[go: up one dir, main page]

CN115402942A - 塔机突然卸载防倾覆系统、控制方法及处理器 - Google Patents

塔机突然卸载防倾覆系统、控制方法及处理器 Download PDF

Info

Publication number
CN115402942A
CN115402942A CN202211125074.9A CN202211125074A CN115402942A CN 115402942 A CN115402942 A CN 115402942A CN 202211125074 A CN202211125074 A CN 202211125074A CN 115402942 A CN115402942 A CN 115402942A
Authority
CN
China
Prior art keywords
arm support
tower crane
balance weight
boom
sudden unloading
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211125074.9A
Other languages
English (en)
Inventor
李桂芳
员征文
柳青扬
刘圣平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Zoomlion Construction Crane Co Ltd
Original Assignee
Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Zoomlion Construction Crane Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd, Zoomlion Construction Crane Co Ltd filed Critical Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Priority to CN202211125074.9A priority Critical patent/CN115402942A/zh
Publication of CN115402942A publication Critical patent/CN115402942A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/06—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes with jibs mounted for jibbing or luffing movements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/46—Position indicators for suspended loads or for crane elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/62—Constructional features or details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/62—Constructional features or details
    • B66C23/72—Counterweights or supports for balancing lifting couples
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/62—Constructional features or details
    • B66C23/82—Luffing gear
    • B66C23/821—Bracing equipment for booms
    • B66C23/826—Bracing equipment acting at an inclined angle to vertical and horizontal directions
    • B66C23/828—Bracing equipment acting at an inclined angle to vertical and horizontal directions where the angle is adjustable
