一種防起重機(jī)超載抖動的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種防起重機(jī)超載抖動的控制方法，能夠防止起重機(jī)超載，并有效降低超載抖動。所述控制方法包括：獲取力矩百分比；判斷力矩百分比是否超過預(yù)定值，所述預(yù)定值處于90％～100％之間，如果是，則判斷力矩百分比的變化趨勢，如果處于上升趨勢，則將力矩限制器輸出的控制電流置零，如果處于下降趨勢，則將所述控制電流按一定比例衰減后輸出，并在力矩百分比到達(dá)百分百時將所述控制電流置零。本申請準(zhǔn)確定義了危險點(diǎn)，在未超載的情況下即停止油缸繼續(xù)動作，可以有效防止超載；此時油缸大腔內(nèi)的油壓尚處于可控范圍內(nèi)，即使存在液壓沖擊，其所產(chǎn)生的抖動要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于超載抖動，起到提高操作安全性以及保護(hù)起重機(jī)的作用。
【專利說明】
一種防起重機(jī)超載抖動的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及起重機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種防起重機(jī)超載抖動的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]臂架式起重機(jī)通常需要進(jìn)行變幅起落、主臂伸縮、卷揚(yáng)起落、左右回轉(zhuǎn)等動作。操作人員通過操縱室內(nèi)的兩個控制手柄控制起重機(jī)完成上述動作，其中，左手柄控制回轉(zhuǎn)、伸縮和副卷動作，右手柄控制變幅和主卷動作；各個動作的快慢可通過手柄開度的大小進(jìn)行控制。
[0003]所述手柄開度是指操縱手柄被扳動離開自由狀態(tài)的程度，扳動的越多，開度越大。手柄開度越大，力矩限制器輸出的液壓比例閥控制電流就越大，進(jìn)而比例閥閥芯位移就越大，油液流通量就越大，液壓比例閥所對應(yīng)的動作就越快。
[0004]請參考圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中起重機(jī)在一種【具體實施方式】中的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0005]根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)起重機(jī)超載時，力矩限制器應(yīng)立刻停止操作人員的危險動作，防止起重機(jī)傾翻。現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)力矩百分比小于100%，力矩限制器輸出的控制電流跟隨手柄的開度變化；當(dāng)力矩百分比大于或等于100%時，力矩限制器發(fā)出控制信號，立刻切斷液壓比例閥的控制電流，以防止起重機(jī)超載。
[0006]在上述過程中，由于控制電流突然被切斷，液壓比例閥的閥芯在瞬間完全關(guān)閉，使得原來在大開口節(jié)流作用下高速通流的油液在密閉的油腔內(nèi)形成較大的沖擊，造成承重的變幅油缸I’和伸縮油缸發(fā)生抖動和沖擊，導(dǎo)致變幅油缸I’大腔處的變幅油壓傳感器2’測得的油液壓力數(shù)值來回波動，造成計算的力矩百分比存在很大的波動。
[0007]當(dāng)力矩百分比在100%上下來回跳變時，力矩限制器輸出的控制電流也會在零和正常輸出值之間來回跳變，從而造成起重機(jī)抖動，影響起重機(jī)的使用性能。
[0008]因此，如何設(shè)計一種防起重機(jī)超載抖動的方法，以便在防止起重機(jī)超載的同時降低起重機(jī)的抖動，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前亟需解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種防起重機(jī)超載抖動的控制方法，能夠防止起重機(jī)超載，并有效降低超載抖動。
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種防起重機(jī)超載抖動的控制方法，包括以下步驟:
