臂架抑尘车防倾覆控制方法以及控制系统与流程

本发明涉及臂架抑尘车技术领域，特别地，涉及一种臂架抑尘车防倾覆控制方法，此外，还设计一种臂架抑尘车控制系统。

背景技术：

在带臂架的工程设备上，设备在工作状态时，防止设备倾翻是非常重要的一项安全控制要求，目前很多设备为了防倾翻，往往会将设备结构设计的非常保守，但是在复杂工况下，结构保守不一定完全能够避免倾翻的发生。特别是对于臂架抑尘车，若需要测得臂架抑尘车受到的倾覆力，则需要先测得臂架受到的重力载荷、臂架受到自然风载以及喷雾炮筒喷射时的喷雾风载，以测得臂架受到的竖直向上的举升力，进而测得臂架抑尘车受到的倾覆力，而臂架受到自然风载和喷雾炮筒喷射时的喷雾风载难以测量，无法准确获得臂架抑尘车受到的倾覆力的大小，因此，无法根据臂架抑尘车受到的倾覆力的大小进行防倾覆措施。

技术实现要素：

本发明提供了一种臂架抑尘车防倾覆控制方法及控制系统，以解决现有的臂架抑尘车受到的倾覆力的大小无法准确获得的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种臂架抑尘车防倾覆控制方法，臂架抑尘车包括汽车底盘、安装于汽车底盘上用于实现水平回转的转台总成、固定端安装于汽车底盘上的臂架总成以及安装于臂架总成的活动端上的用于喷射水雾以减少扬尘的喷雾炮筒，臂架总成包括固定端安装于转台总成上的第一臂以及用于驱动第一臂转动以控制喷雾炮筒活动抬升和降低的驱动液压缸，驱动液压缸的固定端铰接于转台总成上，驱动液压缸的活动端铰接于第一臂上，包括以下步骤：测得第一臂的倾角；根据第一臂的倾角、驱动液压缸活动端至第一臂固定端之间的距离以及驱动液压缸固定端至第一臂固定端之间的距离，测得驱动液压缸的倾角；测得驱动液压缸的驱动力；臂架抑尘车受到的倾覆力为驱动液压缸的驱动力在水平方向上的分力，从而根据驱动液压缸的驱动力和驱动液压缸的倾角，测得臂架抑尘车受到的倾覆力；根据臂架抑尘车受到的倾覆力的大小，控制驱动液压缸的伸缩运动以及喷雾炮筒的喷射压力，从而防止臂架抑尘车受到的倾覆力过大而造成臂架抑尘车倾覆。

进一步地，测得驱动液压缸的倾角，包括以下步骤：根据第一臂的倾角θ、驱动液压缸的驱动力方向与水平方向的夹角α、驱动液压缸活动端至第一臂固定端之间的距离l1以及驱动液压缸固定端至第一臂固定端之间的距离l2四者之间的关系为：l2＝l1cosθ+l1*cos(π-α)，从而测得驱动液压缸的倾角α。

进一步地，测得驱动液压缸的驱动力，包括以下步骤：f驱动液压缸＝s无杆腔*p无杆腔-s有杆腔*p有杆腔，其中，f驱动液压缸为驱动液压缸作用于第一臂上的驱动力，s无杆腔为驱动液压缸内无杆腔的作用面积，p无杆腔为驱动液压缸内无杆腔的压力，s有杆腔为驱动液压缸内无杆腔的作用面积，p有杆腔为驱动液压缸内无杆腔的压力。

进一步地，还包括以下步骤：根据倾翻实验得到臂架抑尘车受到的倾覆力的临界值并设置安全系数，从而确定臂架抑尘车受到的倾覆力的安全阈值。

进一步地，控制驱动液压缸的伸缩运动以及喷雾炮筒的喷射压力，包括以下步骤：若臂架抑尘车受到的倾覆力大于或等于安全阈值，则控制驱动液压缸将第一臂回缩和/或控制喷雾炮筒减小喷射压力继续喷射或停止喷射。

进一步地，还包括以下步骤：臂架总成还包括铰接于第一臂的活动端上的第二臂以及用于驱动第二臂转动以控制喷雾炮筒活动抬升和降低的副驱动液压缸，根据倾角检测模块测得的第一臂倾角、第一臂的长度、副倾角检测模块测得的第二臂倾角、第二臂的长度以及臂架抑尘车的车身高度，测得臂架抑尘车的重心位置；根据臂架抑尘车的重心位置，控制驱动液压缸和副驱动液压缸的伸缩运动。

进一步地，还包括以下步骤：臂架抑尘车的车身两侧分别设有两个用于对臂架抑尘车进行支撑的支腿，四个支腿围合形成的平行四边形区域为臂架抑尘车重心游走的安全范围，通过控制驱动液压缸和副驱动液压缸的伸缩运动，确保臂架抑尘车的重心位置位于安全范围内。