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/88—Safety gear
    • B66C23/92—Snubbers or dashpots for preventing backwards swinging of jibs, e.g. in the event of cable or tackle breakage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Jib Cranes (AREA)

Abstract

本发明公开一种塔机突然卸载防倾覆系统及其控制方法，所述防倾覆系统包括臂架与塔身铰接；所述可脱落平衡重设置于臂架上；平衡重脱落机构，所述平衡重脱落机构在锁止状态下将所述可脱落平衡重锁止于臂架上，在释放状态下解除对所述可脱落平衡重的锁止，以使所述可脱落平衡重能够从所述臂架上脱落；上扬锁止机构，所述上扬锁止机构连接所述塔身与所述臂架，用于在所述臂架的旋转角度达到第一角度的情况下锁止所述臂架。本发明的塔机突然卸载防倾覆系统能够减小突然卸载情况下整个塔机不平衡弯矩，降低塔机倾覆可能性，通过臂架上扬和脱落平衡重来减缓突然卸载对结构的冲击，限制臂架反向回转，避免臂架重力势能被再次释放而对塔身产生二次冲击。

Description

塔机突然卸载防倾覆系统、控制方法及处理器
技术领域
本发明涉及塔机防倾覆装置，具体地，涉及一种塔机突然卸载防倾覆系统。此外，还涉及一种塔机突然卸载防倾覆系统控制方法及处理器。
背景技术
塔式起重机作为现代施工的关键设备，在建筑、风电及核电建设施工中被广泛应用。在一些特殊性的行业，客户对避免塔机倾覆造成的二次损害尤为重视，对塔机抗倾覆要求也越来越高。
目前，塔机抗倾覆的方法主要是在传统塔机结构基础上，调整整机质量分布以及增强塔身强度，来达到改善塔机抗倾覆的性能。但是，大型化、大吨位是塔式起重机的发展方向之一，随着塔式起重机吊载重量的增加，上述抗倾覆设计就很难起到有效作用，特别是超大型塔式起重机突然卸载时，很难依靠单纯地调整结构质量及强度来实现抗倾覆的目的。
因此，超大型塔式起重机的突然卸载抗倾覆设计一直是本行业内的技术难点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种塔机突然卸载防倾覆系统，该塔机突然卸载防倾覆系统能够减小突然卸载情况下整个塔机不平衡弯矩，降低塔机倾覆可能性。通过臂架上扬和可脱落平衡重来减缓突然卸载对结构的冲击，限制臂架反向回转，避免臂架重力势能被再次释放而对塔身产生二次冲击。
本发明还要解决的技术问题是提供一种塔机突然卸载防倾覆系统控制方法，该塔机突然卸载防倾覆系统控制方法通过臂架上扬和可脱落平衡重来减缓突然卸载对结构的冲击，限制臂架反向回转，避免臂架重力势能被再次释放而对塔身产生二次冲击。
为了解决上述技术问题，本发明一方面提供一种塔机突然卸载防倾覆系统，所述防倾覆系统包括
塔身；
臂架，所述臂架与所述塔身铰接；
可脱落平衡重，所述可脱落平衡重设置于所述臂架上；
平衡重脱落机构，所述平衡重脱落机构在锁止状态下将所述可脱落平衡重锁止于所述臂架上，在释放状态下解除对所述可脱落平衡重的锁止，以使所述可脱落平衡重能够从所述臂架上脱落；
上扬锁止机构，所述上扬锁止机构连接所述塔身与所述臂架，用于在所述臂架的旋转角度达到第一角度的情况下锁止所述臂架。
可选地，所述臂架包括起重臂和平衡臂；
所述可脱落平衡重设置于所述平衡臂上。
进一步地，还包括移动平衡重，所述移动平衡重连接于所述臂架；
位移驱动机构，所述位移驱动机构用于驱动所述移动平衡重在所述臂架上移动。
更进一步地，所述臂架上设置有自所述平衡臂延伸至所述起重臂的导轨，所述移动平衡重滑动连接于所述导轨上。
可选地，所述臂架与所述塔身的铰接点位于所述塔身靠近所述平衡臂的一侧，所述上扬锁止机构与所述塔身的连接部位于所述塔身靠近所述起重臂的一侧。
进一步地，所述上扬锁止机构包括双杆液压缸，所述双杆液压缸一端液压杆与所述塔身靠近所述起重臂的一侧枢接，其另一端液压杆与所述臂架连接，所述双杆液压缸两端的液压杆同步伸缩。
更进一步地，所述双杆液压缸一端液压杆通过销轴与所述塔身靠近所述起重臂的一侧枢接。
可选地，所述平衡重脱落机构被配置为：在所述臂架的旋转角度达到第二角度的情况下解除对所述可脱落平衡重的锁止，所述第二角度小于所述第一角度。
本发明另一方面提供一种塔机突然卸载防倾覆系统控制方法，基于上述技术方案中任一项所述的塔机突然卸载防倾覆系统，所述控制方法包括：
获取臂架的旋转角度；
在所述旋转角度达到第一角度的情况下，控制上扬锁止机构锁止所述臂架。
