CN114239173A

CN114239173A - 一种起重机力矩限制器吊重计算方法

Info

Publication number: CN114239173A
Application number: CN202111542085.2A
Authority: CN
Inventors: 李卓伟; 柴婷婷; 李强; 米勇; 宋帅; 康健; 齐慧丽
Original assignee: Taiyuan Heavy Industry Co Ltd
Current assignee: Taiyuan Heavy Industry Co Ltd
Priority date: 2021-12-16
Filing date: 2021-12-16
Publication date: 2022-03-25

Abstract

本发明公开了一种起重机力矩限制器吊重计算方法，包括：在起重机分别处于空钩、33％额载、66％额载状态下控制主臂从最小起吊幅度移动到最大起吊幅度，再从最大起吊幅度返回至最小起吊幅度，记录拉力数据和角度数据；在起重机处于100％额载状态下，控制主臂在最小起吊幅度下进行起吊，记录拉力数据以及角度数据；基于记录的拉力数据和角度数据在二维坐标图生成对应于不同额载状态的四条直线，获取实际现场中的拉力数据和角度数据，在二维坐标图中生成实测点并形成第五直线，并基于邻近的其他直线的斜率，通过等比例或者变比例插值运算，得到对应于当前主臂的实际吊重。由此，该方法模型简单，计算速度快，对硬件要求低，省去了各种计算。

Description

一种起重机力矩限制器吊重计算方法

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种起重机力矩限制器吊重计算方法。

背景技术

起重机力矩限制器由位置传感器(测量长度、角度等信号)和力传感器(测量拉力、压力等信号)获得实时工况参数信号，所采用的精度校准方法是测量起重机在各种工况下不同吊重时的传感器信号，通过特定的算法得到参数转换运算公式，然后写入单片机进行处理运算，获得实际起重量与幅度并与最大力矩进行比较判断，在危险状态下输出控制信号，避免起重机向危险状态动作，从而起到安全保护作用。

但是，单片机进行处理运算时，其核心算法的关键就是实际吊重的精确计算，现有技术的算法模型大部分以力矩平衡理论进行计算，该方式中，使用单片机为核心控制器的力矩限制器系统又难以运行有限元分析等大型仿真程序，难以运行大型、复杂算法模型，需要耗费大量的人力物力和时间对起重机进行工况参数测量，容易因为测量过程中的偶然因素或人为失误产生错误，并且在起重臂运动过程中的工况参数数据难以测量采集，造成起重力矩限制器精度不够，产生错误判断，而且，仅靠力矩平衡理论为基础的算法显然无法满足起重机力矩限制器通用技术条件中规定的±5％的误差要求。

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，本发明提供一种起重机力矩限制器吊重计算方法。

本发明的技术方案如下：

一种起重机力矩限制器吊重计算方法，所述方法用于通过力矩限制器进行吊重计算的起重机，所述方法包括：

S1：在起重机处于空钩状态下，控制起重机的主臂从最小起吊幅度移动到最大起吊幅度，再从最大起吊幅度返回至最小起吊幅度，记录整个起吊过程中的拉力数据以及相对应的角度数据；

S2：在起重机处于33％额载状态下，控制起重机的主臂从最小起吊幅度移动到最大起吊幅度，再从最大起吊幅度返回至最小起吊幅度，记录整个起吊过程中的拉力数据以及相对应的角度数据；

S3：在起重机处于66％额载状态下，控制起重机的主臂从最小起吊幅度移动到最大起吊幅度，再从最大起吊幅度返回至最小起吊幅度，记录整个起吊过程中的拉力数据以及相对应的角度数据；

S4：在起重机处于100％额载状态下，控制起重机的主臂在最小起吊幅度下进行起吊，记录起吊过程中的拉力数据以及相对应的角度数据；

S5：以拉力和角度分别为横纵坐标建立二维坐标图，基于上述记录的拉力数据以及相对应的角度数据在二维坐标图生成对应于不同额载状态的图形，该图形包括对应于空钩状态的第一直线、对应于33％额载状态的第二直线、对应于66％额载状态的第三直线、以及对应于100％额载状态的一个点；

S6：在二维坐标图中，第一直线、第二直线和第三直线的延长线同时交汇于一个固定点，将对应于100％额载状态的点与该固定点相连接以形成第四直线，该第四直线用于表示100％额载状态下拉力数据和角度数据之间的对应关系；

