专利名称：履带起重机超起工况下力矩控制的方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种力矩控制的方法与装置，特别涉及一种履带起重机超起工况下力矩控制的方法与装置。
背景技术：
为提高起重机的起重能力，大型起重机设置有超起工况。超起工况下，由于附加配重的作用，当前后力矩不平衡时，起重机既存在向前倾覆的可能，也存在向后倾覆的可能。一般力矩限制器只能限制起重机前倾覆力矩，没有限制后倾覆力矩的能力。
对于起重机在超起工况下力矩限制问题的解决，目前尚无先例。
发明内容
本发明的目的是提供一种起重机带超起工况时，能够可靠、合理的防止起重机后倾翻和前倾翻的力矩控制的方法和装置。
为了实现上述的目的，本发明采用的技术方案是一种履带起重机超起工况下力矩控制的方法，包含以下步骤a.采用中央控制器(CPU)计算起重机主变幅拉杆实际所承受的拉力；b.以步骤a中得到的起重机主变幅拉杆实际所承受的拉力与起重机主变幅拉杆最大允许拉力值之比为主变幅拉力百分比A；c.计算起重机超起配重提升油缸的拉力总和，计算配重重量；d.以步骤c中得到的起重机超起配重提升油缸的拉力总和与配重重量之比为配重利用率百分比B；e.根据步骤b和步骤d中计算所得的主变幅拉力百分比A和配重利用率百分比B的以下关系，实现对履带起重机超起工况下力矩的控制i.当A＜15％时，如果B＞50％，中止所有导致起重机负载力矩增加的动作；
ii.当A＜15％时，如果B＞90％，中止所有导致起重机负载力矩增加与负载力矩减小的动作；iii.当A＞90％时，无论B为何值，中止所有导致起重机负载力矩增加的动作。
实现上述履带起重机超起工况下力矩控制的方法的装置包括蜂鸣器和指示灯，置于起重机主变幅拉杆上的拉力传感器，置于超起配重提升油缸上的压力传感器，与蜂鸣器、指示灯、拉力传感器、压力传感器耦接的控制器(为中央处理器)，和控制器耦接的人机界面。
如上所述的结构，拉力传感器与控制器的模拟量输入端耦接，安装于主变幅拉杆上，检测主变幅拉杆所承受的拉力；压力传感器与控制器的模拟量输入端耦接，安装在超起配重提升油缸上，检测油缸压力；控制器输入端与传感器耦接，接收传感器所测量的数据根据设计要求进行计算；并通过CAN(控制器局域网)总线接口与人机界面耦接，控制器的开关量输出端向使用本发明的起重机控制系统提供负载力矩增加限制、负载力矩减小限制的信号；人机界面通过CAN(控制器局域网)总线与控制器耦接，用于设定超起配重的数量、显示拉力百分比、配重利用率百分比和故障报警信息；蜂鸣器、指示灯分别与控制器的开关量输出端耦接，用于力矩超限时的声光报警。
本发明的工作原理是超起工况下，履带起重机主变幅拉杆实际所承受的拉力反映了负载力矩作用于起重机底盘的情况，该拉力所允许的最大值是由底盘本身的结构与重量决定的，定义主变幅拉杆实际所承受的拉力与所允许的拉力最大值的百分比为A(主变幅拉力百分比)；2个配重提升油缸所受拉力的总和反映了超起配重所提供的后向力矩的大小，定义配重提升油缸拉力之和与配重重量之比为B(配重利用率百分比)；则A与B有下列关系1)当A＜15％时，如果B＞50％，所有导致起重机负载力矩增加的动作都应被中止，否则，可能导致超起配重突然升离地面，使起重机臂架系统突然向前倾斜；2)当A＜15％时，如果B＞90％，则所有导致起重机负载力矩增加与负载力矩减小的动作都应被中止。如果继续增加负载力矩，则可能导致超起配重突然升离地面，使起重机臂架系统突然向前倾斜；如果减小负载力矩，则超起配重可能突然落在地面上，臂架系统将突然向后倾斜；3)当A＞90％时，无论B为何值，所有导致起重机负载力矩增加的动作都应被中止。
