起重機(jī)及其主副鉤協(xié)同作業(yè)保護(hù)系統(tǒng)與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及起重機(jī)領(lǐng)域,特別涉及一種起重機(jī)及其主副鉤協(xié)同作業(yè)保護(hù)系統(tǒng)與方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 起重機(jī)作為一種主要的起吊搬運(yùn)設(shè)備,大量應(yīng)用于建筑業(yè)、制造業(yè)以及港口運(yùn)輸 業(yè),造就需要雙鉤協(xié)同作業(yè)的工況越來越多;起重機(jī)在雙鉤協(xié)同作業(yè)過程中因吊重載荷的 幅度不能確定,計(jì)算吊重載荷的重量比較困難,普遍使用人工協(xié)調(diào)方式進(jìn)行吊裝,人工協(xié)調(diào) 指揮方式主要依靠指揮員的觀測協(xié)調(diào)和操作員的經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行吊裝作業(yè),做出的判斷具有主 觀性和片面性,不能充分保障吊裝作業(yè)的安全進(jìn)行,而且工作效率非常低,極大的增加了吊 裝成本。
[0003]因此,如何提供一種有效的起重機(jī)雙鉤協(xié)同作業(yè)保護(hù)系統(tǒng)是亟待解決的技術(shù)問 題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 有鑒于此,本發(fā)明提出一種起重機(jī)主副鉤協(xié)同作業(yè)保護(hù)系統(tǒng)與方法,能有效提高 起重機(jī)主副鉤協(xié)同作業(yè)的準(zhǔn)確率,提升安全性。
[0005] -方面,本發(fā)明提供了一種起重機(jī)主副鉤協(xié)同作業(yè)保護(hù)系統(tǒng),包括:力矩平衡計(jì)算 單元,用于根據(jù)副臂的工況確定吊重載荷的受力狀況;協(xié)同安全保護(hù)單元,用于根據(jù)所述力 矩平衡計(jì)算單元確定的受力狀況,對起重機(jī)的執(zhí)行動作進(jìn)行安全保護(hù)。
[0006] 進(jìn)一步地,所述的起重機(jī)主副鉤協(xié)同作業(yè)保護(hù)系統(tǒng)還包括:雙鉤協(xié)同力感測單 元,用于檢測主副鉤的協(xié)同作業(yè)時(shí),所述吊重載荷與起重機(jī)的總重量以及副臂卷揚(yáng)的拉 力;所述力矩平衡計(jì)算單元包括:第一力矩平衡計(jì)算子單元,用于以主臂尾鉸點(diǎn)〇建立力 矩平衡方程式:+ % + 且以副臂鉸點(diǎn)建立力矩平衡方程 式:]^=及^ + ^:; ^+':^=6,計(jì)算得出5 其中,My1、分別為卷揚(yáng)拉力力矩, 及:、iwM分別為主臂自重力矩及副臂自重力矩;為主臂變幅油缸力矩J2為副臂 卷揚(yáng)拉力;T1為主臂卷揚(yáng)拉力;G為吊重載荷的重量,=
[0007] 進(jìn)一步地,所述雙鉤協(xié)同力感測單元包括第一傳感器及第二傳感器,所述第一傳 感器安裝在起重機(jī)的支腿上,所述第二傳感器安裝在所述起重機(jī)的副臂上。
[0008] 進(jìn)一步地,所述第一傳感器為壓力傳感器,所述第二傳感器為壓力傳感器或拉力 傳感器。
[0009] 進(jìn)一步地,所述力矩平衡計(jì)算單元包括:第二力矩平衡計(jì)算子單元,用于建立力 矩平衡方程^" + % = ? + 計(jì)算得出G;其中:死> I;為副臂卷揚(yáng) 力矩,T=G/n,n為卷揚(yáng)鋼絲繩倍率,、&分別為主臂自重力矩及副臂自重力矩; 為主臂變幅油缸力矩;G為吊重載荷的重量。
[0010] 進(jìn)一步地,所述力矩平衡計(jì)算單元包括:第三力矩平衡計(jì)算子單元,用于以主臂尾 鉸點(diǎn)〇建立力矩平衡方程式:々,+A= +〇〃-,=竊*及1:|以及以主臂尾鉸點(diǎn) 0建立力矩平衡方程式= =歷*兄.計(jì)算得到G1及G2 ; ,.,' 其中,爾^為主卷揚(yáng)拉力力矩,%1、%分別為主臂自重力矩及副臂自重力矩為 主臂變幅油缸力矩;Gl、G2分別為吊重載荷在主臂工況和副臂工況下的等效重量;力矩百 分比計(jì)算子單元,用于根據(jù)所述吊重載荷在主臂工況和副臂工況下的等效重量Gl及G2,計(jì) 算對應(yīng)的第一力矩百分比及第二力矩百分比。
