起重机及其吊载自动控制系统技术领域

《起重机及其吊载自动控制系统》涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种用于起重机的吊载自动控制系统。《起重机及其吊载自动控制系统》还涉及一种包括上述吊载自动控制系统的起重机。

图1为《起重机及其吊载自动控制系统》一种具体实施方式所提供起重机的吊载自动控制系统的结构示意图；

图2为图1所示起重机的吊载自动控制系统的重物提升流程图；

图3为《起重机及其吊载自动控制系统》第二种具体实施方式所提供起重机的吊载自动控制系统的结构示意图；

图4为《起重机及其吊载自动控制系统》第四种具体实施方式所提供起重机的吊载自动控制系统的重物下放流程图。

起重机及其吊载自动控制系统专利目的

《起重机及其吊载自动控制系统》的目的是提供一种起重机的吊载自动控制系统，可以显著提高起重机吊载作业的安全性。《起重机及其吊载自动控制系统》的另一目的是提供一种包括上述吊载自动控制系统的起重机。

起重机及其吊载自动控制系统技术方案

《起重机及其吊载自动控制系统》提供一种起重机的吊载自动控制系统，用于对卷扬以及驱动所述卷扬的液压马达进行控制，包括卷扬制动装置，用于制动所述卷扬；第一压力检测装置，用于在重物起升过程中检测并发送所述液压马达的起升侧的压力信号；控制装置，接收来自所述第一压力检测装置的压力信号，并根据该压力信号以及预定策略得出安全控制压力；在二次起升重物时，所述控制装置比较所述液压马达起升侧的当前压力与所述安全控制压力；当所述液压马达起升侧的当前压力大于或者等于所述安全控制压力时，所述控制装置向所述卷扬制动装置发出指令以释放所述卷扬；否则所述卷扬制动装置继续制动所述卷扬。

优选地，所述控制装置根据如下策略得出所述安全控制压力：计算所述第一压力检测装置所得到的压力的平均值，然后将该平均值乘以控制系数，即得到所述安全控制压力。

优选地，所述控制系数的范围为90％至95％。

优选地，所述液压马达的下降侧连接补油管路，以便在重物下降过程中维持所述下降侧的压力大于或者等于预定压力。

优选地，所述起重机的吊载自动控制系统进一步包括第二压力检测装置，在重物下降过程中所述第二压力检测装置实时检测所述液压马达的下降侧的压力，并将其测得的压力信号发送至所述控制装置；当所述下降侧的压力小于所述预定压力时，所述控制装置增大主油路上换向阀的开口度，进而增大所述下降侧的进油量。

优选地，所述起重机的吊载自动控制系统进一步包括用于检测换向阀开口度的阀口位置检测装置；当所述换向阀的开口度达到最大而所述下降侧的压力仍小于所述预定压力时，所述控制装置向所述换向阀发出换向信号，以向所述液压马达的上升侧供油。

优选地，所述换向阀完成换向后再经过适当的反应时间，若所述下降侧的压力仍小于所述预定压力，所述控制装置向所述卷扬制动装置发出指令以将所述卷扬制动。

优选地，所述预定压力的范围为5巴至20巴。

《起重机及其吊载自动控制系统》还提供一种起重机，包括上述任一项所述的起重机的吊载自动控制系统。

优选地，所述起重机具体为流动式起重机。

起重机及其吊载自动控制系统改善效果

《起重机及其吊载自动控制系统》所提供的起重机的吊载自动控制系统，其第一压力检测装置可以在重物起升过程中实时检测液压马达起升侧的压力，并将其检测得到的压力信号传递至控制器，所述控制器根据该压力信号以及预定策略得出安全控制压力；在二次起升重物时，所述控制装置将所述液压马达起升侧的当前压力与所述安全控制压力进行比较，当前压力大于或者等于所述安全控制压力时，所述控制装置向卷扬制动装置发出指令，从而释放所述卷扬；否则继续制动所述卷扬。因此，在所述液压马达起升侧的实际压力达到所述安全控制压力之前，所述卷扬可以保持被制动的安全状态，即使液压马达建立的起升力矩小于重物产生的阻力矩，重物也不会出现二次下滑的现象，起重机吊载作业的安全性得到显著提高。