[0011]11)獲取力矩百分比；
[0012]12)判斷力矩百分比是否超過預(yù)定值，所述預(yù)定值處于90%?100%之間，如果是，則執(zhí)行步驟13);
[0013]13)判斷力矩百分比的變化趨勢，如果處于上升趨勢，則將力矩限制器輸出的控制電流置零，如果處于下降趨勢，則將所述控制電流按一定比例衰減后輸出，并在力矩百分比到達(dá)百分百時將所述控制電流置零。
[0014]本發(fā)明的控制方法，以預(yù)定值作為判斷力矩限制器的控制電流輸出與否的標(biāo)準(zhǔn)，與現(xiàn)有技術(shù)中以力矩百分比是否超過百分百進(jìn)行判斷相比，將判斷的基準(zhǔn)點(diǎn)前移，以便在未超載情況下通過力矩限制器進(jìn)行控制，有效防止超載。更為重要的是，本發(fā)明根據(jù)力矩百分比的變化趨勢進(jìn)行區(qū)別控制，如果處于上升趨勢，則將控制電流置零，以改變力矩百分比的變化趨勢；如果處于下降趨勢，則可以將控制電流按一定比例衰減后輸出，以進(jìn)一步執(zhí)行起升動作，同時避免出現(xiàn)超載。
[0015]具體地，當(dāng)力矩百分比處于上升趨勢時，控制電流立刻置零，該電流控制主閥閥芯的位移，主閥閥芯會立刻進(jìn)入初始的閉死狀態(tài)；然而從栗處傳遞的液壓能量不會消減為零，因而會在油缸大腔內(nèi)存在壓力抖動，使得力矩百分比產(chǎn)生振蕩，逐漸靠近甚至超過100%。因此，在力矩百分比大于90%并繼續(xù)上升時已經(jīng)達(dá)到危險點(diǎn)，如果在力矩百分比已經(jīng)到達(dá)100%時才執(zhí)行控制動作，必然會使得油缸大腔內(nèi)的油壓急劇上升并產(chǎn)生劇烈的抖動，故本申請準(zhǔn)確定義了危險點(diǎn)，以防止并降低超載風(fēng)險。在力矩百分比小于100%時切斷控制電流，在未超載的情況下即停止油缸繼續(xù)動作，可以有效防止超載；再者，此時油缸大腔內(nèi)的油壓尚處于可控范圍內(nèi)，即使存在液壓沖擊，其所產(chǎn)生的抖動要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于超載引起的抖動，起到提高操作安全性以及保護(hù)起重機(jī)的作用。
[0016]另一方面，本發(fā)明將力矩百分比的變化趨勢作為控制電流切換的依據(jù)，則在處于下降趨勢時，可以將控制電流按照一定比例衰減后輸出，以繼續(xù)驅(qū)動起重機(jī)進(jìn)行變幅起落、主臂伸縮、卷揚(yáng)起落、左右回轉(zhuǎn)等作業(yè)，避免影響起重機(jī)的性能，即在緩解起重機(jī)超載壓力的同時能夠充分發(fā)揮起重機(jī)的性能，順利執(zhí)行各項動作。
[0017]可選地，在所述步驟13)中，如果處于下降趨勢，在力矩百分比靠近100%的過程中逐漸增大所述控制電流的衰減比例。
[0018]可選地，在所述步驟13)中，如果處于下降趨勢，當(dāng)力矩百分比處于90%?95%之間時，將所述控制電流衰減20%后輸出；當(dāng)力矩百分比處于95%?100%之間時，將所述控制電流衰減50%后輸出。
[0019]可選地，在所述步驟12)中，如果否，則將力矩限制器輸出的控制電流隨操縱手柄的開度正比例輸出。
[0020]可選地，在所述步驟11)和所述步驟12)之間還包括步驟111):判斷力矩百分比是否達(dá)到百分百，如果是，則將力矩限制器輸出的控制電流置零，如果否，則執(zhí)行所述步驟
12)ο
[0021]可選地，在所述步驟13)之后，還包括步驟14):判斷操縱手柄是否回中位，如果否，則返回所述步驟12)。
[0022]可選地，在所述步驟111)中，如果是，則發(fā)出超載的報警信號。
【附圖說明】
[0023]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中起重機(jī)在一種【具體實施方式】中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明所提供防起重機(jī)超載抖動的控制方法在一種【具體實施方式】中的流程不意圖；
[0025]圖3為執(zhí)行本發(fā)明所提供控制方法的裝置在一種【具體實施方式】中的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖1 中:
