臂架系统及工程机械的制作方法

1.本实用新型涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种臂架系统及工程机械。


背景技术：

2.在高层救援中，举高消防车的作用日益明显。举高消防车的臂架系统是其关键系统，而臂架系统中关键受力部件则是臂架系统内部钢丝绳及滑轮等组成的伸缩系统。因伸缩系统结构特殊和内力计算复杂，该系统也是举高消防车作业过程中比较薄弱的环节。在举高车臂架伸展或收回作业过程中，对伸缩系统最大的威胁就是钢丝绳超载或张力不均衡，如果钢丝绳受到的载荷高于它的额定受力载荷，钢丝绳可能产生过早的疲劳损伤甚至断裂；伸缩系统在较大的冲击载荷作用下，伸缩系统内某根钢丝绳极有可能发生断裂，进而导致严重的臂架故障，对高层救援工作产生较大的威胁，因此对伸缩系统中钢丝绳的检测显得十分重要。
3.现有伸缩系统有对钢丝绳的张紧松弛状态进行检测的，通过检测钢丝绳的张紧松弛状态来判断钢丝绳是否正常工作。现有伸缩系统钢丝绳的检测存在不能直接、实时地反映钢丝绳上载荷大小，且检测结果容易滞后的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种臂架系统及工程机械，用以解决现有技术中伸缩系统钢丝绳的检测存在不能直接、实时地反映钢丝绳上载荷大小，且检测结果容易滞后的问题。
5.本实用新型提供一种臂架系统，包括伸缩臂架以及设在所述伸缩臂架内的钢丝绳轮组，所述钢丝绳轮组包括滑轮组件以及钢丝绳，所述钢丝绳绕过所述滑轮组件且所述钢丝绳的两端分别穿过所述伸缩臂架的臂筒与锚固件相连，所述钢丝绳至少一端的所述锚固件和相应的臂筒之间设有压力传感器。
6.根据本实用新型提供的臂架系统，所述臂筒朝向所述锚固件的一侧连接有臂筒挡板；在所述钢丝绳设有所述压力传感器的端部，所述压力传感器设于所述臂筒挡板和所述锚固件之间。
7.根据本实用新型提供的臂架系统，所述压力传感器套设于所述钢丝绳，且所述压力传感器和所述锚固件之间设有锚固挡板。
8.根据本实用新型提供的臂架系统，所述钢丝绳的两端分别连接有钢丝绳头，所述锚固件为螺母，所述钢丝绳两端的钢丝绳头分别穿过所述臂筒与所述螺母相连。
9.根据本实用新型提供的臂架系统，所述压力传感器为轮式压力传感器。
10.根据本实用新型提供的臂架系统，多个所述钢丝绳轮组分为拉伸轮组和回收轮组，所述伸缩臂架包括位于最外侧的第一臂筒、位于最内侧的第二臂筒以及可伸缩设于所述第一臂筒和所述第二臂筒之间的至少一节伸缩臂筒；所述拉伸轮组的滑轮组件连接在所述伸缩臂筒的头部，且所述拉伸轮组的钢丝绳的两端对应与相邻的两节臂筒的尾部连接；所述回收轮组的滑轮组件连接在所述伸缩臂筒的尾部，且所述回收轮组的钢丝绳的一端与
外侧相邻臂筒的头部连接，另一端与内侧相邻臂筒的尾部连接。
11.根据本实用新型提供的臂架系统，对于每节所述伸缩臂筒，所述拉伸轮组成对设置且关于所述伸缩臂筒对称分布，所述回收轮组同样成对设置且关于所述伸缩臂筒对称分布。
12.根据本实用新型提供的臂架系统，还包括：控制指令输入结构、伸缩油缸和处理器，所述控制指令输入结构、伸缩油缸和所述压力传感器分别与所述处理器相连，所述控制指令输入结构用于输入伸缩臂架伸展和缩回的运行指令，所述处理器用于在各钢丝绳受力正常时根据运行指令控制所述伸缩油缸运行以及在钢丝绳的受力超出预设范围时控制所述伸缩油缸停止运行。
13.根据本实用新型提供的臂架系统，还包括：显示屏幕，所述显示屏幕与所述处理器相连，所述显示屏幕用于显示各钢丝绳的受力情况以及在钢丝绳的受力超出预设范围时显示故障位置。
14.本实用新型还提供一种工程机械，包括上述臂架系统，还包括底盘，所述臂架系统的伸缩臂架连接于所述底盘。
