CN113353808B - 一种吊管机及其平衡控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程车辆领域，公开了一种吊管机，增设两个能支撑于地面的支重组件，并为每个支重组件配设测力传感器，通过测力传感器获取支重组件与地面之间沿预设方向的作用力，以根据该作用力确定吊管机是否平衡。本发明还提供了上述吊管机的平衡控制方法，处于非行驶状态的吊管机收到起吊指令时，控制两个支重组件切换至支撑状态；计算每个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力，在两个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力相对于底盘结构的重心所在竖直轴线的力矩不等时，控制驱动单元驱动配重动作以将吊管机调节至平衡状态，有效解决了现有技术中倾翻力矩难以准确测量的问题，能根据实际使用环境及时地调节配重，防止吊管机发生偏载或侧翻。

Description

一种吊管机及其平衡控制方法

技术领域

本发明涉及工程车辆领域，尤其涉及一种吊管机及其平衡控制方法。

背景技术

吊管机是石油、天然气管道施工中的重要设备，主要用于管道线的铺设作业，通常是借用推土机的底盘结构，在底盘结构的一侧安装配重，在另一侧安装起吊管线或重物的吊臂。

目前的吊管机在管道施工过程中发生侧翻等事故的比例较高，直接影响到管道施工的安全性，具体问题如下：

1、吊管机的配重往往是不规则结构，其重心力矩较难计算准确，且吊臂角度及管线等重物质量不能准确计算和测量，加上配重的调整大多由操作者凭借经验操作，在起吊时配重位置往往不合理，这会产生多个问题，比如作业不平稳，单侧履带结构受力过大导致履带底盘结构破坏，影响履带底盘结构的使用寿命问题，甚至导致吊管机发生滑移或侧翻等严重情况。

2、即使通过手动的方式多次调整配重的位置，使起吊过程满足吊管机左右侧力矩平衡，但在吊管机负载前进时，由于侧风、地面出现横向坡度或者单侧履带底盘进入水窝、湿地等容易下陷的特殊施工环境时，行驶过程中仍会出现不平衡的问题，也必将会出现与起吊不平衡相类似的使用问题。

针对上述问题，目前的主要解决方案有：1、结构方面的改进，如增加超载保护装置、力矩限制器、极限位置限制器、平衡配重和防倾翻装置、缓冲器等防护装置。2、实施一定的施工安全措施，如管道施工单位根据生产实践，在吊管机安全管理和安全施工措施方面，总结了牵引施工法、枕木防滑、极寒地区防冻、防滑等安全施工方法。3、利用Pro/E或ADAMS软件等进行虚拟仿真，模拟一定起吊重量下，配重伸缩油缸的行程曲线，参考油缸行程曲线进行展开及收回过程的控制等等。

以上解决方案均有一定程度的改善效果，但同时存在应用缺陷，如不能根据实际使用环境如外部风力等因素的影响及时准确调整配重，仍然存在单侧偏载或者侧翻等可能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种吊管机及其平衡控制方法，能够根据实际使用环境及时地调节配重，以防止吊管机发生偏载或侧翻。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种吊管机，包括底盘结构、防偏载及侧翻装置及转动安装于所述底盘结构宽度方向一侧的吊臂，所述防偏载及侧翻装置包括安装于所述底盘结构宽度方向另一侧的配重组件，所述配重组件包括配重和用于驱动所述配重动作以将所述吊管机调节至平衡状态的驱动单元；所述防偏载及侧翻装置还包括：

两个支重组件，分别安装于所述底盘结构宽度方向的两侧，所述支重组件能够选择性地处于支撑于地面的支撑状态或脱离地面的闲置状态；

测力传感器，每个所述支重组件配设至少一个所述测力传感器，用于测量对应的所述支重组件与地面之间沿预设方向的作用力，所述预设方向为所述底盘结构的重心所在竖直轴线的延伸方向。