[0027]變幅油缸I’、變幅油壓傳感器2’
【具體實施方式】
[0028]本發(fā)明的核心是提供一種防起重機(jī)超載抖動的控制方法，能夠防止起重機(jī)超載，并有效降低超載抖動。
[0029]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0030]請參考圖2，圖2為本發(fā)明所提供防起重機(jī)超載抖動的控制方法在一種【具體實施方式】中的流程示意圖。
[0031]本發(fā)明提供了一種防起重機(jī)超載抖動的控制方法，可以包括以下步驟:
[0032]Sll:獲取力矩百分比；
[0033]S12:預(yù)設(shè)力矩百分比的預(yù)定值，該預(yù)定值處于90%?100%之間，根據(jù)力矩百分比的檢測值判斷其是否超于預(yù)定值，如果是，則執(zhí)行步驟S13，如果否，則終止；
[0034]S13:判斷力矩百分比是否達(dá)到100%，即此時是否已經(jīng)超載，如果是，則執(zhí)行步驟S15，如果否，則執(zhí)行步驟S14 ；
[0035]S14:判斷力矩百分比的變化趨勢，根據(jù)其變化趨勢進(jìn)行分段控制，如果此時的力矩百分比處于上升趨勢，說明存在超載的風(fēng)險，則執(zhí)行步驟S15，如果處于下降趨勢，說明不存在超載風(fēng)險，如果繼續(xù)下降則有可能影響正常作業(yè)，此時可以按照步驟S16繼續(xù)作業(yè)，使得力矩百分比進(jìn)一步增加；
[0036]S15:立即將力矩限制器輸出的控制電流置零，以關(guān)閉主閥閥芯，切斷油缸大腔的進(jìn)油，防止超載或者緩解超載抖動；
[0037]S16:將力矩限制器輸出的控制電流按照一定比例衰減后輸出，使得力矩百分比逐漸靠近百分百，以進(jìn)一步實現(xiàn)變幅起落、主臂伸縮、卷煙起落以及左右回轉(zhuǎn)等動作，并在力矩百分比到達(dá)百分百時立即將控制電流置零，防止超載；
[0038]S17:判斷操縱手柄是否回中位，如果是，則說明起重機(jī)不處于作業(yè)狀態(tài)，根本不可能超載，此時可以終止，如果否，可以返回步驟S12繼續(xù)進(jìn)行控制。
[0039]請進(jìn)一步結(jié)合圖3，對本發(fā)明的控制方法的具體執(zhí)行過程進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0040]目前，在起重機(jī)的主臂上通常設(shè)有長度角度傳感器，以便對起重機(jī)作業(yè)過程中三鉸點(diǎn)相對位置的變化進(jìn)行測量；同時，變幅油缸上還設(shè)有油壓傳感器，以便對油缸內(nèi)的油壓進(jìn)行檢測。當(dāng)力矩百分比達(dá)到或者超過100%時即為超載，故起重機(jī)上還設(shè)有力矩限制器，起到限制力矩的作用，防止起重機(jī)超載。實踐中，起重機(jī)上設(shè)有操縱手柄，操縱手柄包括左手柄和右手柄，操作人員可以通過所述操縱手柄控制實現(xiàn)起重機(jī)的變幅起落、主臂伸縮、卷揚(yáng)起落以及左右回轉(zhuǎn)等動作；各個動作的快慢通過操縱手柄的開度大小來控制，所述開度是指操縱手柄被扳動離開自由狀態(tài)的程度，扳動的越多，開度越大。為實現(xiàn)力矩限制，力矩限制器與操縱手柄信號連接，通過力矩限制器控制所述操縱手柄，力矩限制器輸出的液壓比例閥的控制電流是與手柄開度相對應(yīng)的，即手柄開度越大，所述控制電控就越大，進(jìn)而液壓比例閥的閥芯位移就越大，油液流通量就越大，這樣，液壓比例閥所對應(yīng)的動作就越快。
[0041]基于上述原理，通過所述控制電流即可控制起重機(jī)的力矩，以起到防止超載、降低超載抖動的作用。
[0042]進(jìn)一步，在所述步驟Sll中，可以通過起重機(jī)主臂上的長度角度傳感器和變幅油缸上的油壓傳感器，并結(jié)合三鉸點(diǎn)的相對位置，換算得出實際力矩、額定力矩以及空載力矩，然后代入力矩百分比的計算公式，得出力矩百分比。所述力矩百分比=實際力矩/(額定力矩+空載力矩)=(重物力矩+空載力矩)/(額定力矩+空載力矩)。其中，三鉸點(diǎn)是指變幅上鉸點(diǎn)、變幅下鉸點(diǎn)以及吊臂后鉸點(diǎn)，參見圖1。