[0011] 另一方面,本發(fā)明提供了一種起重機(jī),設(shè)置所述的起重機(jī)主副鉤協(xié)同作業(yè)保護(hù)系 統(tǒng)。
[0012] 再一方面,本發(fā)明提供了一種起重機(jī)主副鉤協(xié)同作業(yè)保護(hù)方法,包括:根據(jù)副臂的 工況確定吊重載荷的受力狀況;根據(jù)所述力矩平衡計(jì)算單元確定的受力狀況,對起重機(jī)的 執(zhí)行動作進(jìn)行安全保護(hù)。
[0013] 進(jìn)一步地,在所述根據(jù)副臂的工況確定吊重載荷的受力狀況的步驟之前包括: 檢測主副鉤的協(xié)同作業(yè)時(shí),所述吊重載荷與起重機(jī)的總重量以及副臂卷揚(yáng)的拉力;所述 根據(jù)副臂的工況確定吊重載荷的受力狀況的步驟包括:以主臂尾鉸點(diǎn)〇建立力矩平衡 方程式:+ ? + = % + 且以副臂鉸點(diǎn)01建立力矩平衡方程式: = f+g=弓,計(jì)算得出&其中,K、及^分另Ij為卷揚(yáng)拉力力矩, %分別為主臂自重力矩及副臂自重力矩;1為主臂變幅油缸力矩;1~2為副臂卷 揚(yáng)拉力J1為主臂卷揚(yáng)拉力;G為吊重載荷的重量,M二=及。
[0014] 進(jìn)一步地,所述根據(jù)副臂的工況確定吊重載荷的受力狀況的步驟包括:建立力矩 平衡方程+Hj1 =_.較£? +_.萬1&計(jì)算得出G;其中:.?}='為副臂卷揚(yáng) ,. :,. .. 力矩,T=G/n,n為卷揚(yáng)鋼絲繩倍率,瓦;瓦7分別為主臂自重力矩及副臂自重力矩; > 為主臂變幅油缸力矩;G為吊重載荷的重量;或者,以主臂尾鉸點(diǎn)〇建立力矩平衡方 程式:W=D:+巧r,Ui=衍以及以主臂尾鉸點(diǎn)〇建立力矩平衡方程式: +Mg=?*?,計(jì)算得到Gl及G2 ;以及根據(jù)所述吊重載 荷在主臂工況和副臂工況下的等效重量Gl及G2,計(jì)算對應(yīng)的第一力矩百分比及第二力矩 百分比;其中,兩^為主卷揚(yáng)拉力力矩,W分別為主臂自重力矩及副臂自重力矩; 為主臂變幅油缸力矩;Gl、G2分別為吊重載荷在主臂工況和副臂工況下的等效重量。
[0015] 本發(fā)明提供的起重機(jī)主副鉤協(xié)同作業(yè)保護(hù)系統(tǒng)與方法通過確定吊重載荷的重量、 幅度和吊重載荷的力矩,進(jìn)行安全作業(yè)保護(hù),從而達(dá)到安全操控起重機(jī)的目的,能防止起重 機(jī)傾翻和事故發(fā)生,可以減少人工協(xié)調(diào)的指揮,提高吊裝效率。
[0016] 上述起重機(jī)由于包括該起重機(jī)主副鉤協(xié)同作業(yè)保護(hù)系統(tǒng),也就有相應(yīng)的技術(shù)效 果,不再贅述。
【附圖說明】
[0017] 構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解,本發(fā)明的示意性實(shí) 施例及其說明用于解釋本發(fā)明,并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0018] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的起重機(jī)主副鉤協(xié)同作業(yè)保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖;
[0019] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的第一種雙鉤協(xié)同作業(yè)吊重情景模擬示意圖;
[0020] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的第二種雙鉤協(xié)同作業(yè)吊重情景模擬示意圖;
[0021] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的第三種雙鉤協(xié)同作業(yè)吊重情景模擬示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 需要說明的是,在不沖突的情況下,本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0023] 系統(tǒng)實(shí)施例