可选地，所述获取臂架的旋转角度之后，所述方法还包括：
在所述旋转角度达到第二角度的情况下，控制平衡重脱落机构解除对所述可脱落平衡重的锁止。
可选地，在所述塔机突然卸载防倾覆系统还包括移动平衡重的情况下，所述方法还包括：
在正常吊载的情况下，至少根据负载力矩确定所述移动平衡重在所述臂架上的目标位置。
可选地，所述确定所述移动平衡重在所述臂架上的目标位置包括：
获取吊装物的重量与吊装位置，确定所述塔机的负载力矩；
根据至少所述负载力矩确定所述移动平衡重的目标位置，控制所述移动平衡重移动到所述目标位置，并使作用在所述臂架的臂架弯矩相对于所述臂架与所述塔身的铰接点使得起重臂有向下转动的趋向。
可选地，获取负载力矩与吊载状态；
在所述吊载状态为正常吊载，且所述负载力矩大于预设力矩的情况下，控制所述上扬锁止机构锁止所述臂架；
在所述吊载状态为正常吊载，且所述负载力矩小于或等于预设力矩的情况下，控制所述上扬锁止机构解除锁止所述臂架；
所述在所述旋转角度达到第一角度的情况下，控制上扬锁止机构锁止所述臂架，包括：
在所述吊载状态为突然卸载状态，且所述旋转角度达到所述第一角度的情况下，控制所述上扬锁止机构锁止所述臂架。
本发明还提供一种处理器，被配置成执行上述技术方案中任意一项所述的塔机突然卸载防倾覆系统控制方法。
通过上述技术方案，本发明的有益效果如下：
在塔机发生突然卸载时臂架上扬，臂架上扬能够将产生的冲击弯矩转为为臂架的转动动能，转动动能又转化为臂架的重力势能，达到臂架上扬过程中吸能的目的，直至臂架的旋转角度达到第一角度，上扬锁止机构对臂架进行锁止，避免臂架增加的重力势能被释放，又对塔身产生冲击。在臂架上扬到一定角度时，平衡重脱落机构可以使可脱落平衡重从臂架上脱落，达到卸除平衡重势能，同时减小和反向整个塔机不平衡弯矩，减小塔机倾覆可能性。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明具体实施方式中的塔机突然卸载防倾覆系统的结构示意图，臂架处于上扬状态；
图2是本发明具体实施方式中的上扬机构和上扬锁止机构安装在臂架与塔身之间的结构示意图；
图3是本发明具体实施方式中的上扬机构的结构示意图；
图4是本发明具体实施方式中的塔机突然卸载防倾覆系统的结构示意图，其中，臂架处于水平状态；
图5是本发明具体实施方式中的移动平衡重机构的结构示意图；
图6是本发明具体实施方式中的防倾覆系统作用时塔机状态简图；
图7是本发明具体实施方式中的塔机突然卸载防倾覆系统控制方法的流程框图。
附图标记说明
1塔身 2移动平衡重
21滑轮 22卷扬机
3平衡臂 4起重臂
5可脱落平衡重 51牵引绳
52拉杆 53平衡重支座
54平衡重支座铰点 55拉杆架铰点
61铰接点 62销轴
7上扬锁止机构
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位术语以塔机使用状态的方位为基准，为了便于描述本发明和简化描述，术语“前、后”是指塔机在实际使用时的上下方向，例如，参照图1，起重臂4位于平衡臂3的前方；附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1至图4所示，本发明提供了一种塔机突然卸载防倾覆系统，所述防倾覆系统包括塔身1、臂架、可脱落平衡重5、平衡重脱落机构及上扬锁止机构7，臂架与塔身1铰接，在臂架上设置有可脱落平衡重5，在塔身1与臂架之间连接上扬锁止机构7，在正常吊载的情况下，平衡重脱落机构将可脱落平衡重5锁止于臂架上，使可脱落平衡重5处于锁止状态下；在塔机发生突然卸载时，上扬锁止机构7解除对臂架的锁止，允许臂架上扬，在臂架转动到一定角度时，平衡重脱落机构解除对可脱落平衡重5的锁止，使可脱落平衡重5处于释放状态下，可脱落平衡重5从臂架上脱落，减小整个塔机不平衡弯矩，降低塔机倾覆可能性；在臂架上扬的过程中，臂架能够将产生的冲击弯矩转化为转动动能，再将转动动能转化为臂架的重力势能，避免冲击弯矩传递到塔身1，在臂架的旋转角度达到第一角度的情况下，上扬锁止机构7又会锁止臂架，避免臂架增加的重力势能再次转化为转动动能，形成对塔身1的冲击载荷。
一般地，臂架包括起重臂4和平衡臂3，可脱落平衡重5设置于平衡臂3上，优选地，可脱落平衡重5设置于平衡臂3的尾端。进一步地，在臂架上还可以设置移动平衡重2，移动平衡重2与位移驱动机构连接，位移驱动机构用于驱动移动平衡重2在臂架上移动。