根据本发明的另一方面，还提供一种臂架抑尘车防倾覆控制系统，采用上述臂架抑尘车防倾覆控制方法，控制系统包括用于测量第一臂的倾角的倾角检测模块、用于检测驱动液压缸作用于第一臂上的驱动力的驱动力检测模块以及与倾角检测模块和驱动力检测模块连接的控制模块，倾角检测模块和驱动力检测模块将检测信号传输至控制模块，通过控制模块对检测信号进行处理和分析，测得臂架抑尘车受到的倾覆力，从而根据臂架抑尘车受到的倾覆力的大小控制驱动液压缸驱动第一臂转动，以防止臂架抑尘车受到的倾覆力过大而造成臂架抑尘车倾覆。

进一步地，驱动力检测模块包括用于检测驱动液压缸内有杆腔的压力的有杆腔压力检测单元以及用于检测驱动液压缸内无杆腔的压力的无杆腔压力检测单元。

进一步地，还包括用于测量第二臂的倾角的副倾角检测模块，控制模块根据倾角检测模块测得的第一臂倾角、第一臂的长度、副倾角检测模块测得的第二臂倾角、第二臂的长度以及臂架抑尘车的车身高度，测得臂架抑尘车的重心位置。

本发明具有以下有益效果：

本发明的臂架抑尘车防倾覆控制方法，通过测得第一臂的倾角，并根据驱动液压缸活动端至第一臂固定端之间的距离以及驱动液压缸固定端至第一臂固定端之间的距离，测得驱动液压缸的倾角，通过测得驱动第一臂转动的驱动液压缸的驱动力，根据驱动液压缸的驱动力和第一臂的倾角测得驱动液压缸的驱动力在水平方向上的分力，即臂架抑尘车受到的倾覆力，进而根据臂架抑尘车受到的倾覆力的大小，控制驱动液压缸的伸缩运动以及喷雾炮筒的喷射压力，当臂架抑尘车受到的倾覆力较大时，则控制驱动液压缸带动第一臂回缩和/或减小喷雾炮筒的喷射压力，从而使臂架抑尘车受到的倾覆力减小，从而防止臂架抑尘车受到的倾覆力过大而造成臂架抑尘车倾覆。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的臂架抑尘车防倾覆控制方法的流程示意图；

图2是本发明优选实施例的臂架抑尘车的结构示意图；

图3是本发明优选实施例的臂架抑尘车的受力分析图。

图例说明：

100、臂架抑尘车；1、第一臂；2、第二臂；3、喷雾炮筒；4、支腿。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的臂架抑尘车防倾覆控制方法的流程示意图；图2是本发明优选实施例的臂架抑尘车的结构示意图；图3是本发明优选实施例的臂架抑尘车的受力分析图。

如图1-3所示，本实施例的臂架抑尘车防倾覆控制方法，臂架抑尘车100包括汽车底盘、安装于汽车底盘上用于实现水平回转的转台总成、固定端安装于汽车底盘上的臂架总成以及安装于臂架总成的活动端上的用于喷射水雾以减少扬尘的喷雾炮筒3，臂架总成包括固定端安装于转台总成上的第一臂1以及用于驱动第一臂1转动以控制喷雾炮筒3活动抬升和降低的驱动液压缸，驱动液压缸的固定端铰接于转台总成上，驱动液压缸的活动端铰接于第一臂1上，包括以下步骤：测得第一臂1的倾角；根据第一臂1的倾角、驱动液压缸活动端至第一臂1固定端之间的距离以及驱动液压缸固定端至第一臂1固定端之间的距离，测得驱动液压缸的倾角；测得驱动液压缸的驱动力；臂架抑尘车100受到的倾覆力为驱动液压缸的驱动力在水平方向上的分力，从而根据驱动液压缸的驱动力和驱动液压缸的倾角，测得臂架抑尘车100受到的倾覆力；根据臂架抑尘车100受到的倾覆力的大小，控制驱动液压缸的伸缩运动以及喷雾炮筒3的喷射压力，从而防止臂架抑尘车100受到的倾覆力过大而造成臂架抑尘车100倾覆。

如图1-3所示，测得驱动液压缸的倾角，包括以下步骤：根据第一臂1的倾角θ、驱动液压缸的驱动力方向与水平方向的夹角α、驱动液压缸活动端至第一臂1固定端之间的距离l1以及驱动液压缸固定端至第一臂1固定端之间的距离l2四者之间的关系为：l2＝l1cosθ+l1*cos(π-α)，从而测得驱动液压缸的倾角α。驱动液压缸活动端、第一臂1固定端以及驱动液压缸固定端三点连接构成三角形，驱动液压缸活动端至驱动液压缸固定端之间的距离为l3，因此，l3²＝l1²+l2²-2*l1*l2*cosθ，l1²＝l3²+l2²-2*l1*l2*cos(π-α)。