作为上述吊管机的一种优选技术方案，两个所述支重组件关于预设平面对称布设，所述预设平面为经过所述底盘结构的重心且垂直于所述底盘结构宽度方向的平面。

作为上述吊管机的一种优选技术方案，所述防偏载及侧翻装置还包括：

倾角传感器，用于测量所述底盘结构相对于水平面的倾斜角度。

作为上述吊管机的一种优选技术方案，还包括：

预警装置，用于在所述底盘结构的倾斜角度大于目标预警角度时进行报警提示。

作为上述吊管机的一种优选技术方案，所述支重组件包括：

支撑架，所述支撑架的一端与所述底盘结构转动连接；

支重驱动件，所述支重驱动件用于驱动所述支撑架动作以使所述支撑架的另一端选择性地支撑于地面或脱离地面；

所述支撑架与所述底盘结构的连接位置处及所述支重驱动件与所述支撑架的连接位置处均设有所述测力传感器。

本发明还提供了上述吊管机的平衡控制方法，包括以下步骤：

处于非行驶状态的吊管机收到起吊指令时，控制两个所述支重组件切换至支撑状态；

计算每个所述支重组件与地面之间沿预设方向的作用力；

若两个所述支重组件与地面之间沿所述预设方向的作用力相对于所述底盘结构的重心所在竖直轴线的力矩不等，则所述吊管机处于非平衡状态，控制所述驱动单元驱动所述配重动作，以将所述吊管机调节至平衡状态。

作为上述吊管机的平衡控制方法的一种优选技术方案，与所述吊臂位于同一侧的所述支重组件、与所述配重组件位于同一侧的所述支重组件与地面之间沿所述预设方向的作用力分别为F₀和F’₀，与所述吊臂位于同一侧的所述支重组件的重心、与所述配重组件位于同一侧的所述支重组件的重心与所述底盘结构的重心所在竖直轴线之间的距离分别为L_支重和L’_支重；

在F₀×L_支重＞F’₀×L’_支重时，控制所述驱动单元驱动所述配重动作以增大所述配重的重心与预设平面之间的距离；

在F₀×L_支重＜F’₀×L’_支重时，控制所述驱动单元驱动所述配重动作以缩短所述配重的重心与所述预设平面之间的距离。

作为上述吊管机的平衡控制方法的一种优选技术方案，

在F₀×L_支重≠F’₀×L’_支重时，控制所述驱动单元驱动所述配重伸缩△L以使F₀×L_支重＝F’₀×L’_支重；

△L＝|(L_物×cosθ-L₀×sinθ×sinθ₀)×L_配重/(L_物×cosθ)-L_配重|；

式中，L_物表示处于水平地面上的吊管机保持吊起重物的平衡状态时，所述重物的重心与所述底盘结构的重心所在竖直轴线之间的距离；

θ表示所述底盘结构相对于水平面的倾斜角度；

L₀表示所述吊臂的长度；

θ₀表示所述吊管机处于水平路面时，吊臂与水平面之间的夹角；

L_配重表示处于水平地面上的吊管机保持吊起重物的平衡状态时，所述配重的重心与所述底盘结构重心所在竖直轴线之间的距离。

作为上述吊管机的平衡控制方法的一种优选技术方案，在所述吊管机行驶过程中，若所述底盘结构相对于水平面的倾斜角度达到目标预警角度，则发出预警提示指令，用于提示需停止行驶对所述吊管机进行平衡控制。

作为上述吊管机的平衡控制方法的一种优选技术方案，在所述吊管机行驶过程中，若所述底盘结构相对于水平面的倾斜角度达到目标倾翻角度，则强制控制所述吊管机紧急停车，且发出报警指令用于提示所述吊管机具有倾翻风险且正在强制所述吊管机进行紧急停车；

所述目标倾翻角度大于所述目标预警角度。

本发明的有益效果：本发明提供的吊管机，增设了两个能够支撑于地面的支重组件，并为每个支重组件配设测力传感器，通过测力传感器获取每个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力，将重物对吊管机平衡的影响，通过两个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力体现，以确定吊管机是否平衡，并在吊管机不平衡时通过配重调节两个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力，以将吊管机调节至平衡状态。

本发明提供的吊管机平衡控制方法，在处于非行驶状态的吊管机收到起吊指令时，控制两个支重组件切换至支撑状态；之后计算每个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力，在两个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力相对于底盘结构的重心所在竖直轴线的力矩不等时，控制驱动单元驱动配重动作以将吊管机调节至平衡状态，有效解决了现有技术中倾翻力矩难以准确测量的问题，而且能够根据实际使用环境及时地调节配重，防止吊管机发生偏载或侧翻。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的两个支重组件处于支撑状态的吊管机的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的两个支重组件处于闲置状态的吊管机的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的支重组件的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的吊管机平衡控制方法的主要流程图；