作为平衡重脱落机构的一种具体实施例，如图1所示，平衡重脱落机构包括牵引绳51、拉杆52、平衡重支座53、平衡重支座铰点54及拉杆架铰点55，可脱落平衡重5安装在平衡臂3的安装位，通过销轴将可脱落平衡重5卡扣在平衡臂3的安装位内，当臂架上扬时，牵引绳51绕过拉杆架铰点55拉动拉杆52，拉杆52拉动平衡重支座53绕衡重支座铰点54转动，平衡重支座53拉动销轴，当臂架转动到一定角度时，可以将该角度设为第二角度，即在臂架的旋转角度达到第二角度的情况下，将销轴从可脱落平衡重5中抽出，从而平衡重脱落机构解除对可脱落平衡重5的锁止，使可脱落平衡重5从平衡臂3脱落。臂架继续旋转，在旋转角度达到第一角度(此时臂架的转动速度约为0)时，上扬锁止机构7将臂架锁止，使其不再转动，其中，第一角度大于第二角度。
当然，平衡重脱落机构不局限于上述具体结构，也可以采用其它结构形式，例如，可以采用电磁吸附的方式，具体地，在平衡臂3上设置电磁铁，通过电磁铁将可脱落平衡重5吸附在平衡臂3上，在断电的情况下，电磁铁失去磁性，使可脱落平衡重5从平衡臂3脱落；或者，在平衡臂3上设置电磁阀，电磁阀控制油缸的伸缩，油缸的活塞杆于销轴连接，销轴穿过平衡臂3上的结构插入到可脱落平衡重5中，在活塞杆缩回油缸时，带动销轴从可脱落平衡重5抽出，从而解除对可脱落平衡重5的锁止，使可脱落平衡重5从平衡臂3脱落。
作为上扬锁止机构7的一种具体实施例，如图2所示，上扬锁止机构7包括双杆液压缸，双杆液压缸一端液压杆与塔身1靠近起重臂4的一侧枢接，其另一端液压杆与臂架连接，双杆液压缸两端的液压杆同步伸缩。双杆液压缸与液压控制系统相连，液压控制系统控制双杆液压缸的动作，在上扬锁止机构7锁止臂架的情况下，液压控制系统控制双杆液压缸两端的液压杆不动，在上扬锁止机构7解除锁止臂架的情况下，液压控制系统控制双杆液压缸两端的液压杆同步运动。或者，上扬锁止机构7也可以采用机电PID控制系统配合楔形机构、棘轮机构或液压机构等方式实现对比较的锁止功能。
进一步地，如图2和图3所示，臂架与塔身1的铰接点61位于塔身1靠近平衡臂3的一侧，上扬锁止机构7与塔身1通过销轴62连接，销轴62位于塔身1靠近起重臂4的一侧，铰接点61与销轴62构成为上扬机构。
在本发明的具体实施例中，臂架上设置有导轨，导轨自平衡臂3延伸至起重臂4，移动平衡重2滑动安装在导轨上。具体地，可以在导轨上安装变幅小车，移动平衡重2挂在变幅小车下方，通过驱动变幅小车，带动移动平衡重2移动。调节移动平衡重2在平衡臂3与起重臂4上的位置，能够改善正常吊载时整机弯矩状态，减小塔机塔身弯矩，还能减小突然卸载时塔身存储的势能。在塔机突然卸载发生后，移动平衡重2位于起重臂4上，能够抑制起重臂4上扬，使臂架的转动动能转化为重力势能，达到吸收动能的目的。
作为位移驱动机构的一种具体结构形式，如图5所示，位移驱动机构包括滑轮21和卷扬机22，卷扬机22安装在臂架上，臂架内设置通道，用于移动平衡重2穿行，卷扬机22通过一根钢丝绳绕过一侧的滑轮21与移动平衡重2上一侧的安装座连接，卷扬机22通过另一根钢丝绳绕过另一侧的滑轮21与移动平衡重2上另一侧的安装座连接；在牵引移动平衡重2移动的过程中，卷扬机22释放一根钢丝绳的同时同步卷收另一根钢丝绳，从而控制移动平衡重2匀速平稳地移动。
如图7所示，基于塔机突然卸载防倾覆系统，本发明还提供了一种塔机突然卸载防倾覆系统控制方法，控制方法包括：
获取臂架的旋转角度；
在旋转角度达到第一角度的情况下，控制上扬锁止机构7锁止臂架。在臂架的旋转角度达到第一角度时，臂架的旋转速度约为0，即臂架上扬到最大角度位置，此时控制上扬锁止机构7锁止臂架，能够防止臂架所具有的重力势能再次转化为转动动能，而对塔身1形成冲击。
进一步地，在获取臂架的旋转角度之后，在臂架的旋转角度达到第二角度的情况下，控制平衡重脱落机构解除对可脱落平衡重5的锁止。第二角度小于第一角度，臂架的旋转到第二角度时，能够触发平衡重脱落机构，使平衡重脱落机构解除对可脱落平衡重5的锁止，使可脱落平衡重5从臂架上脱落，减小整个塔机不平衡弯矩，减小塔机倾覆可能性。
在本发明的实施例中，在塔机突然卸载防倾覆系统包括移动平衡重2的情况下，移动平衡重2安装在臂架上，并且可以沿着臂架长度方向移动，在正常吊载的情况下，根据至少负载力矩确定移动平衡重2在臂架上的目标位置，从而平衡整个塔机所受的弯矩。
进一步地，获取吊装物的重量，确定塔机的负载力矩；具体地，可以通过重量检测设备检测吊装物施加于起重臂的重量。例如，重量检测设备的示例可以包括称重传感器，其可以设置在吊钩处，用于检测吊装物的重量。可以通过位置传感器(例如旋转编码器或拉线传感器)检测变幅小车的位置(即变幅小车沿起重臂距离塔机回转中心的距离)，来确定吊装物的重力相对于塔机回转中心的力臂(塔机回转中心的位置是已知的)，根据吊装物的重量和力臂可以确定吊装物的负载力矩。
