起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)權(quán)利要求

1.一種起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)，用于對卷揚(yáng)以及驅(qū)動所述卷揚(yáng)的液壓馬達(dá)進(jìn)行控制，其特征在于，包括：卷揚(yáng)制動裝置，用于制動所述卷揚(yáng)；第一壓力檢測裝置，用于在重物起升過程中檢測并發(fā)送所述液壓馬達(dá)的起升側(cè)的壓力信號；控制裝置，接收來自所述第一壓力檢測裝置的壓力信號，并根據(jù)該壓力信號以及預(yù)定策略得出安全控制壓力；在二次起升重物時，所述控制裝置比較所述液壓馬達(dá)起升側(cè)的當(dāng)前壓力與所述安全控制壓力；當(dāng)所述液壓馬達(dá)起升側(cè)的當(dāng)前壓力大于或者等于所述安全控制壓力時，所述控制裝置向所述卷揚(yáng)制動裝置發(fā)出指令以釋放所述卷揚(yáng)；否則所述卷揚(yáng)制動裝置繼續(xù)制動所述卷揚(yáng)。

2.如權(quán)利要求1所述的起重機(jī)吊載自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置根據(jù)如下策略得出所述安全控制壓力：計(jì)算所述第一壓力檢測裝置所得到的壓力的平均值，然后將該平均值乘以控制系數(shù)，即得到所述安全控制壓力。

3.如權(quán)利要求2所述的起重機(jī)吊載自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系數(shù)的范圍為90％至95％。

4.如權(quán)利要求1所述的起重機(jī)吊載自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述液壓馬達(dá)的下降側(cè)連接補(bǔ)油管路，以便在重物下降過程中維持所述下降側(cè)的壓力大于或者等于預(yù)定壓力。

5.如權(quán)利要求4所述的起重機(jī)吊載自動控制系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括第二壓力檢測裝置，在重物下降過程中所述第二壓力檢測裝置實(shí)時檢測所述液壓馬達(dá)的下降側(cè)的壓力，并將其測得的壓力信號發(fā)送至所述控制裝置；當(dāng)所述下降側(cè)的壓力小于所述預(yù)定壓力時，所述控制裝置增大主油路上換向閥的開口度，進(jìn)而增大所述下降側(cè)的進(jìn)油量。

6.如權(quán)利要求5所述的起重機(jī)吊載自動控制系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括用于檢測換向閥開口度的閥口位置檢測裝置；當(dāng)所述換向閥的開口度達(dá)到最大而所述下降側(cè)的壓力仍小于所述預(yù)定壓力時，所述控制裝置向所述換向閥發(fā)出換向信號，以向所述液壓馬達(dá)的上升側(cè)供油。

7.如權(quán)利要求6所述的起重機(jī)吊載自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述換向閥完成換向后再經(jīng)過適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)時間，若所述下降側(cè)的壓力仍小于所述預(yù)定壓力，所述控制裝置向所述卷揚(yáng)制動裝置發(fā)出指令以將所述卷揚(yáng)制動。

8.如權(quán)利要求4至7任一項(xiàng)所述的起重機(jī)吊載自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)定壓力的范圍為5巴至20巴。

9.一種起重機(jī)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)。

10.如權(quán)利要求9所述的起重機(jī)，其特征在于，具體為流動式起重機(jī)。

《起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》涉及工程機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)。《起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》還涉及一種包括上述吊載自動控制系統(tǒng)的起重機(jī)。

圖1為《起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》一種具體實(shí)施方式所提供起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)的重物提升流程圖；

圖3為《起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》第二種具體實(shí)施方式所提供起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為《起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》第四種具體實(shí)施方式所提供起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)的重物下放流程圖。

起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)專利目的

《起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》的目的是提供一種起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)，可以顯著提高起重機(jī)吊載作業(yè)的安全性?！镀鹬貦C(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》的另一目的是提供一種包括上述吊載自動控制系統(tǒng)的起重機(jī)。

