CN216807907U - 一种塔式起重机实时力矩监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种塔式起重机实时力矩监测装置，包含塔架、回转座及塔帽，塔帽包含主弦杆，主弦杆上设有应变单元和激光收发单元，激光收发单元包含激光发射器和多组激光接收器，激光发射器设置在主弦杆靠近回转座的一侧，多组激光接收器相互并列并以一定距离设置在主弦杆上，且位于激光发射器的上方位置；回转座中部竖向设有定位杆，定位杆上设有反光组件，该反光组件与激光收发单元相对设置；应变单元及激光收发单元电连接至控制单元，控制单元可根据应变单元形变产生的应变信号以及根据接收光束的激光接收器的所处位置数据继而分别计算实时负载力矩；该方案具有在操作室即可实时监测负载力矩，并且负载力矩数据监测精度高且稳定性好。

Description

一种塔式起重机实时力矩监测装置

技术领域

本方案涉及塔式起重机，具体涉及一种塔式起重机实时力矩监测装置。

背景技术

塔式起重机在使用中，超力矩是发生倾覆事故的主要原因之一。因此，力矩限制器是塔吊必备的安全装置。目前，在塔式起重机上弓形力矩限制器使用最为广泛。

其工作原理为塔吊吊载重物时，由于载荷的作用，塔帽的主弦杆产生拉伸变形，载荷越大，变形越大。这时力矩限制器上的弓形钢板也随之变形。并将主弦杆的变形放大，使弓型板上的调节螺栓与限位开关的距离随载荷的增加而逐渐缩小，当载荷达到额定荷载时，通过调整调节螺栓触动限位开关，从而切断起升机构和变幅机构的电源，达到限制塔吊的吊重力矩载荷的目的。

这种起重力矩限制器存在不能实时监测、显示负载相对塔机回转中心线所产生的倾覆力矩，使用中易造成起重机械倾覆、折臂等安全事故。

实用新型内容

针对上述存在的技术问题，本实用新型提供一种塔式起重机实时力矩监测装置，解决塔机操作人员不能实时知悉塔机负载力矩，致使无法提前作出判断，继而导致操作安全风险高的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种塔式起重机实时力矩监测装置，包含塔架(10)、回转座(11)及塔帽，所述塔帽包含主弦杆(1)，其特征在于：

所述主弦杆(1)上设有应变单元(5)和激光收发单元，所述激光收发单元包含激光发射器(8)和多组激光接收器(9)，所述激光发射器(8)设置在主弦杆(1)靠近回转座(11)的一侧，所述多组激光接收器(9)相互并列并以一定距离设置在主弦杆(1)上，且位于激光发射器(8)的上方位置；

所述回转座(11)中部竖向设有定位杆(7)，所述定位杆(7)上设有反光组件(6)，该反光组件(6)与所述激光收发单元相对设置，也即该反光组件(6)可接收来自激光发射器(8)发射的光束并反射至对应激光接收器(9)；

所述应变单元(5)及激光收发单元电连接至控制单元，所述控制单元可根据应变单元(5)形变产生的应变信号以及根据接收光束的激光接收器(9)的所处位置数据继而分别计算实时负载力矩。

进一步地：相邻两所述激光接收器(9)之间的距离小于等于反射光束投射最大幅宽的0.8倍。

进一步地：还包含报警器，该报警器包含语音单元和/或蜂鸣器，该报警器与所述控制单元连接，其用于当所述主弦杆(1)的形变量达到预设的弹性拉伸形变范围阈值时进行报警。

进一步地：所述应变单元(5)包含电阻应变片或箔基应变片。

本实用新型实施例的有益效果是：首先通过设置在主弦杆上的应变单元实时感知主弦杆的形变，进而将主弦杆的形变转换为应变信号，继而通过应变信号与负载力矩之间的关系获取实时负载力矩，然后还在主弦杆上设置激光发射器和多个激光接收器，以及在位于回转座中部的定位杆上设置反光组件，通过检测接收光束的激光接收器的所处位置确定主弦杆的形变以及计算并获取负载力矩，将两组负载力矩比对，如此，不仅可获取准确的负载力矩，而且可对两种负载力矩测量结构进行相互校验，因此，采用本申请中的该装置，可实现塔式起重机实时负载力矩的监测，便于操作人员提前作出预判，有效遏制了超载引发的塔机倾覆事故。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。