在起重机的工作过程中，重物通过吊钩、钢丝绳、位于起重臂头部的滑轮组以及卷扬等部件将重力传递至起重机的转台上。

提升或者下放重物大体可以通过两种方式实现：一是固定卷扬，通过变幅油缸带动起重臂，以使起重臂绕其后部的铰点转动，从而带动悬挂在起重臂头部的重物进行升降；二是固定变幅油缸以及起重臂，通过液压马达驱使卷扬转动，从而由缠绕在卷扬上的钢丝绳提起或者放下重物。

由卷扬提起或者下放重物的作业过程存在着较大的安全风险。例如，在提升重物的过程中，经常需要将重物在中途的某个高度暂时停留一段时间，然后再继续向上提升(可以将该继续向上提升的过程称为“二次起升”)。二次起升的初始阶段，液压马达建立的起升力矩小于重物产生的阻力矩，此时难以向上提升重物，相反，在重力矩的作用下重物很可能出现二次下滑的现象，从而产生较大的安全风险。所谓“二次下滑”，通常指进行二次起升的初始阶段所出现的重物下滑现象。

此外，在下放重物的过程中，应当严格控制重物的下放过程，以使重物能够以合理的速度均匀地下降，从而避免发生重物快速坠落等意外事故。

因此，如何合理控制起重机吊载作业过程以获得较高的作业安全性，是该领域技术人员目前需要解决的技术问题。

1.一种起重机的吊载自动控制系统，用于对卷扬以及驱动所述卷扬的液压马达进行控制，其特征在于，包括：卷扬制动装置，用于制动所述卷扬；第一压力检测装置，用于在重物起升过程中检测并发送所述液压马达的起升侧的压力信号；控制装置，接收来自所述第一压力检测装置的压力信号，并根据该压力信号以及预定策略得出安全控制压力；在二次起升重物时，所述控制装置比较所述液压马达起升侧的当前压力与所述安全控制压力；当所述液压马达起升侧的当前压力大于或者等于所述安全控制压力时，所述控制装置向所述卷扬制动装置发出指令以释放所述卷扬；否则所述卷扬制动装置继续制动所述卷扬。

2.如权利要求1所述的起重机吊载自动控制系统，其特征在于，所述控制装置根据如下策略得出所述安全控制压力：计算所述第一压力检测装置所得到的压力的平均值，然后将该平均值乘以控制系数，即得到所述安全控制压力。

3.如权利要求2所述的起重机吊载自动控制系统，其特征在于，所述控制系数的范围为90％至95％。

4.如权利要求1所述的起重机吊载自动控制系统，其特征在于，所述液压马达的下降侧连接补油管路，以便在重物下降过程中维持所述下降侧的压力大于或者等于预定压力。

5.如权利要求4所述的起重机吊载自动控制系统，其特征在于，进一步包括第二压力检测装置，在重物下降过程中所述第二压力检测装置实时检测所述液压马达的下降侧的压力，并将其测得的压力信号发送至所述控制装置；当所述下降侧的压力小于所述预定压力时，所述控制装置增大主油路上换向阀的开口度，进而增大所述下降侧的进油量。

6.如权利要求5所述的起重机吊载自动控制系统，其特征在于，进一步包括用于检测换向阀开口度的阀口位置检测装置；当所述换向阀的开口度达到最大而所述下降侧的压力仍小于所述预定压力时，所述控制装置向所述换向阀发出换向信号，以向所述液压马达的上升侧供油。

7.如权利要求6所述的起重机吊载自动控制系统，其特征在于，所述换向阀完成换向后再经过适当的反应时间，若所述下降侧的压力仍小于所述预定压力，所述控制装置向所述卷扬制动装置发出指令以将所述卷扬制动。

8.如权利要求4至7任一项所述的起重机吊载自动控制系统，其特征在于，所述预定压力的范围为5巴至20巴。

9.一种起重机，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的起重机的吊载自动控制系统。

10.如权利要求9所述的起重机，其特征在于，具体为流动式起重机。

《起重机及其吊载自动控制系统》的核心是提供一种起重机的吊载自动控制系统，可以显著提高起重机吊载作业的安全性。《起重机及其吊载自动控制系统》的另一核心是提供一种包括上述吊载自动控制系统的起重机。