图5是本发明实施例提供的吊管机平衡控制方法的详细流程图；

图6是本发明实施例提供的处于水平地面上的吊管机保持吊起重物的平衡状态时的受力分析图；

图7是本发明实施例提供的相对于水平面倾斜角度θ的吊管机保持吊起重物的平衡状态时的受力分析图。

图中：

1、底盘结构；2、配重组件；21、配重；22、驱动单元；3、变幅卷扬系统；4、滑轮组及吊钩总成；5、吊臂；6、重物；71、第一支重组件；72、第二支重组件；731、第一连接臂；732、第二连接臂；733、固定板；734、支重驱动件。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种吊管机，一般用于搬运和铺设管道，还用于起吊重物6。

吊管机主要包括底盘结构1、变幅卷扬系统3、吊臂5、滑轮组及吊钩总成4、防偏载及侧翻装置及转动安装于底盘结构1宽度方向一侧的吊臂5，防偏载及侧翻装置包括安装于底盘结构1宽度方向另一侧的配重组件2。

其中，底盘结构1主要为吊管机的底盘结构1，底盘结构1多为履带式结构，其包括安装工作装置和附属装置所必须的连接件，如可驾驶室、机棚等。

吊臂5是吊管机的重要部件，吊臂5的一端与底盘结构1铰接，实现吊臂5绕固定支点转动，通过底盘结构1对吊臂5进行支撑，吊臂5用于吊起重物6，需要承载吊管机的额定起重量。

滑轮组及吊钩总成4包括滑轮组、吊钩和绳索，上述绳索优选采用钢丝绳，滑轮组安装在吊臂5上，可利用滑轮组的倍率，将起吊重量分配至多根绳索上，例如：如果滑轮组的倍率为8，则每根钢丝绳承受1/8起吊重物6的质量，保证钢丝绳的使用安全和寿命；同时，通过滑轮组改变钢丝绳的长度，从而实现吊臂5的变幅操作。吊钩一般通过钢丝绳等与管线等重物6连接。

变幅卷扬系统3安装在底盘结构1上，用于控制吊臂5及吊钩伸展收缩的结构，通常与配重组件2安装在吊管机的同一侧。变幅卷扬系统3一般由卷扬支架、液压马达、卷筒、减速机、钢丝绳等组成，能够改变钢丝绳的长度，改变吊臂5沿横向的水平位移，从而改变操作范围和起吊角度，一般可在0°～86°内变副，适应不同起吊重量的工作要求。

配重组件2用于平衡吊管机起吊管线等重物6时的倾翻力矩，其包括驱动单元22和配重21，驱动单元22的一端连接于底盘结构1，另一端连接于配重21，用于驱动配重21动作以将吊管机调节至平衡状态。驱动单元22包括两个对称设置的配重油缸和四连杆机构，其中配重油缸的一端安装于底盘结构1上，配重油缸的另一端铰接于四连杆机构，四连杆机构铰接于底盘结构1。通过两个配重油缸驱动四连杆机构绕其与底盘结构1的铰接点转动，实现配重21向外展开或向内收回，达到平衡倾翻力矩的目的，从而保证吊管机起吊工作的稳定性和平衡性。至于吊管机上由配重油缸驱动的四连杆机构的具体结构为现有技术，在此不再详细赘叙。

将配重21的重心与底盘结构1的重心所在竖直轴线之间的距离记为L_配重，配重21的重量记为G_配重，重物6的重心与底盘结构1的重心所在竖直轴线之间的距离记为L_物，重物6的重量记为G_物。

在吊管机处于平衡状态时，L_配重×G_配重＝L_物×G_物；若是吊管机起吊过程中出现L_配重×G_配重≠L_物×G_物，即L_配重×G_配重＜L_物×G_物，或L_配重×G_配重＞L_物×G_物，则说明此时吊管机处于非平衡状态，可能会发生倾翻；在吊管机行驶过程中，若路面发生倾斜，在吊管机的底盘结构1相对于水平面的倾斜角度达到一定程度时，吊管机也可能会发生倾翻。在出现上述两种情况时均需要通过调节配重21平衡倾翻力矩。

