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