根据至少负载力矩确定移动平衡重2的目标位置，控制移动平衡重2移动到目标位置，并使作用在臂架的臂架弯矩相对于臂架与塔身的铰接点61偏向于起重臂侧。作用在臂架的臂架弯矩相对于臂架与塔身的铰接点61使得起重臂有向下转动的趋向，即处于稍稍前倾的范围内，在塔机正常吊载时，能降低整个塔机不平衡弯矩，提高塔身冗余设计空间；在塔机突然卸载发生后且可脱落平衡重5脱落后，臂架的臂架弯矩能够抑制起重臂4上扬，达到吸收动能的目的。
在本发明的实施例中，吊载工况可以分为两大类，一类是负载力矩小于一设定值(这时可以认为是小吊载工况)时，塔机强度能够承受(硬抗)突然卸载工况，仅通过移动平衡重2就可以改变臂架整体弯矩状态，来改善塔机硬抗突然卸载的效果，根据负载力矩来确定移动平衡重2在臂架上的目标位置；在正常吊载时，调节移动平衡重2的位置，臂架弯矩尽量前倾，使得塔机突然卸载时，前倾弯矩能够与突然卸载的冲击弯矩抵消，达到改善硬扛突然卸载工况的效果。另一类是当负载力矩大于设定值(这时可以认为是大吊载工况)时，塔身强度不足以硬抗突然卸载工况，这时需要移动平衡重2和可脱落平衡重5等协同作用，避免塔机倾覆。
进一步地，可以使用仿真软件(例如商用的仿真软件)对待研究的塔式起重机进行建模，即建立塔式起重机的仿真模型。建立臂架及塔身柔性体计算模型，计算臂架及塔身的模态信息。将负载重量、负载力臂、负载力矩中的至少两者作为自变量，移动平衡重2的目标位置作为因变量，进行数据拟合。如果拟合的数据分布成线性或规律分布，则获得拟合函数，以得到位置确定模型；如果拟合的数据分布成非线性映射关系，则使用智能算法(例如，BP神经网络、径向基算法等)对仿真数据进行拟合，以得到位置确定模型。
在本发明的具体实施例中，上扬锁止机构7的控制过程如下：
获取负载力矩与吊载状态；
在吊载状态为正常吊载，且负载力矩大于预设力矩的情况下，控制上扬锁止机构7锁止臂架；此时，塔机在进行正常的吊载作业。
在吊载状态为正常吊载，且负载力矩小于或等于预设力矩的情况下，控制上扬锁止机构7解除锁止臂架；此时，塔机发生突然卸载，具体地，塔机的吊载用的钢丝绳发生断裂，使吊装物掉落，或者，吊装物脱离吊钩。
在吊载状态为突然卸载状态，且旋转角度达到第一角度的情况下，控制上扬锁止机构7锁止臂架，此时，臂架上扬到最大角度(臂架的旋转速度为0)，控制上扬锁止机构7锁止臂架，能够防止臂架再次向下转动，形成对塔身1的冲击。
具体地，可以根据负载力矩的变化率，即检测负载力矩在单位时间内的变化程度，也就是说，当负载力矩突然发生急剧改变时，可以认为吊载状态为正常吊载状态转化为突然卸载状态。或者，也可以检测塔机的吊钩或吊绳，在正常吊载过程中，如果塔机的吊钩或吊绳的负载突然大幅度地减小甚至负载为0，可以认为吊载状态为正常吊载状态转化为突然卸载状态。
具体地，可以采用位移传感器测量臂架的上扬位置，通过差分运算得到臂架的上扬速度，根据臂架的上扬速度，确定臂架的上扬极限角度。
如图6所示，本发明的塔机突然卸载防倾覆系统的作用过程大致上可以分为四个阶段，分为正常吊载到突然卸载、突然卸载到可脱落平衡重脱落、可脱落平衡重脱落到臂架上扬到最大角度、臂架上扬到最大角度(臂架锁止)。
整个过程由于断绳冲击造成的臂架能量变化如下式：
W1＝M1×α1+(-M2)×β1
其中，M1表示臂架所受的后倾弯矩，第二角度α1表示可脱落平衡重5脱落瞬间的臂架的上扬角度，M2表示臂架所受的前倾弯矩，β1表示臂架从可脱落平衡重5脱落至被锁止所旋转的角度。
在塔机正常吊载时，根据获取的负载力矩，位移驱动机构控制移动平衡重2移动到目标位置，使作用在臂架上的臂架弯矩偏向于起重臂侧，改善正常吊载时整机弯矩状态，减小塔身弯矩，能够降低整机不平衡弯矩，提高塔身冗余设计空间。而且，还能减小突然卸载时塔身存储的弹性势能，即能够减小塔机突然卸载后的M1和α1。
突然卸载发生后至可脱落平衡重脱落瞬间之前，由于臂架的后倾弯矩M1较大，此时上扬锁止机构7解除对臂架的锁止，放开臂架的旋转自由度，臂架在后倾弯矩M1作用下，做上扬转动，后倾弯矩M1转化为臂架的转动动能，避免后倾弯矩M1传递至塔身，导致塔身承受较大的后倾弯矩M1。
可脱落平衡重脱落到臂架上扬到最大角度(臂架锁止)之前，在臂架旋转至第二角度α1时，平衡重脱落机构解除对可脱落平衡重5的锁止，以使可脱落平衡重5能够从臂架上脱落，卸除平衡重的重力势能，此时臂架弯矩由后倾弯矩M1变为稍稍前倾弯矩M2，前倾弯矩M2会阻止臂架继续上扬，将臂架的转动动能转化为臂架的重力势能，进而起到吸收能量目的。在此过程中，能量转换过程是突然卸载冲击能量转化为臂架上扬的转动动能，可脱落平衡重脱落后，臂架的转动动能再转化为臂架的重力势能，达到臂架上扬吸收突然卸载冲击能量的目的。
