《起重機及其吊載自動控制系統》是徐州重型機械有限公司於2009年1月20日申請的專利，該專利的申請號為2009100056237，公布號為CN101780930A，授權公布日為2010年7月21日，發明人是單增海、曹立峰、劉邦才、馮文昌。
《起重機及其吊載自動控制系統》公開了一種起重機的吊載自動控制系統，其第一壓力檢測裝置可以在重物起升過程中檢測液壓馬達起升側的壓力，並將壓力信號傳遞至控制器，所述控制器根據該壓力信號以及預定策略得出安全控制壓力；在二次起升重物時，所述控制裝置將所述起升側的當前壓力與所述安全控制壓力進行比較，在當前壓力大於或者等於所述安全控制壓力時，所述控制裝置向卷揚制動裝置發出指令以釋放所述卷揚，否則繼續制動所述卷揚。因此，在所述液壓馬達起升側的實際壓力達到所述安全控制壓力之前，所述卷揚可以保持被制動的安全狀態，因此即使液壓馬達建立的起升力矩小於重物產生的阻力矩，重物也不會出現二次下滑的現象，起重機吊載作業的安全性得到顯著提高。
2016年12月7日，《起重機及其吊載自動控制系統》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《起重機及其吊載自動控制系統》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：起重機及其吊載自動控制系統
- 公布號：CN101780930A
- 授權日：2010年7月21日
- 申請號：2009100056237
- 申請日：2009年1月20日
- 申請人：徐州重型機械有限公司
- 地址：江蘇省徐州市銅山路165號
- 發明人：單增海、曹立峰、劉邦才、馮文昌
- Int.Cl.：B66D1/44(2006.01)I、B66D1/08(2006.01)I、B66D1/54(2006.01)I、B66D5/24(2006.01)I
- 代理機構：北京集佳智慧財產權代理有限公司
- 代理人：薛晨光、魏曉波
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
在起重機的工作過程中，重物通過吊鉤、鋼絲繩、位於起重臂頭部的滑輪組以及卷揚等部件將重力傳遞至起重機的轉台上。
提升或者下放重物大體可以通過兩種方式實現：一是固定卷揚，通過變幅油缸帶動起重臂，以使起重臂繞其後部的鉸點轉動，從而帶動懸掛在起重臂頭部的重物進行升降；二是固定變幅油缸以及起重臂，通過液壓馬達驅使卷揚轉動，從而由纏繞在卷揚上的鋼絲繩提起或者放下重物。
由卷揚提起或者下放重物的作業過程存在著較大的安全風險。例如，在提升重物的過程中，經常需要將重物在中途的某個高度暫時停留一段時間，然後再繼續向上提升(可以將該繼續向上提升的過程稱為“二次起升”)。二次起升的初始階段，液壓馬達建立的起升力矩小於重物產生的阻力矩，此時難以向上提升重物，相反，在重力矩的作用下重物很可能出現二次下滑的現象，從而產生較大的安全風險。所謂“二次下滑”，通常指進行二次起升的初始階段所出現的重物下滑現象。
此外，在下放重物的過程中，應當嚴格控制重物的下放過程，以使重物能夠以合理的速度均勻地下降，從而避免發生重物快速墜落等意外事故。
因此，如何合理控制起重機吊載作業過程以獲得較高的作業安全性，是該領域技術人員目前需要解決的技術問題。
發明內容
專利目的
《起重機及其吊載自動控制系統》的目的是提供一種起重機的吊載自動控制系統，可以顯著提高起重機吊載作業的安全性。《起重機及其吊載自動控制系統》的另一目的是提供一種包括上述吊載自動控制系統的起重機。
技術方案
《起重機及其吊載自動控制系統》提供一種起重機的吊載自動控制系統，用於對卷揚以及驅動所述卷揚的液壓馬達進行控制，包括卷揚制動裝置，用於制動所述卷揚；第一壓力檢測裝置，用於在重物起升過程中檢測並傳送所述液壓馬達的起升側的壓力信號；控制裝置，接收來自所述第一壓力檢測裝置的壓力信號，並根據該壓力信號以及預定策略得出安全控制壓力；在二次起升重物時，所述控制裝置比較所述液壓馬達起升側的當前壓力與所述安全控制壓力；當所述液壓馬達起升側的當前壓力大於或者等於所述安全控制壓力時，所述控制裝置向所述卷揚制動裝置發出指令以釋放所述卷揚；否則所述卷揚制動裝置繼續制動所述卷揚。