[0043]在所述步驟S12中，經(jīng)實驗證明，所述預(yù)定值可以設(shè)置在96%、97%或者98%，通常不應(yīng)過于接近100%，即所述預(yù)定值不應(yīng)過大，否則與現(xiàn)有技術(shù)中在力矩百分比等于100%的情況下將控制電流置零的方案相比，無法起到更好地消除超載抖動的作用。當(dāng)然，所述預(yù)定值也不易過小，通?？梢源笥?5 %，如果預(yù)定值過小，會使得控制電流在未到達(dá)超載危險點(diǎn)之前置零，導(dǎo)致力矩限制器提前限制起重機(jī)的動作，影響起重機(jī)的正常作業(yè)，會降低起重機(jī)的操作效率。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以根據(jù)起重機(jī)的性能以及作業(yè)需求設(shè)定預(yù)定值，所述預(yù)定值實際上是起重機(jī)存在超載風(fēng)險的點(diǎn)，具體可以選取90%?100%之間的任意數(shù)值。
[0044]可以理解，在所述步驟S12中，如果否，即力矩百分比沒有超過預(yù)定值，此時力矩限制器輸出的液壓比例閥的控制電流可以隨手柄開度的大小按照設(shè)定比例變化，即按正常的控制程序進(jìn)行控制，按照手柄開度變化正比例輸出控制電流。顯然，誠如上文所述，此時由于不存在超載風(fēng)險，也可以直接終止本發(fā)明防止起重機(jī)超載抖動的控制程序?；蛘哒f，本發(fā)明不關(guān)注在否定情形下的執(zhí)行過程，僅在步驟S12中判斷結(jié)果為肯定的情況下才執(zhí)行控制。
[0045]在所述步驟S13中，如果力矩百分比達(dá)到或者超過100%，還可以同時發(fā)出超載的報警信號，以提醒操作人員停止危險動作，防止起重機(jī)傾翻。詳細(xì)地，如圖3所示，在左右操縱手柄操縱起重機(jī)的過程中，當(dāng)超載時，可以通過力矩報警燈等報警裝置發(fā)出報警信號；還可以在顯示器上實時顯示出力矩百分比的變化情況，以便操作人員及時掌握力矩百分比的變化值。
[0046]需要說明的是，本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)在于將判斷閥芯開口是否關(guān)閉的力矩百分比的預(yù)定值前移，并將力矩百分比的變化趨勢作為判斷超載限制動作執(zhí)行與否的條件，即根據(jù)力矩百分比的數(shù)值進(jìn)行分段控制。但是，在步驟S12中，如果力矩百分比超過預(yù)定值時，其有可能已經(jīng)達(dá)到百分百，此時應(yīng)立即關(guān)閉閥芯，執(zhí)行力矩限制動作，而無需對力矩百分比的變化趨勢進(jìn)行判斷，以有效降低超載抖動，避免起重機(jī)因過分超載而傾翻，提高起重機(jī)的工作安全性。此時，與現(xiàn)有技術(shù)相比，雖然也是在力矩百分比達(dá)到100%時將控制電流置零，但是，在后續(xù)控制過程中并非以100%作為限制力矩動作執(zhí)行與否的判斷基準(zhǔn)，而是以力矩百分比的變化趨勢為參照，而變化趨勢較為穩(wěn)定，不會來回跳變；因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，即使所測得的力矩百分比在100%上下來回跳變，控制電流也不會在零與正常輸出值之間來回跳變，而是按照步驟S12-S13的既定控制策略執(zhí)行，故可以有效防止或者降低起重機(jī)的抖動。
[0047]進(jìn)一步，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該可以理解，本發(fā)明還可以省去所述步驟S13，即無需判斷力矩百分比是否已經(jīng)達(dá)到百分百，在步驟S12之后直接執(zhí)行步驟S14，根據(jù)力矩百分比的變化趨勢執(zhí)行相應(yīng)動作。當(dāng)力矩百分比超過預(yù)定值時，只有其處于上升趨勢才有可能超過百分百，故在力矩百分比達(dá)到百分百的情況下，可以直接執(zhí)行與力矩百分比處于上升趨勢同樣的動作，故此時可以省去步驟S13。但是，誠如上文所述，如果力矩百分比已經(jīng)達(dá)到百分百，并處于上升趨勢，此時有可能引發(fā)嚴(yán)重超載，產(chǎn)生安全事故，故在步驟S12和S14之間增加步驟S13，能夠及時發(fā)現(xiàn)超載情況，以針對性地快速抑制超載，提高起重機(jī)的作業(yè)安全性。