S7：获取实际现场中主臂当前的的拉力数据和角度数据，在二维坐标图中生成对应于该拉力数据和角度数据的一个实测点，将该实测点与固定点连接以形成对应于当前主臂的第五直线，获取第五直线的斜率，并基于邻近的其他直线的斜率，通过等比例或者变比例插值运算，得到对应于当前主臂的实际吊重。

可选地，所述S7中包括：基于第一直线、第二直线、第三直线和第四直线，在二维坐标图中进行分区，其中，第一直线和第二直线之间为A区，第二直线和第三直线之间为B区，第三直线和第四直线之间为C区，第四直线的上方为D区，其中，

当第五直线位于A区时，第五直线的斜率A₅借助第一直线和第二直线的斜率进行插值计算，计算得到的实际吊重为空钩到33％额载重量之间；

当第五直线位于B区时，第五直线的斜率A₅借助第二直线和第三直线的斜率进行插值计算，计算得到的实际吊重为33％额载重量到66％额载重量之间；

当第五直线位于C区时，第五直线的斜率A₅借助第三直线和第四直线的斜率进行插值计算，计算得到的实际吊重为66％额载重量到100％额载重量之间；

当第五直线位于D区时，第五直线的斜率A₅借助第三直线和第四直线的斜率进行插值计算。

可选地，所述S7中还包括：当更换吊钩类型之后，当第五直线位于A区的下方时，第五直线的斜率A₅借助第一直线和第二直线的斜率进行插值计算。

可选地，上述记录的拉力数据可以是拉力传感器采集拉力值，也可以是主变幅油缸的压力值。

可选地，当主臂的起吊角度为90°时，拉力为0，则第一直线、第二直线和第三直线的延长线交汇的固定点的坐标为(0，90)。

本发明技术方案的主要优点如下：

本发明的起重机力矩限制器吊重计算方法模型简单，计算速度快，对硬件要求低，适用范围广，省去了力矩平衡公式计算模型里的各种组件重量、大量铰点位置、重心位置、力臂、力矩、倍率、滑轮组效率、防后倾压力等等计算，可应用于桁架臂起重机、伸缩臂起重机等，为起重机力矩限制器算法模型提供新的思路。

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为根据本发明的一个实施方式中的通过实际采集的拉力-角度数据建立的二维曲线图；

图2为根据图1中的数据生成的二维坐标图，其中，基于不同的直线划分出不同的吊重分区。

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。

如图1和图2所示，在根据本发明的一个实施方式中提供了一种起重机力矩限制器吊重计算方法，该方法用于通过力矩限制器进行吊重计算的起重机，即可用于履带起重机、汽车起重机等力矩限制器的吊重计算。可以理解，该起重机包括主臂、卷扬和吊具；卷扬上缠绕的拉绳，绕过主臂头部的滑轮组与吊具连接。主臂能够从最小起吊幅度移动到最大起吊幅度，在主臂移动的过程中，角度传感器能够获取主臂实时的角度数据，同时拉力传感器能够采集拉板实时的拉力数据，以及液压传感器能够采集主变幅油缸实时的压力数据。

在本实施方式中，该方法包括：

S5：以拉力F和角度A分别为横纵坐标建立二维坐标图，基于上述记录的拉力数据以及相对应的角度数据在二维坐标图生成对应于不同额载状态的图形，该图形包括对应于空钩状态的第一直线、对应于33％额载状态的第二直线、对应于66％额载状态的第三直线、以及对应于100％额载状态的一个点；

示例性地，如图1所示，对应于空钩状态的第一直线、对应于33％额载状态的第二直线、对应于66％额载状态的第三直线、以及对应于100％额载状态的一个点可以绘制在拉力-角度的二维坐标图中。

理论上，3根直线的交点坐标应该为(0，90)，也就是说，在主臂的起吊角度为90°的情况下，对应的拉力数据应为0。但由于工况、臂架设计的不同等问题实际情况并不一定是此坐标。

在本实施方式中，当主臂的起吊角度为90°时，拉力为0，则第一直线、第二直线和第三直线的延长线交汇的固定点的坐标为(0，90)。

可选择地，上述记录的拉力数据可以是拉力传感器采集拉力值，也可以是主变幅油缸的压力值。

进一步地，根据二维坐标图中得到4条直线，我们可以对其划分得到4个区域。

具体地，所述S7中包括：基于第一直线、第二直线、第三直线和第四直线，在二维坐标图中进行分区，其中，第一直线和第二直线之间为A区，第二直线和第三直线之间为B区，第三直线和第四直线之间为C区，第四直线的上方为D区。