图1为本实用新型塔式起重机实时力矩监测装置的结构示意图；

图2为塔式起重机实时力矩监测装置塔帽主弦杆处结构示意图；

图3为塔机负载力矩控制结构框图。

说明书附图中的附图标记包含：主弦杆1、应变单元5、反光组件6、定位杆7、激光发射器8、激光接收器9、塔架10、回转座11、起重臂12、平衡臂13、起重臂拉杆14、平衡臂拉杆15、回转中心线R。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

实施例1

如图1所示，本方案公开的塔式起重机实时力矩监测装置，该塔式起重机为常见的塔吊，主要结构件为塔架10、回转座11、起重臂12、平衡臂13、起重臂拉杆14、平衡臂拉杆15和塔帽，控制系统有起升控制系统、回转控制系统、变幅控制系统、控制单元和起重力矩限制器。

如图1、2和图3所示，在塔帽主弦杆1上设有应变单元5和激光收发单元，应变单元5包含应变片和电路转换器，其中，应变片选用电阻应变片或箔基应变片，附图示意出箔基应变片，在主弦杆1形变时可带动该应变片形变进而通过应变片的应变力计算出负载力矩；激光收发单元包含激光发射器8和多个激光接收器9，激光发射器8设置在主弦杆1靠近回转座11的一侧(此位置主弦杆1的形变量最小，可避免激光发射器8发射的光束移位较大的现象)，多组激光接收器9相互并列并以一定距离竖向设置在主弦杆1上，且位于激光发射器8的上方位置，为了确保激光接收器9不受主弦杆1形变影响导致无法接收到光束，本实施例优选相邻两激光接收器9之间的距离小于等于反射光束投射最大幅宽的0.8倍，也即在具体使用时，每次至少有一组激光接收器9可接收光束，如此，可很具接收光束的激光接收器9的所处位置判断主弦杆1形变量进而计算负载力矩，本实施例中，激光发射器8可间断性或连续性的发射光束；回转座11中部竖向设有定位杆7，该定位杆7上设有反光组件6，该反光组件6与激光收发单元相对设置，也即该反光组件6可接收来自激光发射器8发射的光束并反射至对应激光接收器9，本实施例中，反光组件6包含现有常见反光片，本实施例中，必要时可设置两组反光片；所述应变单元5及激光收发单元电连接至控制单元，所述控制单元可根据应变单元5形变产生的应变信号以及根据接收光束的激光接收器9的所处位置数据继而分别计算实时负载力矩，本实施例中，应变单元5及激光收发单元与所述控制单元有线或通过通讯装置无线电连接，本实施例优选通过4G模块进行无线通信，本实施例中，该控制单元为独立结构或者为塔机自带的控制结构，本实施例优选该控制单元为塔机现有的控制结构，该控制单元内预先设有应变片形变所产生的应变信号与负载力矩之间的关系，以及预设有不同位置激光接收器9与负载力矩之间的关系，例如，可将激光接收器9从下至上依次编号，当负载力矩超过额定力矩的0.5％-1％时，位于上方的激光接收器9可接收到光束，在负载力矩超过额定力矩的1％-5％时，位于中间位置的激光接收器9可接收到光束，在负载力矩超过额定力矩的5％-10％时，位于下方的激光接收器9可接收到光束，以上为本实施例的一种举例说明，并非对本实施的限定，具体需要根据塔式起重机的结构进行试验确定；本实施例中，优选激光发射器8在主弦杆1上的具体设置位置为当主弦杆1形变至指定最大限度时其发射的光束均可确保被反光组件6接收到。