起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)技術(shù)方案

《起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》提供一種起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)，用于對卷揚(yáng)以及驅(qū)動所述卷揚(yáng)的液壓馬達(dá)進(jìn)行控制，包括卷揚(yáng)制動裝置，用于制動所述卷揚(yáng)；第一壓力檢測裝置，用于在重物起升過程中檢測并發(fā)送所述液壓馬達(dá)的起升側(cè)的壓力信號；控制裝置，接收來自所述第一壓力檢測裝置的壓力信號，并根據(jù)該壓力信號以及預(yù)定策略得出安全控制壓力；在二次起升重物時，所述控制裝置比較所述液壓馬達(dá)起升側(cè)的當(dāng)前壓力與所述安全控制壓力；當(dāng)所述液壓馬達(dá)起升側(cè)的當(dāng)前壓力大于或者等于所述安全控制壓力時，所述控制裝置向所述卷揚(yáng)制動裝置發(fā)出指令以釋放所述卷揚(yáng)；否則所述卷揚(yáng)制動裝置繼續(xù)制動所述卷揚(yáng)。

優(yōu)選地，所述控制裝置根據(jù)如下策略得出所述安全控制壓力：計(jì)算所述第一壓力檢測裝置所得到的壓力的平均值，然后將該平均值乘以控制系數(shù)，即得到所述安全控制壓力。

優(yōu)選地，所述控制系數(shù)的范圍為90％至95％。

優(yōu)選地，所述液壓馬達(dá)的下降側(cè)連接補(bǔ)油管路，以便在重物下降過程中維持所述下降側(cè)的壓力大于或者等于預(yù)定壓力。

優(yōu)選地，所述起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括第二壓力檢測裝置，在重物下降過程中所述第二壓力檢測裝置實(shí)時檢測所述液壓馬達(dá)的下降側(cè)的壓力，并將其測得的壓力信號發(fā)送至所述控制裝置；當(dāng)所述下降側(cè)的壓力小于所述預(yù)定壓力時，所述控制裝置增大主油路上換向閥的開口度，進(jìn)而增大所述下降側(cè)的進(jìn)油量。

優(yōu)選地，所述起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于檢測換向閥開口度的閥口位置檢測裝置；當(dāng)所述換向閥的開口度達(dá)到最大而所述下降側(cè)的壓力仍小于所述預(yù)定壓力時，所述控制裝置向所述換向閥發(fā)出換向信號，以向所述液壓馬達(dá)的上升側(cè)供油。

優(yōu)選地，所述換向閥完成換向后再經(jīng)過適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)時間，若所述下降側(cè)的壓力仍小于所述預(yù)定壓力，所述控制裝置向所述卷揚(yáng)制動裝置發(fā)出指令以將所述卷揚(yáng)制動。

優(yōu)選地，所述預(yù)定壓力的范圍為5巴至20巴。

《起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》還提供一種起重機(jī)，包括上述任一項(xiàng)所述的起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述起重機(jī)具體為流動式起重機(jī)。

起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)改善效果

《起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》所提供的起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)，其第一壓力檢測裝置可以在重物起升過程中實(shí)時檢測液壓馬達(dá)起升側(cè)的壓力，并將其檢測得到的壓力信號傳遞至控制器，所述控制器根據(jù)該壓力信號以及預(yù)定策略得出安全控制壓力；在二次起升重物時，所述控制裝置將所述液壓馬達(dá)起升側(cè)的當(dāng)前壓力與所述安全控制壓力進(jìn)行比較，當(dāng)前壓力大于或者等于所述安全控制壓力時，所述控制裝置向卷揚(yáng)制動裝置發(fā)出指令，從而釋放所述卷揚(yáng)；否則繼續(xù)制動所述卷揚(yáng)。因此，在所述液壓馬達(dá)起升側(cè)的實(shí)際壓力達(dá)到所述安全控制壓力之前，所述卷揚(yáng)可以保持被制動的安全狀態(tài)，即使液壓馬達(dá)建立的起升力矩小于重物產(chǎn)生的阻力矩，重物也不會出現(xiàn)二次下滑的現(xiàn)象，起重機(jī)吊載作業(yè)的安全性得到顯著提高。

