工程設備及其整機穩定性檢測方法和裝置製造方法
2023-12-03 14:42:56
工程設備及其整機穩定性檢測方法和裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種工程設備及其整機穩定性檢測方法和裝置，工程設備設置有底盤及設置於底盤上的支腿和迴轉中心，該整機穩定性檢測方法包括：在支腿展開後，測量各支腿垂直油缸與迴轉中心的相對位置，檢測各支腿垂直油缸所承受的壓力；根據相對位置和壓力，計算工程設備的可用力矩，根據支腿垂直油缸所承受的壓力變化計算當前的衝擊力矩，並根據衝擊力矩的大小，確定許用力矩閾值；根據可用力矩和預設的許用力矩閾值，確定工程設備的整機狀態。因此，本發明通過計算整個設備的合力和作用點，確定設備的重力和重心位置，進而確定工程設備的整機穩定性狀態。
【專利說明】工程設備及其整機穩定性檢測方法和裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及工程機械領域，特別涉及一種工程設備及其整機穩定性檢測方法和裝置。
【背景技術】
[0002]對於工程機械設備來講，尤其是起重機，準確地測量和判斷設備重心，能夠預防傾翻事故，對安全生產十分重要。汽車起重機通常採用工況表(如幅度和吊載量的限定)來提示設備的穩定性的狀況。在生產作業現場上，由於幅度和吊載量的測量的誤差，偶爾會產生失穩傾翻事故，這主要是由設計、製造、工作時測量的重量、重心誤差積累造成的。
[0003]目前，為避免因這種誤差而造成設備傾翻事故，通常預留較大的穩定安全係數，在一定程度上造成設備性能的浪費。
【發明內容】
[0004]有鑑於此，本發明實施例提出一種工程設備及其整機穩定性檢測方法和裝置，能夠準確確定設備的重力和重心位置，進而確定工程設備的整機穩定性狀態。
[0005]為達到上述目的，本發明實施例的技術方案是這樣實現的:
[0006]一方面，本發明實施例提供了一種工程設備的整機穩定性檢測方法，所述工程設備設置有底盤及設置於所述底盤上的支腿垂直油缸和迴轉中心，該方法包括:在支腿展開後，測量各支腿垂直油缸與所述迴轉中心的相對位置，檢測各所述支腿垂直油缸所承受的壓力；根據所述相對位置和壓力，計算所述工程設備的可用力矩，並根據所述可用力矩和預設的許用力矩閾值，確定所述工程設備的整機狀態。
[0007]在一些實施例中，所述根據可用力矩和預設的許用力矩閾值，確定工程設備的整機狀態包括:所述可用力矩大於所述工程設備的許用力矩閾值時，所述工程設備處於穩定狀態；所述可用力矩小於許用力矩閾值時，所述工程設備位於不穩定狀態；所述可用力矩等於許用力矩閾值時，所述工程設備處於穩定臨界狀態；其中，所述可用力矩為所述工程設備的當前力矩與其穩定臨界力矩的差值。
[0008]在一些實施例中，所述計算所述工程設備的可用力矩包括:計算各所述支腿垂直油缸所承受壓力的合力及合力作用點；計算所述合力作用點相對於所述設備穩定多邊形各邊的最小距離；根據所述最小距離與所述工程設備的重力，獲取所述工程設備的當前力矩；將所述當前力矩與所述穩定臨界力矩作差，獲得所述工程設備的可用力矩。
[0009]在一些實施例中，計算各所述支腿垂直油缸所承受壓力的合力及合力作用點包括:根據各所述支腿垂直油缸所承受的壓力計算合力；連接各所述支腿垂直油缸的壓力作用點形成設備穩定多邊形，通過計算合力作用點在多邊形的位置，判斷設備的穩定性。
[0010]在一些實施例中，上述方法還包括:計算各所述支腿垂直油缸所承受壓力的合力後，計算所述工程設備空載與吊載時合力的差值，獲取吊載的重量。
