一种起重机实际载荷检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种起重机实际载荷检测方法及系统，该方法包括：步骤1、获取支腿反力F

【技术实现步骤摘要】
一种起重机实际载荷检测方法及系统


[0001]本专利技术涉及起重机载荷检测
，具体涉及一种起重机实际载荷检测方法及系统。

技术介绍

[0002]起重机是一种对安全性要求极高的特种设备，作业过程中必须保证其实际载荷不大于额定载荷，否则可能造成起重机倾翻、结构件损毁等重大安全事故。
[0003]起重机额定载荷是不会导致起重机倾翻和起重机结构件损毁的最大极限载荷。在不考虑起重机动载荷、作业环境等情况下，起重机的额定载荷主要受倾翻性能和结构件强度性能的制约。倾翻性能包括正向倾翻性能、反向倾翻性能等，而结构件强度主要包括吊钩强度、钢丝绳强度、伸缩臂强度、变幅油缸强度、转台强度、车架强度及支腿强度等。因而，起重机支腿长度、吊臂长度、作业幅度、回转角度、配重等差异因素会使起重机额定载荷不同。
[0004]目前，力限器可根据起重机当前工况、吊臂长度、作业幅度等数据实时计算出额定载荷。当起重机运动至或即将运动至额定载荷小于当前实际载荷的运动区间范围时，起重机控制系统需要进行安全报警或安全干预。起重机安全干预手段包括限制起重机运动速度、禁止危险方向动作等，以使起重机额定载荷不小于实际载荷或迅速回归至额定载荷不小于实际载荷的运动区间范围，从而保障起重机的作业安全。
[0005]为了确保实际载荷和额定载荷的实时、准确对比，实际载荷的准确检测对起重机安全作业具有重要意义。当起重机所检测的实际载荷偏大时，可能会使起重机在实际没有达到额定载荷时被安全干预，从而使用户无法充分利用起重机的吊重性能。当起重机所检测的实际载荷偏小时，可能会使起重机在实际超过额定载荷时仍未被安全干预，从而导致安全事故。因此，实际载荷的准确检测是确保起重机吊装性能和吊装安装的重要前提之一。
[0006]现有技术的基本原理是采用简化力矩计算模型如图1所示。以起重机吊臂系统为对象，以吊臂后绞点为支点，建立起重机力矩平衡方程。当起重机匀速起升运动或者处于静止状态时，使起重机顺时针和逆时针方向旋转的力矩相等，即：M
F + M
R
= M
S + M
G ，其中，M
F
表示变幅油缸推力力矩：M
F = f1(F，L，α)，F为变幅油缸推力，L为吊臂长度，α为吊臂角度；变幅油缸推力 F = f0(P)，其中P为变幅油缸压力。M
R
表示卷扬钢丝绳拉力力矩：M
R = f2(G , L，α)，其中G为吊重物重量，L为吊臂长度，α为吊臂角度。M
S
表示吊臂自重力矩：M
S = f3(L , α)，其中L为吊臂长度，α为吊臂角度。M
G
表示吊重力矩：M
G = f4(G, r)，其中G为吊重物重量，r为作业幅度。作业幅度 r = f5(L , α)，其中L为吊臂长度，α为吊臂角度。结合力矩平衡方程求解上述公式中的各项，求出起重机吊臂系统的近似实际载荷，即：G = f(P, L, α)，算法框图如图2所示。其中，G为实际载荷，P为变幅油缸压力，L为吊臂长度，α为吊臂角度。与该算法相对应的系统实现如图3所示，其中变幅油缸压力检测单元通常由一个或多个压力传感器组成，吊臂长度检测单元通常为长度传感器，吊臂角度检测单元通常为角度传感器，运算单元运行设定算法的逻辑运算层序，可为独立的可编程电子装置，通常称为力限器或力矩限制器，也可集成于车载装置，如显示器或主控制器。
[0007]现有技术的缺点如下：（1）使用简化物理模型，算法不能覆盖全部相关物理变量，从而不能完整描述起重机的实际负载特性。现有简化力矩计算模型不能完整描述起重机作业过程的真实物理状态，包括但不限于变幅油缸摩擦力、铰点摩擦力、动载荷等影响实际载荷计算准确度的重要因素。此外相关部件制造和装配存在客观差异，且这些因素难以用数学公式进行完整准确的描述，即使设计出可完整且准确描述出上述所有影响因素的实际载荷计算模型，目前行业内起重机的技术状态无法完全覆盖该计算模型所需的全部输入量，需要在现有基础上投入资金、时间和人力以增加所需传感装置，而这会带来不可接受的成本增加。针对这些复杂因素，目前行业内的普遍做法是使用加权系数的方式进行简化处理，这也是平衡当时的技术状态、精度要求和产品成本的产物。每台起重机都需要实际吊重调试进行系数修正，计算实际载荷的准确度很大程度上取决于实际的调试质量。
