CN202400736U - 起重机倾翻状态检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种起重机倾翻状态检测装置，公开的检测装置具有：倾翻参数检测装置和根据倾翻参数检测装置检测的数据判断起重机是否处于倾翻状态的控制器；所述倾翻参数检测装置包括均与所述控制器连接的检测起重机工作平面和水平面倾角的倾角传感器、回转角度传感器、臂架起升角度传感器、检测臂架长度的测长传感器、检测起重机实际吊重的力传感器。该检测装置使操作人员能够了解起重机是否处于倾翻的危险状态，提高起重机的安全性能；且引入了工作平面与水平面倾角作为倾翻参数，避免起重机处于非水平状态对倾翻判断的影响，使起重机倾翻判断更为准确可靠。

Description

起重机倾翻状态检测装置

技术领域

本实用新型涉及工程机械技术领域，特别涉及一种起重机倾翻状态检测装置。 

背景技术

起重机作为大型工程机械，其安全性能为考量其整机性能的重要指标之一。 

作业时，起重机若发生倾翻事故是非常危险的，故设置起重机的防倾翻安全装置为保证起重机安全系数的重要手段。目前，起重机上的防倾翻安全装置一般是电子力矩限制器或液压力矩限制器。该安全装置的工作原理如下：在计算机中存储起重机特性曲线，该特性曲线反应在不同起升变幅状态下，使起重机倾覆的吊重，该吊重为额定载荷；工作时，从起重机的起升机构和变幅处测取讯号，将其输入计算机进行计算，并与起重机特性曲线进行比较，当实际负荷达到额定负荷的某一比值时，力矩限制器就发出警报。 

然而，上述防倾翻的方案存在下述问题： 

第一、起重机特性曲线建立于起重机的工作平面呈水平状态，但是由于工作环境较为复杂，当起重机的工作平面处于非水平面时，使用上述起重机特性曲线监测的数据不够准确，防倾翻安全装置容易作出误判断，起重机容易发生倾翻。 

第二、由于工作空间狭小或操作人员技术水平不足等原因，起重机支腿很可能出现伸展不完全的现象，导致起重机的安全区域变小，起重机也容易发生倾翻。 

有鉴于此，如何提供一种更为可靠的检测起重机倾翻状态的装置，是本领域技术人员需要解决的技术问题。 

实用新型内容

本实用新型的目的为提供一种起重机倾翻状态的检测装置，该装置能够更为可靠地判断起重机是否处于倾翻的危险状态，以便操作人 员正确地操作，防止起重机发生倾翻。 

为达到本实用新型目的，本实用新型提供一种起重机倾翻状态检测装置，具有实时检测的倾翻参数检测装置和根据倾翻参数检测装置检测的数据判断起重机是否处于倾翻状态的控制器； 

所述倾翻参数检测装置包括均与所述控制器连接的检测起重机工作平面和水平面倾角的倾角传感器、回转角度传感器、臂架起升角度传感器、检测臂架长度的测长传感器、检测起重机实际吊重的力传感器。 

优选地，所述倾翻参数检测装置还包括检测起重机各支腿位移的位移传感器。 

优选地，还包括与所述控制器连接的显示器，所述控制器将实际吊重和与当前倾翻参数对应的倾翻吊重的数值输出至所述显示器。 

优选地，还包括与所述控制器连接的报警装置，当所述控制器判断起重机处于倾翻的危险状态时，所述控制器控制所述报警装置发出报警信号。 

该实用新型提供的检测装置，可以通过建立倾翻参数与倾翻吊重之间的函数关系，获取与实际工况对应的倾翻吊重，以便将实际吊重与倾翻吊重进行比较，则操作人员能够了解起重机是否处于倾翻的危险状态，进而作出避免倾翻的操作，有效提高起重机的安全性能。此外，该检测装置设置了检测起重机工作平面和水平面倾角的倾角传感器，并将检测的数据作为倾翻参数，由于起重机工作平面的倾角直接影响起重机的重心位置，对起重机是否处于倾翻危险状态的判断具有直接影响，则在判断过程中，加入工作平面倾角倾翻参数后，可以避免起重机处于非水平状态对起重机倾翻状态判断的影响，使起重机倾翻判断更为准确可靠。 