[0011]在一些實施例中，上述方法還包括:計算各所述支腿垂直油缸所承受壓力的合力後，計算所述工程設備吊載靜止時的合力與吊載衝擊時合力峰值的差值，獲取當前吊載時衝擊動載荷的大小。
[0012]在一些實施例中，上述方法還包括:計算各所述支腿垂直油缸所承受壓力的合力後，計算所述工程設備吊載靜止時的可用力矩與吊載衝擊時的可用力矩最小峰值的差值，獲取當前動作力矩衝擊的大小。
[0013]相對於現有技術，本發明實施例具有以下優勢:
[0014]本發明實施例的工程設備的整機穩定性檢測方法通過測量工程設備支腿垂直油缸的位置及其受力大小，計算整個設備的合力和作用點，從而確定設備的重力和重心位置。根據可用力矩和預設的許用力矩閾值，確定工程設備的整機狀態，實質是通過確定合力作用點在各支腿垂直油缸的受力作用點所形成的封閉多邊形中的位置，來判斷設備的穩定性情況。
[0015]為實現上述方法，本發明實施例還提供一種工程設備的整機穩定性檢測裝置，該裝置包括:測量單元，用於測量伸出後各所述支腿垂直油缸與所述迴轉中心的相對位置；檢測單元，用於檢測各所述支腿垂直油缸所承受的壓力，並將所述壓力傳送給所述工程設備的控制系統；計算單元，與所述測量單元及所述壓力檢測裝置連接，所述計算單元用於計算所述工程設備的可用力矩；狀態確定單元，與所述計算單元連接，用於根據所述可用力矩，確定所述工程設備的整機狀態。
[0016]在一些實施例中，計算單元還用於計算所述工程設備的可用力矩、吊載的重量、當前吊載時衝擊動載荷的大小、當前動作力矩衝擊的大小；和/或，所述狀態確定單元進一步用於將所述可用力矩與預設的許用力矩閾值進行比較，並根據比較結果確定所述工程設備的整機狀態。
[0017]另外，本發明實施例提出一種工程設備，該工程設備設置有上述的工程設備的整機穩定性檢測裝置。由於上述任一種工程設備的整機穩定性檢測裝置具有上述技術效果，因此，設有該工程設備的整機穩定性檢測裝置的工程設備也應具備相應的技術效果，茲不贅述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]構成本發明實施例的一部分的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0019]圖1為本發明實施例中工程設備的底盤結構示意圖；
[0020]圖2為本發明實施例中設備處於平衡狀態時的合力分析示意圖；
[0021]圖3為本發明實施例中設備處於平衡狀態時的可用力矩分析示意圖；
[0022]圖4為本發明實施例中判斷設備狀態的示意圖；
[0023]圖5為本發明實施例中設備處於平衡狀態時的受力分析示意圖；
[0024]圖6為本發明實施例中一個支腿垂直油缸懸空時的受力分析示意圖。
[0025]附圖標記說明
[0026]10 底盤
[0027]20 迴轉中心
[0028]30 支腿【具體實施方式】
[0029]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0030]需要說明的是，在不衝突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特徵可以相
互組合。
[0031]下面結合附圖，對本發明的各優選實施例作進一步說明:
[0032]方法實施例
[0033]參照圖1,其示出了本實施例的工程設備底盤結構,該工程設備設置有底盤10，底盤10設置有迴轉中心20和支腿30。
[0034]其中，工程設備的整機穩定性檢測方法包括以下步驟:
[0035]SlOO:展開支腿，以迴轉中心為原點，測量伸出後各支腿垂直油缸與迴轉中心的相
對位置。