15.本实用新型提供的臂架系统及工程机械，在内部伸缩系统的钢丝绳自由端与伸缩臂架的臂筒之间设置压力传感器，可实时检测钢丝绳上的受力情况，且能够直接直观的反映钢丝绳上的载荷大小，有利于对伸缩系统的运行更好的进行检测监控，以利于保证臂架系统的正常运行，避免造成严重故障。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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。
17.图1是本实用新型提供的钢丝绳轮组的结构示意图；
18.图2是本实用新型提供的关于图1中a部位的局部放大示意图；
19.图3是本实用新型提供的轮式压力传感器的示意图；
20.图4是本实用新型提供的钢丝绳轮组的具体设置示意图；
21.图5是本实用新型提供的三节臂筒的设置示意图；
22.图6是本实用新型提供的拉伸轮组和回收轮组的设置示意图；
23.图7是本实用新型提供的处理器的连接示意图；
24.图8是本实用新型提供的伸缩臂架运行的控制逻辑示意图；
25.附图标记：
26.1：第一节臂筒；2：第二节臂筒；3：第三节臂筒；4：钢丝绳；5：轮架；6：螺杆；7：拉杆座；8：螺母；9：三节臂筒尾部挡板；10：钢丝绳头；11：压力传感器；12：臂筒挡板；13：信号线；14：锚固挡板；15：第一臂筒；16：伸缩臂筒；17：第二臂筒；a：拉伸轮组；b：回收轮组；c：伸缩油缸。
具体实施方式
27.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
29.下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。
30.下面结合图1至图8描述本实用新型的臂架系统及工程机械。
31.本实施例提供一种臂架系统，该臂架系统包括伸缩臂架以及设在所述伸缩臂架内的钢丝绳轮组；钢丝绳轮组即为臂架系统内部的伸缩系统，为臂架系统内的关键受力部件。参考图1，所述钢丝绳轮组包括滑轮组件以及钢丝绳4，所述钢丝绳4绕过所述滑轮组件且所述钢丝绳4的两端分别穿过所述伸缩臂架的臂筒与锚固件相连。即钢丝绳绕过滑轮组件后两个自由端分别锚固固定在伸缩臂架的臂筒上，从而可对伸缩臂架的臂筒进行牵引，完成伸缩臂架的伸展和缩回。
32.钢丝绳4的端部从伸缩臂架臂筒的一侧穿至臂筒的另一侧，并在臂筒的另一侧与锚固件连接，实现钢丝绳4端部与臂筒的连接。在伸缩臂架运行过程中，正常情况下，钢丝绳4处于张紧状态，此时钢丝绳4的张紧会将锚固件拉紧至与相应的臂筒紧贴接触。
33.参考图2，所述钢丝绳4至少一端的所述锚固件和相应的臂筒之间设有压力传感器11。锚固件相应的臂筒即为锚固件连接的钢丝绳部位穿过的臂筒。设置压力传感器11，从而在伸缩臂架正常运行情况下，钢丝绳4张紧会将锚固件、压力传感器11和相应的臂筒紧贴压紧，从而可通过压力传感器11来检测获得钢丝绳4上的张紧力，即钢丝绳4的受力。
34.本实施例提供的臂架系统，在内部伸缩系统的钢丝绳自由端与伸缩臂架的臂筒之间设置压力传感器，可实时检测钢丝绳上的受力情况，且能够直接直观的反映钢丝绳上的载荷大小，有利于对伸缩系统的运行更好的进行检测监控，以利于保证臂架系统的正常运行，避免造成严重故障。
35.另外，现有对钢丝绳的张紧松弛状态进行检测的方案，由于钢丝绳的松弛是一个过程，从开始松弛到能够检测到的松弛程度之间存在差距，现有方案只有在钢丝绳达到能够检测到的松弛程度时才会输出反馈信号，此时可能出现钢丝绳因过载断裂等恶劣情况，现有检测结果比较滞后。
36.本实施例提供的臂架系统，通过在钢丝绳端部设置压力传感器，能够实时检测到
钢丝绳上的载荷以及载荷变化，使得检测更加灵敏准确。
37.在上述实施例的基础上，进一步地，参考图1和图2，所述臂筒朝向所述锚固件的一侧连接有臂筒挡板12。具体的，在与钢丝绳4的两端分别对应的臂筒处均连接臂筒挡板12。钢丝绳4的端部需要穿过臂筒和臂筒挡板12与锚固件连接。设置臂筒挡板12，使得在钢丝绳4张紧时，锚固件抵接在臂筒挡板12上，有利于更好的与锚固件抵接接触，且避免对臂筒直接施力，有利于保护臂筒。