在起重機(jī)的工作過程中，重物通過吊鉤、鋼絲繩、位于起重臂頭部的滑輪組以及卷揚(yáng)等部件將重力傳遞至起重機(jī)的轉(zhuǎn)臺上。

提升或者下放重物大體可以通過兩種方式實(shí)現(xiàn)：一是固定卷揚(yáng)，通過變幅油缸帶動起重臂，以使起重臂繞其后部的鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動，從而帶動懸掛在起重臂頭部的重物進(jìn)行升降；二是固定變幅油缸以及起重臂，通過液壓馬達(dá)驅(qū)使卷揚(yáng)轉(zhuǎn)動，從而由纏繞在卷揚(yáng)上的鋼絲繩提起或者放下重物。

由卷揚(yáng)提起或者下放重物的作業(yè)過程存在著較大的安全風(fēng)險。例如，在提升重物的過程中，經(jīng)常需要將重物在中途的某個高度暫時停留一段時間，然后再繼續(xù)向上提升(可以將該繼續(xù)向上提升的過程稱為“二次起升”)。二次起升的初始階段，液壓馬達(dá)建立的起升力矩小于重物產(chǎn)生的阻力矩，此時難以向上提升重物，相反，在重力矩的作用下重物很可能出現(xiàn)二次下滑的現(xiàn)象，從而產(chǎn)生較大的安全風(fēng)險。所謂“二次下滑”，通常指進(jìn)行二次起升的初始階段所出現(xiàn)的重物下滑現(xiàn)象。

此外，在下放重物的過程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制重物的下放過程，以使重物能夠以合理的速度均勻地下降，從而避免發(fā)生重物快速墜落等意外事故。

因此，如何合理控制起重機(jī)吊載作業(yè)過程以獲得較高的作業(yè)安全性，是該領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

《起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》的核心是提供一種起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)，可以顯著提高起重機(jī)吊載作業(yè)的安全性?！镀鹬貦C(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》的另一核心是提供一種包括上述吊載自動控制系統(tǒng)的起重機(jī)。

為了使該技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解《起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對《起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

請參考圖1，圖1為《起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》一種具體實(shí)施方式所提供起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

在一種具體實(shí)施方式中，《起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》所提供的起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)包括第一壓力檢測裝置1，第一壓力檢測裝置1具體可以是壓力傳感器，用于在重物起升過程中實(shí)時檢測液壓馬達(dá)的起升側(cè)的壓力，并將其檢測到的壓力信號傳遞給控制裝置2。起重機(jī)的卷揚(yáng)由上述液壓馬達(dá)驅(qū)動。

控制裝置2接收來自第一壓力檢測裝置1的壓力信號，并根據(jù)該壓力信號以及預(yù)定的策略獲得安全控制壓力。在所述安全控制壓力下，所述液壓馬達(dá)所建立的起升力矩可以略大于重物所產(chǎn)生的阻力矩；即，在液壓馬達(dá)起升側(cè)的壓力達(dá)到所述安全控制壓力的情況下，取消對卷揚(yáng)的制動是安全的。

具體地，所述安全控制壓力可以通過以下預(yù)定策略得到：首先過濾壓力沖擊所形成的壓力峰值信號，從而獲得相對平穩(wěn)的壓力曲線，剩余的壓力信號均為有效壓力信號；取所述有效壓力信號的平均值，然后將該平均值乘以控制系數(shù)，這樣就可以得到所述安全控制壓力。按照這種策略所得到的安全控制壓力較為可靠、合理。

上述控制系數(shù)的范圍可以是90％至95％；此范圍下所得到的安全控制壓力具有較高的安全性。

當(dāng)然，所述安全控制壓力也可以通過其他策略得出。無論具體采用何種策略，都應(yīng)保證在所得到的安全控制壓力下取消對卷揚(yáng)的制動不會導(dǎo)致重物出現(xiàn)二次下滑現(xiàn)象。

所述起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)還包括卷揚(yáng)制動裝置3，卷揚(yáng)制動裝置3具體可以是液控卷揚(yáng)制動器，可以根據(jù)相應(yīng)的指令將卷揚(yáng)制動或者釋放。