[0036]本步驟中，可採用長度傳感器測量伸出後各支腿垂直油缸中心與迴轉中心的相對位置。其中，長度傳感器可優選拉線傳感器。將測量結果傳送給控制器，用於確定各支腿垂直油缸作用力，計算合力。以H型支腿為例，當只有支腿全伸工況時，可以簡化測量，默認為設計最大Y坐標。
[0037]S200:檢測各支腿垂直油缸所承受的壓力，將壓力傳送給工程設備的控制系統，計算工程設備的可用力矩；
[0038]S300:根據所述支腿垂直油缸所承受的壓力變化計算當前的衝擊力矩，並根據所述衝擊力矩的大小，確定許用力矩閾值；
[0039]S400:根據可用力矩和預設的許用力矩閾值，確定工程設備的整機狀態。
[0040]其中，控制系統設置有整機穩定性檢測裝置，其功能包括存儲壓力數據、計算合力、以及判斷設備是否處於穩定，並在設備狀態不穩定時報警。
[0041]需要說明的是，上述實施例S200中，根據可用力矩和預設的許用力矩閾值，確定工程設備的整機狀態可包括:
[0042]狀態一:可用力矩大於工程設備的許用力矩閾值時，工程設備處於穩定狀態。
[0043]狀態二:可用力矩小於許用力矩閾值時，工程設備位於不穩定狀態。
[0044]狀態三:可用力矩等於許用力矩閾值時，工程設備處於穩定臨界狀態。
[0045]需要說明的是，上述實施例可通過支腿垂直油缸壓力測量裝置如測量墊板，將測量墊板設置於支腿盤下方，連接於各支腿垂直油缸的底端，進而測量各個支腿垂直油缸對地的壓力，即各個支腿所承受的壓力。
[0046]上述實施例中，通過測量工程設備支腿垂直油缸的位置及其受力大小，計算整個設備所受的合力和作用點，從而確定設備的重力和重心位置。S200中，根據可用力矩和預設的許用力矩閾值，確定工程設備的整機狀態，實質是通過確定合力作用點在各支腿垂直油缸的受力作用點所形成的封閉多邊形中的位置，來判斷設備的穩定性情況。
[0047]需要說明的是，上述實施例中，封閉多邊形是指各支腿垂直油缸受力點連線形成的區域。其中，可用力矩為重力與重心到合力多邊形最近邊距離Lmin的乘積:M = GLfflin0
[0048]其中，許用力矩閾值為穩定狀態下最小可用力矩，是指設備保證安全的最低儲備的力矩，可根據在作業穩定的條件，力矩衝擊大小進行設置。
[0049]因此，上述實施例有利於降低設備的穩定性儲備，減少生產成本，而且更能夠有效避免因誤判工作重心而出現傾翻事故，避免事故的發生。
[0050]在一可選實施例中，上述S200中，計算工程設備的可用力矩可包括以下步驟:
[0051]S201:計算各支腿垂直油缸所承受壓力的合力及合力作用點；
[0052]S202:計算合力作用點相對於設備穩定多邊形各邊的最小距離；
[0053]S203:根據最小距離與支腿垂直油缸所承受壓力的合力，獲取工程設備的當前力矩；
[0054]S204:將當前力矩與穩定臨界力矩作差,獲得工程設備的可用力矩。
[0055]在一可選實施例中，上述S201中，計算各支腿垂直油缸所承受壓力的合力及合力作用點可包括以下步驟:
[0056]S2011:根據各支腿垂直油缸所承受的壓力計算合力；
[0057]其中，本步驟可通過力的平衡原理，計算平行且方向相同的壓力的合力。
[0058]S2012:連接各支腿垂直油缸的壓力作用點形成設備穩定多邊形，在設備穩定多邊形中確定合力作用點的位置。
[0059]本步驟中，根據力矩平衡原理列出如下方程組:
[0060]F1 (x「X) +F2 (x2~X) +F3 (x3_X) +F4 (x4_X) +F5 (x5~X) = 0[0061 ] F1 (Y1-Y) +F2 (y2-Y) +F3 (y3_Y) +F4 (y4_Y) +F5 (y5-Y) = 0
[0062]F+ (-G) = 0
[0063]解得:
【權利要求】
