CN214935569U - 起重机变幅控制系统及起重机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种起重机变幅控制系统及起重机，起重机变幅控制系统包括：第一压力传感器、长度传感器和控制器，第一压力传感器和长度传感器分别与控制器电连接，控制器与起重机的变幅比例阀连接；第一压力传感器设置于起重机的变幅油缸的无杆腔内，第一压力传感器用于测量无杆腔内的无杆腔压力值；长度传感器设置于起重机的臂架上，长度传感器用于测量所述臂架的长度值；控制器用于基于无杆腔压力值和所述长度值，控制流过变幅比例阀的实时电流值。通过无杆腔压力值和臂架的长度值，可以实现变幅比例阀的实时电流值的精准自动控制。

Description

起重机变幅控制系统及起重机

技术领域

本实用新型涉及作业机械控制技术领域，尤其涉及一种起重机变幅控制系统及起重机。

背景技术

起重机作业过程中，经常会碰到一些固定障碍物，如高压线、建筑物等，如果不对起重机变幅角度进行限制，就可能造成起重机吊臂与高压线等的接触，导致触电等事故的发生。

起重机变幅的工作原理为：操作者对电控手柄进行操作，手柄反馈输出电压由控制器采集，并通过一定的转换关系，输出相应的电压值作用在变幅电磁阀上得到一个电流值，这个电流值决定了变幅电磁阀开口的大小。变幅电磁阀开口越大，变幅的速度越大，变幅电磁阀开口关闭，则变幅停止。在其它条件一定的情况下，变幅动作的速度及启停受控于操作者对控制手柄的操作。

通常情况下，操作者的注意力多集中于吊重，而忽视吊臂的位置，吊臂与障碍物碰撞的事故常常发生；与此同时，在做一些重复性吊装工作时，操作者如果长时间处于既注意吊重，又注意吊臂位置的工作状态中，难免操作者容易疲劳，从而间接增加了起重机发生其他安全事故的可能性。

实用新型内容

本实用新型提供一种起重机变幅控制系统及起重机，用以解决现有技术中存在的缺陷。

本实用新型提供一种起重机变幅控制系统，包括：第一压力传感器、长度传感器和控制器，所述第一压力传感器和所述长度传感器分别与所述控制器电连接，所述控制器与起重机的变幅比例阀连接；