受地形、外部风力等实际环境因素的影响，吊管机行驶过程中重物6摆动会导致L_物不易测量，导致无法根据实际环境及时准确地调整配重21，导致底盘结构1可能会出现单侧受力偏大，影响吊管机的使用寿命，严重时甚至会出现侧滑或侧翻等威胁作业安全的事故。

为此，本实施例对上述防偏载及侧翻装置进行了改进，具体地，防偏载及侧翻装置还包括两个支重组件，两个支重组件分别安装于底盘结构1宽度方向的两侧，支重组件能够选择性地处于支撑于地面的支撑状态或脱离地面的闲置状态；每个支重组件配设至少一个测力传感器，测力传感器用于获取对应的支重组件与地面之间沿预设方向的作用力，预设方向为底盘结构1的重心所在竖直轴线的延伸方向。需要说明的是，通过测力传感器用于获取对应的支重组件与地面之间沿预设方向的作用力的方法详见下文吊管机的平衡控制方法。

本实施例将与吊臂5位于同一侧的支重组件记为第一支重组件71，与配重组件2位于同一侧的支重组件记为第二支重组件72，第一支重组件71和第二支重组件72的结构相同，与底盘结构1之间的连接方式相同，下面仅对第一支重组件71的具体结构进行详细说明，第二支重组件72的结构不再赘叙。

如图3所示，第一支重组件71包括支撑架和支重驱动件734，其中，支撑架的一端与底盘结构1转动连接，支重驱动件734的一端与支撑架转动连接，另一端与底盘结构1转动连接，支重驱动件734用于驱动支撑架动作以使支撑架的另一端选择性地支撑于地面或脱离地面；支撑架与底盘结构1的连接位置处及支重驱动件734与支撑架的连接位置处均设有测力传感器。

本实施例中，支重驱动件734为液压缸，支撑架大致为L形，每个支撑架包括两个L形的第一连接臂731，及连接两个第一连接臂731的第二连接臂732，以形成大致呈U形的支撑架，每个第一连接臂731的上表面各转动连接一个支重驱动件734，每个支重驱动件734未连接第一连接臂731的一端、每个第一连接臂731远离第二连接臂732的一端各转动连接一个固定板733，固定板733固定安装于底盘结构1上。第一连接臂731与固定板733的连接位置处、支重驱动件734与固定板733的连接位置处各设一个测力传感器。

第二连接臂732的下表面为平面，在第一支重组件71处于支撑状态时，第二连接臂732的下表面支撑于地面上。通过支重驱动件734的伸缩带动支撑架转动，以使第二连接臂732支撑于地面上或脱离地面。

在吊管机不工作时，通过支重驱动件734驱动对应的支撑架转动，以将第一支重组件71和第二支重组件72均调节至闲置状态，以满足吊管机的限宽等要求。在吊管机开始行驶之前，也需将第一支重组件71和第二支重组件72均调节至闲置状态，以避免第一支重组件71和第二支重组件72支撑于地面上而阻碍吊管机行走。

需要说明的是，第一支重组件71和第二支重组件72处于闲置状态时，第一支重组件71和第二支重组件72处于底盘结构1的履带板齿的上方，以防止第一支重组件71和第二支重组件72对履带的行走造成干涉。

如图4所示，基于上述防偏载及侧翻装置，本实施例提供了上述吊管机的平衡控制方法，处于非行驶状态的吊管机收到起吊指令时，控制两个支重组件切换至支撑状态；计算每个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力；若两个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力相对于底盘结构1的重心所在竖直轴线的力矩不等，则吊管机处于非平衡状态，控制驱动单元22驱动配重21动作以将吊管机调节至平衡状态。

进一步地，吊管机行驶过程中，可能因路面不平而导致吊管机发生倾斜而存在倾翻的风险，此外吊管机进行起吊作业时，若吊管机所在路面是倾斜的，也会增大吊管机发生倾翻的风险。为此，防偏载及侧翻装置还包括倾角传感器和预警装置，其中，倾角传感器用于测量底盘结构1相对于水平面的倾斜角度，要求倾角传感器位于吊管机处于水平路面上时底盘结构1重心的竖直轴线上，至于倾角传感器的具体安装位置可以根据实际空间布置确定，在此不再具体限定。预警装置用于在倾斜角度较大以致存在倾翻风险时进行报警提示，以达到提醒操作者的目的。预警装置可以为显示报警，如通过驾驶室内的显示装置所显示的吊管机控制界面上显示文字、符号等提示内容，也可以为声音报警或灯光报警。