附图说明

图1为本实用新型所提供起重机倾翻状态检测装置一种具体实施方式的结构示意图； 

图2为图1的俯视图； 

图3为本实用新型所提供起重机倾翻状态装置的一种实施流程图； 

图4为本实用新型所提供起重机倾翻状态检测装置的另一种实施流程图。 

具体实施方式

本实用新型的核心为提供一种起重机倾翻状态的检测装置，该装置能够更为可靠地判断起重机是否处于倾翻的危险状态，以便操作人员正确地操作，防止起重机发生倾翻。 

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。为了便于理解和简洁描述，下述内容结合检测装置和检测装置的实施过程论述。 

请参考图1和图2，图1为本实用新型所提供起重机倾翻状态检测装置一种具体实施方式的结构示意图；图2为图1的俯视图。 

该图中示出的起重机，具有臂架B、上车操作室以及支腿A，在臂架B上安装有实时检测检测臂架B长度的测长传感器6、臂架起升角度传感器5、回转角度传感器4、检测起重机实际吊重的力传感器7；操作室设有控制器8、显示器3、报警器，还设有检测起重机工作平面和水平面倾角的倾角传感器1，控制器8用以接收倾翻参数检测装置检测的各类数据，并加以分析(具体工作原理参见下述方法论述)，起重机各支腿A上设有检测支腿位移的位移传感器2。 

请继续参考图3，图3为本实用新型所提供起重机倾翻状态装置的一种实施流程图。 

该具体实施方式中提供的起重机倾翻状态检测方法，包括下述步骤： 

S101)选取起重机的倾翻参数，起重机的倾翻参数包括起重机吊重、起重机臂架B的长度、臂架B起升角度、回转角度、起重机工作平面相对于水平面的倾角； 

起重机的倾翻参数，即与起重机倾翻或稳定具有直接关系的参 数，如：起重机吊重、起重机臂架B的长度、臂架B起升角度、回转角度等，上述参数可以计算出起重机所受的力矩，继而能够反映起重机是否处于倾翻的危险状态。与现有技术不同的是，该具体实施方式中还选取起重机工作平面相对于水平面的倾角作为倾翻参数，工作平面相对于水平面的倾角即工作平面与水平面上相垂直的两个方向的夹角，可以通过与控制器8连接的倾角传感器1获得。 

S102)于各倾翻参数组成的空间中采样，根据采样点数据，获取在各采样点工况下，使起重机倾翻的倾翻吊重； 

各采样点数据包括选取的各倾翻参数的一个数值，表征某一工况，在该工况下，可以计算出使起重机倾翻的倾翻吊重，即倾翻吊重为起重机处于稳定和倾翻两种状态的临界值，也即在相应工况下使起重机倾翻的最小吊重。采样的方式有多种，可以是常用的简单随机抽样、分层抽样、整群抽样或系统抽样等方式。 

S103)根据采样点数据和对应的倾翻吊重，建立倾翻参数和倾翻吊重的函数关系； 

根据采样点数据和对应的倾翻吊重，可以通过常规的建模方式建立倾翻参数和倾翻吊重的函数关系，并将该函数关系存储于控制器8的存储单元中，上述函数关系的建立可由控制器8的计算单元实现。 

S104)实时检测起重机的实际吊重以及起重机的当前倾翻参数，并将当前倾翻参数代入建立的函数关系，以获取当前倾翻参数所对应的倾翻吊重； 

可以通过与控制器8连接的传感器类检测元件检测起重机的倾翻参数，比如，上述内容已论及的起升角度传感器5、测长传感器6、力传感器7、回转角度传感器4等。各检测元件将实时检测的倾翻参数输出至控制器8，控制器8将各倾翻参数代入建立的函数关系中，则可以获取与当前各倾翻参数对应的倾翻吊重。 