[0008]（2）仅针对吊臂系统，未体现上车转台及起重机底盘因结构形变及外力等因素导致的非预期负载，不能真实体现起重机整机的实际载荷。
[0009]以正向倾翻性能为例，起重机倾翻本质上是起重机整机实际载荷超出了起重机底盘所能承受的倾翻极限载荷导致。现有技术通过上车的变幅油缸压力传感器信号及相关工况数据计算所得到的只是吊臂系统的实际载荷，而并非整机实际载荷，其所应用的力学模型仅针对吊臂系统，而非将起重机作为一个整体进行建模，基础原理的局限性导致其不能完全真实的代表起重机整机的实际负载状态。
[0010]由于起重机在不同姿态下或实际吊重量不同时，起重机上车及起重机底盘由于受力不同，结构上会出现不同程序的形变（例如：起重机吊重前底盘是水平的，但是当起重机在左侧吊重载时，起重机底盘可能会由于左侧支腿反力大而形变大，导致起重机左侧低右侧高。），现有技术并不能体现起重机底盘的真实受力情况。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于提供一种起重机实际载荷检测方法及系统，通过起重机底盘支腿反力实现起重机整机实际负载的精确计算，可靠的保障了起重机的安全作业。
[0012]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：一种起重机实际载荷检测方法，包括如下：获取支腿反力F
r
数据；将所述支腿反力F
r
数据输入至模型中获取输出信息；其中，所述模型通过多组数据样本训练获取，所述数据样本至少包括支腿反力F
r
数据和用来标识实际载荷G的标识信息；所述输出信息包括实际载荷G。
[0013]进一步地，所述数据样本还包括支腿长度L
r
、吊臂长度L、回转角度θ、吊臂角度α、平衡重重量G
C
、吊钩重量G0和吊索倍率R的至少一项。
[0014]进一步地，在所述获取输出信息之前还包括：获取支腿长度L
r
数据、吊臂长度L数据、回转角度θ数据、吊臂角度α数据、平衡重重量G
C
数据、吊钩重量G0数据和吊索倍率R的至少一项；将支腿长度L
r
数据、吊臂长度L数据、回转角度θ数据、吊臂角度α数据、平衡重重量G
C
数据、吊钩重量G0数据和吊索倍率R的任意一项输入至模型中。
[0015]进一步地，所述支腿长度L
r
=(L
r1
,L
r2
,L
r3
...L
rn
)，其中，n为起重机底盘的支腿个
数。
[0016]进一步地，所述支腿反力F
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种起重机实际载荷检测方法，其特征在于，包括如下：获取支腿反力F
r
数据；将所述支腿反力F
r
数据输入至模型中获取输出信息；其中，所述模型通过多组数据样本训练获取，所述数据样本至少包括支腿反力F
r
数据和用来标识实际载荷G的标识信息；所述输出信息包括实际载荷G。2.根据权利要求1所述的实际载荷检测方法，其特征在于，所述数据样本还包括支腿长度L
r
、吊臂长度L、回转角度θ、吊臂角度α、平衡重重量G
C
、吊钩重量G0和吊索倍率R的至少一项。3.根据权利要求2所述的实际载荷检测方法，其特征在于，在所述获取输出信息之前还包括：获取支腿长度L
r
数据、吊臂长度L数据、回转角度θ数据、吊臂角度α数据、平衡重重量G
C
数据、吊钩重量G0数据和吊索倍率R的至少一项；将支腿长度L
r
数据、吊臂长度L数据、回转角度θ数据、吊臂角度α数据、平衡重重量G
C
数据、吊钩重量G0数据和吊索倍率R的任意一项输入至模型中。4.根据权利要求2所述的实际载荷检测方法，其特征在于，所述支腿长度L
r
=(L
r1
,L
r2
,L
r3
...L
rn
)，其中，n为起重机底盘的支腿个数。5.根据权利要求1所述的实际载荷检测方法，其特征在于，所述支腿反力F
r
=(F
r1
,F...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐正伟，齐行程，刘允昊，李立晶，宋文生，
申请(专利权)人：徐州重型机械有限公司，
类型：发明
国别省市：