所述第一压力传感器设置于所述起重机的变幅油缸的无杆腔内，所述第一压力传感器用于测量所述无杆腔内的无杆腔压力值；

所述长度传感器设置于起重机的臂架上，所述长度传感器用于测量所述臂架的长度值；

所述控制器用于基于所述无杆腔压力值和所述长度值，控制流过所述变幅比例阀的实时电流值。

根据本实用新型提供的一种起重机变幅控制系统，还包括：第二压力传感器，所述第二压力传感器与所述控制器连接；

所述第二压力传感器设置在所述起重机的控制手柄上，所述第二压力传感器用于测量所述控制手柄受到的手柄压力值。

根据本实用新型提供的一种起重机变幅控制系统，所述控制器内预先存储有：无杆腔压力值、手柄压力值、臂架长度值和流过所述变幅比例阀的实时电流值之间的第一对应关系。

根据本实用新型提供的一种起重机变幅控制系统，还包括：第三压力传感器，所述第三压力传感器与所述控制器连接；

所述第三压力传感器设置在所述变幅油缸的有杆腔内，所述第三压力传感器用于测量所述有杆腔内的有杆腔压力值；

所述第一对应关系基于所述有杆腔压力值确定。

根据本实用新型提供的一种起重机变幅控制系统，所述控制器还与所述起重机的主泵流量阀连接；

所述控制器还用于基于流过所述变幅比例阀的实时电流值，控制流过所述主泵流量阀的实时电流值。

根据本实用新型提供的一种起重机变幅控制系统，所述控制器内还预先存储有：流过所述变幅比例阀的实时电流值和流过所述主泵流量阀的实时电流值之间的第二对应关系。

根据本实用新型提供的一种起重机变幅控制系统，所述控制器为闭环控制器。

根据本实用新型提供的一种起重机变幅控制系统，还包括：显示装置；

所述显示装置与所述控制器电连接。

本实用新型还提供一种起重机，包括：上述的起重机变幅控制系统。

根据本实用新型提供的一种起重机，所述起重机为履带起重机。

本实用新型提供的起重机变幅控制系统及起重机，起重机变幅控制系统包括：第一压力传感器、长度传感器和控制器，所述第一压力传感器和所述长度传感器分别与所述控制器电连接，所述控制器与起重机的变幅比例阀连接；所述第一压力传感器设置于所述起重机的变幅油缸的无杆腔内，所述第一压力传感器用于测量所述无杆腔内的无杆腔压力值；所述长度传感器设置于起重机的臂架上，所述长度传感器用于测量所述臂架的长度值；所述控制器用于基于所述无杆腔压力值和所述长度值，控制流过所述变幅比例阀的实时电流值。通过无杆腔压力值和臂架的长度值，可以实现变幅比例阀的实时电流值的精准自动控制，进而实现对变幅比例阀的开度控制，最终使变幅速度得到精准的自动控制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的起重机变幅控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型提供的流过变幅比例阀的实时电流值的变化曲线示意图；

图3是本实用新型提供的修正系数的变化曲线示意图；

图4是本实用新型提供的起重机变幅控制系统的数据传输示意图；

图5是本实用新型提供的起重机的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

由于现有技术中通常情况下，起重机变幅控制基于操作者手动实现，而操作者的注意力多集中于吊重，忽视吊臂的位置，吊臂与障碍物碰撞的事故常常发生。另外，操作者在做一些重复性吊装工作时，如果长时间处于既注意吊重，又注意吊臂位置的工作状态中，难免操作者容易疲劳，从而间接增加了起重机发生其他安全事故的可能性。为此本实用新型实施例中提供一种起重机变幅控制系统。

图1为本实用新型实施例中提供的一种起重机变幅控制系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：第一压力传感器1、长度传感器2和控制器3，第一压力传感器1和长度传感器2分别与控制器3电连接，控制器3与起重机的变幅比例阀4连接；

第一压力传感器1设置于起重机的变幅油缸的无杆腔内，第一压力传感器1用于测量无杆腔内的无杆腔压力值；

长度传感器2设置于起重机的臂架上，长度传感器2用于测量臂架的长度值；

控制器3用于基于无杆腔压力值和长度值，控制流过变幅比例阀4的实时电流值。

具体地，本实用新型实施例中提供的起重机变幅控制系统，其作用是实现起重机变幅的自动控制。其中，变幅是指起重机主臂的角度，起重机主臂提升称为起幅，下降放平称为落幅。起重机变幅控制系统包括第一压力传感器1、长度传感器2和控制器3。第一压力传感器1可以设置于起重机的变幅油缸的无杆腔内，以测量无杆腔内的无杆腔压力值。变幅油缸是指用于支撑起重机主臂运动的油缸，变幅油缸的无杆腔是指变幅油缸的大腔，即压力值较大的腔。第一压力传感器根据其作用可以称为变幅油缸压力传感器，其在无杆腔内的设置位置可以根据需要进行选取，只要能够测量出无杆腔内的无杆腔压力值即可。第一压力传感器1可以与控制器3电连接，将获取的无杆腔压力值发送至控制器3，以使控制器3接收该无杆腔压力值，并利用该无杆腔压力值进行后续处理。

长度传感器2可以设置于起重机的臂架上，长度传感器2用于测量臂架的长度值。该臂架可以包括起重机主臂和起重机副臂，长度传感器可以固定在起重机主臂上，与长度传感器配合使用的拉线固定装置可以包括固定座和定位件，固定座可以安装在起重机副臂上，定位件可拆卸地固定在固定座上。长度传感器的拉线的一端与定位件固定在一起。如此可以通过确定拉线的长度确定臂架的长度值。长度传感器2可以与控制器3电连接，将测量得到的臂架的长度值发送至控制器3，以使控制器3接收该长度值，并利用该长度值进行后续处理。