图5是本发明实施例提供的吊管机的平衡控制方法的详细流程图，下面结合图5对上述吊管机的平衡控制方法进行详细说明。

S1、获取吊管机的平衡控制指令；

本实施例提供的吊管机增设了启闭装置，用于控制防偏载及侧翻装置启闭。具体地，启闭装置设于驾驶室内，可以为驾驶室操作台上控制按钮，也可以是驾驶室内的显示装置如显示屏上的吊管机控制界面上控制按键等，在此不再详细说明。通过操作启闭装置，控制防偏载及侧翻装置开启或关闭。在通过启闭装置控制防偏载及侧翻装置开启时，吊管机控制器将会收到一个电信号，该电信号即为吊管机的平衡控制指令。

S2、判断吊管机是否处于行驶状态，若是，则执行S30，若否，则执行S40；

吊管机处于行驶状态，顾名思义，指的是底盘结构1的履带正在工作，以使吊管机前行或后退。

S30、判断底盘结构1相对于水平面的倾斜角度是否大于目标倾翻角度，若是，则执行S31，若否，则执行S32。

S31、强制控制吊管机紧急停车，并发出报警指令。

吊管机行驶过程中，已经完成起吊，此时影响吊管机侧翻的主要原因是吊管机所在路面的坡度，因此需要判断底盘结构1相对于水平面的倾斜角度是否大于目标倾翻角度。

一旦底盘结构1相对于水平面的倾斜角度大于目标倾翻角度，则说明吊管机发生倾翻的风险较大，甚至可能来不及等操作者控制吊管机停止行驶，就会发生倾翻。此时采用强制控制吊管机紧急停车的措施，为了避免给操作者造成恐慌，需要吊管机控制器发出吊管机具有倾翻风险且进行强制停车的报警信号。

S32、判断底盘结构1相对于水平面的倾斜角度是否大于目标预警角度，若是，则执行S33，若否，则返回S30。

吊管机行驶过程中，若底盘结构1相对于水平面的倾斜角度不大于目标预警角度，则说明吊管机发生倾翻的风险较小，无需调整配重21，继续监测吊管机的底盘结构1相对于水平面的倾斜角度即可。

S33、发出预警提示指令，并执行S34。

在底盘结构1相对于水平面的倾斜角度大于目标预警角度且不大于目标倾翻角度时，说明此时吊管机具有发生倾翻的风险，但发生倾翻的风险相对较小。为了避免吊管机突然强制停车给操作者的控制造成混乱以及给操作者造成恐慌，此时仅发出需停车对吊管机进行平衡控制的预警提示指令，以便于操作者收到预警提示指令时，有序地控制吊管机停止行驶，之后对吊管机进行平衡调节。

S34、在收到吊管机已停止行驶的指令后，控制两个支重组件切换至支撑状态，之后执行S35。

在吊管机处于行驶状态时，若是将两个支重组件支撑于地面上，会对底盘结构1的履带行驶的干涉。因此吊管机行驶过程中，两个支重组件均处于闲置状态，在收到吊管机已停止行驶的指令后，需要先控制两个支重组件切换至支撑状态，以便于后续实时测量支重组件与底盘结构1之间的作用力。

S35、计算每个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力，并执行S36。

如图6和图7所示，把支撑架与底盘结构1之间的作用力分解为支重驱动件734与底盘结构1之间的作用力F₁和F’₁，及支撑架与底盘结构1之间的作用力F₂和F’₂。上述支重组件与地面之间沿预设方向的作用力指的是支撑架与地面之间的作用力F₀和F’₀。通过支撑架与底盘结构1的连接位置处的测力传感器测量F₂和F’₂，通过支重驱动件734与底盘结构1连接位置处的测力传感器测量F₁和F’₁，根据F₁和F₂计算F₀，根据F’₁和F’₂计算F’₀。

S36、判断两个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力是否相等，若否，则执行S37，若是，则执行S38。

第一支重组件71、第二支重组件72与地面之间沿预设方向的作用力相对于底盘结构1的重心所在竖直轴线的力矩分别为F₀×L_支重、F’₀×L’_支重，其中，上述L_支重和L’_支重分别表示第一支重组件71、第二支重组件72的重心与底盘结构1的重心所在竖直轴线之间的距离。