[0048]還可以理解，在步驟S16之后還可以省去步驟S17，無需判斷操縱手柄是否回中位，只要按照步驟S11-S16進(jìn)行控制即可。當(dāng)然，在增加步驟S17后，控制過程中可以根據(jù)控制手柄的狀態(tài)繼續(xù)執(zhí)行控制步驟，或者終止程序，以簡化控制過程。
[0049]更進(jìn)一步，在所述步驟S16中，控制電流的衰減比例可以隨著力矩百分比逐漸靠近百分百而增大，即控制電流的衰減比例可以是變化的，并非某個確切的數(shù)值。例如，控制電流的衰減比例可以與力矩百分比呈正比例變化，也可以隨著力矩百分比逐漸靠近百分百而階梯式或者連續(xù)式的增大衰減比例，并不一定呈某種特定的線性關(guān)系。
[0050]在一種設(shè)置方式中，可以將力矩百分比以95%為界限，將控制電流的衰減比例劃分為兩個階段。其中，當(dāng)力矩百分比處于90%?95%之間時，可以將所述控制電流衰減20%左右后輸出；當(dāng)力矩百分比處于95%?100%之間時，可以將所述控制電流衰減50%左右后輸出。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以根據(jù)需要調(diào)整衰減比例，或者重新定義需要調(diào)整衰減比例的階段。
[0051]采用上述控制方法，一方面，將判斷關(guān)閉閥芯開口的力矩百分比前移，以便將力矩百分比控制在100%內(nèi)，防止超載；另一方面，將力矩變化趨勢作為判斷超載限制動作執(zhí)行與否的條件，以抑制力矩百分比的變化趨勢，在防止超載的同時兼顧起升性能。
[0052]以上對本發(fā)明所提供防起重機(jī)超載抖動的控制方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種防起重機(jī)超載抖動的控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 11)獲取力矩百分比； 12)判斷力矩百分比是否超過預(yù)定值，所述預(yù)定值處于90%?100%之間，如果是，則執(zhí)行步驟13)； 13)判斷力矩百分比的變化趨勢，如果處于上升趨勢，則將力矩限制器輸出的控制電流置零，如果處于下降趨勢，則將所述控制電流按一定比例衰減后輸出，并在力矩百分比到達(dá)百分百時將所述控制電流置零。2.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述步驟13)中，如果處于下降趨勢，在力矩百分比靠近100%的過程中逐漸增大所述控制電流的衰減比例。3.如權(quán)利要求2所述的控制方法，其特征在于，在所述步驟13)中，如果處于下降趨勢，當(dāng)力矩百分比處于90%?95%之間時，將所述控制電流衰減20%后輸出；當(dāng)力矩百分比處于95 %?100 %之間時，將所述控制電流衰減50 %后輸出。4.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述步驟12)中，如果否，則將力矩限制器輸出的控制電流隨操縱手柄的開度正比例輸出。5.如權(quán)利要求2-4任一項所述的控制方法，其特征在于，在所述步驟12)和所述步驟13)之間還包括步驟121):判斷力矩百分比是否達(dá)到百分百，如果是，則將力矩限制器輸出的控制電流置零，如果否，則執(zhí)行所述步驟13)。6.如權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，在所述步驟13)之后，還包括步驟14):判斷操縱手柄是否回中位，如果否，則返回所述步驟12)。7.如權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，在所述步驟111)中，如果是，則發(fā)出超載的報警信號。
【文檔編號】B66C13/22GK105984811SQ201510056767
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月3日
【發(fā)明人】李彬, 張德容, 劉威, 劉明明
【申請人】徐州重型機(jī)械有限公司