控制器3可以接收无杆腔压力值和臂架的长度值，然后根据无杆腔压力值和臂架的长度值，控制流过变幅比例阀4的实时电流值。控制的策略可以根据需要进行，本实用新型实施例中对此不作具体限定。例如，在控制器内可以预先存储有多个压力预设范围以及多个长度预设范围，每个压力预设范围和每个长度预设范围与一个变幅比例阀的实时电流值相对应，因此可以分别判断无杆腔压力值和臂架的长度值分别在哪个预设范围内，进而确定出对应的变幅比例阀的实时电流值。其中，变幅比例阀可以设置在变幅油缸与起重机的主油泵之间的管路上，用于精细控制由主油泵流向变幅油缸的液压流量，变幅比例阀又可以称为变幅油缸下放比例阀。通过控制流过变幅比例阀的实时电流值，进而可以实现对变幅比例阀的开度控制，实时电流值越大，开度越大，反之实时电流值越小，开度越小。变幅比例阀的开度控制可以实现对变幅速度的控制，开度越大，则变幅速度越大，开度越小，则变幅速度越小。

本实用新型实施例中提供的起重机变幅控制系统，包括：第一压力传感器、长度传感器和控制器，所述第一压力传感器和所述长度传感器分别与所述控制器电连接，所述控制器与起重机的变幅比例阀连接；所述第一压力传感器设置于所述起重机的变幅油缸的无杆腔内，所述第一压力传感器用于测量所述无杆腔内的无杆腔压力值；所述长度传感器设置于起重机的臂架上，所述长度传感器用于测量所述臂架的长度值；所述控制器用于基于所述无杆腔压力值和所述长度值，控制流过所述变幅比例阀的实时电流值。通过无杆腔压力值和臂架的长度值，可以实现变幅比例阀的实时电流值的精准自动控制，进而实现对变幅比例阀的开度控制，最终使变幅速度得到精准的自动控制。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的起重机变幅控制系统，还包括：第二压力传感器，所述第二压力传感器与所述控制器连接；

所述第二压力传感器设置在所述起重机的控制手柄上，所述第二压力传感器用于测量所述控制手柄受到的手柄压力值。

具体地，本实用新型实施例中，起重机变幅控制系统还包括：第二压力传感器，第二压力传感器可以设置在起重机的控制手柄上，以测量控制手柄受到的手柄压力值。该手柄压力值可以来自于操作者，用以表征操作者的操作指令。第二压力传感器在操控手柄上的设置位置可以根据需要进行设定，只要能够准确确定出本实用新型实施例中对此不作具体限定。第二压力传感器可以与控制器连接，将测量得到的手柄压力值发送至控制器3，以使控制器3接收该手柄压力值，并利用该手柄压力值进行后续处理。控制器3可以接收手柄压力值，并结合无杆腔压力值和臂架的长度值，控制流过变幅比例阀的实时电流值。控制的策略可以根据需要进行，本实用新型实施例中对此不作具体限定。

例如，在控制器内可以预先存储有多个手柄压力范围，每个手柄压力范围、每个压力预设范围和每个长度预设范围与一个变幅比例阀的实时电流值相对应，因此可以分别判断手柄压力值、无杆腔压力值和臂架的长度值分别在哪个预设范围内，进而确定出对应的变幅比例阀的实时电流值。

本实用新型实施例中，引入手柄压力值，可以结合操作者的操作指令进行控制，使控制结果更加符合操作者需求。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的起重机变幅控制系统，所述控制器内预先存储有：无杆腔压力值、手柄压力值、臂架长度值和流过所述变幅比例阀的实时电流值之间的第一对应关系。

具体地，本实用新型实施例中，控制器内可以预先存储有第一对应关系，该第一对应关系为无杆腔压力值、手柄压力值、臂架长度值和流过变幅比例阀的实时电流值之间的对应关系。该第一对应关系可以通过事先测试得到，本实用新型实施例中对此不作具体限定。

第一对应关系的表示形式可以为：

其中，Q表示流过变幅比例阀的实时电流值，Q₀表示流过变幅比例阀的初始电流值，I_max表示流过变幅比例阀的电流上限值，I_min表示流过变幅比例阀的电流下限值，P_max表示手柄压力上限值，P_min表示手柄压力基础值，P₃表示手柄压力值，P₁表示无杆腔压力值，P₂表示固定值，L表示臂架长度值，L₂表示起重机主臂长度，n1和n2均为常数，取值范围可以在0-1。