38.进一步地，参考图2，在所述钢丝绳4设有所述压力传感器11的端部，所述压力传感器11设于所述臂筒挡板12和所述锚固件之间。
39.进一步地，对于一组钢丝绳轮组，可只在钢丝绳4的一端设置压力传感器11，即可对该钢丝绳轮组的钢丝绳的受力情况进行实时监测，具体设置在哪一端不做限定。也可在钢丝绳4的两端均设置压力传感器11，具体不做限定。
40.在上述实施例的基础上，进一步地，参考图2，所述压力传感器11套设于所述钢丝绳4，且所述压力传感器11和所述锚固件之间设有锚固挡板14。即锚固件并不是直接抵接在压力传感器11上，而是抵接在锚固挡板14上，锚固挡板14压紧在压力传感器11上，有利于增大压力传感器11的受力面积，提高压力传感器11检测的准确度。
41.进一步地，压力传感器11设在臂筒挡板12和锚固挡板14之间，使得压力传感器11与臂筒挡板12之间以及压力传感器11与锚固挡板14之间均为平面接触，便于钢丝绳4上的压力向压力传感器11的传递，从而提高压力传感器11检测的灵敏度和准确度。
42.在上述实施例的基础上，进一步地，参考图1和图2，所述钢丝绳4的两端分别连接有钢丝绳头10，所述锚固件为螺母8，所述钢丝绳4两端的钢丝绳头10分别穿过所述臂筒与所述螺母8相连。本实施例对钢丝绳4端部与臂筒之间的锚固方式进行了具体说明。钢丝绳头10具有外螺纹结构，钢丝绳4的端部可与钢丝绳头10连接固定，钢丝绳头10可穿过臂筒与螺母8连接，从而实现钢丝绳4端部与臂筒的连接固定。
43.进一步地，参考图3，压力传感器11为轮式压力传感器。轮式压力传感器便于钢丝绳的穿过，且两侧为平面便于与臂筒挡板和锚固挡板接触以更好的受力，较适用于该臂架系统中，有利于提高检测的准确度。本实施例中的压力传感器为轮式传感器，其结构不限于图3所示，在其他实施例中，压力传感器11也可以是其他任何力学传感器形式，具体不做限定。
44.在上述实施例的基础上，进一步地，参考图1，所述滑轮组件包括滑轮、轮架5、螺杆6和拉杆座7，所述滑轮固定于所述轮架5，所述轮架5连接有所述螺杆6，所述螺杆6穿过所述拉杆座7锚固于所述伸缩臂架的臂筒。本实施例对滑轮组件的具体设置进行了说明。滑轮组件主要用于将滑轮固定在伸缩臂架的臂筒上，钢丝绳4绕过滑轮。
45.具体的，滑轮固定在轮架5上，螺杆6的一端与轮架5连接固定，另一端穿过拉杆座7后与臂筒锚固固定。轮架5可连接两个并排设置的螺杆6，两个螺杆6穿过同一个拉杆座7后分别锚固固定在臂筒上。从而通过两个锚固点，有利于提高滑轮组件与臂筒连接的牢固性。螺杆6具体可穿过伸缩臂架的臂筒后与螺母8连接，实现与臂筒的连接固定。拉杆座7可设有贯穿的内螺纹孔供螺杆6穿过，且与螺杆6连接。从而螺母8和拉杆座7在臂筒的两侧进行限位，可实现滑轮组件的牢固固定。
46.在上述实施例的基础上，进一步地，参考图4，所述钢丝绳轮组分为拉伸轮组a和回
收轮组b；即钢丝绳轮组根据作用过程的不同分为拉伸轮组a和回收轮组b两类。拉伸轮组a和回收轮组b均为钢丝绳轮组结构，即拉伸轮组a包括滑轮组件以及钢丝绳4，钢丝绳4的端部锚固于臂筒且设有压力传感器11；回收轮组b同样包括滑轮组件以及钢丝绳4，钢丝绳4的端部锚固于臂筒且设有压力传感器11。
47.所述伸缩臂架包括位于最外侧的第一臂筒15、位于最内侧的第二臂筒17以及可伸缩设于所述第一臂筒15和所述第二臂筒17之间的至少一节伸缩臂筒16；伸缩臂架为多节臂筒依次套设可伸缩结构。伸缩臂架可连接伸缩油缸c来驱动多节臂筒的伸展和缩回。
