可自动识别重量的平衡重系统的制作方法

本实用新型涉及一种平衡重系统，尤其是一种可自动识别重量的平衡重系统，属于起重机平衡重的技术领域。

背景技术：

目前，大吨位起重机模型参数化可知其重心位置为O，通过起重机上的安装的传感器可以分别对主臂长度L、主臂角度α、变幅压力F进行实时测量从而可通过力学模型、几何关系计算出实际吊重量M1和幅度A，最后得到重物产生的实际力矩。要保证车辆不倾翻，必须在位于特定幅度B的平衡重底座上放置相应重量的平衡重砝码M2，以达到两侧力矩相等；如图1所示。

已知：A＝(L*cosα-R)；M1(由力学模型、几何关系可知)；B结构参数可知，R是转台半径，属于机械结构参数。若力矩平衡，即有：M2*B＝M1*A。

由上式可看出，目前幅度A、幅度B、实际吊重量M1均可通过测量或者计算自动得出实际值，仅有平衡重的重量M2由用户根据性能表中结合实时工况、进行人工和手动设置，并在安装对应重量的砝码后，由用户主观对平衡重实际重量和设置重量的一致性进行确认，这样会带来以下的安全隐患和性能缺失：

1)、目前起重机作业时用户是依据提供的性能表，结合实际吊装环境使用工况来选择平衡重重量，作为安全保护的依据；若用户无意中对平衡重重量选择错误、或是为了超载故意将平衡重重量选择错误(通常是偏大)，这都极有可能造成产品空载或吊重时力矩不稳定而倾翻。

2)、目前吊装作业工况性能中的平衡重重量参数不能自动识别、记录。当前平衡重重量这一关键参数依赖用户根据性能表自己手动选择、确认，产品本身不对平衡重重量真实性进行计算、验证。

由以上所述可知，现有平衡重系统一方面无法自动识别平衡重重量，造成了操作上风险，另一方面，也无法控制平衡重起落速度快慢，造成了平衡重与挂接结构连接的操作难度大，而且起升挂接和下落放置中均有较大的机械冲击。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种可自动识别重量的平衡重系统，其结构紧凑，在不改变现有起重机结构的情况下，能有效自动识别平衡重块的重量，且能对平衡重块的起落速度进行调节，减小冲击，降低操作难度，安全可靠。

按照本实用新型提供的技术方案，所述可自动识别重量的平衡重系统，包括两个用于提拉平衡重块升降的平衡重提拉油缸，

还包括与所述两个平衡重提拉油缸适配连接的油缸液压驱动机构以及用于控制油缸液压驱动机构对平衡重提拉油缸驱动状态的平衡重控制器，所述平衡重控制器与油缸液压驱动机构电连接，通过油缸液压驱动机构能驱动两个平衡重提拉油缸同步提拉所连接平衡重块；

在任一平衡重提拉油缸的小腔内设置用于检测所述小腔油压的油压传感器，所述油压传感器与平衡重控制器电连接，油压传感器能将所检测的小腔油压传输至平衡重控制器内；

平衡重控制器通过油缸液压驱动机构使得平衡重提拉油缸低速提拉所连接的平衡重块时，平衡重控制器根据油压传感器检测的小腔油压P以及所述小腔的小腔面积S2能确定提拉平衡重块的重量，所述平衡重块的重量G为 2*P*S2。

还包括用于测量油缸液压驱动机构内液压油温度的油温传感器，所述油温传感器与平衡重控制器电连接，油温传感器能将检测液压油的油温传输至平衡重控制器内，平衡重控制器能根据提升平衡重块时液压油的油温变化确定由平衡重提拉油缸所提拉平衡重块的重量。

所述油缸液压驱动机构包括用于吸油和切换供油油路的泵阀组以及与平衡重提拉油缸呈一一对应连接的平衡阀；

所述泵阀组包括供油大泵以及供油小泵，所述供油大泵的吸油口、供油小泵的吸油口均与液压油箱连接，供油大泵的出油口、供油小泵的出油口分别与第一三位四通阀的T1口、第一三位四通阀的P1口连接；第一三位四通阀的M1口与第二三位四通阀的P2口连接，第二三位四通阀的M2口与分流马达的进油口连接；

分流马达的C1口、C2口分别与相应平衡阀的进油口连接，平衡阀的出油口与所对应连接平衡重提拉油缸内的小腔连接，两个平衡阀的控制口同时与两个平衡重提拉油缸内的大腔连接，且两个平衡阀的控制口均与第二三位四通阀的N2口连接。