優選地，所述控制裝置根據如下策略得出所述安全控制壓力：計算所述第一壓力檢測裝置所得到的壓力的平均值，然後將該平均值乘以控制係數，即得到所述安全控制壓力。
優選地，所述控制係數的範圍為90％至95％。
優選地，所述液壓馬達的下降側連線補油管路，以便在重物下降過程中維持所述下降側的壓力大於或者等於預定壓力。
優選地，所述起重機的吊載自動控制系統進一步包括第二壓力檢測裝置，在重物下降過程中所述第二壓力檢測裝置實時檢測所述液壓馬達的下降側的壓力，並將其測得的壓力信號傳送至所述控制裝置；當所述下降側的壓力小於所述預定壓力時，所述控制裝置增大主油路上換向閥的開口度，進而增大所述下降側的進油量。
優選地，所述起重機的吊載自動控制系統進一步包括用於檢測換向閥開口度的閥口位置檢測裝置；當所述換向閥的開口度達到最大而所述下降側的壓力仍小於所述預定壓力時，所述控制裝置向所述換向閥發出換向信號，以向所述液壓馬達的上升側供油。
優選地，所述換向閥完成換向後再經過適當的反應時間，若所述下降側的壓力仍小於所述預定壓力，所述控制裝置向所述卷揚制動裝置發出指令以將所述卷揚制動。
優選地，所述預定壓力的範圍為5巴至20巴。
《起重機及其吊載自動控制系統》還提供一種起重機，包括上述任一項所述的起重機的吊載自動控制系統。
優選地，所述起重機具體為流動式起重機。
改善效果
《起重機及其吊載自動控制系統》所提供的起重機的吊載自動控制系統，其第一壓力檢測裝置可以在重物起升過程中實時檢測液壓馬達起升側的壓力，並將其檢測得到的壓力信號傳遞至控制器，所述控制器根據該壓力信號以及預定策略得出安全控制壓力；在二次起升重物時，所述控制裝置將所述液壓馬達起升側的當前壓力與所述安全控制壓力進行比較，當前壓力大於或者等於所述安全控制壓力時，所述控制裝置向卷揚制動裝置發出指令，從而釋放所述卷揚；否則繼續制動所述卷揚。因此，在所述液壓馬達起升側的實際壓力達到所述安全控制壓力之前，所述卷揚可以保持被制動的安全狀態，即使液壓馬達建立的起升力矩小於重物產生的阻力矩，重物也不會出現二次下滑的現象，起重機吊載作業的安全性得到顯著提高。
附圖說明
圖1為《起重機及其吊載自動控制系統》一種具體實施方式所提供起重機的吊載自動控制系統的結構示意圖；
圖2為圖1所示起重機的吊載自動控制系統的重物提升流程圖；
圖3為《起重機及其吊載自動控制系統》第二種具體實施方式所提供起重機的吊載自動控制系統的結構示意圖；
圖4為《起重機及其吊載自動控制系統》第四種具體實施方式所提供起重機的吊載自動控制系統的重物下放流程圖。
技術領域
《起重機及其吊載自動控制系統》涉及工程機械技術領域，特別是涉及一種用於起重機的吊載自動控制系統。《起重機及其吊載自動控制系統》還涉及一種包括上述吊載自動控制系統的起重機。
權利要求
1.一種起重機的吊載自動控制系統，用於對卷揚以及驅動所述卷揚的液壓馬達進行控制，其特徵在於，包括：卷揚制動裝置，用於制動所述卷揚；第一壓力檢測裝置，用於在重物起升過程中檢測並傳送所述液壓馬達的起升側的壓力信號；控制裝置，接收來自所述第一壓力檢測裝置的壓力信號，並根據該壓力信號以及預定策略得出安全控制壓力；在二次起升重物時，所述控制裝置比較所述液壓馬達起升側的當前壓力與所述安全控制壓力；當所述液壓馬達起升側的當前壓力大於或者等於所述安全控制壓力時，所述控制裝置向所述卷揚制動裝置發出指令以釋放所述卷揚；否則所述卷揚制動裝置繼續制動所述卷揚。
2.如權利要求1所述的起重機吊載自動控制系統，其特徵在於，所述控制裝置根據如下策略得出所述安全控制壓力：計算所述第一壓力檢測裝置所得到的壓力的平均值，然後將該平均值乘以控制係數，即得到所述安全控制壓力。
3.如權利要求2所述的起重機吊載自動控制系統，其特徵在於，所述控制係數的範圍為90％至95％。
4.如權利要求1所述的起重機吊載自動控制系統，其特徵在於，所述液壓馬達的下降側連線補油管路，以便在重物下降過程中維持所述下降側的壓力大於或者等於預定壓力。