48.具体的，所述拉伸轮组a的滑轮组件连接在所述伸缩臂筒16的头部，且所述拉伸轮组a的钢丝绳4的两端对应与相邻的两节臂筒的尾部连接；即钢丝绳4的一端与滑轮组件所在伸缩臂筒16在外侧相邻的臂筒的尾部连接，钢丝绳4的另一端与滑轮组件所在伸缩臂筒16在内侧相邻的臂筒的尾部连接。为便于滑轮组件和钢丝绳4端部的连接，可在需要处设置相应的安装板与臂筒连接，用于连接固定滑轮组件和钢丝绳4端部。
49.所述回收轮组b的滑轮组件连接在所述伸缩臂筒16的尾部，且所述回收轮组b的钢丝绳4的一端与外侧相邻臂筒的头部连接，另一端与内侧相邻臂筒的尾部连接。即钢丝绳4的一端与滑轮组件所在伸缩臂筒16在外侧相邻的臂筒的头部连接，钢丝绳4的另一端与滑轮组件所在伸缩臂筒16在内侧相邻的臂筒的尾部连接。同样的，为便于滑轮组件和钢丝绳4端部的连接，可在需要处设置相应的安装板与臂筒连接，用于连接固定滑轮组件和钢丝绳4端部。
50.进一步地，臂筒的头部指的是臂筒朝向伸缩臂架伸展方向的一端；臂筒的尾部指的是臂筒朝向伸缩臂架缩回方向的一端。例如，伸缩臂筒16的头部指的是伸缩臂筒16远离第一臂筒15的一端；伸缩臂筒16的尾部指的是伸缩臂筒16靠近第一臂筒15的一端。
51.在上述实施例的基础上，进一步地，对于每节伸缩臂筒16均设有拉伸轮组a和回收轮组b，从而将多节臂筒通过钢丝绳4连接起来。进一步地，参考图6，对于每节所述伸缩臂筒16，所述拉伸轮组a成对设置且关于所述伸缩臂筒16对称分布，所述回收轮组b同样成对设置且关于所述伸缩臂筒16对称分布。便于对伸缩臂筒16均匀施力。
52.在上述实施例的基础上，进一步地，一种臂架系统还包括：控制指令输入结构、伸缩油缸c和处理器，所述控制指令输入结构、伸缩油缸c和所述压力传感器11分别与所述处理器相连，所述控制指令输入结构用于输入伸缩臂架伸展和缩回的运行指令，所述处理器用于在各钢丝绳4受力正常时根据运行指令控制所述伸缩油缸c运行以及在钢丝绳4的受力超出预设范围时控制所述伸缩油缸c停止运行。
53.具体的，处理器可与伸缩油缸c的电磁阀相连，通过控制电磁阀的启闭来控制压缩油缸c的运行和停止。控制指令输入结构、伸缩油缸c和压力传感器11可分别通过电线或无线方式与处理器信号连接，例如，压力传感器11可通过信号线13与处理器连接。控制指令输入结构可为控制手柄，也可为控制按钮等结构，具体不做限定。
54.在上述实施例的基础上，进一步地，一种臂架系统还包括：显示屏幕，所述显示屏幕与所述处理器相连，所述显示屏幕用于显示各钢丝绳4的受力情况以及在钢丝绳4的受力超出预设范围时显示故障位置。可对各个钢丝绳轮组进行位置标记，在某个钢丝绳轮组的压力传感器显示异常即检测到的实时压力超出预设范围时，即判定该钢丝绳轮组故障，可通过显示屏幕显示对应的故障位置。
55.在上述实施例的基础上，进一步地，本实施例提供一种工程机械，该工程机械包括上述任一实施例所述的臂架系统，还包括底盘，所述臂架系统的伸缩臂架连接于所述底盘。该工程机械可为工程车辆，例如登高消防车，也可为其他需要设置臂架系统的机械，具体不做限定。底盘可为工程车辆的车架。
56.进一步地，臂架系统的处理器可为cpu处理单元；该cpu处理单元可为工程机械的处理单元。
57.进一步地，本实施例提供一种伸缩系统智能检测控制系统，参考图7，主要组成包括：臂架控制手柄、压力传感器11、cpu处理单元、显示屏幕、电磁阀和伸缩油缸c等；参考图8，本实施例实施过程逻辑流程具体为：当臂架开始展开时，作业人员通过臂架控制手柄下达臂架伸展的指令，伸缩系统启动开始作业，这时伸缩系统中的压力传感器11可以实时检测伸缩系统中每根钢丝绳4的受力情况，然后将压力信号转换成电信号输入给cpu处理单元，在cpu处理单元内部完成进行电信号的分析和判断，判断信号是否正常；当压力传感器11输入信号数值在预设载荷范围内时，判定为正常，伸缩系统则继续完成作业人员的指令，并在显示屏幕上实时显示各绳索的受力情况；当某根钢丝绳上的压力传感器11输入信号数值不在预设载荷范围内时，判断为不正常，伸缩系统则立刻停止作业指令，并在显示屏幕上显示故障钢丝绳的位置，等待维护人员维护调整好存在故障的钢丝绳后，重新启动伸缩系统来完成作业指令。