和

均为修正系数。

本实用新型实施例中，I_max可以取值为750，I_min可以取值为220，P_max可以取值为23.9，P_min可以取值为4.0。

图2为本实用新型实施例中提供的流过变幅比例阀的实时电流值的变化曲线示意图，图2中横坐标为臂架与水平面的角度值，纵坐标为流过变幅比例阀的实时电流值。图2中包含了20m和40m臂架的两种不同长度值对应的流过变幅比例阀的实时电流值的变化曲线。可以表明，臂架的长度值不同，对应的流过变幅比例阀的实时电流值不同。

图3为本实用新型实施例中提供的修正系数的变化曲线示意图，图3中横坐标为臂架与水平面的角度值，纵坐标为其中一个修正系数的取值，而另一个修正系数的取值与该修正系数的取值趋势相同，将图3中的曲线上移或下移即可得到另一个修正系数的变化曲线。

本实用新型实施例中，控制器可以根据预先存储的第一对应关系，结合获取的无杆腔压力值、手柄压力值以及臂架长度值，确定流过变幅比例阀的实时电流值，可以更加便利。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的起重机变幅控制系统，所述控制器还与所述起重机的主泵流量阀连接；

所述控制器还用于基于流过所述变幅比例阀的实时电流值，控制流过所述主泵流量阀的实时电流值。

具体地，本实用新型实施例中，控制器还与起重机的主泵流量阀连接，主泵流量阀的可以设置在变幅油缸与起重机的主油泵之间的管路上，用于控制由主油泵流向变幅比例阀的液压流量，即整体控制由主油泵流向变幅油缸的液压流量。通过控制流过主泵流量阀的实时电流值，进而可以实现对主泵流量阀的开度控制，实时电流值越大，开度越大，反之实时电流值越小，开度越小。

本实用新型实施例中，通过控制器控制流过主油泵流量阀的实时电流值，可以实现对变幅速度的二级控制。而且，控制器在控制流过主泵流量阀的实时电流值时，可以通过流过变幅比例阀的实时电流值进行控制，使主泵流量阀与变幅比例阀进行联动控制。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的起重机变幅控制系统，所述控制器内还预先存储有：流过所述变幅比例阀的实时电流值和流过所述主泵流量阀的实时电流值之间的第二对应关系。

具体地，本实用新型实施例中，控制器内可以预先存储有第二对应关系，该第二对应关系为流过变幅比例阀的实时电流值和流过主泵流量阀的实时电流值之间的对应关系。该第二对应关系可以通过事先测试得到，本实用新型实施例中对此不作具体限定。

第二对应关系的表示形式可以为：

其中，Q₁表示流过主泵流量阀的实时电流值，Q表示流过变幅比例阀的实时电流值，I_1max表示流过主泵流量阀的电流上限值，I_1min表示流过主泵流量阀的电流下限值。本实用新型实施例中，I_1max可以取值为600，I_1min可以取值为200。

本实用新型实施例中，控制器可以根据预先存储的第二对应关系，结合流过变幅比例阀的实时电流值，确定流过主泵流量阀的实时电流值，可以更加便利。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的起重机变幅控制系统，还包括：第三压力传感器，所述第三压力传感器与所述控制器连接；所述第三压力传感器设置在所述变幅油缸的有杆腔内，所述第三压力传感器用于测量所述有杆腔内的有杆腔压力值；

所述第一对应关系基于所述有杆腔压力值确定。

具体地，本实用新型实施例中，起重机变幅控制系统还可以包括第三压力传感器，该第三压力传感器设置在变幅油缸的有杆腔内，以测量有杆腔内的有杆腔压力值。第三压力传感器可以与控制器连接，将测量得到的有杆腔压力值发送至控制器，以使控制器基于该有杆腔压力值进行后续处理。在第一对应关系中，P₂表示固定值，具体可以是臂架上升至最高位置时对应的有杆腔压力值。

由于实际载荷计算会受到有杆腔压力值和无杆腔压力值之差的变化影响，因此控制器在获取有杆腔压力值以及无杆腔压力值之后，可以对二者的压力差进行监控，通过在起重机臂架下放过程中，调节变幅比例阀的实时电流值使二者的压力差变化较小，实际载荷波动较小，提高载荷计算精度。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的起重机变幅控制系统，所述控制器为闭环控制器。