1.一種工程設備的整機穩定性檢測方法，所述工程設備設置有底盤及設置於所述底盤上的支腿和迴轉中心，其特徵在於，該方法包括: 在支腿展開後，測量各支腿垂直油缸與所述迴轉中心的相對位置，檢測各所述支腿垂直油缸所承受的壓力； 根據所述相對位置和壓力，計算所述工程設備的可用力矩； 根據所述支腿垂直油缸所承受的壓力變化計算當前的衝擊力矩，並根據所述衝擊力矩的大小，確定許用力矩閾值； 根據所述可用力矩和所述許用力矩閾值，確定所述工程設備的整機穩定性狀態。
2.根據權利要求1所述的工程設備的整機穩定性檢測方法，其特徵在於，所述根據可用力矩和預設的許用力矩閾值，確定工程設備的整機狀態包括: 所述可用力矩大於所述工程設備的許用力矩閾值時，所述工程設備處於穩定狀態； 所述可用力矩小於許用力矩閾值時，所述工程設備位於不穩定狀態； 所述可用力矩等於許用力矩閾值時，所述工程設備處於穩定臨界狀態； 其中，所述可用力矩為所述工程設備的當前力矩與其穩定臨界力矩的差值。
3.根據權利要求 2所述的工程設備的整機穩定性檢測方法，其特徵在於，所述計算所述工程設備的可用力矩包括: 計算各所述支腿垂直油缸所承受壓力的合力及合力作用點； 計算所述合力作用點相對於所述設備穩定多邊形各邊的最小距離； 根據所述最小距離與所述支腿垂直油缸所承受壓力的合力，獲取所述工程設備的當前力矩； 將所述當前力矩與所述穩定臨界力矩作差，獲得所述工程設備的可用力矩。
4.根據權利要求3所述的工程設備的整機穩定性檢測方法，其特徵在於，所述計算各所述支腿垂直油缸所承受壓力的合力及合力作用點包括: 根據各所述支腿垂直油缸所承受的壓力計算合力； 連接各所述支腿垂直油缸的壓力作用點形成設備穩定多邊形，在所述設備穩定多邊形中確定合力作用點的位置。
5.根據權利要求3或4所述的工程設備的整機穩定性檢測方法，其特徵在於，還包括: 計算各所述支腿垂直油缸所承受壓力的合力後，計算所述工程設備空載與吊載時合力的差值，獲取當前吊載的重量。
6.根據權利要求3至5任一項所述的工程設備的整機穩定性檢測方法，其特徵在於，還包括: 計算各所述支腿垂直油缸所承受壓力的合力後，計算所述工程設備吊載靜止時的合力與吊載衝擊時合力最大峰值的差值，獲取當前吊載時的衝擊載荷。
7.根據權利要求3至6任一項所述的工程設備的整機穩定性檢測方法，其特徵在於，還包括: 計算各所述支腿垂直油缸所承受壓力的合力後，計算所述工程設備吊載靜止時的可用力矩與吊載衝擊時的可用力矩最大峰值的差值，獲取當前動作的衝擊力矩。
8.—種工程設備的整機穩定性檢測裝置，其特徵在於，包括: 測量單元，用於測量伸出後各所述支腿垂直油缸與所述迴轉中心的相對位置；檢測單元，用於檢測各所述支腿垂直油缸所承受的壓力； 計算單元，與所述測量單元連接，所述計算單元用於計算所述工程設備的可用力矩；狀態確定單元，與所述計算單元連接，用於根據所述可用力矩，確定所述工程設備的整機狀態。
9.根據權利要求8所述的工程設備的整機穩定性檢測裝置，其特徵在於: 所述計算單元還用於計算吊載的重量、當前吊載時衝擊動載荷的大小、當前動作力矩衝擊的大小；和/或， 所述狀態確定單元進一步用於將所述可用力矩與預設的許用力矩閾值進行比較，並根據比較結果確定所述工程設備的整機狀態；和/或， 所述測量單元為長度傳感器。
10.一種工程 設備，其特徵在於，設置有權利要求8或9所述的工程設備的整機穩定性檢測裝置。
【文檔編號】B66C13/16GK103964311SQ201410192508
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月8日 優先權日:2014年5月8日
【發明者】許世寬, 李剛, 譚磊 申請人:三一汽車起重機械有限公司