S105)比较当前实际吊重和与当前倾翻参数对应的倾翻吊重，以确定起重机是否处于倾翻的危险状态。 

即当前工况下，若实际吊重接近倾翻吊重，则起重机处于倾翻的 危险状态，若实际吊重远小于倾翻吊重，则起重机处于稳定状态。具体操作过程中，起重机是否处于稳定状态，可以设定条件以辅助判断。比如设定的条件可以是：实际吊重与倾翻吊重的比例值超过设定值(比如90％)；或实际吊重与倾翻吊重的差值小于设定值等，可由控制器8的分析单元进行上述分析判断。 

该具体实施方式提供的检测方法，通过建立倾翻参数与倾翻吊重之间的函数关系，可以获取与实际工况对应的倾翻吊重，以便将实际吊重与倾翻吊重进行比较，则操作人员能够了解起重机是否处于倾翻的危险状态，进而作出避免倾翻的操作，有效提高起重机的安全性能。此外，该具体实施方式引入了起重机工作平面和水平面倾角作为倾翻参数，起重机工作平面的倾角直接影响起重机的重心位置，对起重机是否处于倾翻危险状态的判断具有直接影响，在判断过程中，加入工作平面倾角倾翻参数后，可以避免起重机处于非水平状态对起重机倾翻状态判断的影响，使起重机倾翻判断更为准确可靠。 

请参考图4，图4为本实用新型所提供起重机倾翻状态检测装置的另一种实施流程图。 

该具体实施方式中提供的起重机倾翻状态检测方法，包括下述步骤： 

S201)选取起重机的倾翻参数，起重机的倾翻参数包括起重机吊重、起重机臂架B的长度、臂架B起升角度、回转角度、起重机工作平面与水平面的夹角、起重机各支腿A的位移； 

该步骤中还选取支腿位移作为倾翻参数。支腿位移即各支腿A相对初始位置的位移，可以通过与控制器8连接的位移传感器2获得，如图2所示，支腿位移反映出起重机支腿A的支撑范围。 

S202)于各倾翻参数组成的空间中通过拉丁超立方试验设计方法采样，根据采样点数据，获取在各采样点工况下，使起重机倾翻的倾翻吊重； 

该实施方式中倾翻参数的采样采用现有的拉丁超立方试验设计方法，该方法构建由倾翻参数组成的m(倾翻参数的数量)维向量空 间，抽取n(根据建模需要确定)个样本，可以将每一维分成互不重迭的n个区间，使得每个区间具有相同的概率，在每一维的每一区间随机抽取一个点，再从每一维随机抽出抽取的点，将抽取的m个点组成向量，则组成的向量为一个采样点。相较于其他抽样方法，该抽样方法能够得到反应倾翻参数空间特征的采样点，获取的采样点可以较好地反应起重机倾翻状态，继而使步骤S203)中建立的函数模型更接近理想模型。 

S203)根据采样点数据和对应的倾翻吊重，建立基于径向基函数的近似模型； 

建立基于径向基函数的近似模型，即根据各采样点中倾翻参数与对应的最小倾翻吊重，通过径向基函数模型，获取倾翻参数和倾翻吊重的近似函数。通过仿真得到起重机在样本点xⁱ(由样本点各倾翻参数构成)处响应值(在各个样本点的最小倾翻吊重)，通过基函数的线性叠加来计算待测点x(实际工况各倾翻参数值)响应值(实际工况下通过近似函数得到的最小倾翻吊重)，其径向基模型的基本形式如下： 