本实施例使用时，当起重臂12负载并在塔帽主弦杆1发生拉伸形变时，首先粘贴在塔帽主弦杆1上的应变片同步发生形变，应变片的电阻值发生线性变化，电路转换器可以将应变片的应力值转换为电信号和数字信号并通过4G模块将电路转换器转换的应变信号发送至控制单元，控制单元根据该接收到的应变信号与其内预设的应变信号与负载力矩之间的关系进而计算出当前负载力矩；与此同时，控制单元检测接收光束的激光接收器9的所处位置并将其与预设的不同位置激光接收器9与负载力矩之间的关系进行计算继而获取当前负载力矩，本实施例中，控制单元在获取两组负载力矩后将其两者进行比对，以便更加精准的获取当前负载力矩，当根据获取的负载力矩判断载荷达到额定荷载时，控制单元可自动切断起升机构和变幅机构的电源，达到限制塔吊的吊重力矩载荷的目的，或者，司机根据获取的负载力矩判断载荷较高存在安全风险时，人为手动控制起升机构和变幅机构的启停。

综上可知，该监测装置结构简单，应变单元5和反光组件6无需考虑供电问题，便于维护和故障排查，且维护成本较低，同时，该检测装置通过应变单元5和激光收发器两中结构分别通过对主弦杆1的形变量进行检测继而获取负载力矩，将两组负载力矩比对以便工作人员及时获知实时负载力矩并作出准确预判，因此，采用本实施例中的该装置，可实现塔式起重机实时负载力矩的监测，便于操作人员提前作出预判，有效遏制了超载引发的塔机倾覆事故。

实施例2：参照图1

与实施例1相比，区别是该监测装置还包含报警器，该报警器包含语音单元和/或蜂鸣器，该报警器与所述控制单元连接，其用于当主弦杆1的形变量达到预设的弹性范围阈值时进行报警，本实施例中，该报警器优选安装于塔式起重机的操作小车内，如此便于提醒司机。

示例中，可以根据塔帽主弦杆1的弹性拉伸形变范围，预设拉伸形变阈值，当控制单元检测到主弦杆1达到该弹性拉伸形变阈值时，进行报警，可以及时提醒司机主弦杆1形变过大，即负载力矩过大，从而可避免负载力矩升至倾覆力矩，引起塔式起重机倾覆，可以最大限度避免超载运输导致的生产安全事故，提高了塔式起重机的运行安全性和可靠性。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.一种塔式起重机实时力矩监测装置，包含塔架(10)、回转座(11)及塔帽，所述塔帽包含主弦杆(1)，其特征在于：

所述主弦杆(1)上设有应变单元(5)和激光收发单元，所述激光收发单元包含激光发射器(8)和多组激光接收器(9)，所述激光发射器(8)设置在主弦杆(1)靠近回转座(11)的一侧，所述多组激光接收器(9)相互并列并以一定距离设置在主弦杆(1)上，且位于激光发射器(8)的上方位置；

所述回转座(11)中部竖向设有定位杆(7)，所述定位杆(7)上设有反光组件(6)，该反光组件(6)与所述激光收发单元相对设置，也即该反光组件(6)可接收来自激光发射器(8)发射的光束并反射至对应激光接收器(9)；

所述应变单元(5)及激光收发单元电连接至控制单元，所述控制单元可根据应变单元(5)形变产生的应变信号以及根据接收光束的激光接收器(9)的所处位置数据继而分别计算实时负载力矩。

2.根据权利要求1所述的塔式起重机实时力矩监测装置，其特征在于：相邻两所述激光接收器(9)之间的距离小于等于反射光束投射最大幅宽的0.8倍。

3.如权利要求1或2所述的塔式起重机实时力矩监测装置，其特征在于：还包含报警器，该报警器包含语音单元和/或蜂鸣器，该报警器与所述控制单元连接，其用于当所述主弦杆(1)的形变量达到预设的弹性拉伸形变范围阈值时进行报警。

4.根据权利要求1或2所述的塔式起重机实时力矩监测装置，其特征在于：所述应变单元(5)包含电阻应变片或箔基应变片。

5.根据权利要求3所述的塔式起重机实时力矩监测装置，其特征在于：所述应变单元(5)包含电阻应变片或箔基应变片。

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