还包括用于测量平衡重提拉油缸的油缸长度的长度传感器，所述长度传感器与平衡重控制器电连接；

所述平衡重控制器根据长度传感器实时传输的油缸长度控制供油大泵、供油小泵的供油工作状态，以通过供油大泵、供油小泵的供油工作状态调节平衡重提拉油缸对平衡重块的提拉状态。

在所述供油大泵的出油口并联有供油大泵溢流阀，供油小泵的出油口并联有供油小泵溢流阀；第一三位四通阀的N1口与液压油箱连接，第二三位四通阀的T2口与液压油箱连接。

本实用新型的优点：通过在平衡重提拉油缸的小腔内安装油压传感器，根据油压传感器检测的小腔油压能计算出当前工况下的平衡重块的重量，避免了因工况选择、平衡重的参数输入错误带来的风险；提高了产品作业过程的安全性。

通过供油大泵、供油小泵与第一三位四通阀、第二三位四通阀配合，能实现不同工况下平衡重块的运动速度的控制，降低了平衡重块与起重机上挂接结构连接的操作难度，而且减小了平衡重块停止时的机械冲击，并且通过分流马达、平衡阀构成的同步回路，保障两平衡重提拉油缸同步伸缩，提高了系统工作的可靠性。

附图说明

图1为起重机力学几何模型结构示意图。

图2为本实用新型两个平衡重提拉油缸对平衡重块提拉升降的示意图。

图3为本实用新型的结构框图。

图4为本实用新型油缸液压驱动机构的原理图。

附图标记说明：1-液压油箱、2-供油大泵、3-供油小泵、4-供油大泵溢流阀、5-供油小泵溢流阀、6-第一三位四通阀、7-第二三位四通阀、8-分流马达、 9-平衡重提拉油缸、10-大腔、11-平衡阀、12-平衡重控制器、13-小腔、14-平衡重块、15-油缸液压驱动机构、16-长度传感器、17-油压传感器以及18-油温传感器。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图2、图3和图4所示：在不改变现有起重机的结构等情况下，为了能有效自动识别平衡重块14的重量，且能对平衡重块14的起落速度进行调节，降低操作难度，本实用新型包括两个用于提拉平衡重块14升降的平衡重提拉油缸9，

还包括与所述两个平衡重提拉油缸9适配连接的油缸液压驱动机构15以及用于控制油缸液压驱动机构15对平衡重提拉油缸9驱动状态的平衡重控制器12，所述平衡重控制器12与油缸液压驱动机构15电连接，通过油缸液压驱动机构15能驱动两个平衡重提拉油缸9同步提拉所连接平衡重块14；

在任一平衡重提拉油缸9的小腔13内设置用于检测所述小腔13油压的油压传感器17，所述油压传感器17与平衡重控制器12电连接，油压传感器17能将所检测的小腔油压传输至平衡重控制器12内；

平衡重控制器12通过油缸液压驱动机构15使得平衡重提拉油缸9低速提拉所连接的平衡重块14时，平衡重控制器12根据油压传感器17检测的小腔油压P以及所述小腔13的小腔面积S2能确定提拉平衡重块14的重量，所述平衡重块14的重量G为2*P*S2。

具体地，利用两个平衡重提拉油缸9同步提拉所连接的平衡重块14，从而能将所需重量的平衡重块14挂接在起重机上，由于平衡重块14在起重机上处于类悬空状态，因此，无法利用现有常用的称重方式对平衡重块14的重量进行自动识别。

本实用新型实施例中，为了能实现平衡重提拉油缸9对平衡重块14的有效提拉升降，平衡重提拉油缸9与油缸液压驱动机构15连接，油缸液压驱动机构15与平衡重提拉油缸9适配连接，油缸液压驱动机构15与平衡重控制器12电连接，平衡重控制器12能控制油缸液压驱动机构15对平衡重提拉油缸9的驱动状态，油缸液压驱动机构15对平衡重提拉油缸9的驱动状态包括使得平衡重提拉油缸9提拉平衡重块14高速升降或使得平衡重提拉油缸9提拉平衡重块14低速升降，油缸液压驱动机构15对平衡重提拉油缸9的驱动状态由实际工作中对平衡重块14的实际要求确定，具体为本技术领域人员说熟知，此处不再赘述。此外，平衡重控制器12可以采用现有常用的控制器形式，或者直接采用现有起重机的控制器，当平衡重控制器12采用独立的形式时，平衡重控制器12需要与起重机的控制器连接，以使得起重机的控制器能获取由平衡重控制器12识别的平衡重块14的重量，避免现有人为手动输入平衡重块14重量的问题，即能避免错误错误输入或恶意输入造成的危险。

为了能自动识别平衡重块14的重量，需要在任一平衡重提拉油缸9的小腔13内安装油压传感器17，油压传感器17以及油压传感器17安装于小腔 13内的位置状态均为本技术领域人员说熟知，此处不再赘述。油压传感器17 能将采集小腔13的小腔油压P传输至平衡重控制器12内。

本实用新型实施例中，利用两个平衡重提拉油缸9在提拉平衡重块14时，两个平衡重提拉油缸9的拉力之和与平衡重块14的重力G等效，由于平衡重块14在提拉升降过程中重量保持不变，在平衡重提拉油缸9低速提拉(高速提拉时，油缸动摩擦力较大，系统背压也较大，影响计算精度)。所连接的平衡重块14时，平衡重提拉油缸9的大腔10的压力可以假定为0，而在通过油压传感器17获取小腔13内的小腔油压P后，结合小腔13的小腔面积S2能确定提拉平衡重块14的重量，所述平衡重块14的重量G为2*P*S2。在具体工作时，平衡重提拉油缸9确定后，小腔13的小腔面积S2则随之确定，即小腔面积S2为平衡重提拉油缸9的固定参数；此外，两个平衡重提拉油缸9一般采用相同的型号，两个平衡重提拉油缸9同步提拉所连接的平衡重块14，因此在获取一个平衡重提拉油缸9的拉力(P*S2)后，平衡重控制器12能快速识别平衡重块14的重量。

进一步地，还包括用于测量油缸液压驱动机构15内液压油温度的油温传感器18，所述油温传感器18与平衡重控制器12电连接，油温传感器18能将检测液压油的油温传输至平衡重控制器12内，平衡重控制器12能根据液压油的油温确定由平衡重提拉油缸9所提拉平衡重块14的重量，平衡重块14 的重量G为：

其中，c是油比热(1.7-2.1KJ/(kg*K))，t为油液当前温度，t0为油液原始温度(默认为环境温度)，E为系统散热系数，m为油液质量，G0为配重重量基数，k是环境影响系数。

对于油液质量m，具体是指将平衡重块14从最下端提升到最上端过程中的油液，在提拉平衡重块14的过程中，平衡重提拉油缸9的体积变化是一定的，即所需油液的体积也是一定的，质量可以根据平衡重提拉油缸9相对应的小腔13、大腔10相应的面积，以及油缸长度计算得到，具体确定油液质量 m的过程为本技术领域人员说熟知，此处不再赘述。对于配重重量基数G0根据不同起重机进行设定，可以设为3-5倍的可装载平衡重的最大重量，配重重量基数G0的计量单位为kg。

本实用新型实施例中，油温传感器18可以安装于回油管路上，通过测量回油管路内液压油的温度来确定油温。对于环境影响系数k，-40℃～-20℃， k取值0.98-0.92；-20℃～0℃，K取值0.92-0.89；0℃～20℃，k取值0.89-0.86， 20℃～40℃，k取值0.86-0.84，40℃～60℃，k取值0.84-0.82；60℃～80℃， k取值0.82-0.80。

通过利用油温传感器18检测的油温确定平衡重块14的重量G后，能可以对上述根据油压传感器17确定的平衡重块14进行校准与比对，从而能提高平衡重块14识别的可靠性。当然，在具体实施时，可以同时利用油温传感器18、油压传感器17同时确定平衡重块14的重量，也可以仅利用油压传感器17或油温传感器18作为确定平衡重块14重量的依据，具体可以根据需要进行选择，此处不再赘述。

如图3所示，所述油缸液压驱动机构15包括用于吸油和切换供油油路的泵阀组以及与平衡重提拉油缸9呈一一对应连接的平衡阀11；

所述泵阀组包括供油大泵2以及供油小泵3，所述供油大泵2的吸油口、供油小泵3的吸油口均与液压油箱1连接，供油大泵2的出油口、供油小泵3 的出油口分别与第一三位四通阀6的T1口、第一三位四通阀6的P1口连接；第一三位四通阀6的M1口与第二三位四通阀7的P2口连接，第二三位四通阀7的M2口与分流马达8的进油口连接；

分流马达8的C1口、C2口分别与相应平衡阀11的进油口连接，平衡阀 11的出油口与所对应连接平衡重提拉油缸9内的小腔13连接，两个平衡阀 11的控制口同时与两个平衡重提拉油缸9内的大腔10连接，且两个平衡阀 11的控制口均与第二三位四通阀7的N2口连接。

本实用新型实施例中，在所述供油大泵2的出油口并联有供油大泵溢流阀4，供油小泵3的出油口并联有供油小泵溢流阀5；第一三位四通阀6的 N1口与液压油箱1连接，第二三位四通阀7的T2口与液压油箱1连接。第一三位四通阀6、第二三位四通阀7均需要与平衡重控制器12电连接，以由平衡重控制器12控制对应的工作状态，以实现对平衡重提拉油缸9工作状态的控制，达到对平衡重块14不同升降状态的控制。此外，供油大泵2、供油小泵3、分流马达8以及平衡阀11均为液压元件，下面通过平衡重提拉油缸 9对平衡重块14的提拉升降过程进行详细的配合说明。

供油大泵2的排量大于供油小泵3的排量，第一三位四通阀6与第二三位四通阀7构成一个切换阀组，平衡重提拉油缸9与每个平衡阀11一一对应。此外，还包括用于测量平衡重提拉油缸9的油缸长度的长度传感器16，所述长度传感器16与平衡重控制器12电连接；

所述平衡重控制器12根据长度传感器16实时传输的油缸长度控制供油大泵2、供油小泵3的供油工作状态，以通过供油大泵2、供油小泵3的供油工作状态调节平衡重提拉油缸9对平衡重块14的提拉状态。

本实用新型实施例中，平衡重提拉油缸9提拉平衡重块14的过程包括平衡重块14的提升过程以及平衡重块14的下降过程，

1)、平衡重块14的提升过程：

第一三位四通阀6的Y1a得电(右位起作用)，第二三位四通阀7的Y2b 得电(左位起作用)，供油大泵2泵出的液压油经过第一三位四通阀6的右位、第二三位四通阀5的左位、分流马达8、平衡阀11同时进入两个平衡重提拉油缸9相应的小腔13内，平衡重提拉油缸9的活塞杆回缩，使得平衡重块14 上升。平衡重提拉油缸9相应大腔10内的液压油经过第二三位四通阀7左位流回油箱。该种状态，供油小泵3泵取的液压油经过第一三位四通阀6的右位流回油箱，即此时，对平衡重块14提拉时，采用供油大泵2进行供油，平衡重块14高速上升，供油小泵3此时处于卸荷状态。

通过长度传感器16检测平衡重提拉油缸9的油缸长度，平衡重控制器12 根据平衡重提拉油缸9的油缸长度判断平衡重提拉油缸9的油缸长度达到预定位置后，平衡重控制器12使得平衡重提拉油缸9的运动速度需要变慢以便于平衡重块14与起重机上的挂接机构连接；平衡重提拉油缸9的运动速度的变慢主要通过供油小泵3供油来实现。

在供油小泵3供油时，第一三位四通阀6的Y1b得电(左位起作用)，第二三位四通阀7的Y2b得电(左位起作用)。供油小泵3泵出的液压油经过第一三位四通阀6左位、第二三位四通阀7左位、分流马达8、平衡阀11进入平衡重提拉油缸9相应的小腔13内，使得平衡重提拉油缸9的活塞杆回缩，平衡重块14缓慢上升。平衡重提拉油缸9相应大腔10内的液压油经过第二三位四通阀7左位、流回液压油箱1内。该种状态下，供油大泵2泵出的液压油经过第一三位四通阀7左位流回液压油箱1内。

综上，在平衡重块14高速上升时，采用供油大泵3供油，平衡重提拉油缸9回缩，平衡重块14高速上升，供油小泵3进行卸荷。在平衡重提拉油缸 9回缩的过程中，通过长度传感器16来检测平衡重提拉油缸9的位置，即平衡重提拉油缸9的回缩程度，当平衡重提拉油缸9快要回缩到底而尚未到底 (所述底的状态指平衡重提拉油缸9行程最短的状态)，利用长度传感器16 检测到平衡重提拉油缸9的实时长度且平衡重控制器12判定平衡重提拉油缸 9处于行程最短的状态后，平衡重控制器12让第一三位四通阀6的Y1b得电，第一三位四通阀6的Y1a失电，保持第二三位四通阀7的Y2b得电状态不变，则能切换为供油小泵3的供油状态，此时，平衡重提拉油缸9依然继续回缩，但是改为低速，平衡重块14低速上升，当根据长度传感器16检测的油缸长度判定平衡重提拉油缸9已经回缩到底时，此时能平衡重块14提升到位，平衡重控制器12使第一三位四通阀6的Y1a、第一三位四通阀6的Y1b、第二三位四通阀7的Y2a、第二三位四通阀7的Y2b均处于失电状态，供油大泵2、供油小泵3均处于卸荷状态。由于低速提升平衡重块14，又适时停止供油，所以对整个起重机的冲击会明显减小。同时，利用这个低速提升平衡重块14 的过程中，平衡重提拉油缸9的小腔13内的油压传感器17检测的小腔压力P 来计算平衡重块14的重量，给平衡重控制器12作为控制依据，实现在不改变现有起重机结构等形式的情况下，有效实现对平衡重块14的重量识别。

2)、平衡重块14的下降过程：

下降过程中，前一段运动采用快速，此时，第一三位四通阀6的Y1a得电(右位起作用)，第二三位四通阀7的Y2a得电(右位起作用)，供油大泵 2泵出的液压油经过第一三位四通阀6右位、第二三位四通7的右位，通过平衡阀11的控制口将液压油送入平衡重提拉油缸9的大腔10内，平衡重提拉油缸9伸出且平衡重块14下降；平衡重提拉油缸9相应的小腔13的液压油经过平衡阀11、分流马达8、第二三位四通阀7的右位流回液压油箱1内。

下降过程中，通过平衡重提拉油缸9使得平衡重块14处于慢速下降过程，便于将平衡重块14放到起重机的车架上，此时，平衡重提拉油缸9的运动通过供油小泵3的供油来实现。此时，第一三位四通阀6的Y1b得电(左位起作用)，第二三位四通阀7的Y2a得电(右位起作用)；供油小泵3泵出液压油经过第一三位四通阀6左位、第二三位四通阀7的右位、平衡阀11的控制口将液压油送入平衡重提拉油缸9相应的大腔10，平衡重提拉油缸9伸出使得平衡重块14下降；平衡重提拉油缸9相应小腔13内的液压油经过平衡阀 11、分流马达8、第二三位四通阀7的右位流回液压油箱1内。

具体实施时，第一三位四通阀6、第二三位四通阀7、分流马达8、平衡阀1形成同步控制系统回路，即能使得两个平衡重提拉油缸9能同步运动。

根据上述的可自动识别重量的平衡重系统，能得到本实用新型可自动之别重量的平衡重控制方法，具体为：

提供用于提拉平衡重块14升降的平衡重提拉油缸9、用于驱动两个平衡重提拉油缸9同步提拉所连接平衡重块14的油缸液压驱动机构以及用于控制油缸液压驱动机构15对平衡重提拉油缸9驱动状态的平衡重控制器12；所述平衡重控制器12与油缸液压驱动机构15电连接；

在任一平衡重提拉油缸9的小腔13内设置用于检测所述小腔13油压的油压传感器17，所述油压传感器17与平衡重控制器12电连接，油压传感器 17能将所检测的小腔油压传输至平衡重控制器12内；

平衡重控制器12通过油缸液压驱动机构15使得平衡重提拉油缸9低速提拉所连接的平衡重块14时，平衡重控制器12根据油压传感器17检测的小腔油压P以及所述小腔13的小腔面积S2能确定提拉平衡重块14的重量，所述平衡重块14的重量G为2*P*S2。

本实用新型实施例中，平衡重提拉油缸9、平衡重控制器12、油缸液压驱动机构、油压传感器17等具体配合关系均可以参考上述说明，此处不再赘述。

通过在平衡重提拉油缸9的小腔13内安装油压传感器17，根据油压传感器17检测的小腔油压能计算出当前工况下的平衡重块14的重量，避免了因工况选择、平衡重的参数输入错误带来的风险；提高了产品作业过程的安全性。

通过供油大泵2、供油小泵3与第一三位四通阀6、第二三位四通阀7配合，能实现不同工况下平衡重块14的运动速度的控制，降低了平衡重块14 与起重机上挂接结构连接的操作难度，而且减小了平衡重块14停止时的机械冲击，并且通过分流马达8、平衡阀11构成的同步回路，保障两平衡重提拉油缸9同步伸缩，提高了系统工作的可靠性。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。