其中：权系数w＝(w₁，…，w_n)^T， 

rⁱ＝□x-xⁱ□是待测点x与样本点xⁱ之间的欧氏距离； 

φ(r)是径向函数，径向函数以Gauss函数φ(r)＝exp(-r²/c²)为基函数，c是给定的大于零的常数。 

根据插值原理，当知道n个样本点和每个样本点对应的响应函数值的对应关系，可以得到方程f(x^j)＝y^j(j＝1，…，n)，写成矩阵形式： 

Φ·w＝Y 

其中：矩阵Φ＝[Φ_ij]＝[φ(□xⁱ-x^j□)]，向量Y＝(y¹，…，yⁿ)^T(i，j＝1，…，n)。 

从而，可以求出对应的n个权系数： 

w＝Φ^-1·Y 

以上式中，n为样本点数，T为数学符号，表示转置。 

从而获取倾翻吊重和倾翻参数之间的近似函数。 

该建模的方式可以更为全面地反应起重机的工作情况，且由于建立了近似函数模型，通过代入实时检测的倾翻参数数值进行比较，即可获悉起重机的工作状态，无需实时进行起重机的状态计算，提高了检测的反应速度。 

S204)实时检测起重机的实际吊重以及起重机的当前倾翻参数，并将当前倾翻参数代入建立的函数关系，以获取当前倾翻参数所对应的倾翻吊重； 

S205)将当前实际吊重和与当前倾翻参数对应的倾翻吊重输出至显示器3，并比较当前实际吊重和对应的倾翻吊重； 

针对上述实施例，可以设置显示器3，如图1所示，即将控制器8与显示器3相连接，将获取的倾翻吊重和实际吊重输出至显示器3，则操作人员可以直观地观察当前工况下对应的倾翻吊重和实际吊重，以及时采取措施防止起重机倾翻。 

S206)判断起重机是否处于倾翻的危险状态； 

与步骤S105)类似，可以将判断调节设于控制器8内，通过软件程序实时监控起重机是否处于倾翻的危险状态，若处于，则进入步骤S207)；否，则返回步骤S204)，即起重机处于安全区域时，保持正常工作，并继续检测倾翻参数。 

S207)发出报警信号。 

可以设置报警装置9，参见图2，当倾翻吊重和实际吊重符合设定条件时，报警装置9可以发出报警信号，警示操作人员，则操作人员即使未观察显示器3，也可以了解起重机处于倾翻的危险状态。报警信号可以是声音或声光等。进一步地，当实际吊重和倾翻吊重相当时，可以直接切断起重机工作，比如切断起重机的电源，阻止起重机倾翻。 

该具体实施方式中，引入了支腿位移的倾翻参数，各支腿A的支撑范围直接影响起重机重心圆安全区域的大小，对起重机是否处于倾 翻危险状态的判断同样存在一定影响，故在判断过程中，加入支腿位移倾翻参数后，可以避免起重机支腿A未按要求伸出对起重机倾翻状态判断的影响，使起重机倾翻判断更为准确可靠。当然，基于实际需要，还可以检测其他影响起重机稳定性的参数，结合分析。 

以上对本实用新型所提供的一种起重机检测装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。 

Claims (4)

1.一种起重机倾翻状态检测装置，其特征在于，具有实时检测的倾翻参数检测装置和根据倾翻参数检测装置检测的数据判断起重机是否处于倾翻状态的控制器；

所述倾翻参数检测装置包括均与所述控制器连接的检测起重机工作平面和水平面倾角的倾角传感器、回转角度传感器、臂架起升角度传感器、检测臂架长度的测长传感器、检测起重机实际吊重的力传感器。

2.根据权利要求1所述的起重机倾翻状态检测装置，其特征在于，所述倾翻参数检测装置还包括检测起重机各支腿位移的位移传感器。

3.根据权利要求1或2所述的起重机倾翻状态检测装置，其特征在于，还包括与所述控制器连接的显示器，所述控制器将实际吊重和与当前倾翻参数对应的倾翻吊重的数值输出至所述显示器。

4.根据权利要求3所述的起重机倾翻状态检测装置，其特征在于，还包括与所述控制器连接的报警装置，当所述控制器判断起重机处于倾翻的危险状态时，所述控制器控制所述报警装置发出报警信号。 

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