臂架上扬到最大角度(臂架锁止)。在臂架上扬到第一角度(即最大位置θ1，此时上扬角速度约为0)时，此时弯矩是前倾弯矩M2，上装锁止机构7将臂架锁止在该位置，避免臂架回落砸向塔身(重力势能释放为转动动能)，产生二次冲击，保障塔机整个结构稳定。
在一些大型甚至超大型塔式起重机(例如，应用于风电、核电设施等)的应用中，尤其是行走式(例如履带式)塔式起重机的应用中，吊载和平衡臂侧的用于匹配吊载的平衡重的重量会很大，在这种塔式起重机起吊过程中，平衡臂侧的力矩变化较大，对塔身作用的力矩也会很大。为了保证安全性，传统的方法是调整整机质量分布以及增强塔身强度，来达到改善塔机抗倾覆的性能；然而对于大型甚至超大型塔式起重机而言，单纯地调整结构质量及强度来实现抗倾覆的目的是不现实的。
本发明对移动平衡重2及可脱落平衡重5进行了控制策略设计，在正常吊载时，通过调节移动平衡重2在臂架上的位置，能够改善正常吊载时整机弯矩状态，减小塔机塔身弯矩，还能减小突然卸载时塔身存储的势能。在突然卸载时，臂架上扬，将后倾弯矩转化为转动动能，避免后倾弯矩传递至塔身，在臂架转动到第二角度时，平衡重脱落机构控制可脱落平衡重5脱离臂架，卸除平衡重的重力势能，同时减小整个塔机不平衡弯矩，减小塔机倾覆可能性，可脱落平衡重5脱落后，臂架所受弯矩由后倾弯矩变为前倾弯矩，使臂架依靠增加自身重力势能来吸收能量，在臂架上扬到最大角度时，上扬锁止机构7锁止臂架，避免臂架存储的重力势能再次释放对塔身造成冲击，达到塔机防倾覆的目的。
在本发明的实施例中，提供一种处理器，被配置成执行上述任意实施例的塔机突然卸载防倾覆系统控制方法。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (14)

1.一种塔机突然卸载防倾覆系统，其特征在于，所述防倾覆系统包括塔身(1)；
臂架，所述臂架与所述塔身(1)铰接；
可脱落平衡重(5)，所述可脱落平衡重(5)设置于所述臂架上；
平衡重脱落机构，所述平衡重脱落机构在锁止状态下将所述可脱落平衡重(5)锁止于所述臂架上，在释放状态下解除对所述可脱落平衡重(5)的锁止，以使所述可脱落平衡重(5)能够从所述臂架上脱落；
上扬锁止机构(7)，所述上扬锁止机构(7)连接所述塔身(1)与所述臂架，用于在所述臂架的旋转角度达到第一角度的情况下锁止所述臂架。
2.根据权利要求1所述的塔机突然卸载防倾覆系统，其特征在于，所述臂架包括起重臂(4)和平衡臂(3)；
所述可脱落平衡重(5)设置于所述平衡臂(3)上。
3.根据权利要求2所述的塔机突然卸载防倾覆系统，其特征在于，还包括
移动平衡重(2)，所述移动平衡重(2)连接于所述臂架；
位移驱动机构，所述位移驱动机构用于驱动所述移动平衡重(2)在所述臂架上移动。
4.根据权利要求3所述的塔机突然卸载防倾覆系统，其特征在于，所述臂架上设置有自所述平衡臂(3)延伸至所述起重臂(4)的导轨，所述移动平衡重(2)滑动连接于所述导轨上。
5.根据权利要求2所述的塔机突然卸载防倾覆系统，其特征在于，所述臂架与所述塔身(1)的铰接点(61)位于所述塔身(1)靠近所述平衡臂(3)的一侧，所述上扬锁止机构(7)与所述塔身(1)的连接部位于所述塔身(1)靠近所述起重臂(4)的一侧。
6.根据权利要求5所述的塔机突然卸载防倾覆系统，其特征在于，所述上扬锁止机构(7)包括双杆液压缸，所述双杆液压缸一端液压杆与所述塔身(1)靠近所述起重臂(4)的一侧枢接，其另一端液压杆与所述臂架连接，所述双杆液压缸两端的液压杆同步伸缩。
7.根据权利要求6所述的塔机突然卸载防倾覆系统，其特征在于，所述双杆液压缸一端液压杆通过销轴(62)与所述塔身(1)靠近所述起重臂(4)的一侧枢接。
8.根据权利要求1所述的塔机突然卸载防倾覆系统，其特征在于，所述平衡重脱落机构被配置为：在所述臂架的旋转角度达到第二角度的情况下解除对所述可脱落平衡重(5)的锁止，所述第二角度小于所述第一角度。
9.一种塔机突然卸载防倾覆系统控制方法，其特征在于，基于权利要求1至8中任一项所述的塔机突然卸载防倾覆系统，所述控制方法包括：
获取臂架的旋转角度；
在所述旋转角度达到第一角度的情况下，控制上扬锁止机构(7)锁止所述臂架。
10.根据权利要求9所述的塔机突然卸载防倾覆系统控制方法，其特征在于，所述获取臂架的旋转角度之后，所述方法还包括：
在所述旋转角度达到第二角度的情况下，控制平衡重脱落机构解除对所述可脱落平衡重(5)的锁止。
11.根据权利要求9所述的塔机突然卸载防倾覆系统控制方法，其特征在于，在所述塔机突然卸载防倾覆系统还包括移动平衡重(2)的情况下，所述方法还包括：
在正常吊载的情况下，至少根据负载力矩确定所述移动平衡重(2)在所述臂架上的目标位置。