为了使该技术领域的人员更好地理解《起重机及其吊载自动控制系统》方案，下面结合附图和具体实施方式对《起重机及其吊载自动控制系统》作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为《起重机及其吊载自动控制系统》一种具体实施方式所提供起重机的吊载自动控制系统的结构示意图。

在一种具体实施方式中，《起重机及其吊载自动控制系统》所提供的起重机的吊载自动控制系统包括第一压力检测装置1，第一压力检测装置1具体可以是压力传感器，用于在重物起升过程中实时检测液压马达的起升侧的压力，并将其检测到的压力信号传递给控制装置2。起重机的卷扬由上述液压马达驱动。

控制装置2接收来自第一压力检测装置1的压力信号，并根据该压力信号以及预定的策略获得安全控制压力。在所述安全控制压力下，所述液压马达所建立的起升力矩可以略大于重物所产生的阻力矩；即，在液压马达起升侧的压力达到所述安全控制压力的情况下，取消对卷扬的制动是安全的。

具体地，所述安全控制压力可以通过以下预定策略得到：首先过滤压力冲击所形成的压力峰值信号，从而获得相对平稳的压力曲线，剩余的压力信号均为有效压力信号；取所述有效压力信号的平均值，然后将该平均值乘以控制系数，这样就可以得到所述安全控制压力。按照这种策略所得到的安全控制压力较为可靠、合理。

上述控制系数的范围可以是90％至95％；此范围下所得到的安全控制压力具有较高的安全性。

当然，所述安全控制压力也可以通过其他策略得出。无论具体采用何种策略，都应保证在所得到的安全控制压力下取消对卷扬的制动不会导致重物出现二次下滑现象。

所述起重机的吊载自动控制系统还包括卷扬制动装置3，卷扬制动装置3具体可以是液控卷扬制动器，可以根据相应的指令将卷扬制动或者释放。

请同时参考图2，图2为图1所示起重机的吊载自动控制系统的重物提升流程图。

为了便于理解，现提供图1所示起重机的吊载自动控制系统的一种典型的重物起升工作流程，该流程大体包括如下步骤：

步骤S11：开始提升重物。为了与二次提升相区别，可以将该步骤称为初次提升重物。

步骤S12：通过第一压力检测装置1检测重物提升过程中所述液压马达起升侧的压力，同时，将其检测得到的压力信号传递给控制装置2。

步骤S13：控制装置2根据重物提升过程中液压马达起升侧的压力以及预定的策略得出安全控制压力。得到所述安全控制压力的具体方法前文已有描述。

步骤S14：通过卷扬制动装置3将卷扬制动，从而暂停重物的提升。

步骤S15：发出二次提升重物的命令。

步骤S16：通过第一压力检测装置1检测液压马达起升侧的当前压力，并将该当前压力信号传递给控制装置2。

步骤S17：控制装置2将液压马达起升侧的当前压力与所述安全控制压力进行比较。当所述当前压力小于所述安全控制压力时返回执行步骤S16；否则，执行步骤S18。

步骤S18：通过控制装置2向卷扬制动装置3发出信号，以解除卷扬制动装置3对卷扬的制动，从而完成二次起升。

显然，在所述液压马达起升侧的实际压力达到所述安全控制压力之前，所述卷扬可以保持被制动的安全状态，因此即使液压马达建立的起升力矩小于重物产生的阻力矩，重物也不会出现二次下滑的现象，起重机吊载作业的安全性得到显著提高。

可以在图1所示具体实施方式的基础上进行改进。例如，可以在所述液压马达的下降侧连接补油管路。在下放重物的过程中，如出现重物快速下降等非正常状况，所述液压马达下降侧的压力将非正常减小。此时可以通过所述补油管路向该下降侧补油，从而避免下降侧的压力小于预定压力。维持该下降的压力可以避免液压马达因吸空而受到损坏，并有利于重物下放作业的安全。