其中，A区是吊重在空钩到33％额载重量区域，B区是吊重在33％额载重量区域到66％额载重量区域，C区是吊重在66％额载重量区域到100％额载重量区域，D区是吊重超过100％额载重量区域。

在计算实际吊重的过程中，

当第五直线位于A区时，第五直线的斜率A5借助第一直线和第二直线的斜率进行插值计算，计算得到的实际吊重为空钩到33％额载重量之间；

当第五直线位于B区时，第五直线的斜率A5借助第二直线和第三直线的斜率进行插值计算，计算得到的实际吊重为33％额载重量到66％额载重量之间；

当第五直线位于C区时，第五直线的斜率A5借助第三直线和第四直线的斜率进行插值计算，计算得到的实际吊重为66％额载重量到100％额载重量之间；

当第五直线位于D区时，第五直线的斜率A5借助第三直线和第四直线的斜率进行插值计算。

此外，当更换吊钩类型之后，当第五直线位于A区的下方时，第五直线的斜率A5借助第一直线和第二直线的斜率进行插值计算。

为了进一步地描述本实施方式中的方案，在固定点的坐标为(0，90)的情况下，上述四条直线对应的直线方程分别为：

第一直线(空钩重量直线方程)：y＝A₁x+90；

第二直线(33％额载重量直线方程)：y＝A₂x+90；

第三直线(66％额载重量直线方程)：y＝A₃x+90；

第四直线(100％额载重量直线方程)：y＝A₄x+90；

上述四个直线方程均相交于固定点(0，90)，该四个直线方程的不同之处仅在于方程的斜率不同。可以理解，实际计算中除斜率不同外截距也会略有不同，但本实施方式中主要是对斜率进行插值运算，所以实际计算时仅是计算量的问题，不影响整体计算精度。

示例性地，假设现在采集到的主臂当前的的拉力数据和角度数据产生的坐标点在A区，例如，该点的坐标为(x₁，y₁)，那么将该点与固定点(0，90)相连接后，形成的直线的方程为y＝A₅x+90。根据斜率A₅在A₁到A₂之间进行插值计算，计算出当前的吊重在空钩到33％额载重量之间的某个数，得出实际吊重。

具体而言，如果第一直线(空钩重量(10t)直线方程)为：y＝-0.15x+90；第二直线(33％额载重量(30t)直线方程)：y＝-0.13x+90。现在采集到的主臂当前的的拉力数据和角度数据分别为200和62，产生的坐标点为(200，62)，将该点与(0，90)相连后，根据直线式方程两点式公式，得出当前重量的直线方程为：

(y-62)/(90-62)＝(x-200)/(0-200)；

简化后得出第五直线的方程式为：y＝-0.14x+90。其斜率-0.14在-0.13和-0.15正中间，等比例换算后，实际重量也在10t和30t正中间，得出此时的实际吊重为20t。

由此，本实施方式中的起重机力矩限制器吊重计算方法具有以下优点：

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

1.一种起重机力矩限制器吊重计算方法，其特征在于，所述方法用于通过力矩限制器进行吊重计算的起重机，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的起重机力矩限制器吊重计算方法，其特征在于，所述S7中包括：基于第一直线、第二直线、第三直线和第四直线，在二维坐标图中进行分区，其中，第一直线和第二直线之间为A区，第二直线和第三直线之间为B区，第三直线和第四直线之间为C区，第四直线的上方为D区，其中，

3.根据权利要求2所述的起重机力矩限制器吊重计算方法，其特征在于，所述S7中还包括：当更换吊钩类型之后，当第五直线位于A区的下方时，第五直线的斜率A5借助第一直线和第二直线的斜率进行插值计算。

4.根据权利要求1所述的起重机力矩限制器吊重计算方法，其特征在于，上述记录的拉力数据可以是拉力传感器采集拉力值，也可以是主变幅油缸的压力值。

5.根据权利要求1所述的起重机力矩限制器吊重计算方法，其特征在于，当主臂的起吊角度为90°时，拉力为0，则第一直线、第二直线和第三直线的延长线交汇的固定点的坐标为(0，90)。