12.根据权利要求11所述的塔机突然卸载防倾覆系统控制方法，其特征在于，所述确定所述移动平衡重(2)在所述臂架上的目标位置包括：
获取吊装物的重量与吊装位置，以确定所述塔机的负载力矩；
根据至少所述负载力矩确定所述移动平衡重(2)的目标位置，控制所述移动平衡重(2)移动到所述目标位置，并使作用在所述臂架的臂架弯矩相对于所述臂架与所述塔身的铰接点(61)使得起重臂有向下转动的趋向。
13.根据权利要求9所述的塔机突然卸载防倾覆系统控制方法，其特征在于，
获取负载力矩与吊载状态；
在所述吊载状态为正常吊载，且所述负载力矩大于预设力矩的情况下，控制所述上扬锁止机构(7)锁止所述臂架；
在所述吊载状态为正常吊载，且所述负载力矩小于或等于预设力矩的情况下，控制所述上扬锁止机构(7)解除锁止所述臂架；
所述在所述旋转角度达到第一角度的情况下，控制上扬锁止机构(7)锁止所述臂架，包括：
在所述吊载状态为突然卸载状态，且所述旋转角度达到所述第一角度的情况下，控制所述上扬锁止机构(7)锁止所述臂架。
14.一种处理器，其特征在于，被配置成执行权利要求9至13中任意一项所述的塔机突然卸载防倾覆系统控制方法。
CN202211125074.9A 2022-09-15 2022-09-15 塔机突然卸载防倾覆系统、控制方法及处理器 Pending CN115402942A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211125074.9A CN115402942A (zh) 2022-09-15 2022-09-15 塔机突然卸载防倾覆系统、控制方法及处理器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211125074.9A CN115402942A (zh) 2022-09-15 2022-09-15 塔机突然卸载防倾覆系统、控制方法及处理器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115402942A true CN115402942A (zh) 2022-11-29

Family

ID=84164919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211125074.9A Pending CN115402942A (zh) 2022-09-15 2022-09-15 塔机突然卸载防倾覆系统、控制方法及处理器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115402942A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116281684A (zh) * 2023-03-20 2023-06-23 徐州建机工程机械有限公司 一种塔机臂架失衡倾斜移动平衡重的脱落结构及方法
CN116409724A (zh) * 2023-04-25 2023-07-11 徐州建机工程机械有限公司 一种平衡重可脱落的后倾防倒塔装置、塔式起重机及方法
CN116654808A (zh) * 2023-06-01 2023-08-29 徐州建机工程机械有限公司 一种塔机臂架翻转防护机构及其使用方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3139853A1 (de) * 1981-10-07 1983-04-28 Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf "fahrzeugkran mit teleskopausleger"
CN101941653A (zh) * 2010-09-02 2011-01-12 山东富友有限公司 一种提高平头塔机起重能力的方法及新型平头塔机
CN101993007A (zh) * 2009-08-15 2011-03-30 广西华力集团有限公司 一种带缓冲机构的吊管机吊臂限位装置
WO2020100145A1 (en) * 2018-11-18 2020-05-22 Sky-Line Cranes & Technologies Ltd. Luffing crane featuring tipping over balance
CN112537728A (zh) * 2020-12-19 2021-03-23 常德维联机械有限公司 一种塔机可调节配重装置
CN114746357A (zh) * 2019-12-27 2022-07-12 Sl接入系统公司 包括可移动起重臂和可移动配重的起重机