具体地，控制器可以采用闭环控制器，例如PID控制器，使起重机变幅控制系统为闭环控制系统，可以增加系统稳定性。

如图4所示，为本实用新型实施例中起重机变幅控制系统的数据传输示意图。图4中控制器通过实时获取臂架的长度值和变幅油缸的无杆腔压力值，控制流过变幅比例阀和主泵流量阀的实时电流值，进而实现控制变幅比例阀和主泵流量阀的开度，不同角度下的吊载情况，最终反馈到变幅油缸的无杆腔压力值上。在此基础上，通过控制变幅油缸比例阀和主泵流量阀的实时电流值，可以实现对变幅油缸的有杆腔与无杆腔的压力差，实现恒定闭环控制，提高载荷计算精度。

本实用新型实施例中，通过一个PID单环，在根据臂架的不同长度值，不同角度，通过调节上述变幅比例阀和主泵流量阀的流量，显示不同的变幅速度，在此基础上又不影响实际吊载值，达到双收的目的。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的起重机变幅控制系统，还包括：显示装置；

所述显示装置与所述控制器电连接。

具体地，本实用新型实施例中，在起重机变幅控制系统中还可以包括显示装置，该显示装置可以与控制器电连接，以使显示装置获取到有杆腔压力值、无杆腔压力值、臂架的长度值、手柄压力值等信息，并进行显示，使操作者可以及时查看相关信息，以便于操作者做出正确决策。

如图5所示，在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供了一种起重机5，包括：如上述各实施例中所述的起重机变幅控制系统6，所述起重机变幅控制系统6用于控制流过所述起重机5中的变幅比例阀的电流值。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的起重机，可以是履带起重机。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种起重机变幅控制系统，其特征在于，包括：第一压力传感器、长度传感器和控制器，所述第一压力传感器和所述长度传感器分别与所述控制器电连接，所述控制器与起重机的变幅比例阀连接；

所述第一压力传感器设置于所述起重机的变幅油缸的无杆腔内，所述第一压力传感器用于测量所述无杆腔内的无杆腔压力值；

所述长度传感器设置于起重机的臂架上，所述长度传感器用于测量所述臂架的长度值；

所述控制器用于基于所述无杆腔压力值和所述长度值，控制流过所述变幅比例阀的实时电流值。

2.根据权利要求1所述的起重机变幅控制系统，其特征在于，还包括：第二压力传感器，所述第二压力传感器与所述控制器连接；

所述第二压力传感器设置在所述起重机的控制手柄上，所述第二压力传感器用于测量所述控制手柄受到的手柄压力值。

3.根据权利要求2所述的起重机变幅控制系统，其特征在于，所述控制器内预先存储有：无杆腔压力值、手柄压力值、臂架长度值和流过所述变幅比例阀的实时电流值之间的第一对应关系。

4.根据权利要求3所述的起重机变幅控制系统，其特征在于，还包括：第三压力传感器，所述第三压力传感器与所述控制器连接；

所述第三压力传感器设置在所述变幅油缸的有杆腔内，所述第三压力传感器用于测量所述有杆腔内的有杆腔压力值；

所述第一对应关系基于所述有杆腔压力值确定。

5.根据权利要求1所述的起重机变幅控制系统，其特征在于，所述控制器还与所述起重机的主泵流量阀连接；

所述控制器还用于基于流过所述变幅比例阀的实时电流值，控制流过所述主泵流量阀的实时电流值。

6.根据权利要求5所述的起重机变幅控制系统，其特征在于，所述控制器内还预先存储有：流过所述变幅比例阀的实时电流值和流过所述主泵流量阀的实时电流值之间的第二对应关系。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的起重机变幅控制系统，其特征在于，所述控制器为闭环控制器。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的起重机变幅控制系统，其特征在于，还包括：显示装置；

所述显示装置与所述控制器电连接。

9.一种起重机，其特征在于，包括：如权利要求1-8中任一项所述的起重机变幅控制系统。

10.根据权利要求9所述的起重机，其特征在于，所述起重机为履带起重机。

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