一键起吊装置、起重机及盾构机吊装控制方法与流程

本发明涉及吊装装置技术领域，尤其是涉及一种一键起吊装置、起重机及盾构机吊装控制方法。

背景技术：

盾构机全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌和测量导向纠偏等功能，广泛应用于地铁挖掘和隧道开采等工程。

众所周知，盾构机每次下井作业或涉及转场运输时都涉及到对盾构机进行翻身操作；现有对盾构机的翻身吊装一般是通过两台起重设备配合进行，一台起重机主要进行盾构机的单侧提钩吊装，另一台起重机在盾构机另一侧辅助遛钩，以实现盾构机的翻转。

但是，针对上述的盾构机的翻身吊装方式，需要保证两台起重设备动作的一致性，需要两位起重设备的操作人员和其它指挥人员相配合进行，协调性较差，整体操作复杂，难度较大。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种一键起吊装置、起重机及盾构机吊装控制方法，以缓解现有对盾构机的翻身吊装操作复杂且吊装难度较大的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

本发明提供的一键起吊装置，包括手柄组件、控制装置和起吊装置；

所述起吊装置包括吊装组件、第一吊钩和第二吊钩，所述吊装组件分别与所述第一吊钩和所述第二吊钩传动连接；

所述吊装组件和所述手柄组件均与所述控制装置电连接，所述手柄组件通过所述控制装置控制吊装组件运动，以使所述吊装组件带动所述第一吊钩和/或所述第二吊钩的升降。

进一步的，所述手柄组件包括手柄本体和设置于所述手柄本体上的第一操控部及第二操控部；

所述第一操控部和所述第二操控部均与所述控制装置电连接，所述第一操控部用于控制所述第一吊钩的升降，所述第二操控部用于控制所述第二吊钩的升降。

进一步的，所述吊装组件包括起吊臂、第一卷收部和第二卷收部；

所述第一吊钩和所述第二吊钩均设置于所述起吊臂上，所述第一卷收部与所述第一吊钩传动连接，以带动所述第一吊钩相对于所述起吊臂升降；

所述第二卷收部与所述第二吊钩传动连接，以带动所述第二吊钩相对于所述起吊臂升降；

所述第一卷收部和所述第二卷收部均与所述控制装置电连接。

进一步的，所述第一卷收部包括第一卷扬机和安装于所述第一卷扬机上的第一上升比例阀和第一下降比例阀；

所述第一卷扬机的第一卷绳绕过所述起吊臂与所述第一吊钩传连接，所述第一上升比例阀和所述第一下降比例阀均与所述控制装置电连接，所述第一上升比例阀用于控制所述第一卷绳的卷收速度，所述第一下降比例阀用于控制所述第一卷绳的释放速度。

进一步的，所述第二卷收部包括第二卷扬机和安装于所述第二卷扬机上的第二上升比例阀和第二下降比例阀；

所述第二卷扬机的第二卷绳绕过所述起吊臂与所述第二吊钩连接，所述第二上升比例阀和所述第二下降比例阀均与所述控制装置电连接，所述第二上升比例阀用于控制所述第二卷绳的卷收速度，所述第二下降比例阀用于控制所述第二卷绳的释放速度。

进一步的，所述第一卷扬机上安装有第一转速测量部，所述第二卷扬机上安装有第二转速测量部；

所述第一转速测量部和所述第二转速测量部均与所述控制装置电连接，所述第一转速测量部用于测量所述第一卷扬机卷筒的转速，所述第二转速测量部用于测量所述第二卷扬机卷筒的转速。

进一步的，所述起吊装置还包括力矩保护组件；

所述力矩保护组件安装于所述起吊臂上，且所述力矩保护组件与所述控制装置电连接，所述力矩保护组件包括力矩限制器。

进一步的，所述起吊装置还包括人机交互面板；

所述人机交互面板与所述控制装置电连接，所述人机交互面板能够对所述控制装置写入吊装参数及选择吊装功能。

本发明提供的一种起重机，包括所述的一键起吊装置。

本发明提供的一种盾构机的吊装控制方法，包括翻身吊装程序和平放吊装程序；

所述翻身吊装程序包括：

在人机交互面板选择翻身吊装程序；

将第一吊钩和第二吊钩挂置在起吊物上；

通过人机交互面板写入起吊物的高度或直径大小d，使得控制装置计算出第一吊钩和第二吊钩的初始吊装高度h1，其中，h1≥50+d/2；

将第一吊钩和第二吊钩与起吊物的连接点所在高度h2设定为起吊零点，通过人机交互面板写入起吊零点高度h2，使得控制装置计算出第一吊钩的终点吊装高度h3，其中h3＝h1+h2；

