一种起重机吊重称量与防过载装置的制作方法

本发明涉及一种起重机吊重称量与防过载装置，包括具有该称量功能的重物或人的提升设备及使用该称量功能的起重机起升机构。

背景技术：

起重机起升机构和其它提升设备有规定的额定起重量，起吊货物质量一般不允许超过额定起重量，这就需要设置防止超载的安全防护装置，即吊重称量控制装置。吊重称量控制装置是指当提升设备起吊重物时，该装置能够检测出起吊重物的质量，当起吊重物的质量超过额定起重量时，该装置能够使电动机断电，停止起吊，随后放下货物，能够使起重机在保持不过载的状态下安全作业。

现有应用的称量控制装置主要有两种形式。

一是将称量传感器安装在卷筒轴承支座下面，例如桥式起重机的卷筒轴承支座支撑起卷筒和起吊重物，当加载重物时，卷筒轴承支座下面的称量传感器可以测量出载荷变化。这种方法主要通过卷筒轴承支座受载将载荷传递给了简支梁称量传感器，通过测量简支梁弯曲应变得到起吊重物的质量。但是随着起吊重物次数的增加以及时间的累积，简支梁受载容易发生永久变形，并且这种变形也受起升机构车架变形的影响。在这种情况下，简支梁称量传感器测得的起重量数据精度不高，数据可信性较差，数据偏差严重时，可能发生过载事故。

二是将轴式称量传感器安装在定滑轮轴上，当起吊重物时，定滑轮轴上的轴式称量传感器受载，得到起吊重物重量的参数，但这种称量安装方式受提升设备振动的影响比较大，导致精度不高。

现有的起重机吊重称量技术均关注于应用起升卷筒支撑端简支梁称量传感器或定滑轮轴式称量传感器。但是这些称量传感器的数据来源所依赖的简支梁构造和轴端支撑构造和理论模型有一定差异，起重机小车架受载变形和吊载振动对于这些称量传感器的影响十分显著，通过称量传感器得到的吊重数据精度不高，与真实情况偏差较大，甚至失去应用价值，而被放弃使用，往往也起不到理想的提升设备的安全保护作用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种起重机吊重称量与防过载装置，以解决传感器难以布置和起重机无法准确称量起吊重物质量的问题。

为了提高起吊重物的称量精度，本发明的称量与防过载装置方案如下。

一种起重机吊重称量与防过载方案,包括车轮轴角度位置识别传感器（3）、应变片轮压传感器（4）、显示器（51）、警报装置（52）、过载控制（53）与数据采集、存储与分析的芯片（55）等。车轮轴角度位置识别传感器（3）和应变片轮压传感器（4）的检测信号发送给数据采集与分析芯片（55）进行数据处理，求得的起重量随时加以显示，遇到过载即切断提升驱动动力、报警并停止起吊，随后把吊重放下；车轮轴角度位置识别传感器（3）安装在车轮轴或第一级铰轴端面上，应变片轮压传感器（4）安装在车轮轴或第一级支点铰轴上。所述数据采集、存储与分析芯片（55）与显示器（51）设置在司机室内，便于司机观察操控。该方案有以下几个显著优点：首先测量车轮轴上的压力和基准应变片转过的角度，再通过数据采集与分析芯片（55）进行数据处理得出起吊重物的质量，应变片轮压传感器的应变片每隔30度粘贴一个并均匀布满车轮轴的一个圆周，这样就可以更精确的得到车轮轴承受的最大压力，再经过静载试验时的标定，得到的起吊重物质量可以剔除轴的安装误差、外界变形和由轨道不平行引起的径向载荷以及设备振动的影响，因此可以精确的得到起吊重物具体每一时刻的质量数据，有助于起重机的智能化。

与已有的称量装置相比，此装置容易布置且具有很高的精度，而且不受车轮轴受载变形的影响，有利于推广和普及。其次，设置了警报装置（52）与过载控制装置（53），当出现起吊重物质量大于额定起重量的情况时，可以切断提升驱动动力、报警并停止起吊，避免了超载情况，提高了起重机的安全性。并且，数据存储器记录的吊重数据可以作为故障分析、寿命评估和同类产品设计的依据，为行业大数据的发展做出贡献。此外，该系统适用范围广，可以在任何工况下使用，抗干扰性强，稳定性好，具有较强的实际应用价值。下面介绍该系统的具体运行情况：当起重机起吊重物时，应变片轮压传感器（4）将车轮轴上各部分的压力信号传递给了数据采集与分析芯片（55），车轮轴角度位置识别传感器（3）也将基准应变片转过的角度信号传递给了数据采集与分析芯片（55），数据采集与分析芯片（55）根据得到的数据可以快速准确的计算出起升重物的重量，时刻反映在显示器（51）上。若起吊重物的重量大于额定起重量，警报装置（52）与过载控制装置（53）就切断提升驱动动力、报警并停止起吊。

如图3所示应变片轮压传感器（4）在车轮轴的圆周上上贴了偶数块应变片，通过车轮轴受压使应变片电阻变化，将信号传递到接收器内，接收器根据接收到的这些信号，进行处理，得到车轮轴上的压力数据，并传递给数据采集与分析芯片（55）。如果出现0的情况，这组数据废弃不用，并提醒工作人员检查应变片。该方式可以避免径向载荷的影响，比如，轴顶的应变片受拉，轴底的应变片受压，两者可以相互补偿，确保压力检测的精度。

为了说明该系统得出起吊重量的具体过程，特以计算进行说明。

当起重机开始起吊重物时，应变片轮压传感器(4)安装在车轮轴(2)上得到某时刻的检测信号为fi,车轮轴角度位置识别传感器(3)在某时刻得到检测信号为θi。根据物理计算得到最大压力的具体数据。

θ=θi-30n

0≤θ＜30

f=∑fi／cosθ-f0

式中θ为角度的计算值，θi为基准应变片转过的角度，f为该小车轮压的变化值（起重机吊重的重量），单位为n,fi为车轮轮压的测量值，单位为n，f0为该小车轮压的初始值，单位为n。

数据采集与分析芯片（55）根据以上计算说明，对应变片轮压传感器（3）和车轮轴角度位置识别传感器（4）得到的信号进行数据处理，得到起吊重物质量的相关数据。可以将上述计算过程编制成程序，并嵌入数据采集与分析芯片（55）中，该程序可以根据得到的数据，直接在显示屏（51）上显示起吊重物的质量。本计算芯片的嵌入式程序根据提升机构弹性振动原理，还编制了具有去除弹性振动影响的功能代码，确保了上述计算的准确可靠。

附图说明

图1为起重小车的主视图。（1）为小车车轮，（2）为小车车轮轴，（3）为车轮轴角度位置识别传感器，（4）为应变片轮压传感器，（5）为装置的控制台。

图2为起重小车的侧视图。（1）为小车车轮，（3）为车轮轴角度位置识别传感器。

图3为应变片轮压传感器和车轮轴角度位置识别传感器的安装结构图。（1）为小车车轮，（2）为小车车轮轴，（3）为车轮轴角度位置识别传感器，（4）为应变片轮压传感器。

图4为起重机吊装称量与防过载装置的电力布局示意图。（51）为显示器，（52）为警报指示灯，（53）为过载控制装置，（54）为装置控制台开关，（55）为数据采集、存储与分析芯片。

图5为该吊重称量与防过载装置的工作流程图。

具体实施方式

为了能更清楚地了解本发明的技术内容，特以起重机吊重称量与防过载装置实施为例，对具体实施方式进行详细说明。

一种起重机吊重称量与防过载方案,包括车轮轴角度位置识别传感器（3）、应变片轮压传感器（4）、显示器（51）、警报装置（52）、过载控制装置（53）与数据采集、存储与分析的芯片（55）等。车轮轴角度位置识别传感器（3）和应变片轮压传感器（4）将检测到的信号发送给数据采集与分析芯片（55）进行数据处理，求得的起重量随时加以显示，遇到过载即切断驱动电机电源、报警并停止起吊；所述应变片轮压传感器（4）需要安装在车轮轴(2)或第一级支点铰轴上，车轮轴角度位置识别传感器（3）安装在车轮轴(2)或第一级铰轴端面上。所述数据采集、存储与分析芯片（55）与显示器（51）设置在司机室内，便于司机观察操控。所述应变片轮压传感器（4）需要安装在车轮轴(2)或第一级支点铰轴上，在轴的圆周上均匀多点布置。应变片轮压传感器（4）安装的牢固程度对其测量精度有影响，所以一定要让工作人员检测应变片轮压传感器（4）安装的牢固程度。所述车轮轴角度位置识别传感器（3）安装在车轮轴(2)或第一级铰轴端面上，当基准应变片位于垂直位置时，对车轮轴角度位置识别传感器进行调零。

在起重机进行静载试验时，对计算得出的数据进行标定。当电动机工作起吊重物时，应变片轮压传感器（4）可以将测得的压力数据实时传给数据采集与分析芯片（55）进行处理，同时车轮轴角度位置识别传感器（3）可以将测得的角度数据传递给数据采集与分析芯片（55）进行处理。数据采集与分析芯片(55)可以根据收集到的压力和角度的数据快速进行计算处理，并对比标定的数值获得起吊重物质量的相关数据，将求得的起重量随时加以显示。若数据采集与分析芯片（55）得到关于起吊重物的质量大于额定起重量时，将超载信号传递给警报装置（52）与过载控制装置（53），立即切断驱动电机电源、报警并停止起吊。

以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的基本相同，这样形成的技术方案是对上述实例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围之内。