一种履带起重机及其基于开环控制的双钩差速控制装置的制作方法

本发明涉及一种用于履带起重机的基于开环控制的双钩差速控制装置，还涉及一种带有该双钩差速控制装置的双钩履带式起重机，属于起重机控制技术领域。

背景技术：

当前，国内外履带起重机在功能性、安全性、智能化等方面已经有长足发展，广泛应用于各行各业。履带起重机属于流动式起重机，它是将起重作业部分装在履带式底盘上，依靠履带装置行走的工程机械，主要适用于中、大型工程的吊装作业。履带起重机有四大机构：起升机构、变幅机构、回转机构和行走机构，通过这些机构的相互配合运动，完成不同工况的吊装作业。

但对于某些特殊操作，例如重物翻转、细长杆件倾斜安装等，传统方案通常采用双机配合抬吊或单机双钩操作完成。双机配合操作对操作人员要求高，安全性低，且吊装效率不高；双钩操作，即采用主副钩同时工作，单台设备即可实现重物翻转、细长杆件倾斜安装等作业。

双钩吊装的履带起重机如专利CN201410413541.7公开的一种能双钩吊装的履带起重机，如图1和图2所示，主臂1的臂端悬挂主钩3，副臂2的臂端悬挂副钩4，主钩3和副钩4均能够单独吊装，或者，同时配合吊装。对于双钩吊装的履带起重机，其起升机构分为控制主钩的主起升机构与控制副钩的副起升机构，分别对应主卷扬与副卷扬，通过起升机构带动卷扬的转动实现卷扬上钢丝绳的缠绕与放出，从而实现与钢丝绳连接的吊钩的起升或者下降。当前对于双钩操作重物起升或下降等工况，常用的方法是主副钩分别挂住重物的不同位置，悬挂位置根据重物的情况而定，使主副钩钢丝绳尽量保持竖直状态。主卷扬控制主钩的起升或下降，副卷扬控制副钩的起升或下降。当主副钩同时悬挂重物时，此时若需使重物提升，需要分别操作主卷扬与副卷扬，先主钩提升重物如图1所示，后副钩提升重物如图2所示，使重物两端交替上升。由于重物形状所限，每次单卷扬提升一定高度，即需切换另一卷扬工作，以避免重物大幅倾斜使某一钢丝绳处于松弛状态。若起升高度较高，则需多次切换主副卷扬，需要频繁切换工况，过程复杂，操作强度大，作业效率低。

综上所述，主副钩同时悬挂重物时，若需对重物提升或下降，需要经过先单卷扬提升（或下降），然后切换至另一卷扬工作的过程。这种操作方法需对操作者要求较高，需要操作者精神保持高度专注，反复多次调整主卷与副卷的手柄角度，以避免重物在上升（或下降）过程中偏斜过多。当重物起升高度较高时，由于操作者视角所限，往往无法保证重物保持水平状态，对某些精确吊装的施工工况来说，这将严重影响安装效果。

另外，对于某些施工工况，需要重物保持一定的倾斜角度进行安装，此时若采用现有的吊装方法，将无法保证重物提升至某一高度时其初始倾斜角度能保持，因此对于此类吊装工况，现有双钩履带式起重机将无法实现。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种履带起重机用基于开环控制的双钩差速控制装置，通过开环控制比例阀组一和比例阀组二的开度，调节主副卷扬的转速，进而实现主副钩同步升降或定速比升降，可大大提高吊装施工效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种履带起重机用基于开环控制的双钩差速控制装置，其特征是，包括控制模块、主卷扬系统和副卷扬系统；主卷扬系统包括依次连通的比例阀组一、液压系统和主卷扬，副卷扬系统包括依次连通的比例阀组二、液压系统和副卷扬，

控制模块包括PLC控制器、速度比设置单元和工况参数单元，速度比设置单元的输出端连接PLC控制器，工况参数单元中包括对应不同工况下主副卷扬钢丝绳的倍率，比例阀组一和比例阀组二的控制端分别连接PLC控制器的输出端；

PLC控制器通过速度比设置单元获取设置的主副钩速度比值，与工况参数单元中的倍率进行匹配获得相应的主副卷扬的速度比，根据卷扬的速度与流量特性，获得比例阀组一和比例阀组二的开度，输出相应的开度信号控制比例阀组一和比例阀组二的开度，控制主副卷扬的液压系统所需流量，即可调节主副卷扬转速，进而带动主副钩按照设置的速度比运动。

进一步的，还包括模式选择单元，所述模式选择单元包括对应双钩工况模式、主钩工况模式和副钩工况模式的按键，各按键的输出端连接PLC控制器用于将选择的工况模式类型输出至PLC控制器，PLC控制器控制液压系统工作在相应的工况模式下。

进一步的，还包括操作单元，操作单元的输出端连接PLC控制器，PLC控制器根据操作单元的操作命令控制主副钩的启停。

进一步的，还包括显示单元，所述显示单元的输入端连接PLC控制器，所述显示单元用于显示主副双钩的速度比。

进一步的，所述比例阀组一和比例阀组二均包括两个电液比例控制阀，所述两个电液比例控制阀分别控制对应卷扬的起和落。

相应的，本发明的一种双钩吊装的履带起重机，包括上述的基于开环控制的双钩差速控制装置。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1）本发明只需操作一个操作单元，即可实现重物的上升或下降，操作简便安全，既降低了操作者的操作强度与难度，也提高了施工的安全性与吊装效率；