通过手柄组件控制第一吊钩和第二吊钩从起吊零点上升，以使第一吊钩和第二吊钩均到达初始吊装高度；

通过手柄组件控制第一吊钩从初始吊装高度匀速上升、第二吊钩从初始吊装高度同步匀速下降，以使第一吊钩到达终点吊装高度，以完成盾构机的翻转；

所述平放吊装程序包括：

在人机交互面板切换为翻身吊装程序；

通过手柄组件控制第一吊钩从终点吊装高度匀速下降、第二吊钩同步匀速上升，以使第一吊钩和第二吊钩到达相同的高度，以完成盾构机的平放。

结合以上技术方案，本发明达到的有益效果在于：

本发明提供的一键起吊装置，包括手柄组件、控制装置和起吊装置；起吊装置包括吊装组件、第一吊钩和第二吊钩，吊装组件分别与第一吊钩和第二吊钩传动连接；吊装组件和手柄组件均与控制装置电连接，手柄组件通过控制装置控制吊装组件运动，以使吊装组件带动第一吊钩和/或第二吊钩的升降。

由于吊装组件分别与第一吊钩和第二吊钩传动连接，吊装组件能够带动第一吊钩和第二吊钩升降，且吊装组件和手柄组件均与控制装置电连接，只需要操控手柄组件即可实现第一吊钩和第二吊钩同时上升或下降，或者控制第一吊钩和第二吊钩中的一个上升另一个下降；将一键起吊装置用于吊装盾构机时，通过手柄组件控制第一吊钩和第二吊钩的升降，即可完成盾构机的翻身操作，也不再需要两台起重设备和多位操作人员相配合，简化了吊装操作的复杂性，第一吊钩和第二吊钩作为一个整体同步受控制装置的控制，整体协调性更好，吊装难度也相应降低。

附图说明

为了更清楚的说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一键起吊装置的结构原理框图；

图2为本发明实施例提供的盾构机吊装控制方法中的翻身吊装程序的控制流程图；

图3为本发明实施例提供的盾构机吊装控制方法中的平放吊装程序的控制流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1展示了本实施例提供的一键起吊装置的结构原理框图；本实施例提供的一键起吊装置，包括手柄组件、控制装置和起吊装置；起吊装置包括吊装组件、第一吊钩和第二吊钩，吊装组件分别与第一吊钩和第二吊钩传动连接；吊装组件和手柄组件均与控制装置电连接，手柄组件通过控制装置控制吊装组件运动，以使吊装组件带动第一吊钩和/或第二吊钩的升降。

具体的，手柄组件可设置为控制手柄，控制手柄上可设置有相关的控制按钮，控制装置可设置为工控机以及相关的控制模块组成的控制系统，手柄组件通过连接线束与控制装置连接；吊装组件可设置为由卷扬机和吊装臂等组成的吊装结构，控制组件可控制卷扬机卷绳的运动，使得吊装组件带动第一吊钩和第二吊钩两者同时上升或同时下降，或者使得第一吊钩和第二吊钩中的一个上升另外一个下降。

本实施例提供的一键起吊装置，由于吊装组件分别与第一吊钩和第二吊钩传动连接，吊装组件能够带动第一吊钩和第二吊钩升降，且吊装组件和手柄组件均与控制装置电连接，只需要操控手柄组件即可实现第一吊钩和第二吊钩同时上升或下降，或者控制第一吊钩和第二吊钩中的一个上升另一个下降；将一键起吊装置用于吊装盾构机时，通过手柄组件控制第一吊钩和第二吊钩的升降，即可完成盾构机的翻身操作，也不再需要两台起重设备和多位操作人员相配合，简化了吊装操作的复杂性，第一吊钩和第二吊钩作为一个整体同步受控制装置的控制，整体协调性更好，吊装难度也相应降低。

