專利名稱：一種起重機(jī)及其防前傾翻保護(hù)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及起重機(jī)領(lǐng)域，特別是涉及一種起重機(jī)及其防前傾翻保護(hù)方法和裝置。
背景技術(shù)：
港口流動(dòng)起重機(jī)(以“集裝箱正面吊運(yùn)起重機(jī)”為代表)的重心位置和整車的穩(wěn)定性，會(huì)隨臂架的角度、臂架俯仰角速度、臂架伸出長度、吊箱重量、車速、地面坡度的變化而改變，在行駛、堆垛作業(yè)過程中，都存在縱向穩(wěn)定性差導(dǎo)致向前傾翻的可能。在行駛過程中，踩踏剎車制動(dòng)，可能因?yàn)槠鹬貦C(jī)穩(wěn)定性差，而制動(dòng)力矩過大，產(chǎn)生較大的向前傾翻慣性力矩，使起重機(jī)的后輪離地，甚至整車向前傾翻，發(fā)生傾翻事故。如果完全依賴駕駛員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和操作習(xí)慣獲得，操作因素過大，難免發(fā)生縱向傾翻，相關(guān)產(chǎn)品已多次出現(xiàn)設(shè)備前傾翻事故，影響范圍大，事故后果嚴(yán)重。所以該發(fā)明對起 重機(jī)行駛、堆垛作業(yè)時(shí)縱向傾翻安全隱患的自動(dòng)識(shí)別、判斷和預(yù)防方法進(jìn)行了深入研究，以期使這種前傾翻危險(xiǎn)能夠自動(dòng)別、判斷和預(yù)防，達(dá)到智能防前傾翻保護(hù)的目的，避免人為及操作因素的影響。因此，如何針對現(xiàn)有起重機(jī)進(jìn)行控制保護(hù)，以使起重機(jī)在行駛過程工作中不會(huì)前傾翻，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種起重機(jī)及其防前傾翻保護(hù)方法和裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中起重機(jī)在行駛工作過程中容易傾翻的問題。一方面，本發(fā)明提供了一種起重機(jī)防前傾翻保護(hù)方法，包括計(jì)算所述起重機(jī)的重心位置；根據(jù)起重機(jī)制動(dòng)器的最大制動(dòng)加速度、起重機(jī)預(yù)設(shè)的最大制動(dòng)距離及所述起重機(jī)的重心位置計(jì)算所述起重機(jī)在行駛過程中的最大許可行駛速度；控制所述起重機(jī)的實(shí)際行駛速度不超過所述最大許可行駛速度。進(jìn)一步地，所述計(jì)算所述起重機(jī)的重心位置包括計(jì)算所述起重機(jī)各個(gè)部件的重心位置及重量；根據(jù)所述起重機(jī)各個(gè)部件的重心位置及重量計(jì)算所述起重機(jī)的重心位置。進(jìn)一步地，所述計(jì)算所述起重機(jī)各個(gè)部件的重心位置及重量包括檢測起重機(jī)吊裝物重量、臂架角度、臂架伸縮量、地面傾角的實(shí)時(shí)參數(shù)；根據(jù)所述吊裝物重量、所述臂架角度、所述臂架伸縮量、所述地面傾角的實(shí)時(shí)參數(shù)分別計(jì)算起重機(jī)的車架體、覆蓋件、駕駛室、基本臂、伸縮臂、吊具、吊裝物的重心位置及重量。進(jìn)一步地，所述根據(jù)起重機(jī)制動(dòng)器的最大制動(dòng)加速度、起重機(jī)預(yù)設(shè)的最大制動(dòng)距離及所述起重機(jī)的重心位置計(jì)算所述起重機(jī)在行駛過程中的最大許可行駛速度；包括根據(jù)所述起重機(jī)制動(dòng)器的最大制動(dòng)加速度，計(jì)算所述起重機(jī)相對其前傾翻支點(diǎn)的最大制動(dòng)傾翻力矩；在所述起重機(jī)相對于其前傾翻支點(diǎn)重力力矩不小于所述最大制動(dòng)傾翻力矩情況下
根據(jù)所述起重機(jī)制動(dòng)器的最大制動(dòng)加速度、起重機(jī)預(yù)設(shè)的最大制動(dòng)距離計(jì)算所述起重機(jī)的制動(dòng)距離最大允許行駛速度；比較所述制動(dòng)距離最大允許行駛速度與所述起重機(jī)設(shè)備最大行駛能力速度中速度小起重機(jī)設(shè)備最大行駛能力速度中速度小的為所述最大許可行駛速度。進(jìn)一步地，在所述起重機(jī)相對于其前傾翻支點(diǎn)重力力矩小于所述最大制動(dòng)傾翻力矩情況下計(jì)算并建立所述起重機(jī)吊裝物重量、臂架角度和臂架伸縮量與所述起重機(jī)在實(shí)際工作過程中最大許可行駛速度的對應(yīng)關(guān)系；根據(jù)所述起重機(jī)實(shí)際工作時(shí)，起重機(jī)吊裝物重量、臂架角度和臂架伸縮量的值計(jì)算所述最大許可行駛速度。進(jìn)一步地，所述控制所述起重機(jī)的實(shí)際行駛速度不超過所述最大許可行駛速度；包括根據(jù)所述最大許可行駛速度計(jì)算所述起重機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的最大許可轉(zhuǎn)速；控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速不大于所述最大許可轉(zhuǎn)速。