[0024] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的起重機(jī)主副鉤協(xié)同作業(yè)保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖;如圖1 所示,該起重機(jī)主副鉤協(xié)同作業(yè)保護(hù)系統(tǒng)可以包括:力矩平衡計(jì)算單元,用于根據(jù)副臂的 工況確定吊重載荷的受力狀況;協(xié)同安全保護(hù)單元,用于根據(jù)所述力矩平衡計(jì)算單元確定 的受力狀況,對起重機(jī)的執(zhí)行動作(如變幅起、變幅落、主鉤起、主鉤落、副鉤起、副鉤落、回 轉(zhuǎn))進(jìn)行安全保護(hù)。
[0025] 根據(jù)力傳感器是否安裝有3種不同的實(shí)施方案,其中:
[0026] 第一種是:在起重機(jī)雙鉤協(xié)同作業(yè)的時(shí)候,雙鉤協(xié)同力傳感器(如:在支腿 上安裝壓力傳感器、在副臂上安裝拉力傳感器或壓力傳感器)可檢測吊重載荷的受力 情況,根據(jù)受力傳感器的信息、起重機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)可計(jì)算吊重載荷的重量、幅度、吊重力 矩及力矩百分比,根據(jù)以上參數(shù)再結(jié)合起重機(jī)的執(zhí)行動作提供相應(yīng)的保護(hù)措施。具 體地,該起重機(jī)主副鉤協(xié)同作業(yè)保護(hù)系統(tǒng)還包括:雙鉤協(xié)同力感測單元,用于檢測主 副鉤的協(xié)同作業(yè)時(shí),所述吊重載荷與起重機(jī)的總重量以及副臂卷揚(yáng)的拉力;所述力矩 平衡計(jì)算單元包括:第一力矩平衡計(jì)算子單元,用于以主臂尾鉸點(diǎn)〇建立力矩平衡方 程式:= ? + ? + 且以副臂鉸點(diǎn)01建立力矩平衡方程式: 君+g=g,計(jì)算得出&其中,&、&分別為卷揚(yáng)拉力力矩, ^分別為主臂自重力矩及副臂自重力矩;為主臂變幅油缸力矩J2為副臂 卷揚(yáng)拉力;T1為主臂卷揚(yáng)拉力;G為吊重載荷的重量,= 。其中,第一力矩平衡計(jì) 算子單元的力矩平衡示意圖可以參見圖2所示,RO為吊重載荷水平放置時(shí)的幅度,R為設(shè)定 幅度;Rl為主臂吊載的幅度;R2為副臂吊載幅度。
[0027] 具體操作時(shí),所述雙鉤協(xié)同力感測單元包括第一傳感器及第二傳感器,所述第一 傳感器可以安裝在起重機(jī)的支腿上,所述第二傳感器可以安裝在所述起重機(jī)的副臂上。所 述第一傳感器可以為壓力傳感器,在支腿上安裝第一傳感器可測得整個起重機(jī)和吊載載荷 的總重量,因起重機(jī)和其配重等固定裝置的重量均可知,則吊重載荷的重量應(yīng)等于支腿壓 力傳感器測出的重量減去起重機(jī)和其配重等固定裝置的重量;所述第二傳感器為壓力傳感 器或拉力傳感器??梢岳斫獾氖牵鲜龈鱾鞲衅鞯陌惭b位置可以實(shí)際需要設(shè)置。
[0028] 本方案可以準(zhǔn)確計(jì)算吊重載荷的重量及幅度,確保起重機(jī)安全有效的作業(yè),防止 起重機(jī)傾翻和事故發(fā)生。
[0029] 第二種是:吊重載荷的幅度在雙鉤協(xié)同作業(yè)情況下,吊重載荷的幅度一般都在R。, R2的中心,可按副臂工況計(jì)算設(shè)定幅度R(因雙鉤吊載重物重心一般會在RwR2的中心附近, 一般取R= 0?。+(私-1〇/2)或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)取得)下的重量GR,當(dāng)以R2為吊重載荷的幅度 時(shí),因重物實(shí)際吊重不變,幅度變大,變幅力矩不變,計(jì)算出來的等效重量GR2〈GR,再按私幅 度下計(jì)算力矩百分比GR/GR2_MAX(GR2_MAX為此工況下的最大起重量,由起重機(jī)設(shè)計(jì)載荷 決定)。因此,當(dāng)GR=GR2_MAX,達(dá)到安全保護(hù)報(bào)警點(diǎn);而此時(shí)GR2〈GR2_MAX,還未達(dá)到報(bào)警 點(diǎn),留有吊載余量,起到了安全保護(hù)作用。
[0030] 具體計(jì)算方法:所述力矩平衡計(jì)算單元包括:第