在上述实施例的基础上，进一步的，本实施例提供的一键起吊装置中的手柄组件包括手柄本体和设置于手柄本体上的第一操控部及第二操控部；第一操控部和第二操控部均与控制装置电连接，第一操控部用于控制第一吊钩的升降，第二操控部用于控制第二吊钩的升降。

具体的，手柄本体设置为便于操作人员的握持的操作手柄，第一操控部和第二操控部较佳的均设置为控制按钮和控制按钮控制的电信号触发结构；例如，第一操控部包括第一控制按钮和与第一控制按钮连接的滑动变阻器，滑动变阻器通过连接线束与控制装置连接，通过直线推拉第一控制按钮将滑动变阻器有效电阻值的改变转化为控制装置的控制信号，有效电阻值逐渐增大可作为第一吊钩的逐渐上升的控制信号，有效电阻值逐渐减小可作为第一吊钩逐渐下降的控制信号，第二操控部的结构及控制原理可设置为与第一操控部相同，此处不再赘述。

进一步的，吊装组件包括起吊臂、第一卷收部和第二卷收部；第一吊钩和第二吊钩均设置于起吊臂上，第一卷收部与第一吊钩传动连接，以带动第一吊钩相对于起吊臂升降；第二卷收部与第二吊钩传动连接，以带动第二吊钩相对于起吊臂升降；第一卷收部和第二卷收部均与控制装置电连接。

具体的，起吊臂可铰接在外部的支撑台上，起吊臂和支撑台之间可设置有伸缩油缸，伸缩油缸带动起吊臂相对于支撑台摆动，以便于调整起吊臂的起吊角度；第一卷收部和第二卷收部可设置为卷扬机或者电动卷筒等能够实现吊装绳收放的机械，第一卷收部的吊装绳和第二卷收部的吊装绳绕过起吊臂分别与第一吊钩和第二吊钩连接，控制装置通过第一卷收部和第二卷收部控制第一吊钩和第二吊钩的升降。

进一步的，第一卷收部包括第一卷扬机和安装于第一卷扬机上的第一上升比例阀和第一下降比例阀；第一卷扬机的第一卷绳绕过起吊臂与第一吊钩传连接，第一上升比例阀和第一下降比例阀均与控制装置电连接，第一上升比例阀用于控制第一卷绳的卷收速度，第一下降比例阀用于控制第一卷绳的释放速度。

具体的，第一卷扬机设置为液压马达卷扬机，第一上升比例阀和第一下降比例阀均设置为电液比例阀，液压马达的正向进油可设置为控制卷扬机的卷筒不断释放第一卷绳，第一下降比例阀可串联设置在液压马达的正向进油管路上；液压马达的反向进油可设置为控制卷扬机的卷筒不断卷收第一卷绳，第一上升比例阀可串联设置在液压马达的反向进油管路上；第一上升比例阀和第一下降比例阀均通过连接线束与控制装置连接，使得控制装置可控制第一上升比例阀和第一下降比例阀的阀口开度，进而实现对第一卷绳启停以及释放和卷收速度的控制。此外，在手柄本体上可分别设置有用于调节第一卷绳释放和卷收速度的调节旋钮。

进一步的，第二卷收部包括第二卷扬机和安装于第二卷扬机上的第二上升比例阀和第二下降比例阀；第二卷扬机的第二卷绳绕过起吊臂与第二吊钩连接，第二上升比例阀和第二下降比例阀均与控制装置电连接，第二上升比例阀用于控制第二卷绳的卷收速度，第二下降比例阀用于控制第二卷绳的释放速度。