本发明具有突出的优点(1)本发明采用的方法新颖，易实现；(2)本发明采用的装置智能控制，控制精确，可靠性高；(3)本发明原理简单，结构简洁，容易实现而且成本较低；(4)本发明采用人机交互，容易操作，且容易得到实时数据，便于监控。
图1为本发明的结构示意图；图2为本发明一个实施例中传感器的安装位置示意图；图3为本发明人机界面的主画面；图4为本发明人机界面超起配重设定画面；图5为本发明实施例的线路图。
具体实施例方式
以下结合附图进一步说明本发明的控制方法以及实现其方法装置的结构。
图1为本发明装置的结构示意图，如图1所示，包括蜂鸣器5和指示灯6，置于起重机主变幅拉杆上的拉力传感器1，置于超起配重提升油缸上的压力传感器2，与蜂鸣器5、指示灯6、拉力传感器1和压力传感器2耦接的控制器3以及控制器3耦接的人机界面4。控制器3为中央处理器(CPU)拉力传感器1安装在主变幅拉杆上，其信号输出端与控制器3的模拟量输入端相连；压力传感器2安装在超起配重提升油缸上，其信号输出端与控制器3的模拟量输入端耦接，检测超起配重油缸压力；控制器3与拉力传感器1、压力传感器2、人机界面4耦接，安装在电控柜内；人机界面4通过CAN(控制器局域网)总线与控制器3耦接；蜂鸣器、指示灯分别与控制器的开关量输出端耦接；人机界面4、蜂鸣器5、指示灯6均安装于司机室内。
图2为本发明一个实施例中传感器的安装位置示意图，如图2所示，1是拉力传感器，安装在主变幅拉杆21’上；2为压力传感器，安装在超起配重油缸22’上；如图，23’为超起配重，24’为底盘，25’是臂架，26’为负载。
图3为本发明人机界面的主画面，画面中，人机界面将控制器发送的主变幅拉力百分比、超起配重利用率百分比分别以条形图形式和数字形式显示出来；当报警信号出现时，弹出报警信息，报警信号消失后，报警信息自动隐藏。人机界面的功能按钮F3用于进入超起配重设定画面，功能按钮F5用于报警蜂鸣器消音，当蜂鸣器鸣响时，如按下此按钮，则蜂鸣器停止鸣响。
图4为本发明人机界面超起配重设定画面。当按下主画面中功能按钮F3时，进入超起配重设定画面。本画面中，将显示原来设定的配重数量，按下功能按钮F3，配重数量递增；按下功能按钮F4，配重数量递减；按下功能按钮F5，改变的配重数量被确认，并由人机界面发送给控制器。功能按钮F1为返回主画面按钮。
图5为本发明一实施例的线路图。图中，7为熔断器，3为本发明的控制器，均安装在电控柜内；1为主变幅拉杆拉力传感器，安装在主变幅拉杆上；2为压力传感器，分别安装在超起配重油缸1和超起配重油缸2的平衡阀上；4为人机界面，安装在起重机司机室座椅正前方；5为蜂鸣器，6为报警指示灯，安装于起重机司机室内操作面板上。
在本实施例中，图5中，7为熔断器，8为起重机的控制系统控制器，均安装在电控柜内；9为操纵手柄，用于起重机的卷扬操纵，安装于起重机司机室内，与控制系统控制器8相连；10为起重机卷扬制动器电磁阀，安装于卷扬制动器上；11为起重机卷扬系统液压泵比例电磁阀，分别控制卷扬的提升和下降，安装在卷扬系统液压泵上，都与控制系统控制器8相连。本实施例中的控制器3的两个开关量输出端a、b，分别与控制系统控制器8的开关量输入端a’、b’相对应，连接时可分别将产生的负载力矩增加限制信号、负载力矩减小，限制信号传送给控制系统控制器8。控制系统控制器8根据传来的信号，控制起重机卷扬制动器电磁阀10、起重机卷扬系统液压泵比例电磁阀11的动作，实现力矩限制的作用。