在吊管机处于平衡状态且支撑组件处于支撑状态时，F₀×L_支重＝F’₀×L’_支重，而L_支重和L’_支重是不变的，因此可以通过测量F₀和F’₀，比较上述两个力矩是否相等，以确定吊管机是否处于平衡状态。

本实施例中，第一支重组件71和第二支重组件72关于预设平面对称布设，预设平面为经过底盘结构1的重心且垂直于底盘结构1宽度方向的平面，即L_支重＝L’_支重。因此可以通过比较F₀和F’₀的大小，确定吊管机是否处于平衡状态。

在L_支重＝L’_支重前提下，若两个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力不相等，则说明吊管机存在倾翻力矩，具有倾翻风险，需要对根据两个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力大小调节配重21，以防止吊管机发生倾翻。

在L_支重＝L’_支重前提下，若两个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力相等，则说明虽然吊管机所处倾斜路面的倾斜角度大于目标倾翻角度，但由于两个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力相等，整个吊管机处于一个平衡状态，不存在倾翻力矩，吊管机发生倾翻的概率很小。

确认吊管机发生倾翻的风险较小之后，为了避免支重组件对吊管机的行驶造成干涉，在控制两个支重组件切换至闲置状态之后，吊管机控制器发出吊管机可以继续行驶的形式提示指令，以提示操作者继续控制吊管机行驶。

S37、通过驱动单元22控制配重21动作以将吊管机调节至平衡状态；之后执行S38。

如图6和图7所示，通过驱动单元22控制配重21动作以使两个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力相等的具体方法如下：

第一支重组件71与地面之间沿预设方向的作用力为第一作用力F₀，第二支重组件72与地面之间沿预设方向的作用力为第二作用力F’₀。在F₀不等于F’₀时，吊管机处于非平衡状态。

F₀大于F’₀时，控制驱动单元22驱动配重21动作以增大配重21的重心与预设平面之间的距离；F₀小于F’₀时，控制驱动单元22驱动配重21动作以缩短配重21的重心与预设平面之间的距离。

本实施例中，通过控制驱动单元22驱动配重21伸缩△L以使两个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力相等。

参照图6可知，吊管机处于水平地面上且吊起重物6后处于平衡状态时，满足如下公式：

L_配重×G_配重＝L_物×G_物   公式(1)

如图7所示，假设底盘结构1相对于水平面的倾斜角度为θ，在吊管机行驶至相对于水平面倾斜角度θ的路面上时，配重21侧的力臂由L_配重变为L’_配重，重物6侧的力臂由L_物变为L’_物，在吊管机仍能保持平衡时满足如下公式：

G_物×L’_物＝G_配重×L’_配重   公式(2)

由上述公式(1)和公式(2)可以得到如下公式：

L’_配重＝L_配重×L’_物/L_物   公式(3)

参照图7中L_物、L₀和θ₀的几何关系可以得到如下公式：

L’_物＝L_物×cosθ-L₀×sinθ×sinθ₀   公式(4)

△L＝|L’_配重/cosθ–L_配重|   公式(5)

根据上述公式公式(3)、(4)和公式(5)，可以得到如下公式：

△L＝|(L_物×cosθ-L₀×sinθ×sinθ₀)×L_配重/(L_物×cosθ)-L_配重|

公式(6)

上述公式中，L₀表示吊臂5的长度，θ₀表示吊管机处于水平面时吊臂5与水平面之间的夹角。

根据上述公式(6)计算得到的△L控制驱动单元22驱动配重21伸缩对应的长度，以使F₀＝F’₀，以将吊管机调节至平衡状态。

于其他实施例中，还可以直接控制驱动单元22驱动配重21伸缩，并实时测量计算F₀、F’₀，直至F₀＝F’₀。

S38、控制两个支重组件切换至闲置状态，之后发出吊管机可以继续行驶的行驶提示指令。

S40、判断起吊机是否处于起吊过程中，若否，则执行S41，若是，则执行S42；

S41、判断是否收到起吊指令，若是，则执行S42，如否，则返回S41。

由于操作者通过启闭装置控制防偏载及侧翻装置开启的时间比较随机，若是在非起吊过程且非行驶状态上开启防偏载及侧翻装置，存在误操作的可能，为了避免对操作者接下来的操作造成影响，继续等待起到起吊指令即可。