具体的，第二卷扬机设置为液压马达卷扬机，第二上升比例阀和第二下降比例阀也均设置为电液比例阀，液压马达的正向进油可设置为控制卷扬机的卷筒不断释放第二卷绳，第二下降比例阀可串联设置在液压马达的正向进油管路上；液压马达的反向进油可设置为控制卷扬机的卷筒不断卷收第二卷绳，第二上升比例阀可串联设置在液压马达的反向进油管路上；第二上升比例阀和第二下降比例阀均通过连接线束与控制装置连接，使得控制装置可控制第二上升比例阀和第二下降比例阀的阀口开度，进而实现对第二卷绳启停以及释放和卷收速度的控制。此外，在手柄本体上可分别设置有用于调整第二卷绳释放和卷收速度的控制旋钮。

本实施例提供的一键起吊装置，通过操作手柄本体上的第一操控部和第二操控部，方便实现了对第一吊钩升降以及第二吊钩升降的控制；通过在第一卷扬机上设置第一上升比例阀和第一下降比例阀，在第二卷扬机上设置第二上升比例阀和第二下降比例阀，实现了对第一吊钩以及第二吊钩升降速度的控制，第一吊钩和第二吊钩的控制灵活性较好，使用方便。

在上述实施例的基础上，进一步的，本实施例提供的一键起吊装置中的第一卷扬机上安装有第一转速测量部，第二卷扬机上安装有第二转速测量部；第一转速测量部和第二转速测量部均与控制装置电连接，第一转速测量部用于测量第一卷扬机卷筒的转速，第二转速测量部用于测量第二卷扬机卷筒的转速。

具体的，第一转速测量部和第二转速测量部较佳的均设置为转速传感器，第一转速测量部和第二转速测量部均通过连接线束与控制装置连接，通过对卷扬机的卷筒的转速进行测量，控制装置可计算出一定时间内卷筒旋转的圈数，进一步的可计算出卷筒上卷绳的释放或者卷收的长度。

进一步的，起吊装置还包括力矩保护组件；力矩保护组件安装于起吊臂上，且力矩保护组件与控制装置电连接，力矩保护组件包括力矩限制器。

具体的，力矩保护组件可设置为力矩限制器或者能够测量起吊臂所承受力矩的装置，例如力矩传感器；较佳的，力矩保护组件设置为力矩限制器，力矩限制器是一种现有的常用在起重机和行车等吊装机械上的，力矩限制器本身是一个完整的监测装置，通常安装在起重机起吊臂的末端，能监测起吊臂的实际载荷、工作半径以及起重臂的倾角，力矩限制器自带诊断功能，具有快速危险状况报警及安全控制功能。

力矩限制器可单独使用也可和本实施例中的控制装置组合使用，较佳的，力矩限制器与控制装置组合使用，力矩限制器中的拉压力传感器通过连接线束与控制装置连接，拉压力传感器将测得的拉压力信号传递至控制装置，控制装置内可预设有起吊臂能承受的拉压力大小阈值，当起吊臂承受的拉压力超过上述阈值时，控制装置可暂停第一吊钩和第二吊钩的起吊，以避免发生危险；此外，力矩限制器中的其他构件例如显示器可单独保留，可进一步丰富本实施例提供的意见起吊装置的功能。

进一步的，起吊装置还包括人机交互面板；人机交互面板与控制装置电连接，人机交互面板能够对控制装置写入吊装参数及选择吊装功能。

具体的，人机交互面板较佳的设置为控制面板，控制面板上设置有人机交互界面，人机交互面板通过连接线束与控制装置连接，通过人机交互面板可对控制装置输入需要设定的参数或者选定相关吊装功能。

本实施例提供的一键起吊装置，通过在第一卷扬机上安装第一转速测量部，在第二卷扬机上安装第二转速测量部，可使得控制装置通过卷扬机卷筒的转速间接计算出第一吊钩以及第二吊钩在固定时间内的升降高度，实现对被吊装物吊装高度的精确控制；借助安装在起吊臂上的力矩限制器，且力矩限制器与控制组件电连接，实现了对起吊臂承力状况的实时监测，提高了本实施例提供的一键起吊装置的使用安全性。

在上述实施例的基础上，本实施例提供的一种起重机，包括一键起吊装置。

具体的，上述实施例中的起吊臂设置为起重机的伸缩吊臂，起吊臂可在起重机的转台上自由转动，进一步可提高吊装的灵活性；本实施例提供的起重机的技术效果和上述实施例提供的一键起吊装置的技术效果相同，此处不再赘述。

