一种起重机安全保护系统及其起重机技术方案

本发明专利技术公开一种起重机安全保护系统，包括若干传感器、控制器以及保护动作执行机构；所述传感器实时检测起重机的工作状态并传送给控制器；根据传感器的检测数据，控制器计算当前工作状态下，起重机各个特性确定的最大允许载荷；比较上述与起重机各个特性相关的最大允许载荷，取其中最小值并取预定的设计余量后，获得额定工作载荷Ｇ额定；根据传感器数据，计算获得当前的实际吊重；将实际吊重和所述额定工作载荷相比较，若超过预设的安全范围时，则所述控制器发出限制起重机向危险方向运动的安全保护控制信号；所述保护动作执行机构根据上述安全保护控制信号限制起重机向危险方向动作。本发明专利技术同时提供一种使用上述安全保护系统的起重机。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及起重机安全技术，尤其是涉及一种起重机安全保护系统。本 专利技术还提供一种使用上述系统和方法的起重机。
技术介绍
起重机是常用的工程机械，其主要作用是起吊重物。起重机均具有可抬 起、旋转的吊臂，并且大多数吊臂都是可伸缩吊臂，进行起吊作业时，起重 机吊臂需要承受位于其前端的重物的重力，并且起吊的重物位置一般远在起 重机底盘范围之外。由于上述原因，起吊重物的重量对起重机安全性有很大 的影响。首先是该重物的重量过大时，有可能超过起重机吊臂的承受能力，导致起重机吊臂折断；其次是该重物产生的力矩对起重机产生倾翻力矩，若 该倾翻力矩超过起重机的稳定力矩，则起重机就会倾翻。再次，重物产生的 重量过大可能超过起重机伸缩油缸的承受能力，会导致起重机伸缩油缸失效。 由于上述起吊重量过大可能产生的严重后果，在起重机起吊作业中，操 作者必须确保起重机的起吊重量不会超过一定的数值，该数值称为起重机的 额定工作载荷。决定起重机额定工作载荷的因素很多，包括吊臂的工作幅度 和吊臂伸出的臂长等两个吊臂工作状态参数。也就是说，吊臂工作中，处于 不同的工作幅度和臂长，将会有不同的额定工作载荷。为此，现有技术下为 该起重机设置了专用的起重机工作性能表，该起重性能表按照吊臂工作幅度 和臂长两个工作状态参数，将起重机的工作状态分为与上述两个参数相关的 若干个工作范围，为每个工作范围确定一个额定工作载荷，这样，操作者在 操作过程中只要对应其吊臂工作状态，确保吊重不超过该表所确定的额定工 作载荷，即可确保起重机的安全。下表就是起重机工作性能表的一个例子。<table>table see original document page 4</column></row><table><table>table see original document page 5</column></row><table>尽管上述表中仅仅通过吊臂工作幅度和臂长两个工作状态选取额定工作 载荷，但是，额定工作载荷事实上还存在许多其它的约束条件，上述表中的 数据是考虑了各种约束条件后，通过理论计算并结合实验验证获得的。上表的内容可以存储在起重机的工作力矩限制器中，由工作力矩限制器 读取相关检测元件检测获得的吊臂工作幅度和臂长等起重机工作状态参数， 从该表选取当前工作状态下具体的额定工作载荷，并确保实际工作载荷不超 过该额定工作载荷。上述现有技术存在一些明显的问题。首先，起重机的工作能力无法完全发挥。当实际工作中吊臂工作幅度和臂长介于表中的数据段之间时，为了确保 安全性，需要在其工作参数所处的范围中，选择较低的数值作为额定工作载 荷。例如，当吊臂臂长为ll米，吊臂工作幅度为3.5米时，根据上表，该吊臂的额定工作载荷选择为15000kg。可以看出，该数值和上一数据段(即臂 长10.3米时)，对应的额定工作载荷25500kg的差距非常大。但是，为了安 全性起见，必须选择该数值。这种选择方式造成起重机的工作能力无法完全 发挥。其次，采用上述现有技术，额定工作载荷存在明显的跳跃性，增加了对 起重机的操控难度。同样根据上述例子，起重机的臂长为10.3米时，其可以 选择25500kg作为其工作载荷， 一旦超过了 10.3米，就必须选择15000kg作 为其额定工作载荷，由于起重机起吊过程中，其吊臂幅度和臂长往往同时变 化，上述跳跃性使操控者常常无所适从，造成操控困难。
技术实现思路