5.如權利要求4所述的起重機吊載自動控制系統，其特徵在於，進一步包括第二壓力檢測裝置，在重物下降過程中所述第二壓力檢測裝置實時檢測所述液壓馬達的下降側的壓力，並將其測得的壓力信號傳送至所述控制裝置；當所述下降側的壓力小於所述預定壓力時，所述控制裝置增大主油路上換向閥的開口度，進而增大所述下降側的進油量。
6.如權利要求5所述的起重機吊載自動控制系統，其特徵在於，進一步包括用於檢測換向閥開口度的閥口位置檢測裝置；當所述換向閥的開口度達到最大而所述下降側的壓力仍小於所述預定壓力時，所述控制裝置向所述換向閥發出換向信號，以向所述液壓馬達的上升側供油。
7.如權利要求6所述的起重機吊載自動控制系統，其特徵在於，所述換向閥完成換向後再經過適當的反應時間，若所述下降側的壓力仍小於所述預定壓力，所述控制裝置向所述卷揚制動裝置發出指令以將所述卷揚制動。
8.如權利要求4至7任一項所述的起重機吊載自動控制系統，其特徵在於，所述預定壓力的範圍為5巴至20巴。
9.一種起重機，其特徵在於，包括如權利要求1至7任一項所述的起重機的吊載自動控制系統。
10.如權利要求9所述的起重機，其特徵在於，具體為流動式起重機。
實施方式
《起重機及其吊載自動控制系統》的核心是提供一種起重機的吊載自動控制系統，可以顯著提高起重機吊載作業的安全性。《起重機及其吊載自動控制系統》的另一核心是提供一種包括上述吊載自動控制系統的起重機。
為了使該技術領域的人員更好地理解《起重機及其吊載自動控制系統》方案，下面結合附圖和具體實施方式對《起重機及其吊載自動控制系統》作進一步的詳細說明。
請參考圖1，圖1為《起重機及其吊載自動控制系統》一種具體實施方式所提供起重機的吊載自動控制系統的結構示意圖。
在一種具體實施方式中，《起重機及其吊載自動控制系統》所提供的起重機的吊載自動控制系統包括第一壓力檢測裝置1，第一壓力檢測裝置1具體可以是壓力感測器，用於在重物起升過程中實時檢測液壓馬達的起升側的壓力，並將其檢測到的壓力信號傳遞給控制裝置2。起重機的卷揚由上述液壓馬達驅動。
控制裝置2接收來自第一壓力檢測裝置1的壓力信號，並根據該壓力信號以及預定的策略獲得安全控制壓力。在所述安全控制壓力下，所述液壓馬達所建立的起升力矩可以略大於重物所產生的阻力矩；即，在液壓馬達起升側的壓力達到所述安全控制壓力的情況下，取消對卷揚的制動是安全的。
具體地，所述安全控制壓力可以通過以下預定策略得到：首先過濾壓力衝擊所形成的壓力峰值信號，從而獲得相對平穩的壓力曲線，剩餘的壓力信號均為有效壓力信號；取所述有效壓力信號的平均值，然後將該平均值乘以控制係數，這樣就可以得到所述安全控制壓力。按照這種策略所得到的安全控制壓力較為可靠、合理。
上述控制係數的範圍可以是90％至95％；此範圍下所得到的安全控制壓力具有較高的安全性。
當然，所述安全控制壓力也可以通過其他策略得出。無論具體採用何種策略，都應保證在所得到的安全控制壓力下取消對卷揚的制動不會導致重物出現二次下滑現象。
所述起重機的吊載自動控制系統還包括卷揚制動裝置3，卷揚制動裝置3具體可以是液控卷揚制動器，可以根據相應的指令將卷揚制動或者釋放。
請同時參考圖2，圖2為圖1所示起重機的吊載自動控制系統的重物提升流程圖。
為了便於理解，現提供圖1所示起重機的吊載自動控制系統的一種典型的重物起升工作流程，該流程大體包括如下步驟：
步驟S11：開始提升重物。為了與二次提升相區別，可以將該步驟稱為初次提升重物。
步驟S12：通過第一壓力檢測裝置1檢測重物提升過程中所述液壓馬達起升側的壓力，同時，將其檢測得到的壓力信號傳遞給控制裝置2。
步驟S13：控制裝置2根據重物提升過程中液壓馬達起升側的壓力以及預定的策略得出安全控制壓力。得到所述安全控制壓力的具體方法前文已有描述。
步驟S14：通過卷揚制動裝置3將卷揚制動，從而暫停重物的提升。
步驟S15：發出二次提升重物的命令。
步驟S16：通過第一壓力檢測裝置1檢測液壓馬達起升側的當前壓力，並將該當前壓力信號傳遞給控制裝置2。
步驟S17：控制裝置2將液壓馬達起升側的當前壓力與所述安全控制壓力進行比較。當所述當前壓力小於所述安全控制壓力時返回執行步驟S16；否則，執行步驟S18。
步驟S18：通過控制裝置2向卷揚制動裝置3發出信號，以解除卷揚制動裝置3對卷揚的制動，從而完成二次起升。