進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述最大許可行駛速度計(jì)算所述起重機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的最大許可轉(zhuǎn)速，包括根據(jù)所述最大許可行駛速度計(jì)算所述起重機(jī)變速箱的最大許可檔位并計(jì)算所述最大許可檔位所對應(yīng)的所述發(fā)動(dòng)機(jī)最大許可轉(zhuǎn)速；所述控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速不大于所述最大許可轉(zhuǎn)速，包括控制所述起重機(jī)變速箱的檔位不大于所述最大許可檔位；控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速不大于在所述最大許可檔位上的所述最大許可轉(zhuǎn)速。進(jìn)一步地,還包括檢測所述起重機(jī)的實(shí)際行駛速度；在所述實(shí)際行駛速度達(dá)到預(yù)定行駛速度時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警；其中，所述預(yù)定行駛速度不大于所述最大許可行駛速度。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提供一種起重機(jī)防前傾翻保護(hù)裝置，包括第一計(jì)算模塊，計(jì)算所述起重機(jī)的最大許可行駛速度；第二計(jì)算模塊，根據(jù)起重機(jī)制動(dòng)器的最大制動(dòng)加速度、起重機(jī)預(yù)設(shè)的最大制動(dòng)距離及所述起重機(jī)的重心位置計(jì)算所述起重機(jī)在行駛過程中的最大許可行駛速度；控制器，控制所述起重機(jī)的實(shí)際行駛速度不超過所述最大許可行駛速度。進(jìn)一步地，所述第一計(jì)算模塊包括第三計(jì)算模塊，計(jì)算所述起重機(jī)各個(gè)部件的重心位置及重量；第四計(jì)算模塊，根據(jù)所述起重機(jī)各個(gè)部件的重心位置及重量計(jì)算所述起重機(jī)的重心位置。進(jìn)一步地，所述第三計(jì)算模塊包括
第一檢測模塊，所述控制器通過檢測設(shè)備獲得吊裝物重量、臂架角度、臂架伸縮量、地面傾角的實(shí)時(shí)參數(shù)；第五計(jì)算模塊，根據(jù)所述吊裝物重量、所述臂架角度、所述臂架伸縮量、所述地面傾角的實(shí)時(shí)參數(shù)分別計(jì)算起重機(jī)的車架體、覆蓋件、駕駛室、基本臂、伸縮臂、吊具、吊裝物
的重心位置及重量。進(jìn)一步地，所述第一檢測模塊還包括
設(shè)置在起重機(jī)臂架俯仰油缸上用于測試吊裝物重量的油缸壓力傳感器；設(shè)置在起重機(jī)的臂架與車體連接部位并用于測試臂架角度的角度傳感器；設(shè)置在起重機(jī)內(nèi)部伸縮油缸上用于測量臂架伸縮量的油缸行程傳感器；設(shè)置在起重機(jī)機(jī)身上用于測量地面傾角的傾角傳感器。進(jìn)一步地，所述第二計(jì)算模塊包括第六計(jì)算模塊，根據(jù)所述起重機(jī)制動(dòng)器的最大制動(dòng)加速度，計(jì)算所述起重機(jī)相對其前傾翻支點(diǎn)的最大制動(dòng)傾翻力矩；第七計(jì)算模塊，根據(jù)所述起重機(jī)制動(dòng)器的最大制動(dòng)加速度、起重機(jī)預(yù)設(shè)的最大制動(dòng)距離計(jì)算所述起重機(jī)的制動(dòng)距離最大允許行駛速度；比較模塊，比較所述制動(dòng)距離最大允許行駛速度與所述起重機(jī)設(shè)備最大行駛能力速度中速度小的為所述最大許可行駛速度。進(jìn)一步地,所述第二計(jì)算模塊包括第八計(jì)算模塊，計(jì)算并建立所述起重機(jī)吊裝物重量、臂架角度和臂架伸縮量與所述起重機(jī)在實(shí)際工作過程中最大許可行駛速度的對應(yīng)關(guān)系；第九計(jì)算模塊，根據(jù)所述起重機(jī)實(shí)際工作時(shí)，起重機(jī)吊裝物重量、臂架角度和臂架伸縮量的值計(jì)算所述最大許可行駛速度。進(jìn)一步地，所述控制器包括第一控制器，控制所述起重機(jī)變速箱的檔位不大于所述最大許可檔位；第二控制器，控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速不大于在所述最大許可檔位上的所述最大許可轉(zhuǎn)速。進(jìn)一步地,還包括第二檢測模塊，檢測所述起重機(jī)的實(shí)際行駛速度；報(bào)警模塊，在所述實(shí)際行駛速度達(dá)到預(yù)定行駛速度時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警，所述預(yù)定行駛速度不大于所述最大許可行駛速度。進(jìn)一步地，所述第二檢測模塊還包括設(shè)置在所述起重機(jī)的變速箱輸出軸上用于檢測起重機(jī)實(shí)際行駛速度的車速傳感器。再一方面，本發(fā)明還提供一種起重機(jī)，所述起重機(jī)設(shè)置有上述的防前傾翻保護(hù)裝置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明提供的一種起重機(jī)防前傾翻保護(hù)方法，包括計(jì)算所述起重機(jī)的最大許可行駛速度，不同情況下，起重機(jī)的最大許可行駛速度不同，需要實(shí)時(shí)計(jì)算起重機(jī)的最大許可速度；根據(jù)所述最大許可行駛速度計(jì)算所述起重機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的最大許可轉(zhuǎn)速，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速容易控制，通過控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制起重機(jī)行駛速度，操作簡單，效率高；控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速不大于所述最大許可轉(zhuǎn)速。