CN201525712U - 随车起重机伸缩臂控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型适公开了一种随车起重机伸缩臂控制装置。包括电比例阀、工业PLC、平衡阀、多个伸缩油缸、多个位移传感器、角度传感器；位移传感器测量伸缩臂的伸缩量，角度传感器测量伸缩臂与水平面的夹角，两种传感器的测量信号反馈给工业PLC，然后工业PLC控制电比例阀，再由电比例阀控制多个伸缩油缸，各伸缩油缸驱动伸缩臂按程序计算预定轨迹运动，多个位移传感器把位移量反馈给工业PLC形成闭环控制。上述方案的效果是：极大地改善了现有随车起重机伸缩臂的受力状况，避免了原操作方法导致某一伸缩臂应力过大产生危险的情况，提高了可靠性、操作平稳性和使用寿命。

Description

随车起重机伸缩臂控制装置

技术领域

本实用新型涉及工程机械的控制装置，具体是一种随车起重机伸缩臂控制装置。

背景技术

随车起重机是一种集机械、液压、电子技术为一体的专用车辆，通过机构的不断变幅、回转、伸缩、起升等动作把目标负载转运到指定位置的一种机构装置。伸缩臂是随车起重机主要工作装置，尤其是大吨位的随车起重机，工作较为频繁，受力变化也较大。目前国内外现有随车起重机伸缩臂伸缩方式主要有两种，一种是各伸缩臂等长量伸缩，即每个伸缩臂伸长与缩短的长度相等；另一种是其伸缩臂的伸缩是伸缩臂I伸到头，然后再伸伸缩臂II到头，最后才能伸伸缩臂III，依此类推，缩回时次序相反。以上两种伸缩方式都有缺陷，导致最薄弱的伸缩臂产生变形，甚至焊道开裂和折断。这两种伸缩方式都没有充分发挥各伸缩臂的最佳工作效果。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服上述现有技术的不足之处而提供一种随车起重机伸缩臂控制装置，该装置在控制原理上做了改进，使各伸缩臂的最大应力相等，能够提高各伸缩臂的工作平稳性和使用寿命。

本实用新型是以如下技术方案实现的；一种随车起重机伸缩臂控制装置，其特征在于包括工业PLC，通过数据线与工业PLC连接的电比例阀，通过数据线与工业PLC连接分别用于采集伸缩臂I、伸缩臂II、伸缩臂III的位移量的位移传感器I、位移传感器II和位移传感器III，与工业PLC连接用于采集固定臂角度的角度传感器；工业PLC和电比例阀安装在随车起重机的下方，角度传感器安装在固定臂的外部，位移传感器I一端固定在固定臂上，另一端固定在伸缩臂I上；位移传感器II一端固定在伸缩臂I上，另一端固定在伸缩臂II上；位移传感器III一端固定在伸缩臂II上，另一端固定在伸缩臂III上；伸缩油缸I缸筒端安装在固定臂上，活塞杆端安装在伸缩臂I上；伸缩油缸II缸筒端安装在伸缩臂I上，活塞杆端安装在伸缩臂II上，伸缩油缸III缸筒端安装在伸缩臂II上，活塞杆端安装在伸缩臂III上。

由于采用了上述技术方案，即在现有随车起重机上增加工业PLC、电比例阀、平衡阀、角度传感器、位移传感器组成的闭环控制系统，工业PLC是该控制装置的工作核心，控制指令由其发出，并采用PID程序控制，使控制目标运行平稳最终使各伸缩臂最大应力相等，如最大应力即将超过材料的许用应力，则发出警报信号并停止工作。工业PLC能根据输入吊重重量的大约数及角度传感器、位移传感器I、位移传感器II、位移传感器III传输的数据，根据伸缩臂I、伸缩臂II、伸缩臂III所受最大应力相等原则计算各伸缩臂合理伸缩量，并发出控制信号给电比例阀，电比例阀阀口大小发生变化，控制符合计算要求流量的液压油驱动伸缩油缸I、伸缩油缸II、伸缩油缸III使伸缩臂I、伸缩臂II、伸缩臂III的位移量达到控制要求。

本实用新型的有益效果是：极大地改善了现有随车起重机伸缩臂的受力状况，避免了原操作方法导致某一伸缩臂应力过大产生危险的情况，提高了可靠性、操作平稳性和使用寿命。

附图说明

下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

图1是本实用新型的各组成部件在随车起重机安装位置图；

图2是本实用新型的液压原理图；

图3是本实用新型的控制原理图。

图中：

1-工业PLC       2-电比例阀       3-角度传感器   4-位移传感器I

5-位移传感器II  6-位移传感器III  7-伸缩油缸I    8-伸缩油缸II

9-伸缩油缸III   10-伸缩臂III     11-伸缩臂II    12-伸缩臂I

13-固定臂       14-液压泵        15-平衡阀

具体实施方式

如图1所示和图3所示，随车起重机伸缩臂控制装置包括工业PLC1，通过数据线与工业PLC连接的电比例阀2、通过数据线与工业PLC连接分别用于采集伸缩臂I、伸缩臂II、伸缩臂III的位移量的位移传感器I 4、位移传感器II 5和位移传感器III6，与工业PLC连接用于采集固定臂角度的角度传感器3；工业PLC1和电比例阀2安装在随车起重机的下方，角度传感器3安装在固定臂13的外部，位移传感器I 4一端固定在固定臂13上，另一端固定在伸缩臂I 12上；位移传感器II 5一端固定在伸缩臂I 12上，另一端固定在伸缩臂II 11上；位移传感器III6一端固定在伸缩臂II 11上，另一端固定在伸缩臂III 10上。伸缩油缸I 7缸筒端安装在固定臂13上，活塞杆端安装在伸缩臂I 12上；伸缩油缸II 8缸筒端安装在伸缩臂I 12上，活塞杆端安装在伸缩臂II 11；伸缩油缸III 9缸筒端安装在伸缩臂II 11上，活塞杆端安装在伸缩臂III 10上。