顯然，在所述液壓馬達起升側的實際壓力達到所述安全控制壓力之前，所述卷揚可以保持被制動的安全狀態，因此即使液壓馬達建立的起升力矩小於重物產生的阻力矩，重物也不會出現二次下滑的現象，起重機吊載作業的安全性得到顯著提高。
可以在圖1所示具體實施方式的基礎上進行改進。例如，可以在所述液壓馬達的下降側連線補油管路。在下放重物的過程中，如出現重物快速下降等非正常狀況，所述液壓馬達下降側的壓力將非正常減小。此時可以通過所述補油管路向該下降側補油，從而避免下降側的壓力小於預定壓力。維持該下降的壓力可以避免液壓馬達因吸空而受到損壞，並有利於重物下放作業的安全。
所述預定壓力的範圍可以是5巴至20巴，例如，可以具體將其設為10巴。
請參考圖3，圖3為《起重機及其吊載自動控制系統》第二種具體實施方式所提供起重機的吊載自動控制系統的結構示意圖。
在第二種具體實施方式中，《起重機及其吊載自動控制系統》所提供的起重機的吊載自動控制系統進一步包括第二壓力檢測裝置4，在下放重物的過程中第二壓力檢測裝置4實時檢測所述液壓馬達的下降側的壓力，並將其獲得的壓力信號傳送至控制裝置2。
儘管存在所述補油管路，在某些意外情況下所述液壓馬達的下降側的壓力仍可能小於所述預定壓力。當所述液壓馬達的下降側的當前壓力小於預定壓力時，控制裝置2增大主油路上換向閥5的開口度，進而增大所述液壓馬達下降側的進油量；這樣顯然將有利於所述液壓馬達下降側壓力的恢復，從而避免液壓馬達受損，提高吊載作業的安全性。
相對於上述第二種具體實施方式，《起重機及其吊載自動控制系統》第三種具體實施方式所提供的起重機的吊載自動控制系統進一步包括閥口位置檢測裝置，所述閥口位置檢測裝置用於檢測換向閥5的閥口開度。
當換向閥5的閥口開度已經達到最大，而所述液壓馬達下降側的壓力仍小於所述預定壓力時，控制裝置2向換向閥5發出換向信號，以向所述液壓馬達的上升側供油。這樣可以產生背壓，使液壓馬達產生反向扭矩，從而與重物產生的扭矩相匹配阻止重物快速下降，進一步提高了作業安全性。
《起重機及其吊載自動控制系統》第四種具體實施方式是在上述第三種具體實施方式的基礎上所作的改進。在第四種具體實施方式中，換向閥5完成換向後，經過適當的反應時間，若所述液壓馬達下降側的壓力仍小於所述預定壓力，控制裝置2將向卷揚制動裝置3發出指令，以將所述卷揚制動。這樣，雖然將會造成設備的損壞，但卻能夠有效避免重物繼續快速下降，從而確保了吊載作業的安全進行。
請同時參考圖4，圖4為《起重機及其吊載自動控制系統》第四種具體實施方式所提供起重機的吊載自動控制系統的重物下放流程圖。
為了便於理解《起重機及其吊載自動控制系統》第四種具體實施方式所提供起重機的吊載自動控制系統的下放作業過程，現提供一種典型的工作流程，大體包括如下步驟：
步驟S21：開始下放重物。
步驟S22：通過第二壓力檢測裝置4檢測液壓馬達下降側的當前壓力。
步驟S23：控制裝置2將上述當前壓力與預定壓力進行比較；當上述當前壓力小於所述預定壓力時，執行步驟S24，否則，返回執行步驟S22。
步驟S24：控制裝置2增大換向閥3的閥口開度，從而增大所述液壓馬達下降側的進油量。
步驟S25：通過第二壓力檢測裝置4檢測液壓馬達下降側的當前壓力。
步驟S26：控制裝置2將上述當前壓力與預定壓力進行比較；當上述當前壓力小於所述預定壓力時，執行步驟S27，否則，返回執行步驟S25。
步驟S27：控制裝置2向換向閥3發出換向信號，從而向所述液壓馬達的上升側供油。
步驟S28：經過適當的反應時間後，再次通過第二壓力檢測裝置4檢測液壓馬達下降側的當前壓力。
步驟S29：控制裝置2將上述當前壓力與預定壓力進行比較；當上述當前壓力小於所述預定壓力時，執行步驟S20，否則，返回執行步驟S28。
步驟S20：控制裝置2向卷揚制動裝置3發出指令，以使後者將卷揚制動。
《起重機及其吊載自動控制系統》還提供一種起重機，包括上述任一項所述的起重機的吊載自動控制系統，該起重機其他各部分的結構請參考現有技術，該文不再贅述。所述起重機具體可以是流動式起重機。
榮譽表彰
2016年12月7日，《起重機及其吊載自動控制系統》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