請同時參考圖2，圖2為圖1所示起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)的重物提升流程圖。

為了便于理解，現(xiàn)提供圖1所示起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)的一種典型的重物起升工作流程，該流程大體包括如下步驟：

步驟S11：開始提升重物。為了與二次提升相區(qū)別，可以將該步驟稱為初次提升重物。

步驟S12：通過第一壓力檢測裝置1檢測重物提升過程中所述液壓馬達(dá)起升側(cè)的壓力，同時，將其檢測得到的壓力信號傳遞給控制裝置2。

步驟S13：控制裝置2根據(jù)重物提升過程中液壓馬達(dá)起升側(cè)的壓力以及預(yù)定的策略得出安全控制壓力。得到所述安全控制壓力的具體方法前文已有描述。

步驟S14：通過卷揚(yáng)制動裝置3將卷揚(yáng)制動，從而暫停重物的提升。

步驟S15：發(fā)出二次提升重物的命令。

步驟S16：通過第一壓力檢測裝置1檢測液壓馬達(dá)起升側(cè)的當(dāng)前壓力，并將該當(dāng)前壓力信號傳遞給控制裝置2。

步驟S17：控制裝置2將液壓馬達(dá)起升側(cè)的當(dāng)前壓力與所述安全控制壓力進(jìn)行比較。當(dāng)所述當(dāng)前壓力小于所述安全控制壓力時返回執(zhí)行步驟S16；否則，執(zhí)行步驟S18。

步驟S18：通過控制裝置2向卷揚(yáng)制動裝置3發(fā)出信號，以解除卷揚(yáng)制動裝置3對卷揚(yáng)的制動，從而完成二次起升。

顯然，在所述液壓馬達(dá)起升側(cè)的實(shí)際壓力達(dá)到所述安全控制壓力之前，所述卷揚(yáng)可以保持被制動的安全狀態(tài)，因此即使液壓馬達(dá)建立的起升力矩小于重物產(chǎn)生的阻力矩，重物也不會出現(xiàn)二次下滑的現(xiàn)象，起重機(jī)吊載作業(yè)的安全性得到顯著提高。

可以在圖1所示具體實(shí)施方式的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。例如，可以在所述液壓馬達(dá)的下降側(cè)連接補(bǔ)油管路。在下放重物的過程中，如出現(xiàn)重物快速下降等非正常狀況，所述液壓馬達(dá)下降側(cè)的壓力將非正常減小。此時可以通過所述補(bǔ)油管路向該下降側(cè)補(bǔ)油，從而避免下降側(cè)的壓力小于預(yù)定壓力。維持該下降的壓力可以避免液壓馬達(dá)因吸空而受到損壞，并有利于重物下放作業(yè)的安全。

所述預(yù)定壓力的范圍可以是5巴至20巴，例如，可以具體將其設(shè)為10巴。

請參考圖3，圖3為《起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》第二種具體實(shí)施方式所提供起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

在第二種具體實(shí)施方式中，《起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》所提供的起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括第二壓力檢測裝置4，在下放重物的過程中第二壓力檢測裝置4實(shí)時檢測所述液壓馬達(dá)的下降側(cè)的壓力，并將其獲得的壓力信號發(fā)送至控制裝置2。

盡管存在所述補(bǔ)油管路，在某些意外情況下所述液壓馬達(dá)的下降側(cè)的壓力仍可能小于所述預(yù)定壓力。當(dāng)所述液壓馬達(dá)的下降側(cè)的當(dāng)前壓力小于預(yù)定壓力時，控制裝置2增大主油路上換向閥5的開口度，進(jìn)而增大所述液壓馬達(dá)下降側(cè)的進(jìn)油量；這樣顯然將有利于所述液壓馬達(dá)下降側(cè)壓力的恢復(fù)，從而避免液壓馬達(dá)受損，提高吊載作業(yè)的安全性。

相對于上述第二種具體實(shí)施方式，《起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》第三種具體實(shí)施方式所提供的起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括閥口位置檢測裝置，所述閥口位置檢測裝置用于檢測換向閥5的閥口開度。