2）本发明可以让主副双钩保持一定的速度比上升或下降，避免在起升过程中不断的切换主副卷扬、切换工况及频繁调整双钩的高度问题；

3）本发明采用开环控制方法，分别实现对主副钩工作的控制，无需增加相关传感器形成反馈系统，结构简单，拓展了履带起重机施工的应用范围。

附图说明

图1是现有技术中履带起重机双钩吊装时主钩上升的示意图；

图2是现有技术中履带起重机双钩吊装时副钩上升的示意图；

图3是本发明双钩差速控制装置一实施例的原理结构图；

图4是本发明双钩吊装时双钩上升的示意图；

图5是本发明双钩吊装时双钩下降的示意图。

图中：1、主臂；2、副臂；3、主钩；4、副钩。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图3所示，本发明的一种履带起重机用基于开环控制的双钩差速控制装置，其特征是，包括控制模块、主卷扬系统和副卷扬系统；主卷扬系统包括依次连通的比例阀组一、液压系统和主卷扬，副卷扬系统包括依次连通的比例阀组二、液压系统和副卷扬，

控制模块包括PLC控制器、速度比设置单元和工况参数单元，速度比设置单元的输出端连接PLC控制器，工况参数单元中包括对应不同工况下主副卷扬钢丝绳的倍率，比例阀组一和比例阀组二的控制端分别连接PLC控制器的输出端；

PLC控制器通过速度比设置单元获取设置的主副钩速度比值，与工况参数单元中的倍率进行匹配获得相应的主副卷扬的速度比，根据卷扬的速度与流量特性，获得比例阀组一和比例阀组二的开度，并通过经验值对开度进行修正,输出相应的开度信号控制比例阀组一和比例阀组二的开度，控制主副卷扬的液压系统所需液压流量，调节主副卷扬转速，进而带动主副钩按照设置的速度比运动。

本实施例中，液压系统提供两路液压通路，一路连通主卷扬，主卷扬通过钢丝绳连接主钩；另一路连通副卷扬，副卷扬通过钢丝绳连接副钩。比例阀组一和比例阀组二通过控制液压系统输送给主副卷扬液压流量来控制主副卷扬的转速，进而带动主副钩起落。

其中，工况参数单元中的不同工况下主副卷扬与主副钩间的倍率，是由起重机在不同工况下钢丝绳的缠绕方式决定的。比例阀组一和比例阀组二中均包括两个电液比例控制阀，比例阀组一中的两个电液比例控制阀，其中一个电液比例控制阀用于控制主卷扬带动主钩的起升运动，另一个电液比例控制阀用于控制主卷扬带动主钩下降运动，相应的，比例阀组二中的两个电液比例控制阀用于分别控制副钩的起升和下降。电液比例控制阀是介于液压阀和电液伺服阀之间的一种液压控制阀，比例阀的控制端接收外部的控制信号，根据该控制信号调节阀芯位移，使阀门开度与控制信号的强弱成比例变化，对连通该比例阀的液压系统有效调节，目前常采用PWM信号作为比例阀的控制信号，比例阀根据PWM信号的占空比成比例地调节阀芯位移，使阀门开度与PWM信号的占空比成比例变化。或者采用发明专利CN200810214005.9公开的一种比例阀的控制方法和控制系统，通过生成模拟信号及预置频率和占空比的脉冲信号，选取脉冲信号高电平或低电平时段对应的模拟信号，将选取的脉冲信号传送到比例阀，控制比例阀动作。即比例阀组一和比例阀组二能够根据PLC控制器输出的开度信号进行调节控制主副卷扬的液压系统所需液压流量，调节主副卷扬转速，进而调节对应主钩和副钩的速度。PLC控制器可采用现有技术中PLC单片机。

当然速度比和速度值参数也可以预先设置在PLC控制器中，PLC控制器按照不同工况下预存的速度比和速度值控制双钩工作。在进行重物翻转、细长杆件倾斜安装等情况时，需要主钩与副钩的速度不同，在无特殊工况需要下，可以将主钩与副钩的速度比设置为1:1，即双钩同步工作，双钩同步上升示意图如图4所示，双钩同步下降示意图如图5所示。

本发明采用开环控制方法实现对双钩工作的控制，无需增加相关传感器形成反馈系统，结构简单，拓展了履带起重机施工的应用范围。并且可以让双钩保持一定的速度比上升或下降，避免在起升过程中不断的切换工况及频繁调整双钩的高度。

本发明的优选实施例中，还包括模式选择单元，所述模式选择单元包括对应双钩工况模式、主钩工况模式和副钩工况模式的按键，各按键的输出端连接PLC控制器用于将选择的工况模式类型输出至PLC控制器，PLC控制器控制液压系统工作在相应的工况模式下。模式选择单元可以采用现有技术中的按钮设置，也可以采用触摸屏。所述双钩工况模式为主钩与副钩同时进行吊装工作，即为本申请中描述的主副钩保持一定的速度比工作的模式，主钩工况模式为仅主钩进行吊装工作，副钩工况模式为仅副钩进行吊装工作。可以通过在模式选择单元中选择不同的工况模式类型，进而PLC控制器控制液压系统让履带起重机工作在选择的工况模式。

进一步的，还包括显示单元，所述显示单元的输入端连接控制器，所述显示单元用于显示主副双钩的速度比。显示单元可以为显示屏或触摸屏，显示主钩与副钩的速度比，便于操作人员观看。

进一步的，还包括操作单元，操作单元的输出端连接PLC控制器，PLC控制器根据操作单元的操作命令控制主副钩的启停。操作单元可以采用现有技术中的操作手柄，或者开关按钮，操作人员按下开关按钮，PLC控制器根据工况按照预存的速度比和速度值控制双钩工作。

相应的，本发明的一种双钩吊装的履带起重机，包括上述的基于开环控制的双钩差速控制装置。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。