测得驱动液压缸的驱动力，包括以下步骤：f驱动液压缸＝s无杆腔*p无杆腔-s有杆腔*p有杆腔，其中，f驱动液压缸为驱动液压缸作用于第一臂1上的驱动力，s无杆腔为驱动液压缸内无杆腔的作用面积，p无杆腔为驱动液压缸内无杆腔的压力，s有杆腔为驱动液压缸内无杆腔的作用面积，p有杆腔为驱动液压缸内无杆腔的压力。有杆腔内压力增大而无杆腔压力减小时，则代表驱动液压缸收缩。无杆腔内压力增大而有杆腔压力减小时，则代表驱动液压缸伸展。在本实施例中，驱动液压缸为油缸。

根据倾翻实验得到臂架抑尘车100受到的倾覆力的临界值并设置安全系数，从而确定臂架抑尘车100受到的倾覆力的安全阈值。

控制驱动液压缸的伸缩运动以及喷雾炮筒3的喷射压力，包括以下步骤：若臂架抑尘车100受到的倾覆力大于或等于安全阈值，则控制驱动液压缸将第一臂1回缩和/或控制喷雾炮筒3减小喷射压力继续喷射或停止喷射。若臂架抑尘车100受到的倾覆力小于安全阈值，则控制驱动液压缸和喷雾炮筒3按原有的施工程序继续进行。

臂架总成还包括铰接于第一臂1的活动端上的第二臂2以及用于驱动第二臂2转动以控制喷雾炮筒3活动抬升和降低的副驱动液压缸，根据倾角检测模块测得的第一臂1倾角、第一臂1的长度、副倾角检测模块测得的第二臂2倾角、第二臂2的长度以及臂架抑尘车100的车身高度，测得臂架抑尘车100的重心位置；根据臂架抑尘车100的重心位置，控制驱动液压缸和副驱动液压缸的伸缩运动。

臂架抑尘车100的车身两侧分别设有两个用于对臂架抑尘车100进行支撑的支腿4，四个支腿4围合形成的平行四边形区域为臂架抑尘车100重心游走的安全范围，通过控制驱动液压缸和副驱动液压缸的伸缩运动，确保臂架抑尘车100的重心位置位于安全范围内。可选地，支腿4上还设有辅助支撑结构。当重心接近或超过安全范围时，对应方向的支腿4伸出辅助支撑结构以协助支腿4支撑，降低倾覆风险。辅助支撑结构可以由支腿侧向向外伸出的斜撑，也可以是由支腿径向向外伸出并沿竖向伸长顶抵支撑在地面的竖向支撑结构。可选地，汽车底盘上设置配重块，通过配重块的上升或下降以临时改变重心位置，以降低倾覆风险。可选地，汽车底盘四周布设有多个配重块，通过不同方位的配重块的上升或下降调节，以临时或者紧急调节重心位置。

本实施例的臂架抑尘车防倾覆控制系统，采用上述臂架抑尘车防倾覆控制方法，控制系统包括用于测量第一臂1的倾角的倾角检测模块、用于检测驱动液压缸作用于第一臂1上的驱动力的驱动力检测模块以及与倾角检测模块和驱动力检测模块连接的控制模块，倾角检测模块和驱动力检测模块将检测信号传输至控制模块，通过控制模块对检测信号进行处理和分析，测得臂架抑尘车100受到的倾覆力，从而根据臂架抑尘车100受到的倾覆力的大小控制驱动液压缸驱动第一臂1转动，以防止臂架抑尘车100受到的倾覆力过大而造成臂架抑尘车100倾覆。

驱动力检测模块包括用于检测驱动液压缸内有杆腔的压力的有杆腔压力检测单元以及用于检测驱动液压缸内无杆腔的压力的无杆腔压力检测单元。

控制系统还包括用于测量第二臂2的倾角的副倾角检测模块，控制模块根据倾角检测模块测得的第一臂1倾角、第一臂1的长度、副倾角检测模块测得的第二臂2倾角、第二臂2的长度以及臂架抑尘车100的车身高度，测得臂架抑尘车100的重心位置。

控制系统还包括报警模块。当测得臂架抑尘车100受到的倾覆力大于安全阈值，通过控制模块控制驱动液压缸带动臂架回缩，使臂架总成的高度降低，以及通过控制喷雾炮筒3的喷射压力减小，使臂架总成受到的喷雾风载减小，一段时间后臂架抑尘车100受到的倾覆力仍然大于安全阈值，则通过报警模块发出报警信号，并控制臂架抑尘车100停止作业。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。