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3139853A1 (de) * 1981-10-07 1983-04-28 Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf "fahrzeugkran mit teleskopausleger"
CN101993007A (zh) * 2009-08-15 2011-03-30 广西华力集团有限公司 一种带缓冲机构的吊管机吊臂限位装置
CN101941653A (zh) * 2010-09-02 2011-01-12 山东富友有限公司 一种提高平头塔机起重能力的方法及新型平头塔机
WO2020100145A1 (en) * 2018-11-18 2020-05-22 Sky-Line Cranes & Technologies Ltd. Luffing crane featuring tipping over balance
CN114746357A (zh) * 2019-12-27 2022-07-12 Sl接入系统公司 包括可移动起重臂和可移动配重的起重机
CN112537728A (zh) * 2020-12-19 2021-03-23 常德维联机械有限公司 一种塔机可调节配重装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116281684A (zh) * 2023-03-20 2023-06-23 徐州建机工程机械有限公司 一种塔机臂架失衡倾斜移动平衡重的脱落结构及方法
CN116281684B (zh) * 2023-03-20 2024-12-24 徐州建机工程机械有限公司 一种塔机臂架失衡倾斜移动平衡重的脱落结构及方法
CN116409724A (zh) * 2023-04-25 2023-07-11 徐州建机工程机械有限公司 一种平衡重可脱落的后倾防倒塔装置、塔式起重机及方法
CN116654808A (zh) * 2023-06-01 2023-08-29 徐州建机工程机械有限公司 一种塔机臂架翻转防护机构及其使用方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115402942A (zh) 塔机突然卸载防倾覆系统、控制方法及处理器
ES2937812T3 (es) Grúa así como procedimiento para monitorizar el funcionamiento de una grúa de este tipo
CN204488767U (zh) 拉钩和拉钩系统
CN218088697U (zh) 塔机及用于其的自卸触发装置
WO2021179668A1 (zh) 起重机
CN208932801U (zh) 塔吊桩加固装置
CN109795952A (zh) 一种起重机用钢丝绳起升系统
CN201560066U (zh) 一种轻型装卸用新型门机
CN206188254U (zh) 一种桥梁修建移动式吊装支架
CN115557405A (zh) 塔式起重机和自卸平衡重的安装结构
CN210763979U (zh) 一种用于起重机的防摇装置
CN218058226U (zh) 塔式起重机
CN107298379A (zh) 一种桥式起重机专用吊具的钢绳摆动限位机构
CN206955517U (zh) 小制动力矩电磁插销式防坠落单支座驱动装置及起升机构
CN115402943A (zh) 塔式起重机
RU2436900C2 (ru) Способ управления экскавацией грунта и экскаватор для его осуществления
CN216379703U (zh) 一种车载式打桩机
CN204848045U (zh) 带活动配重系统的轮胎吊车
CN209668652U (zh) 一种防塔机吊钩冲顶断绳坠落的安全保护装置
CN109281293B (zh) 防脱钩机械自动抓梁
CN113716461A (zh) 一种起重船人字架吊装装置
CN206580467U (zh) 浮式后搁置单臂架起重机
CN219950323U (zh) 可脱落平衡重及塔式起重机的平衡臂
CN100354478C (zh) 自动平衡式强夯机
JP3224090B2 (ja) クレーンにおける伸縮ガイドの過負荷防止装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination