气泵设置在所述主机内，所述配重箱上端为封闭端，所述竖直部内上部连通设置有所述连接管，所述连接管另一端与所述气泵相连通，所述竖直部内上部依次通过所述连接管及所述气泵与外界相连通，所述气泵能够将所述竖直部内上部的空气排出或将外界的空气排入所述竖直部内上部。

进一步地，还包括拉力传感器、中央控制单元和显示报警模块及角度传感器，所述拉力传感器用于测量所述钩绳所受的拉力大小，所述角度传感器能够测得所述起重壁与水平面的夹角﹫，所述夹角﹫锐角，所述拉力传感器能够将测得的拉力大小转换为模拟信号发送到所述中央控制单元，所述中央控制单元能够根据接受到的所述拉力传感器能够将测得的拉力大小与所述夹角﹫计算出所述履带式起重机的重心投影到所述履带式起重机支撑面上的位置，所述显示报警模块能够根据所述履带式起重机的重心投影到所述履带式起重机支撑面上不同的位置发出不同程度的警报；

所述中央控制单元能够根据相应程度的警报控制所述伸缩油缸和所述气泵做出相应的动作，使得所述履带式起重机具有自动防侧翻的功能。

本发明还提供一种用于履带式起重机的侧翻预警方法，包括以下步骤：

S1：预先设定支撑面、第一区域、第二区域和第三区域，支撑面为两条履带外侧边缘点正投影到地面上而连起来围成的最大面积的支撑区域，支撑区域内包括三个半径依次增大的圆形区域，半径依次为R1、R2和R3，三个圆形区域为同心圆且圆心与两条履带的中心重合，三个圆形区域组成第一区域、第二区域和第三区域，第一区域为最内的所述圆形区域，第二区域为最内的圆形区域与中间的所述圆形区域之间的区域，第三区域为最外的圆形区域与中间的圆形区域之间的区域，两条所述履带相对内侧边缘点正投影到地面上而连起来的两条具有间隔的平行直线为两条第一外切线，两条所述履带相对外侧边缘点正投影到地面上而连起来的两条具有间隔的平行直线为两条第二外切线，所述第一区域的边缘与两条第一外切线均相切，所述第三区域的边缘与两条第二外切线均相切；

S2：确定履带式起重机的重心与第二组合部重心投影在支撑面上的距离L1，第二组合部由承重台、主机、驾驶室组成和伸缩油缸及气泵；

L1＝{G2*(c-b)+Q*(d-b)-G0*e}/(G0+G1+G2+Q),其中，G0为第一组成部的重力，第一组合部由配重箱、固定块、导柱、封闭板、压缩弹簧、活塞板、连接杆和连接管及配重箱内的配重液组成，G1为第二组合部的重力，G2为起重壁的重力，Q为拉力传感器测得的拉力大小即为履带式起重机的载荷，设配重箱远离驾驶室一侧的竖直边为基准M，b为第二组合部重心到基准M的水平距离，c为起重壁重心到基准M的水平距离，c＝g*cos﹫+h，其中，g为起重壁重心到起重壁转动点的直线距离，h为起重壁转动点到基准M的水平距离，d为吊钩到到基准M的水平距离，d＝c+f，f为起重壁重心到吊钩的水平距离；

S3：测得第二组合部重心到支撑面的中心的水平距离为L3，计算出履带式起重机的重心到支撑面的中心的水平距离为Lx，Lx＝|L1-L3|；

S4：若Lx≤R1，则显示报警模块不发出警报；

若R1＜Lx≤R2，则显示报警模块发出黄色警报；

若R2＜Lx≤R3，则显示报警模块发出红色警报，同时中央控制单元控制伸缩油缸和气泵做出第一动作，使得配重液被推入或拉出竖直部内，进而使得履带式起重机的重心偏移进第一区域内，当履带式起重机的重心重新进入第一区域内时，则中央控制单元控制伸缩油缸和气泵停止动作。

进一步地，在步骤S3后，显示报警模块能够将第一区域、第二区域和第三区域及所述履带式起重机的重心等比例缩放显示在显示报警模块的显示屏上，所述显示屏设置在所述驾驶室内。

进一步地，在步骤S2中，第一组合部重心、第二组合部重心和起重壁重心及载荷重心在支撑面上的投影均在同一直线上且通过支撑面的中心。

本发明的有益效果为：1、中央控制单元能够根据相应程度的警报控制所述伸缩油缸和所述气泵做出相应的动作，使得所述履带式起重机具有自动防侧翻的功能，且这样的调整时实时的连续的，且能够通过显示屏直观显示履带式起重机的重心变化情况，提高操作工人的操作稳定性，提高了履带式起重机防侧翻的性能。

2、利用配重液来调整履带式起重机的重心，配重液为液体使得反应速度更快，使得调整履带式起重机重新达到稳定状态速度更快，进一步提高了履带式起重机防侧翻的性能。。

附图说明

图1为本实施例履带式起重机的结构示意图。

图2为本实施例配重箱的结构示意图。

图3为本实施例配重箱的剖视图。

图4为本实施例配重箱内部的部分结构示意图。

图5为本实施例中央控制单元的电性连接示意图。

图6为本实施例履带式起重机各组成部分的重心位置示意图。

图7为本实施例显示报警模块的显示界面示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：1、履带，2、转动盘，3、承重台，4、主机，5、驾驶室，6、起重壁，7、钩绳，8、吊钩，9、变幅钢丝，10、配重箱，11、固定块，12、导柱，13、封闭板，14、压缩弹簧，15、活塞板，16、连接杆，17、连接管，18、气泵，19、伸缩油缸，20、拉力传感器，21、中央控制单元，22、显示报警模块。

具体实施方式

现在将参照附图在下文中更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明当前优选的实施方式。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施方式；而是为了透彻性和完整性而提供这些实施方式，并且这些实施方式将本发明的范围充分地传达给技术人员。

如图1-7所示，本发明提供一种用于履带1式起重机的防侧翻装置，包括履带1、转动盘2、承重台3、主机4、驾驶室5、起重壁6、钩绳7、吊钩8、变幅钢丝9，还包括有配重箱10、活塞板15、连接杆16和伸缩油缸19，配重箱10设置在承重台3远离驾驶室5一端的下侧，配重箱10整体形状呈“L”形，分为水平部和竖直部，竖直部内上部与外界相连通，水平部设置在承重台3远离驾驶室5一端的下侧，竖直部位于承重台3远离驾驶室5一端；水平部内滑动式设置有活塞板15，活塞板15靠近驾驶室5一端上设置有连接杆16，连接杆16另一端穿出配重箱10与伸缩油缸19的输出轴通过联轴器连接在一起；伸缩油缸19设置在承重台3靠近驾驶室5一端的下侧，配重箱10含有配重液，伸缩油缸19能够通过活塞板15推动配重液在配重箱10内移动。

进一步地，还包括固定块11、导柱12、封闭板13和压缩弹簧14，竖直部内的下端内壁之间设置有固定块11，固定块11上设置有导柱12，导柱12上端与竖直部内的上端壁相连，导柱12上滑动式设置有封闭板13，导柱12上套设有压缩弹簧14，压缩弹簧14下端与封闭板13上侧相抵，压缩弹簧14上端与竖直部内的上端壁相抵；封闭板13和活塞板15之间的配重箱10内的空间为一封闭的空间，空间内充满配重液。

进一步地，还包括连接管17和气泵18，气泵18设置在主机4内，配重箱10上端为封闭端，竖直部内上部连通设置有连接管17，连接管17另一端与气泵18相连通，竖直部内上部依次通过连接管17及气泵18与外界相连通，气泵18能够将竖直部内上部的空气排出或将外界的空气排入竖直部内上部。

进一步地，还包括拉力传感器20、中央控制单元21和显示报警模块22及角度传感器，拉力传感器20用于测量钩绳7所受的拉力大小，角度传感器能够测得起重壁6与水平面的夹角﹫，夹角﹫锐角，拉力传感器20能够将测得的拉力大小转换为模拟信号发送到中央控制单元21，中央控制单元21能够根据接受到的拉力传感器20能够将测得的拉力大小与夹角﹫计算出履带1式起重机的重心投影到履带1式起重机支撑面上的位置，显示报警模块22能够根据履带1式起重机的重心投影到履带1式起重机支撑面上不同的位置发出不同程度的警报；中央控制单元21能够根据相应程度的警报控制伸缩油缸19和气泵18做出相应的动作，使得履带1式起重机具有自动防侧翻的功能。

在履带1式起重作业过程重，当履带1式起重机重心偏离设定区域时，中央控制单元21控制伸缩油缸19的伸缩，从而推动或拉动活塞板15，进而使得配重液流入竖直部内或流出竖直部内，进而使得履带1式起重机重心回归设定区域，利用配重液来调整履带1式起重机的重心，配重液为液体使得反应速度更快，使得调整履带1式起重机重新达到稳定状态速度更快，提高了履带1式起重机防侧翻的性能。

需要说明的是，在推动或拉动活塞板15时气泵18会进行相应的工作，当推动活塞板15时，气泵18吸走竖直部内封闭板13上面的空气，使得在封闭板13上面形成拉扯作用的负压，进而使得配重液更加快速的流入竖直部内；当拉动活塞板15时，气泵18向竖直部内封闭板13上部排入空气，形成正压，进而使得配重液更加快速的流出竖直部内；依次来加快配重液的反应速度。

需要说明的是，封闭板13和活塞板15之间的配重箱10内的空间为一封闭的空间，空间内充满配重液，进而使得配重液在运动的过程中更加稳定，不会晃动。

本实施例还提供了一种用于履带式起重机的侧翻预警方法，包括以下步骤：

S1：预先设定支撑面、第一区域、第二区域和第三区域，支撑面为两条履带外侧边缘点正投影到地面上而连起来围成的最大面积的支撑区域，支撑区域内包括三个半径依次增大的圆形区域，半径依次为R1、R2和R3，三个圆形区域为同心圆且圆心与两条履带的中心重合，三个圆形区域组成第一区域、第二区域和第三区域，第一区域为最内的所述圆形区域，第二区域为最内的圆形区域与中间的所述圆形区域之间的区域，第三区域为最外的圆形区域与中间的圆形区域之间的区域，两条所述履带相对内侧边缘点正投影到地面上而连起来的两条具有间隔的平行直线为两条第一外切线，两条所述履带相对外侧边缘点正投影到地面上而连起来的两条具有间隔的平行直线为两条第二外切线，所述第一区域的边缘与两条第一外切线均相切，所述第三区域的边缘与两条第二外切线均相切；

S2：确定履带式起重机的重心与第二组合部重心投影在支撑面上的距离L1，第二组合部由承重台、主机、驾驶室组成和伸缩油缸及气泵；L1＝{G2*(c-b)+Q*(d-b)-G0*e}/(G0+G1+G2+Q),其中，G0为第一组成部的重力，第一组合部由配重箱、固定块、导柱、封闭板、压缩弹簧、活塞板、连接杆和连接管及配重箱内的配重液组成，G1为第二组合部的重力，G2为起重壁的重力，Q为拉力传感器测得的拉力大小即为履带式起重机的载荷，设配重箱远离驾驶室一侧的竖直边为基准M，b为第二组合部重心到基准M的水平距离，c为起重壁重心到基准M的水平距离，c＝g*cos﹫+h，其中，g为起重壁重心到起重壁转动点的直线距离，h为起重壁转动点到基准M的水平距离，d为吊钩到到基准M的水平距离，d＝c+f，f为起重壁重心到吊钩的水平距离；

S3：测得第二组合部重心到支撑面的中心的水平距离为L3，计算出履带式起重机的重心到支撑面的中心的水平距离为Lx，Lx＝|L1-L3|；

S4：若Lx≤R1，则显示报警模块不发出警报；

若R1＜Lx≤R2，则显示报警模块发出黄色警报；

若R2＜Lx≤R3，则显示报警模块发出红色警报，同时中央控制单元控制伸缩油缸和气泵做出动作，使得配重液被推入或拉出竖直部内，进而使得履带式起重机的重心偏移进第一区域内，当履带式起重机的重心重新进入第一区域内时，则中央控制单元控制伸缩油缸和气泵停止动作。

得出L1＝{G2*(c-b)+Q*(d-b)-G0*e}/(G0+G1+G2+Q)的详细过程如下：

参考图6，设履带式起重机的重心为G，由杠杆平衡原理可得：

G0*(e+L1)+G1*L1＝G2*L2+Q*(f+L2)，其中L2＝c-e-L1，由此化简可得：L1＝{G2*(c-b)+Q*(d-b)-G0*e}/(G0+G1+G2+Q)；在此计算过程中，忽略了变幅钢丝、吊钩及吊绳的重力影响，同时不计算入履带和转动盘的重力，将履带和转动盘的重力作为补偿重力。

进一步地，在步骤S3后，显示报警模块能够将第一区域、第二区域和第三区域及所述履带式起重机的重心等比例缩放显示在显示报警模块的显示屏上，所述显示屏设置在所述驾驶室内。

中央控制单元能够根据相应程度的警报控制所述伸缩油缸和所述气泵做出相应的动作，使得所述履带式起重机具有自动防侧翻的功能，且这样的调整时实时的连续的，且能够通过显示屏直观显示履带式起重机的重心变化情况，提高操作工人的操作稳定性，提高了履带式起重机防侧翻的性能。

进一步地，在步骤S2中，第一组合部重心、第二组合部重心和起重壁重心及载荷重心在支撑面上的投影均在同一直线上且通过支撑面的中心。

以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种用于履带式起重机的防侧翻装置，包括履带、转动盘、承重台、主机、驾驶室、起重壁、钩绳、吊钩、变幅钢丝，其特征在于，

还包括有配重箱、活塞板、连接杆和伸缩油缸，所述配重箱设置在所述承重台远离所述驾驶室一端的下侧，所述配重箱整体形状呈“L”形，分为水平部和竖直部，所述竖直部内上部与外界相连通，所述水平部设置在所述承重台远离所述驾驶室一端的下侧，所述竖直部位于所述承重台远离所述驾驶室一端；

所述水平部内滑动式设置有所述活塞板，所述活塞板靠近所述驾驶室一端上设置有所述连接杆，所述连接杆另一端穿出所述配重箱与所述伸缩油缸的输出轴通过联轴器连接在一起；

所述伸缩油缸设置在所述承重台靠近驾驶室一端的下侧，所述配重箱含有配重液，所述伸缩油缸能够通过所述活塞板推动所述配重液在所述配重箱内移动。

2.如权利要求1所述的一种用于履带式起重机的防侧翻装置，其特征在于：

还包括固定块、导柱、封闭板和压缩弹簧，所述竖直部内的下端内壁之间设置有所述固定块，所述固定块上设置有所述导柱，所述导柱上端与所述竖直部内的上端壁相连，所述导柱上滑动式设置有所述封闭板，所述导柱上套设有所述压缩弹簧，所述压缩弹簧下端与所述封闭板上侧相抵，所述压缩弹簧上端与所述竖直部内的上端壁相抵；

所述封闭板和所述活塞板之间的所述配重箱内的空间为一封闭的空间，所述空间内充满所述配重液。

3.如权利要求2所述的一种用于履带式起重机的防侧翻装置，其特征在于：

还包括连接管和气泵，所述气泵设置在所述主机内，所述配重箱上端为封闭端，所述竖直部内上部连通设置有所述连接管，所述连接管另一端与所述气泵相连通，所述竖直部内上部依次通过所述连接管及所述气泵与外界相连通，所述气泵能够将所述竖直部内上部的空气排出或将外界的空气排入所述竖直部内上部。