针对上述缺陷，本专利技术解决的技术问题在于，提供一种起重机安全保护 系统，该安全保护系统根据起重机的工作状态，可确定一个相对连续的起重 机额定工作载荷曲线，供起重机安全保护使用。本专利技术同时提供一种使用该 种起重机安全保护系统的起重机。本专利技术提供的起重机安全保护系统，包括若干传感器、控制器以及保护 动作执行机构；所述传感器实时检测起重机的工作状态并传送给控制器；所 述控制器根据所获得的检测数据采用如下步骤计算起重机的额定工作载荷G 额定；根据上述传感器的检测数据，计算当前工作状态下，起重机各个特性确 定的与特性相关的最大允许载荷；所述起重机各个特性确定的最大允许载荷，至少包括，起重机强度确定的强度最大允许载荷G *1度、由起重机稳定性决定的稳定性最大允许载荷G吊—稳定性；比较已经计算出上述与起重机各个特性相关的最大允许载荷，取其中最 小值并取预定的设计余量后，获得额定工作载荷G额定；才艮据传感器凄t据，计算获得当前的实际吊重；将实际吊重和所述额定工作载荷相比较，若超过预设的安全范围时，则 所述控制器发出限制起重机向危险方向运动的安全保护控制信号；所述保护动作执行机构根据上述安全保护控制信号限制起重机向危险方 向动作。优选地，所述传感器包括测量吊臂长度的长度传感器、测量吊臂角度的 角度传感器、以及测量变幅油缸有杆腔压力的有杆腔压力传感器、测量变幅 油缸无杆腔压力的无杆腔压力传感器。优选地，所述起重机为具有伸缩吊臂的起重机，所述控制器首先根据传 感器的检测结果判断吊臂是否伸出；若是，则计算与起重机特性相关的最大 允许载荷时，包括计算起重机的伸缩油缸闭锁压力最大允许载荷G 吊 -伸缩油缸。优选地，所述传感器包括测量吊臂长度的长度传感器、测量吊臂角度的 角度传感器、以及测量变幅油缸有杆腔压力的有杆腔压力传感器、测量变幅油缸无杆腔压力的无杆腔压力传感器；还包括专用于测量吊臂是否存在伸缩运动的吊臂伸出检测开关，以及触发该吊臂伸出检测开关的触发装置；所述控制器根据该吊臂伸出检测开关发出的触发信号，判断所述吊臂是否存在伸缩运动。优选地，所述吊臂伸出检测为接近开关，该接近开关安装在基本臂末端 位置，在吊臂的第二节臂上，对应该第二节臂完全缩回的状态，设置触发给 接近开关的凸台。优选地，所述强度最大允许载荷G ^强度采用以下方式计算获得首先 根据检测获得的吊臂伸出长度，判断吊臂伸出的节数，并相应计算各节臂受 力截面的承受能力；以其中的最小值为依据，计算所述强度最大允许载荷G吊-强度。优选地，所述稳定性最大允许载荷G吊-稳定性，是根据传感器检测获得的数据，计算起重机的各方稳定性后，将其中最小的数值作为稳定性最大允许 载荷G 吊-稳定性。优选地，所述将实际吊重和所述额定工作载荷相比较，具体是将实际吊重除以计算获得的额定工作载荷，获得工作力矩百分比；所述预设的安全范 围，具体是该工作力矩百分比的一门限值。优选地，所述吊重根据所述变幅油缸的有杆腔压力传感器和无杆腔压力 传感器的检测值计算。优选地，还具有显示器，该显示器用于显示与安全保护相关的信息。本专利技术同时提供一种起重机，该起重机采用上述任一项技术方案所述的 起重机安全保护系统。与现有技术相比，本专利技术提供的起重机安全保护系统，采用相关的传感 器实时检测起重机吊臂的工作状态参数，并根据检测获得的这些参数，计算 起重机的不同特性确定的最大允许载荷；将各个特性确定的起重机最大允许 载荷相比较，选择其中的最小值并取预定的设计余量后，获得最终的额定工 作载荷。最后，将该额定工作载荷和检测获得的起重机实际吊重相比较，根 据比较结果对起重机采取安全保护措施。相对现有技术，上述方法没有机械 的根据预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种起重机安全保护系统，包括若干传感器、控制器以及保护动作执行机构；所述传感器实时检测起重机的工作状态并传送给控制器；所述控制器根据所获得的检测数据采用如下步骤计算起重机的额定工作载荷Ｇ↓［额定］；　根据上述传感器的检测数据，计算当前工作状态下，起重机各个特性确定的与特性相关的最大允许载荷；所述起重机各个特性确定的最大允许载荷，至少包括，起重机强度确定的强度最大允许载荷Ｇ↓［吊－强度］、由起重机稳定性决定的稳定性最大允许载荷Ｇ↓［吊－稳定性］；　比较已经计算出上述与起重机各个特性相关的最大允许载荷，取其中最小值并取预定的设计余量后，获得额定工作载荷Ｇ↓［额定］；　根据传感器数据，计算获得当前的实际吊重；　将实际吊重和所述额定工作载荷相比较，若超过预设的安全范围时，则所述控制器发出限制起重机向危险方向运动的安全保护控制信号；　所述保护动作执行机构根据上述安全保护控制信号限制起重机向危险方向动作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周斌，部小平，罗军，
申请(专利权)人：湖南三一起重机械有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]