58.本实施例提供的臂架系统，包括上述伸缩系统智能检测控制系统，可应用在举高消防车；本实施例除了实时检测的功能，还能告诉作业人员故障位置方便维护，并参与安全控制，是一个完整的“检测-判断-反馈”的闭环系统。
59.在上述实施例的基础上，进一步地，为解决现有技术不能直接、实时地反映伸缩系统中各钢丝绳上的载荷大小；以及不能确保同一对作用相同的两根钢丝绳的受力均衡的问题。本实施例采取更加便捷的轮式压力传感器，将传感器安装在伸缩系统每根钢丝绳的一端，并将所有传感器测量的压力数据传入车辆电脑cpu处理单元进行实时监测和分析，将压力数据及分析结果显示在电脑屏幕上供作业人员查看，如果某根钢丝绳出现松动、过载或受力不正常，工作人员可以根据屏幕显示结果及时处理相应的钢丝绳，从而达到实时监测、安全控制、直观调试伸缩系统的目的。
60.图5为本实施例提供的举高车臂架伸展/缩回系统原理示意图，这里为了说明具体实施过程，以三节臂筒的臂架伸缩系统为例进行说明，该臂架系统包含：第一节臂筒1，第二节臂筒2，第三节臂筒3，拉伸轮组a，回收轮组b，伸缩油缸c，其中，拉伸和回收轮组是成对且对称布置在臂筒两侧，如图6。臂架系统中一般包含多组拉伸及回收轮组，其中，每节臂筒与两组拉伸轮组以及两组回收轮组相连，这两组拉伸/回收轮组关于臂筒中心线对称。单个拉伸轮组一般如图1所示，一个拉伸轮组连接三节不同的臂筒。
61.下面以单个拉伸轮组，如图1所示，来说明伸缩系统实时检测钢丝绳受力过程。该拉伸轮组a的滑轮组件连接在第二节臂筒2上，钢丝绳4的一端连接在第一节臂筒1上，钢丝绳4的另一端穿过第三节臂筒3和三节臂筒尾部挡板9后与螺母8连接固定。
62.参考图2，当臂架开始展开时，伸缩油缸c会驱动第二节臂筒2向上运动，与第二节臂筒2相连的拉杆座7会驱动轮架5向上运动，此时连接第一节臂筒1和第三节臂筒3的钢丝绳4会因张紧而受到相应的拉力载荷，在第一节臂筒1尾部，固定在钢丝绳头10末端的螺母8
会推动锚固挡板14向靠近第一节臂筒1尾部方向移动，这时放置在锚固挡板14和第一节臂筒1臂筒挡板12之间的轮式压力传感器11会因为受到挤压而产生压力信号，压力传感器11会实时将钢丝绳受到的拉力载荷转换成电信号传递给车辆cpu处理单元，类似地，伸缩系统每根钢丝绳受力情况都可以通过压力传感器11传递至车辆cpu处理单元，从而实现整个臂架伸缩系统的实时检测及控制。
63.特别地，当因同一节臂筒上的一对拉伸轮组(或回收轮组)的钢丝绳中的两根钢丝绳受力不均，臂架停止运动后，维护人员可以通过显示屏上实时显示的钢丝绳受力数据进行钢丝的松紧调节，从而达到精准调节伸缩系统钢丝绳松紧的目的，方便快捷。
64.本实施例中的臂架为伸缩臂架，伸缩臂架的臂筒个数不限于图5所示，可以是4节，5节或者更多。
65.本实施例是一种包含举高车伸缩系统智能检测及控制两种功能的系统，能够检测伸缩系统中钢丝绳的受力情况，并将检测数据实时传输到显示屏，便于观察，该方法可以根据钢丝绳受力情况控制伸缩系统的运动；可以实时监测举高车伸缩系统中每根钢丝绳的受力情况，根据伸缩系统每根钢丝绳的受力情况可以判断臂架作业过程中各钢丝绳的受力是否正常；可以判断同一组中的两根拉伸(回收)钢丝绳是否受力均匀；可以检测伸缩系统中是否存在钢丝绳超载或者出现故障，臂架作业时可以更加安全可靠；可以为调试人员提供便捷的调试方法，压力传感器检测数据在显示屏幕上能够实时读取，调试人员在调试时可以方便观察到两根钢丝绳的受力是否均匀，以此为依据进行调节；采用压力传感器，相对于现有技术更加安全可靠；安装更加便捷，占用臂筒内部空间更小。
66.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。