伸缩油缸I 7、伸缩油缸II 8、伸缩油缸III 9伸缩可分别驱动伸缩臂I 12、伸缩臂II 11、伸缩臂III 10作伸缩运动，同时位移传感器I 4、位移传感器II 5、位移传感器III 6分别测出伸缩臂I 12、伸缩臂II 11、伸缩臂III 10的位移量Δl₁、Δl₂、Δl₃。

如图2所示，伸缩油缸I 7、伸缩油缸II 8、伸缩油缸III 9每个油缸的大小腔上装有两个平衡阀15，液压泵14将液压油输送到电比例阀2处，电比例阀2将控制液压油按不同比例经平衡阀15输送到伸缩油缸I 7、伸缩油缸II 8、伸缩油缸III 9的大小腔，从而实现伸缩臂I 12、伸缩臂II 11、伸缩臂III 10按规定的轨迹运动。

在工作前，需给工业PLC1输入吊重重量的大约值，按下工业PLC1的伸臂开关，工业PLC根据一些计算原则，进行高速运算。计算原则简述如下：

目标是使各伸缩臂的最大应力相等，以此解出各伸缩臂的伸长量作为控制依据。

伸缩臂III 10所受最大弯矩：M_max3＝f(Δl₃，α)

伸缩臂II 11所受最大弯矩：

伸缩臂I 13所受最大弯矩：M_max1＝ω(Δl₁，Δl₂，Δl₃，α)

式中：Δl₁、Δl₂、Δl₃分别为伸缩臂I 13、伸缩臂II 11、伸缩臂III 10的伸长量；α为固定臂13与水平面的夹角。

伸缩臂III 10所受最大应力： ${\mathrm{\σ}}_{\max 3}=\frac{f({\mathrm{\Δl}}_3,\mathrm{\α})}{W_3}$

伸缩臂II 11所受最大应力：

伸缩臂I 13所受最大应力： ${\mathrm{\σ}}_{\max 1}=\frac{\mathrm{\ω}({\mathrm{\Δl}}_1,\mathrm{\Δ}{l}_2,\mathrm{\Δ}{l}_3,\mathrm{\α})}{W_3}$

式中：W₁、W₂、W₃分别为伸缩臂I 13、伸缩臂II 11、伸缩臂III 10的抗弯模量。

目标函数：σ_max1＝σ_max2＝σ_max3

以此可计算出需要控制的Δl₁、Δl₂、Δl₃的物理量。

工业PLC1经计算出理想的Δl₁、Δl₂、Δl₃后，转化为可控制电比例阀2的信号，电比例阀2通过改变阀口大小控制液压油流量，这样可即时控制各伸缩油缸，各伸缩油缸驱动各伸缩臂按需要规定的伸长量实施变化。同时各位移传感器将测量出实际Δl₁、Δl₂、Δl₃传输到工业PLC1，进行比较运算后发出新的指令，形成随车起重机伸缩臂控制装置的闭环控制。工业PLC1将运算出的σ_max1、σ_max2、σ_max3比较是否相等如不相等则发出补偿控制指令，同时并与材料的许用应力[σ]进行比较，如超过许用应力[σ]则报警并中断操作。

Claims (2)

1.一种随车起重机伸缩臂控制装置，其特征在于包括工业PLC(1)，通过数据线与工业PLC(1)连接的电比例阀(2)，通过数据线与工业PLC(1)连接分别用于采集伸缩臂I(12)、伸缩臂II(11)、伸缩臂III(10)的位移量的位移传感器I(4)、位移传感器II(5)和位移传感器III(6)，与工业PLC(1)连接用于采集固定臂(13)角度的角度传感器(3)；工业PLC(1)和电比例阀(2)安装在随车起重机的下方，角度传感器(3)安装在固定臂(13)的外部，位移传感器I(4)一端固定在固定臂(13)上，另一端固定在伸缩臂I(12)上；位移传感器II(5)一端固定在伸缩臂I(12)上，另一端固定在伸缩臂II(11)上；位移传感器III(6)一端固定在伸缩臂II(11)上，另一端固定在伸缩臂III(10)上；伸缩油缸I(7)缸筒端安装在固定臂(13)上，活塞杆端安装在伸缩臂I(12)上；伸缩油缸II(8)缸筒端安装在伸缩臂I(12)上，活塞杆端安装在伸缩臂II(11)上，伸缩油缸III(9)缸筒端安装在伸缩臂II(11)上，活塞杆端安装在伸缩臂III(10)上。

2.根据权利要求1所述的随车起重机伸缩臂控制装置，其特征在于，所述的工业PLC(1)、电比例阀(2)、角度传感器(3)、位移传感器I(4)、位移传感器II(5)和位移传感器III(6)构成闭环控制系统。

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