但为了防止起吊过程中，吊管机发生倾翻，通常需要在吊管机开始起吊作业之前，控制两个支重组件切换至支撑状态并使两个支重组件关于底盘结构1的履带对称。若是收到起吊指令之后，再控制两个支重组件切换至支撑状态，那么在两个支重组件切换至支撑状态且使两个支重组件关于底盘结构1的履带对称之前，吊管机仍存在侧翻的可能。

为此，本实施例在吊管机控制器上电时，通过预警装置进行开启防偏载及侧翻装置的显示提醒或语音提醒。操作者看到该显示提醒或语音提醒之后，可以根据实际需求确定是否需要开启防偏载及侧翻装置。

S42、控制两个支重组件切换至支撑状态，之后执行S43。

S43、计算每个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力，并执行S44。

S44、判断两个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力是否相等，若否，则执行S45，若是，则执行S46。

S45、通过驱动单元22控制配重21动作以将吊管机调节至平衡状态；之后执行S46。

通过驱动单元22控制配重21动作以使两个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力相等的方法与上述步骤S38中所介绍的方法相同，在此不再重复赘叙。

S46、判断是否收到结束起吊指令，若是，则执行S47，若否，则返回S43。

在起吊过程中，由于吊臂5起吊重物6的影响以及吊臂5角度的变化均会影响吊管机的平衡，因此在整个起吊过程中都是需要不断的进行配重21调节的。一旦收到结束起吊指令，则说明完成了重物6起吊，再执行S47将两个支重组件切换至闲置状态即可。

S47、控制两个支重组件切换至闲置状态，之后返回S2。

本实施例提供的吊管机，增设了两个能够支撑于地面的支重组件，并为每个支重组件配设测力传感器，通过测力传感器获取每个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力，将重物6对吊管机平衡的影响，通过两个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力体现，以确定吊管机是否平衡，并在吊管机不平衡时通过配重21调节两个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力，以将吊管机调节至平衡状态。

本实施例提供的吊管机平衡控制方法，在处于非行驶状态的吊管机收到起吊指令时，控制两个支重组件切换至支撑状态；之后计算每个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力，在两个支重组件与地面之间沿预设方向的作用力相对于底盘结构1的重心所在竖直轴线的力矩不等时，控制驱动单元22驱动配重21动作以将吊管机调节至平衡状态，有效解决了现有技术中倾翻力矩难以准确测量的问题，而且能够根据实际使用环境及时地调节配重21，防止吊管机发生偏载或侧翻。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (9)

1.一种吊管机，包括底盘结构(1)、防偏载及侧翻装置及转动安装于所述底盘结构(1)宽度方向一侧的吊臂(5)，所述防偏载及侧翻装置包括安装于所述底盘结构(1)宽度方向另一侧的配重组件(2)，所述配重组件(2)包括配重(21)和用于驱动所述配重(21)动作以将所述吊管机调节至平衡状态的驱动单元(22)；其特征在于，所述防偏载及侧翻装置还包括：

两个支重组件，分别安装于所述底盘结构(1)宽度方向的两侧，所述支重组件能够选择性地处于支撑于地面的支撑状态或脱离地面的闲置状态；

测力传感器，每个所述支重组件配设至少一个所述测力传感器，用于获取对应的所述支重组件与地面之间沿预设方向的作用力，所述预设方向为所述底盘结构(1)的重心所在竖直轴线的延伸方向；

所述支重组件包括：

支撑架，所述支撑架的一端与所述底盘结构(1)转动连接；所述支撑架包括两个L形的第一连接臂(731)，及连接两个所述第一连接臂(731)的第二连接臂(732)，以形成U形的支撑架；

支重驱动件(734)，所述支重驱动件(734)用于驱动所述支撑架动作以使所述支撑架的另一端选择性地支撑于地面或脱离地面；每个所述第一连接臂(731)的上表面各转动连接一个所述支重驱动件(734)，每个所述支重驱动件(734)未连接所述第一连接臂(731)的一端、每个所述第一连接臂(731)远离所述第二连接臂(732)的一端各转动连接一个固定板(733)，所述固定板(733)固定安装于所述底盘结构(1)上；