4.如权利要求3所述的一种用于履带式起重机的防侧翻装置，其特征在于：

还包括拉力传感器、中央控制单元和显示报警模块及角度传感器，所述拉力传感器用于测量所述钩绳所受的拉力大小，所述角度传感器能够测得所述起重壁与水平面的夹角﹫，所述夹角﹫锐角，所述拉力传感器能够将测得的拉力大小转换为模拟信号发送到所述中央控制单元，所述中央控制单元能够根据接受到的所述拉力传感器能够将测得的拉力大小与所述夹角﹫计算出所述履带式起重机的重心投影到所述履带式起重机支撑面上的位置，所述显示报警模块能够根据所述履带式起重机的重心投影到所述履带式起重机支撑面上不同的位置发出不同程度的警报；

所述中央控制单元能够根据相应程度的警报控制所述伸缩油缸和所述气泵做出相应的动作，使得所述履带式起重机具有自动防侧翻的功能。

5.一种用于履带式起重机的侧翻预警方法，所述侧翻预警方法基于如权利要求1-4任一项所述的防侧翻装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1：预先设定支撑面、第一区域、第二区域和第三区域，支撑面为两条履带外侧边缘点正投影到地面上而连起来围成的最大面积的支撑区域，支撑区域内包括三个半径依次增大的圆形区域，半径依次为R1、R2和R3，三个圆形区域为同心圆且圆心与两条履带的中心重合，三个圆形区域组成第一区域、第二区域和第三区域，第一区域为最内的所述圆形区域，第二区域为最内的圆形区域与中间的所述圆形区域之间的区域，第三区域为最外的圆形区域与中间的圆形区域之间的区域，两条所述履带相对内侧边缘点正投影到地面上而连起来的两条具有间隔的平行直线为两条第一外切线，两条所述履带相对外侧边缘点正投影到地面上而连起来的两条具有间隔的平行直线为两条第二外切线，所述第一区域的边缘与两条第一外切线均相切，所述第三区域的边缘与两条第二外切线均相切；

S2：确定履带式起重机的重心与第二组合部重心投影在支撑面上的距离L1，第二组合部由承重台、主机、驾驶室组成和伸缩油缸及气泵；

L1＝{G2*(c-b)+Q*(d-b)-G0*e}/(G0+G1+G2+Q),其中，G0为第一组成部的重力，第一组合部由配重箱、固定块、导柱、封闭板、压缩弹簧、活塞板、连接杆和连接管及配重箱内的配重液组成，G1为第二组合部的重力，G2为起重壁的重力，Q为拉力传感器测得的拉力大小即为履带式起重机的载荷，设配重箱远离驾驶室一侧的竖直边为基准M，b为第二组合部重心到基准M的水平距离，c为起重壁重心到基准M的水平距离，c＝g*cos﹫+h，其中，g为起重壁重心到起重壁转动点的直线距离，h为起重壁转动点到基准M的水平距离，d为吊钩到到基准M的水平距离，d＝c+f，f为起重壁重心到吊钩的水平距离；

S3：测得第二组合部重心到支撑面的中心的水平距离为L3，计算出履带式起重机的重心到支撑面的中心的水平距离为Lx，Lx＝|L1-L3|；

S4：若Lx≤R1，则显示报警模块不发出警报；

若R1＜Lx≤R2，则显示报警模块发出黄色警报；

若R2＜Lx≤R3，则显示报警模块发出红色警报，同时中央控制单元控制伸缩油缸和气泵做出第一动作，使得配重液被推入或拉出竖直部内，进而使得履带式起重机的重心偏移进第一区域内，当履带式起重机的重心重新进入第一区域内时，则中央控制单元控制伸缩油缸和气泵停止动作。

6.根据权利要求5所述的一种用于履带式起重机的侧翻预警方法，其特征在于：

在步骤S3后，显示报警模块能够将第一区域、第二区域和第三区域及所述履带式起重机的重心等比例缩放显示在显示报警模块的显示屏上，所述显示屏设置在所述驾驶室内。

7.根据权利要求5所述的一种用于履带式起重机的侧翻预警方法，其特征在于：

在步骤S2中，第一组合部重心、第二组合部重心和起重壁重心及载荷重心在支撑面上的投影均在同一直线上且通过支撑面的中心。

Images