通過計(jì)算起重機(jī)最大許可行駛速度，然后通過最大許可行駛速度計(jì)算起重機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大許可轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速不大于最大許可轉(zhuǎn)速，控制方法簡單，能夠有效解決現(xiàn)有技術(shù)中起重機(jī)在行駛工作過程中容易傾翻的問題。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的起重機(jī)防前傾翻保護(hù)方法的流程框圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的起重機(jī)防前傾翻保護(hù)方法具體控制的流程圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例應(yīng)用到起重機(jī)上的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中測量起重機(jī)重心的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表；圖5為本發(fā)明實(shí)施例中測量起重機(jī)最大許可行駛速度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表；圖6為本發(fā)明實(shí)施例起重機(jī)防前傾翻保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。附圖標(biāo)記說明，I、起重機(jī)；2、駕駛室；21、控制器；3、地面傾角傳感器；4、車速傳感器；5、前車輪；51、傾翻支點(diǎn)；6、重心；7、俯仰油缸；71、油缸壓力傳感器；8、臂架支撐部件；81、臂架角度傳感器；9、臂架；91、油缸行程傳感器。
具體實(shí)施例方式為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)指出，本部分中對具體結(jié)構(gòu)的描述及描述順序僅是對具體實(shí)施例的說明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何限制作用。請參考圖1，圖I為本發(fā)明一種起重機(jī)防前傾翻保護(hù)方法的流程框圖，包括步驟一,計(jì)算所述起重機(jī)的重心位置；步驟二，根據(jù)起重機(jī)制動(dòng)器的最大制動(dòng)加速度、起重機(jī)預(yù)設(shè)的最大制動(dòng)距離及所述起重機(jī)的重心位置計(jì)算所述起重機(jī)在行駛過程中的最大許可行駛速度；·
步驟三，控制所述起重機(jī)的實(shí)際行駛速度不超過所述最大許可行駛速度。起重機(jī)在不同工況下，所允許的最大許可行駛速度不同，如果起重機(jī)整車的重心高而且靠前，那么穩(wěn)定性將變差，設(shè)備的前傾翻的危險(xiǎn)變大。這時(shí)，如果起重機(jī)在行駛中緊急制動(dòng)、臂架的突然啟動(dòng)和急停，都會(huì)增大起重機(jī)傾翻的危險(xiǎn)性。本發(fā)明通過先計(jì)算出起重機(jī)的最大許可行駛速度，然后通過最大許可行駛速度計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的最大許可轉(zhuǎn)速，最后通過控制發(fā)動(dòng)機(jī)的最大許可轉(zhuǎn)速來控制起重機(jī)的實(shí)際行駛速度不超過最大許可行駛速度。其中，起重機(jī)制動(dòng)器的最大制動(dòng)加速度為起重機(jī)出廠后已經(jīng)確定的值，最大制動(dòng)距離為不同工況下確定的值。其中步驟一包括計(jì)算起重機(jī)的重心位置時(shí)，需要計(jì)算起重機(jī)各個(gè)部件的重心位置及重量；然后根據(jù)所述起重機(jī)各個(gè)部件的重心位置及重量計(jì)算所述起重機(jī)的重心位置。這個(gè)計(jì)算方法簡單，通過起重機(jī)上的力矩限制器或者設(shè)置其他傳感器來測量起重機(jī)各個(gè)部件的重量和重心位置，其中，標(biāo)注重心位置時(shí),優(yōu)選的坐標(biāo)原點(diǎn)為起重機(jī)前傾翻的支點(diǎn)。這樣計(jì)算更方便。進(jìn)一步優(yōu)選，計(jì)算所述起重機(jī)各個(gè)部件的重心位置及重量包括控制器通過檢測設(shè)備獲得集裝箱(吊裝物)重量m、臂架角度α、臂架伸縮量AL、地面傾角的實(shí)時(shí)參數(shù)β ；根據(jù)所述集裝箱(吊裝物)重量m、所述臂架角度α、所述臂架伸縮量AL、所述地面傾角的實(shí)時(shí)參數(shù)β分別計(jì)算起重機(jī)的車架體、覆蓋件、駕駛室、基本臂、伸縮臂、吊具、集裝箱(吊裝物)的重心位置及重量，由于車架體、覆蓋件、駕駛室、基本臂、伸縮臂、吊具的重量是已知的，在起重機(jī)出廠前已經(jīng)給予，所以只需計(jì)算檢測集裝箱(吊裝物)的重量即可，然后測量臂架角度α、臂架伸縮量AL、地面傾角的實(shí)時(shí)參數(shù)β來計(jì)算起重機(jī)各部分的重心位置，便于計(jì)算起重機(jī)整體的重心位置及重量。