當(dāng)換向閥5的閥口開度已經(jīng)達(dá)到最大，而所述液壓馬達(dá)下降側(cè)的壓力仍小于所述預(yù)定壓力時，控制裝置2向換向閥5發(fā)出換向信號，以向所述液壓馬達(dá)的上升側(cè)供油。這樣可以產(chǎn)生背壓，使液壓馬達(dá)產(chǎn)生反向扭矩，從而與重物產(chǎn)生的扭矩相匹配阻止重物快速下降，進(jìn)一步提高了作業(yè)安全性。

《起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》第四種具體實(shí)施方式是在上述第三種具體實(shí)施方式的基礎(chǔ)上所作的改進(jìn)。在第四種具體實(shí)施方式中，換向閥5完成換向后，經(jīng)過適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)時間，若所述液壓馬達(dá)下降側(cè)的壓力仍小于所述預(yù)定壓力，控制裝置2將向卷揚(yáng)制動裝置3發(fā)出指令，以將所述卷揚(yáng)制動。這樣，雖然將會造成設(shè)備的損壞，但卻能夠有效避免重物繼續(xù)快速下降，從而確保了吊載作業(yè)的安全進(jìn)行。

請同時參考圖4，圖4為《起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》第四種具體實(shí)施方式所提供起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)的重物下放流程圖。

為了便于理解《起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》第四種具體實(shí)施方式所提供起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)的下放作業(yè)過程，現(xiàn)提供一種典型的工作流程，大體包括如下步驟：

步驟S21：開始下放重物。

步驟S22：通過第二壓力檢測裝置4檢測液壓馬達(dá)下降側(cè)的當(dāng)前壓力。

步驟S23：控制裝置2將上述當(dāng)前壓力與預(yù)定壓力進(jìn)行比較；當(dāng)上述當(dāng)前壓力小于所述預(yù)定壓力時，執(zhí)行步驟S24，否則，返回執(zhí)行步驟S22。

步驟S24：控制裝置2增大換向閥3的閥口開度，從而增大所述液壓馬達(dá)下降側(cè)的進(jìn)油量。

步驟S25：通過第二壓力檢測裝置4檢測液壓馬達(dá)下降側(cè)的當(dāng)前壓力。

步驟S26：控制裝置2將上述當(dāng)前壓力與預(yù)定壓力進(jìn)行比較；當(dāng)上述當(dāng)前壓力小于所述預(yù)定壓力時，執(zhí)行步驟S27，否則，返回執(zhí)行步驟S25。

步驟S27：控制裝置2向換向閥3發(fā)出換向信號，從而向所述液壓馬達(dá)的上升側(cè)供油。

步驟S28：經(jīng)過適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)時間后，再次通過第二壓力檢測裝置4檢測液壓馬達(dá)下降側(cè)的當(dāng)前壓力。

步驟S29：控制裝置2將上述當(dāng)前壓力與預(yù)定壓力進(jìn)行比較；當(dāng)上述當(dāng)前壓力小于所述預(yù)定壓力時，執(zhí)行步驟S20，否則，返回執(zhí)行步驟S28。

步驟S20：控制裝置2向卷揚(yáng)制動裝置3發(fā)出指令，以使后者將卷揚(yáng)制動。

《起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》還提供一種起重機(jī)，包括上述任一項(xiàng)所述的起重機(jī)的吊載自動控制系統(tǒng)，該起重機(jī)其他各部分的結(jié)構(gòu)請參考現(xiàn)有技術(shù)，該文不再贅述。所述起重機(jī)具體可以是流動式起重機(jī)。

2016年12月7日，《起重機(jī)及其吊載自動控制系統(tǒng)》獲得第十八屆中國專利優(yōu)秀獎。 2100433B

工業(yè)建筑用的吊車起吊重物時對建筑物產(chǎn)生計(jì)算用的豎向作用或水平作用。材料等垂直或水平運(yùn)輸至建筑物處，對建筑處產(chǎn)生的荷載，屬于可變作用（可變荷載或活荷載）。