在上述实施例的技术上，本实施例提供的一种盾构机的吊装控制方法，包括翻身吊装程序和平放吊装程序；

翻身吊装程序包括：在人机交互面板选择翻身吊装程序；将第一吊钩和第二吊钩挂置在起吊物上；通过人机交互面板写入起吊物的高度或直径大小d，使得控制装置计算出第一吊钩和第二吊钩的初始吊装高度h1，其中，h1≥50+d/2；将第一吊钩和第二吊钩与起吊物的连接点所在高度h2设定为起吊零点，通过人机交互面板写入起吊零点高度h2，使得控制装置计算出第一吊钩的终点吊装高度h3，其中h3＝h1+h2；通过手柄组件控制第一吊钩和第二吊钩从起吊零点上升，以使第一吊钩和第二吊钩均到达初始吊装高度；通过手柄组件控制第一吊钩从初始吊装高度匀速上升、第二吊钩从初始吊装高度同步匀速下降，以使第一吊钩到达终点吊装高度，以完成盾构机的翻转。

具体的，在控制装置内设置有两组吊装程序，也即翻身吊装程序和平放吊装程序，相应的在人机交互面板上设置有翻身吊装程序和平放吊装程序的虚拟切换按钮；如图2所示的盾构机翻身吊装程序的控制流程图，在吊装之前先要在人机交互面板上选定盾构机的翻身吊装程序，第一吊钩和第二吊钩通过高强度吊装带与盾构机连接，吊装带与盾构机的连接点较佳的设置为多个，多个连接点也优选的处于同一水平高度平面内，以保证吊装的平衡和稳定性；在正式进行翻转前需要将起吊物升高一定高度，由于不同吊装物高度不同，需要先通过人机交互面板对控制装置输入起吊物的高度或直径大小d，使得控制装置自动计算出合适的初始吊装高度h1，其中，h1≥50+d/2，较佳的，h1＝50+d/2，单位选取为毫米；起吊零点可选取为第一吊钩和第二吊钩与起吊物的连接点或者水平地面，第一吊钩和第二吊钩的上升高度自起吊零点开始计算；可通过手柄组件控制第一吊钩和第二吊钩从起吊同步匀速上升，上升到初始吊装高度后控制装置控制第一吊钩和第二吊钩停止移动，控制装置时刻精确判断第一吊钩和第二吊钩是否达到初始吊装高度，其中，第一吊钩和第二吊钩的升高高度控制是控制装置根据第一转速测量部测得的第一卷扬机的卷筒的转速信号和第二转速测量部测得的第二卷扬机的卷筒的转速信号计算得到，第一吊钩和第二吊钩的速度控制是控制装置通过控制第一上升比例阀和第二上升比例阀的阀口开度实现的。

第一吊钩和第二吊钩均到达初始吊装高度后，在通过手柄组件控制第一吊钩从初始吊装高度匀速上升、第二吊钩从初始吊装高度同步匀速下降，使得盾构机逐渐在空中翻转，上述过程中控制装置时刻精确计算第一吊钩是否到达终点吊装高度，直至第一吊钩到达终点吊装高度，而后第一吊钩和第二吊钩均停止运行。

平放吊装程序包括：在人机交互面板切换为翻身吊装程序；通过手柄组件控制第一吊钩从终点吊装高度匀速下降、第二吊钩同步匀速上升，以使第一吊钩和第二吊钩到达相同的高度，以完成盾构机的平放。

具体的，如图3所示的盾构机平放吊装程序的控制流程图，由于盾构机的平放吊装程序是紧随翻身吊装程序进行，翻身吊装程序完成后，盾构机实现了翻身，但第一吊钩的高度依然高于第二吊钩的高度，而后要进行盾构机的平放吊装程序；在人机交互面板切换为翻身吊装程序后，通过手柄组件控制第一吊钩均速下降且第一吊钩同步匀速上升，控制装置动态计算第一吊钩和第二吊钩移动的距离，并在第一吊钩和第二吊钩处于等高位置时控制第一吊钩和第二吊钩停止运行，第一吊钩和第二吊钩处于等高位置时也即实现了盾构机的平放操作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。