進(jìn)一步優(yōu)選，得到起重機(jī)的重心坐標(biāo)后，可以將起重機(jī)整體視為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)(上述起重機(jī)若吊有吊裝物，吊裝物也視為起重機(jī)一部分)，可計(jì)算出相對于所述前傾翻支點(diǎn)的重力力矩；根據(jù)所述制動(dòng)器的最大制動(dòng)加速度可以計(jì)算出所述最大制動(dòng)傾翻力矩。當(dāng)所述起重機(jī)相于對其前傾翻支點(diǎn)重力矩不小于所述最大制動(dòng)傾翻力矩情況，起重機(jī)處于相對安全狀態(tài)；反之，處于不安全狀態(tài)。優(yōu)選地，步驟二包括在所述起重機(jī)相對于其前傾翻支點(diǎn)重力力矩不小于所述最大制動(dòng)傾翻力矩情況下，即起重機(jī)處于所述相對安全狀態(tài)時(shí)根據(jù)所述起重機(jī)制動(dòng)器的最·大制動(dòng)加速度、起重機(jī)預(yù)設(shè)的最大制動(dòng)距離計(jì)算所述起重機(jī)的制動(dòng)距離最大允許行駛速·度；比較所述制動(dòng)距離最大允許行駛速度與所述起重機(jī)設(shè)備最大行駛能力速度中速度小的為所述最大許可行駛速度，起重機(jī)設(shè)備最大行駛能力速度是指起重機(jī)在工作路面上自由行駛時(shí)的最大許可行駛速度。通常在重力力矩不小于所述最大制動(dòng)傾翻力矩的情況下，起重機(jī)行駛過程中，處于一個(gè)所述相對安全行駛過程，在很高速度下行駛都不會(huì)前傾翻，但是，針對不同地區(qū)，不同起重機(jī)對應(yīng)不同的最大制動(dòng)距離，所以，需要結(jié)合起重機(jī)本身所能達(dá)到的最大速度與制動(dòng)器在最大制動(dòng)加速度和最大制動(dòng)距離得出的允許的制動(dòng)距離最大允許行駛速度進(jìn)行對t匕，取兩者最小速度作為起重機(jī)所允許的最大許可行駛速度。另外，也可以優(yōu)選計(jì)算方法為，步驟二還包括，在所述起重機(jī)相對于其前傾翻支點(diǎn)重力力矩小于最大制動(dòng)傾翻力矩情況下，即處于所述不安全狀態(tài)時(shí)計(jì)算并建立所述起重機(jī)吊裝物重量、臂架角度和臂架伸縮量與所述起重機(jī)在實(shí)際工作過程中最大許可行駛速度的對應(yīng)關(guān)系；根據(jù)所述起重機(jī)實(shí)際工作時(shí)，起重機(jī)吊裝物重量、臂架角度和臂架伸縮量的值計(jì)算所述最大許可行駛速度。由于起重機(jī)在吊裝貨物后經(jīng)常出現(xiàn)重力力矩小于所述最大制動(dòng)傾翻力矩的情況，所以需要對應(yīng)一定的經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算起重機(jī)吊裝物重量、臂架角度和臂架伸縮量與所述起重機(jī)在實(shí)際工作過程中最大許可行駛速度的對應(yīng)關(guān)系，然后根據(jù)實(shí)際情況得出起重機(jī)的最大許可行駛速度。步驟三包括根據(jù)所述最大許可行駛速度計(jì)算所述起重機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的最大許可轉(zhuǎn)速；控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速不大于所述最大許可轉(zhuǎn)速。步驟三還包括根據(jù)所述最大許可行駛速度計(jì)算所述起重機(jī)變速箱的最大許可檔位，并計(jì)算所述最大許可檔位所對應(yīng)的所述發(fā)動(dòng)機(jī)最大許可轉(zhuǎn)速；步驟三包括控制所述起重機(jī)變速箱的檔位不大于所述最大許可檔位；控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速不大于在所述最大許可檔位上的所述最大許可轉(zhuǎn)速。由于起重機(jī)行駛過程中，起重機(jī)變箱箱的最大許用檔位受最大許可行駛車速控制，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到一定值會(huì)從低檔位自動(dòng)換到高檔位，但不會(huì)超過最高檔位，所以本發(fā)明方法能夠限制起重機(jī)變速箱的最大檔位在許用檔位上，而且能控制發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)速不大于該檔位上的最大許可轉(zhuǎn)速，這樣，即便是駕駛員繼續(xù)加油門，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速都不會(huì)超過最大許可轉(zhuǎn)速。進(jìn)一步優(yōu)選地，本發(fā)明起重機(jī)防前傾翻保護(hù)方法還包括檢測所述起重機(jī)的實(shí)際行駛速度；在所述實(shí)際行駛速度達(dá)到預(yù)定行駛速度時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警；其中，所述預(yù)定行駛速度不大于所述最大許可行駛速度?？梢栽O(shè)定預(yù)定行駛速度為最大許可行駛速度的百分之九十，這樣，還沒有到達(dá)最大許可行駛速度時(shí)，駕駛員就可以聽到報(bào)警并降低車速，以達(dá)到安全行駛。其具體實(shí)施過程為港口流動(dòng)起重機(jī)在正常工作條件下的重心位置，主要受臂架角 度、臂架伸縮長度、負(fù)載重量、地面傾角4個(gè)參數(shù)的影響，如果起重機(jī)整車的重心高而且靠前，那么穩(wěn)定性將變差，設(shè)備的前傾翻的危險(xiǎn)變大。這時(shí)，如果起重機(jī)在行駛中緊急制動(dòng)、臂架的突然啟動(dòng)和急停，都會(huì)增大起重機(jī)傾翻的危險(xiǎn)性。如圖2所示，如果起重機(jī)的行駛速度大于零，說明這時(shí)起重機(jī)處于行駛保護(hù)狀態(tài)，控制步驟如下(I)控制器通過檢測設(shè)備獲得集裝箱(吊裝物)重量m、臂架角度α、臂架伸縮量AL、地面傾角的實(shí)時(shí)參數(shù)β，計(jì)算出起重機(jī)的重心位置(X、Y)，通過預(yù)設(shè)制動(dòng)器的最大制動(dòng)加速度Amax和制動(dòng)距離S，最終得到起重機(jī)在行駛過程中緊急制動(dòng)的許用行駛速度(最大許可行駛速度)[ν]。(2)控制器根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算出的許用車速(最大許可行駛速度)[V]，自動(dòng)選擇起重機(jī)變速箱的檔位Gear，并計(jì)算出在當(dāng)前檔位狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)的許用轉(zhuǎn)數(shù)(最大許可轉(zhuǎn)速)[Ne]，控制單元使發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)數(shù)不能超過許用轉(zhuǎn)數(shù)(最大許可轉(zhuǎn)速)[Ne]，限制起重機(jī)的行駛速度，強(qiáng)制使起重機(jī)保持安全狀態(tài)。(3)控制器通過車速傳感器實(shí)時(shí)測得整車速度(實(shí)時(shí)行駛速度)V，并與許用行駛速度(最大許可行駛速度)[V]進(jìn)行比較。當(dāng)起重機(jī)車速接近達(dá)到臨界許用車速(最大許可行駛速度)(如達(dá)到O. 9 X [V])傾翻危險(xiǎn)預(yù)警時(shí)，控制器E⑶控制聲光報(bào)警器發(fā)出聲光報(bào)警，顯示屏顯示危險(xiǎn)狀態(tài)。其中檢測設(shè)備獲得集裝箱(吊裝物)重量m、臂架角度α、臂架伸縮量AL、地面傾角的實(shí)時(shí)參數(shù)β，計(jì)算出起重機(jī)的重心位置(X、Y)，以及檢測起重機(jī)整車的實(shí)時(shí)行駛速度，具體的方法為，以集裝箱正面吊起重機(jī)I為例，如圖3所示，需要在起重機(jī)I上安裝多個(gè)傳感器和控制器，以測量油缸壓力、油缸行程、臂架角度和控制液壓系統(tǒng)主閥流量，首先確定重心6坐標(biāo)原點(diǎn)選用起重機(jī)前車輪5與地面接觸點(diǎn)，即為傾翻支點(diǎn)51，圖3表示了具有堆垛過程動(dòng)態(tài)前傾翻保護(hù)功能的起重機(jī)I模型示意圖，具體說明如下(I)在起重機(jī)I的俯仰油缸7上安裝一個(gè)或多個(gè)檢測臂架油缸壓力的油缸壓力傳感器71，通過油缸壓力傳感器71測量的油缸壓力計(jì)算出集裝箱(吊裝物)的重量m;(2)在起重機(jī)I的車身上安裝地面傾角傳感器3，測量地面傾角的實(shí)時(shí)參數(shù)β ；(3)在起重機(jī)I的變速箱輸出軸上安裝車速傳感器4，檢測起重機(jī)的實(shí)時(shí)行駛速度ν ；(4)在臂架9與起重機(jī)I車架體連接的臂架連接部件8鉸點(diǎn)部位安裝一個(gè)臂架角度傳感器81，實(shí)時(shí)檢測臂架9的角度；(5)在臂架9內(nèi)部的伸縮油缸上安裝油缸行程傳感器91，實(shí)時(shí)檢測臂架的伸出量AL；(6)在起重機(jī)I駕駛室2中的控制器系統(tǒng)21 (E⑶)實(shí)時(shí)的獲得臂架角度α、臂架伸縮量Λ L、集裝箱(吊裝物)重量m，確定整車的重心6位置(X，Y)，計(jì)算當(dāng)前狀態(tài)下的整車的許用行駛車速(最大許可行駛速度)[ν]，強(qiáng)制使起重機(jī)I處于安全狀態(tài)。其中計(jì)算起重機(jī)重心6的計(jì)算方法為如圖3和4所示，首先重心6坐標(biāo)原點(diǎn)選用起重機(jī)前車輪5與地面接觸點(diǎn)，即為傾翻支點(diǎn)51，根據(jù)坐標(biāo)原點(diǎn)計(jì)算起重機(jī)各部分的重量與重心坐標(biāo)，起重機(jī)各部分包括，重心不變的部件，如架體、覆蓋件、駕駛室等，重心相對變化的部件包括，基本臂、伸縮臂、吊具和集裝箱(吊裝物)。
計(jì)算方法為，起重機(jī)重心不變的部件無需重新檢測計(jì)算，對基本臂ml、伸縮臂m2、吊具m3和集裝箱(吊裝物)m4的計(jì)算方法為根據(jù)傳感器實(shí)時(shí)測量出的臂架伸長量AL、臂架角度Θ，以及集裝重量m4,計(jì)算各部件的重量和重心坐標(biāo)質(zhì)心坐標(biāo)；(參考坐標(biāo)原點(diǎn))。重心不變部件的質(zhì)心坐標(biāo)(X1，Y1)，以及ml，m2，m3為定值，m4為傳感器測量值，則總質(zhì)心(X，Y)，得出
X = Yj(XiXMl)I MsJ = YjHxM1) I M&
Ii具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖4所示，重心不變部件(車架體、覆蓋件、駕駛室)的重量49921kg，坐標(biāo)(-4400mm，1497mm);基本臂重量 8635kg，坐標(biāo)(_3470mm，5522mm);伸縮臂重量5633kg，坐標(biāo)(2857mm，5003mm);吊具的重量 7800kg，坐標(biāo)(2857mm，7003mm);集裝箱的重量45000kg,坐標(biāo)(2857mm, 5003mm)。得出起重機(jī)的重心坐標(biāo)為
X = X(X,xM,.)/M;3
i
—[(49921X -4400) + (8635 x -3470) + (5633 x-1329) + (7800 x 2857) + (45000 x 2857)]— 一猶—49921 + 8635 + 5633 + 7800 + 45000—
Y= J^(YiXMl)ZMi,
i
[(49921X i497)-I (8635x5522) + (5633x6673) + (7800x 7003) + (45000x5003)]
=-=1684
49921 + 8635 -I- 5633 丨 7800 + 45000其中，根據(jù)起重機(jī)的重量以及重心、以及地面傾角及起重機(jī)制動(dòng)器的最大加速度為Amax和制動(dòng)距離S計(jì)算起重機(jī)的最大許可行駛速度的流程如下實(shí)際工作過程中測量的正面吊起重機(jī)制動(dòng)器的最大制動(dòng)加速度Amax=2041mm/S2，預(yù)設(shè)地制動(dòng)距離為S=7000mm,工作時(shí)地面傾角β =0° ,確定重心6坐標(biāo)原點(diǎn)選用起重機(jī)前車輪5與地面接觸點(diǎn)，即為傾翻支點(diǎn)51，(如圖3所示)，以該正面吊的幾個(gè)典型工況來說明防傾翻的控制流程，如圖5所示，以典型工況I為例說明控制的流程，如圖5所示，
(I)正面吊上的傳感器測得，設(shè)備起吊集裝箱重m=43噸、臂架角度α =58. 4°、臂架伸縮量為AL=7246mm、地面傾角β=0°，控制器根據(jù)公式計(jì)算出了當(dāng)前狀態(tài)下的重心坐標(biāo)(X，Y)= (-904mm,8088mm)(相對于傾翻支點(diǎn)，以傾翻支點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)),該型號(hào)正面吊起重機(jī)制動(dòng)器的最大加速度為Amax=2041mm/s2,預(yù)設(shè)地制動(dòng)器的制動(dòng)距離為S=7000mm,通過控制器許用車計(jì)算公式得到當(dāng)前狀態(tài)下的許用車速(最大許可行駛速度)為[ν] =2. 5km/h ；上文提到的最大許可行駛速度(許用車速)[V]是通過理論公式和經(jīng)驗(yàn)公式共同計(jì)算得到。分成以下兩個(gè)情況控制程序首先按照理論計(jì)算公式計(jì)算，即按照力矩平衡公式推導(dǎo)得到的安全狀態(tài)判斷公式如果滿足一式，重力力矩不小于所述最大制動(dòng)傾翻力矩的情況下，則起重機(jī)處于“相對安全狀態(tài)”，在起重機(jī)最高速以下都不會(huì)傾翻，許用車速取最大車速(起重機(jī)設(shè)備最大行駛能力速度)和制動(dòng)距離許用車速(制動(dòng)距離最大允許行駛速度)兩者的最小值；如果滿足二式，則起重機(jī)處于“不安全狀態(tài)”，起重機(jī)的許用車速按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，具體的計(jì)算方法如下需要對起重機(jī)進(jìn)行多個(gè)工況的最大許可行駛速度(許用車速)[V]的測試，即測試起重機(jī)在各個(gè)重心位置(X、Y)的最大許可行駛速度值(許用車速)[V]。再把測試得到的數(shù)據(jù)用多項(xiàng)公式、分段進(jìn)行擬合。例如，通過測試得到了吊重m=43噸、臂架α =58度、地面傾角β =0°、最大制動(dòng)距
離S=7000mm,臂架伸縮量Δ L從0_-8000mm變化(每隔1000_取一個(gè)測試工況)的一
組許用車速值，總共有8個(gè)許用車速值。用一個(gè)3次的多項(xiàng)式對測試值進(jìn)行擬合[V] 43 噸 58 度=A1X Δ L^B1 X Δ L^C1 X Δ L+O,其中，V B” C1和D1，為擬合測試數(shù)據(jù)獲得的系數(shù)；Λ L為起重機(jī)臂架伸縮量。另一組測試數(shù)據(jù)為吊重m=35噸、臂架α =58度、臂架伸縮量Λ L從Omm——8000mm變化(每隔IOOOmm取一個(gè)測試工況)的一組許用車速值，總共有8個(gè)許用車速值，也用一個(gè)3次的多項(xiàng)式對測試值進(jìn)行擬合[ν] 35 噸 58 度=A2 X Δ L3+B2 X Δ L2+C2 X Δ L+D2 ；其中，A2、B2、C2和D2，為擬合測試數(shù)據(jù)獲得的系數(shù)；Λ L為起重機(jī)臂架伸縮量。則當(dāng)臂架α=58度時(shí)，吊重在m=35t 43t范圍時(shí)，最大許可行駛速度(許用車速)[ν]按如下的公式進(jìn)行計(jì)算
M35 43噸爾=(^Tj^ + 4) X M3 + (-^yj+ B^xAL· +
Km2-Inl)Km2 -Jnl)
權(quán)利要求
1.一種起重機(jī)防前傾翻保護(hù)方法，其特征在于，包括 計(jì)算所述起重機(jī)的重心位置； 根據(jù)起重機(jī)制動(dòng)器的最大制動(dòng)加速度、起重機(jī)預(yù)設(shè)的最大制動(dòng)距離及所述起重機(jī)的重心位置計(jì)算所述起重機(jī)在行駛過程中的最大許可行駛速度； 控制所述起重機(jī)的實(shí)際行駛速度不超過所述最大許可行駛速度。
2.如權(quán)利要求I所述的起重機(jī)防前傾翻保護(hù)方法，其特征在于 所述計(jì)算所述起重機(jī)的重心位置包括 計(jì)算所述起重機(jī)各個(gè)部件的重心位置及重量； 根據(jù)所述起重機(jī)各個(gè)部件的重心位置及重量計(jì)算所述起重機(jī)的重心位置。
3.如權(quán)利要求2所述的起重機(jī)防前傾翻保護(hù)方法，其特征在于所述計(jì)算所述起重機(jī)各個(gè)部件的重心位置及重量包括 檢測起重機(jī)吊裝物重量、臂架角度、臂架伸縮量、地面傾角的實(shí)時(shí)參數(shù)； 根據(jù)所述吊裝物重量、所述臂架角度、所述臂架伸縮量、所述地面傾角的實(shí)時(shí)參數(shù)分別計(jì)算起重機(jī)的車架體、覆蓋件、駕駛室、基本臂、伸縮臂、吊具、吊裝物的重心位置及重量。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的起重機(jī)防前傾翻保護(hù)方法，其特征在于所述根據(jù)起重機(jī)制動(dòng)器的最大制動(dòng)加速度、起重機(jī)預(yù)設(shè)的最大制動(dòng)距離及所述起重機(jī)的重心位置計(jì)算所述起重機(jī)在行駛過程中的最大許可行駛速度；包括 根據(jù)所述起重機(jī)制動(dòng)器的最大制動(dòng)加速度，計(jì)算所述起重機(jī)相對其前傾翻支點(diǎn)的最大制動(dòng)傾翻力矩； 在所述起重機(jī)相對于其前傾翻支點(diǎn)重力力矩不小于所述最大制動(dòng)傾翻力矩情況下根據(jù)所述起重機(jī)制動(dòng)器的最大制動(dòng)加速度、起重機(jī)預(yù)設(shè)的最大制動(dòng)距離計(jì)算所述起重機(jī)的制動(dòng)距離最大允許行駛速度； 比較所述制動(dòng)距離最大允許行駛速度與所述起重機(jī)設(shè)備最大行駛能力速度中速度小的為所述最大許可行駛速度。
5.如權(quán)利要求4所述的起重機(jī)防前傾翻保護(hù)方法，其特征在于在所述起重機(jī)相對于其前傾翻支點(diǎn)重力力矩小于所述最大制動(dòng)傾翻力矩情況下 計(jì)算并建立所述起重機(jī)吊裝物重量、臂架角度和臂架伸縮量與所述起重機(jī)在實(shí)際工作過程中最大許可行駛速度的對應(yīng)關(guān)系； 根據(jù)所述起重機(jī)實(shí)際工作時(shí)，起重機(jī)吊裝物重量、臂架角度和臂架伸縮量的值計(jì)算所述最大許可行駛速度。
6.如權(quán)利要求I所述的起重機(jī)防前傾翻保護(hù)方法，其特征在于所述控制所述起重機(jī)的實(shí)際行駛速度不超過所述最大許可行駛速度；包括 根據(jù)所述最大許可行駛速度計(jì)算所述起重機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的最大許可轉(zhuǎn)速； 控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速不大于所述最大許可轉(zhuǎn)速。
7.如權(quán)利要求6所述的起重機(jī)防前傾翻保護(hù)方法，其特征在于所述根據(jù)所述最大許可行駛速度計(jì)算所述起重機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的最大許可轉(zhuǎn)速，包括 根據(jù)所述最大許可行駛速度計(jì)算所述起重機(jī)變速箱的最大許可檔位并計(jì)算所述最大許可檔位所對應(yīng)的所述發(fā)動(dòng)機(jī)最大許可轉(zhuǎn)速； 所述控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速不大于所述最大許可轉(zhuǎn)速，包括控制所述起重機(jī)變速箱的檔位不大于所述最大許可檔位； 控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速不大于在所述最大許可檔位上的所述最大許可轉(zhuǎn)速。
8.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的起重機(jī)防前傾翻保護(hù)方法，其特征在于還包括 檢測所述起重機(jī)的實(shí)際行駛速度； 在所述實(shí)際行駛速度達(dá)到預(yù)定行駛速度時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警；其中， 所述預(yù)定行駛速度不大于所述最大許可行駛速度。
9.一種起重機(jī)防前傾翻保護(hù)裝置，其特征在于包括 第一計(jì)算模塊，計(jì)算所述起重機(jī)的最大許可行駛速度； 第二計(jì)算模塊，根據(jù)起重機(jī)制動(dòng)器的最大制動(dòng)加速度、起重機(jī)預(yù)設(shè)的最大制動(dòng)距離及所述起重機(jī)的重心位置計(jì)算所述起重機(jī)在行駛過程中的最大許可行駛速度； 控制器，控制所述起重機(jī)的實(shí)際行駛速度不超過所述最大許可行駛速度。
10.如權(quán)利要求9所述的起重機(jī)防前傾翻保護(hù)裝置，其特征在于所述第一計(jì)算模塊包括 第三計(jì)算模塊，計(jì)算所述起重機(jī)各個(gè)部件的重心位置及重量； 第四計(jì)算模塊，根據(jù)所述起重機(jī)各個(gè)部件的重心位置及重量計(jì)算所述起重機(jī)的重心位置。
11.如權(quán)利要求10所述的起重機(jī)防前傾翻保護(hù)裝置，其特征在于 所述第三計(jì)算模塊包括 第一檢測模塊，所述控制器通過檢測設(shè)備獲得吊裝物重量、臂架角度、臂架伸縮量、地面傾角的實(shí)時(shí)參數(shù)； 第五計(jì)算模塊，根據(jù)所述吊裝物重量、所述臂架角度、所述臂架伸縮量、所述地面傾角的實(shí)時(shí)參數(shù)分別計(jì)算起重機(jī)的車架體、覆蓋件、駕駛室、基本臂、伸縮臂、吊具、吊裝物的重心位置及重量。
12.如權(quán)利要求10所述的起重機(jī)防前傾翻保護(hù)裝置，其特征在于 所述第一檢測模塊還包括 設(shè)置在起重機(jī)臂架俯仰油缸上用于測試吊裝物重量的油缸壓力傳感器； 設(shè)置在起重機(jī)的臂架與車體連接部位并用于測試臂架角度的角度傳感器； 設(shè)置在起重機(jī)內(nèi)部伸縮油缸上用于測量臂架伸縮量的油缸行程傳感器； 設(shè)置在起重機(jī)機(jī)身上用于測量地面傾角的傾角傳感器。
13.如權(quán)利要求9-12任一項(xiàng)所述的起重機(jī)防前傾翻保護(hù)裝置，其特征在于所述第二計(jì)算模塊包括 第六計(jì)算模塊，根據(jù)所述起重機(jī)制動(dòng)器的最大制動(dòng)加速度，計(jì)算所述起重機(jī)相對其前傾翻支點(diǎn)的最大制動(dòng)傾翻力矩； 第七計(jì)算模塊，根據(jù)所述起重機(jī)制動(dòng)器的最大制動(dòng)加速度、起重機(jī)預(yù)設(shè)的最大制動(dòng)距離計(jì)算所述起重機(jī)的制動(dòng)距離最大允許行駛速度； 比較模塊，比較所述制動(dòng)距離最大允許行駛速度與所述起重機(jī)的起重機(jī)設(shè)備最大行駛能力速度中速度小的為所述最大許可行駛速度。
14.如權(quán)利要求9-12任一項(xiàng)所述的起重機(jī)防前傾翻保護(hù)裝置，其特征在于所述第二計(jì)算模塊還包括第八計(jì)算模塊，計(jì)算并建立所述起重機(jī)吊裝物重量、臂架角度和臂架伸縮量與所述起重機(jī)在實(shí)際工作過程中最大許可行駛速度的對應(yīng)關(guān)系； 第九計(jì)算模塊，根據(jù)所述起重機(jī)實(shí)際工作時(shí)，起重機(jī)吊裝物重量、臂架角度和臂架伸縮量的值計(jì)算所述最大許可行駛速度。
15.如權(quán)利要求9-11任一項(xiàng)所述的起重機(jī)防前傾翻保護(hù)裝置，其特征在于所述控制器包括 第一控制器，控制所述起重機(jī)變速箱的檔位不大于所述最大許可檔位； 第二控制器，控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速不大于在所述最大許可檔位上的所述最大許可轉(zhuǎn)速。
16.如權(quán)利要求9-11任一項(xiàng)所述的起重機(jī)防前傾翻保護(hù)裝置，其特征在于還包括 第二檢測模塊，檢測所述起重機(jī)的實(shí)際行駛速度； 報(bào)警模塊，在所述實(shí)際行駛速度達(dá)到預(yù)定行駛速度時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警，所述預(yù)定行駛速度不大于所述最大許可行駛速度。
17.如權(quán)利要求16所述的起重機(jī)防前傾翻保護(hù)裝置，其特征在于所述第二檢測模塊還包括 設(shè)置在所述起重機(jī)的變速箱輸出軸上用于檢測起重機(jī)實(shí)際行駛速度的車速傳感器。
18.—種起重機(jī)，其特征在于，所述起重機(jī)設(shè)置有如權(quán)利要求9-17任一項(xiàng)所述的防前傾翻保護(hù)裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及起重機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種起重機(jī)及其防前傾翻保護(hù)方法和裝置，其中起重機(jī)及其防前傾翻保護(hù)方法包括計(jì)算所述起重機(jī)的最大許可行駛速度；根據(jù)所述最大許可行駛速度計(jì)算所述起重機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的最大許可轉(zhuǎn)速，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速容易控制，通過控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制起重機(jī)行駛速度，操作簡單；控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速不大于所述最大許可轉(zhuǎn)速。通過計(jì)算起重機(jī)最大許可行駛速度，然后通過最大許可行駛速度計(jì)算起重機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大許可轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速不大于最大許可轉(zhuǎn)速，控制方法簡單，能夠有效解決現(xiàn)有技術(shù)中起重機(jī)在行駛工作過程中容易前傾翻的問題。
文檔編號(hào)B66C23/88GK102910543SQ20121028044
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月8日
發(fā)明者彭國成, 李翠英, 葉明松 申請人:三一集團(tuán)有限公司