本发明装置是这样工作的操作者首先在人机界面上设定超起配重的数量，人机界面通过CAN总线将超起配重数量发送给控制器。控制器完成的工作是(1)读取超起配重数量值、计算超起配重的重量；(2)将拉力传感器的模拟量输入信号进行数/模转换，根据传感器量程计算拉力值，并根据程序中设定的最大允许拉力值计算主变幅拉力百分比A；(3)将压力传感器的模拟量输入信号进行数/模转换，根据油缸截面、传感器量程计算油缸拉力，并根据2个油缸拉力之和与超起配重重量计算超起配重利用率百分比B；(4)根据A、B的值与两者的关系进行逻辑运算，产生负载力矩增加限制或负载力矩减小限制的信号及报警信号，并使蜂鸣器鸣响、报警指示灯点亮；(5)将主变幅拉力百分比A、超起配重利用率百分比B及报警信号发送给人机界面。
人机界面分为主画面与超起配重设定画面；主画面以条形图形式显示主变幅拉力百分比A、超起配重利用率百分比B；当报警信号出现时，弹出报警信息，报警信号消失后，报警信息自动隐藏；超起配重设定画面是操作者设定起起配重数量的界面。
权利要求
1.一种履带起重机超起工况下力矩控制的方法，其特征在于控制方法的具体步骤是a.采用中央处理器首先计算起重机主变幅拉杆实际所承受的拉力；b.以步骤a中得到的起重机主变幅拉杆实际所承受的拉力与起重机主变幅拉杆最大允许拉力值之比为主变幅拉力百分比A；c.计算起重机超起配重提升油缸的拉力总和，计算配重重量；d.以步骤c中得到的起重机超起配重提升油缸的拉力总和与配重重量之比为配重利用率百分比B；e.根据步骤b和步骤d中计算所得的主变幅拉力百分比A和配重利用率百分比B的以下关系，实现对履带起重机超起工况下力矩的控制i.当A＜15％时，如果B＞50％，中止所有导致起重机负载力矩增加的动作；ii.当A＜15％时，如果B＞90％，中止所有导致起重机负载力矩增加与负载力矩减小的动作；iii.当A＞90％时，无论B为何值，中止所有导致起重机负载力矩增加的动作。
2.根据权利要求1所述的履带起重机超起工况下力矩控制的方法的装置，包括蜂鸣器和指示灯，其特征在于包括置于起重机主变幅拉杆上的拉力传感器，置于超起配重提升油缸上的压力传感器，与蜂鸣器、指示灯、拉力传感器和压力传感器耦接的控制器，以及与控制器耦接的人机界面。
3.如权利要求2所述的履带起重机超起工况下力矩控制的方法的装置，其特征在于所述的控制器是中央处理器。
全文摘要
一种履带起重机超起工况下力矩控制的方法与装置，以起重机主变幅拉杆实际所承受的拉力与起重机主变幅拉杆最大允许拉力值之比为主变幅拉力百分比A；以起重机超起配重提升油缸的拉力总和与配重重量之比为配重利用率百分比B，根据A和B的关系实现履带起重机超起工况下的力矩控制；同时提供一种实现上述方法的装置，它包括蜂鸣器，指示灯，置于起重机主变幅拉杆上的拉力传感器，置于超起配重提升油缸上的压力传感器，与蜂鸣器、指示灯、拉力传感器和压力传感器耦接的控制器以及控制器耦接的人机界面。本发明的控制方法新颖实用；控制装置实现容易，结构简单，可靠性较高，操作更加智能化。
文档编号G05D17/00GK101021731SQ20061011610
公开日2007年8月22日 申请日期2006年9月15日 优先权日2006年9月15日
发明者刘金江, 龙刚强, 谢军 申请人:上海三一科技有限公司