所述支撑架与所述底盘结构(1)的连接位置处及所述支重驱动件(734)与所述支撑架的连接位置处均设有所述测力传感器；

所述支撑架与所述底盘结构(1)的连接位置处及所述支重驱动件(734)与所述支撑架的连接位置处均设有所述测力传感器；

把所述支撑架与所述底盘结构(1)之间的作用力分解为所述支重驱动件(734)与所述底盘结构(1)之间的作用力F₁和F’₁，及所述支撑架与所述底盘结构(1)之间的作用力F₂和F’₂；通过所述支撑架与所述底盘结构(1)的连接位置处的所述测力传感器测量F₂和F’₂，通过所述支重驱动件(734)与所述底盘结构(1)连接位置处的所述测力传感器测量F₁和F’₁。

2.根据权利要求1所述的吊管机，其特征在于，两个所述支重组件关于预设平面对称布设，所述预设平面为经过所述底盘结构(1)的重心且垂直于所述底盘结构(1)宽度方向的平面。

3.根据权利要求1所述的吊管机，其特征在于，所述防偏载及侧翻装置还包括：

倾角传感器，用于测量所述底盘结构(1)相对于水平面的倾斜角度。

4.根据权利要求3所述的吊管机，其特征在于，还包括：

预警装置，用于在所述底盘结构(1)的倾斜角度大于目标预警角度时进行报警提示。

5.一种如权利要求1至4任一项所述的吊管机的平衡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

处于非行驶状态的吊管机收到起吊指令时，控制两个所述支重组件切换至支撑状态；

计算每个所述支重组件与地面之间沿预设方向的作用力；

若两个所述支重组件与地面之间沿所述预设方向的作用力相对于所述底盘结构(1)的重心所在竖直轴线的力矩不等，则所述吊管机处于非平衡状态，控制所述驱动单元(22)驱动所述配重(21)动作，以将所述吊管机调节至平衡状态。

6.根据权利要求5所述的吊管机的平衡控制方法，其特征在于，与所述吊臂(5)位于同一侧的所述支重组件、与所述配重组件(2)位于同一侧的所述支重组件与地面之间沿所述预设方向的作用力分别为F₀和F’₀，与所述吊臂(5)位于同一侧的所述支重组件的重心、与所述配重组件(2)位于同一侧的所述支重组件的重心与所述底盘结构(1)的重心所在竖直轴线之间的距离分别为L_支重和L’_支重；

在F₀×L_支重＞F’₀×L’_支重时，控制所述驱动单元(22)驱动所述配重(21)动作以增大所述配重(21)的重心与预设平面之间的距离；

在F₀×L_支重＜F’₀×L’_支重时，控制所述驱动单元(22)驱动所述配重(21)动作以缩短所述配重(21)的重心与所述预设平面之间的距离。

7.根据权利要求6所述的吊管机的平衡控制方法，其特征在于，

在F₀×L_支重≠F’₀×L’_支重时，控制所述驱动单元(22)驱动所述配重(21)伸缩△L以使F₀×L_支重＝F’₀×L’_支重；

△L＝|(L_物×cosθ-L₀×sinθ×sinθ₀)×L_配重/(L_物×cosθ)-L_配重|；

式中，L_物表示处于水平地面上的吊管机保持吊起重物(6)的平衡状态时，所述重物(6)的重心与所述底盘结构(1)的重心所在竖直轴线之间的距离；

θ表示所述底盘结构(1)相对于水平面的倾斜角度；

L₀表示所述吊臂(5)的长度；

θ₀表示所述吊管机处于水平路面时，吊臂(5)与水平面之间的夹角；

L_配重表示处于水平地面上的吊管机保持吊起重物(6)的平衡状态时，所述配重(21)的重心与所述底盘结构(1)重心所在竖直轴线之间的距离。

8.根据权利要求5所述的吊管机的平衡控制方法，其特征在于，在所述吊管机行驶过程中，若所述底盘结构(1)相对于水平面的倾斜角度达到目标预警角度，则发出预警提示指令，用于提示需停止行驶对所述吊管机进行平衡控制。

9.根据权利要求8所述的吊管机的平衡控制方法，其特征在于，在所述吊管机行驶过程中，若所述底盘结构(1)相对于水平面的倾斜角度达到目标倾翻角度，则强制控制所述吊管机紧急停车，且发出报警指令用于提示所述吊管机具有倾翻风险且正在强制所述吊管机进行紧急停车；

所述目标倾翻角度大于所述目标预警角度。

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