所述预定压力的范围可以是5巴至20巴，例如，可以具体将其设为10巴。

请参考图3，图3为《起重机及其吊载自动控制系统》第二种具体实施方式所提供起重机的吊载自动控制系统的结构示意图。

在第二种具体实施方式中，《起重机及其吊载自动控制系统》所提供的起重机的吊载自动控制系统进一步包括第二压力检测装置4，在下放重物的过程中第二压力检测装置4实时检测所述液压马达的下降侧的压力，并将其获得的压力信号发送至控制装置2。

尽管存在所述补油管路，在某些意外情况下所述液压马达的下降侧的压力仍可能小于所述预定压力。当所述液压马达的下降侧的当前压力小于预定压力时，控制装置2增大主油路上换向阀5的开口度，进而增大所述液压马达下降侧的进油量；这样显然将有利于所述液压马达下降侧压力的恢复，从而避免液压马达受损，提高吊载作业的安全性。

相对于上述第二种具体实施方式，《起重机及其吊载自动控制系统》第三种具体实施方式所提供的起重机的吊载自动控制系统进一步包括阀口位置检测装置，所述阀口位置检测装置用于检测换向阀5的阀口开度。

当换向阀5的阀口开度已经达到最大，而所述液压马达下降侧的压力仍小于所述预定压力时，控制装置2向换向阀5发出换向信号，以向所述液压马达的上升侧供油。这样可以产生背压，使液压马达产生反向扭矩，从而与重物产生的扭矩相匹配阻止重物快速下降，进一步提高了作业安全性。

《起重机及其吊载自动控制系统》第四种具体实施方式是在上述第三种具体实施方式的基础上所作的改进。在第四种具体实施方式中，换向阀5完成换向后，经过适当的反应时间，若所述液压马达下降侧的压力仍小于所述预定压力，控制装置2将向卷扬制动装置3发出指令，以将所述卷扬制动。这样，虽然将会造成设备的损坏，但却能够有效避免重物继续快速下降，从而确保了吊载作业的安全进行。

请同时参考图4，图4为《起重机及其吊载自动控制系统》第四种具体实施方式所提供起重机的吊载自动控制系统的重物下放流程图。

为了便于理解《起重机及其吊载自动控制系统》第四种具体实施方式所提供起重机的吊载自动控制系统的下放作业过程，现提供一种典型的工作流程，大体包括如下步骤：

步骤S21：开始下放重物。

步骤S22：通过第二压力检测装置4检测液压马达下降侧的当前压力。

步骤S23：控制装置2将上述当前压力与预定压力进行比较；当上述当前压力小于所述预定压力时，执行步骤S24，否则，返回执行步骤S22。

步骤S24：控制装置2增大换向阀3的阀口开度，从而增大所述液压马达下降侧的进油量。

步骤S25：通过第二压力检测装置4检测液压马达下降侧的当前压力。

步骤S26：控制装置2将上述当前压力与预定压力进行比较；当上述当前压力小于所述预定压力时，执行步骤S27，否则，返回执行步骤S25。

步骤S27：控制装置2向换向阀3发出换向信号，从而向所述液压马达的上升侧供油。

步骤S28：经过适当的反应时间后，再次通过第二压力检测装置4检测液压马达下降侧的当前压力。

步骤S29：控制装置2将上述当前压力与预定压力进行比较；当上述当前压力小于所述预定压力时，执行步骤S20，否则，返回执行步骤S28。

步骤S20：控制装置2向卷扬制动装置3发出指令，以使后者将卷扬制动。

《起重机及其吊载自动控制系统》还提供一种起重机，包括上述任一项所述的起重机的吊载自动控制系统，该起重机其他各部分的结构请参考现有技术，该文不再赘述。所述起重机具体可以是流动式起重机。

2016年12月7日，《起重机及其吊载自动控制系统》获得第十八届中国专利优秀奖。 2100433B

工业建筑用的吊车起吊重物时对建筑物产生计算用的竖向作用或水平作用。材料等垂直或水平运输至建筑物处，对建筑处产生的荷载，属于可变作用（可变荷载或活荷载）。