CN116692702A - 一种可折叠超起装置、起重机及张紧控制系统、方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可折叠超起装置，超起装置包括超起臂架及设于其两端的超起支座和超起卷扬，所述超起臂架包括与超起支架连接的固定臂架及与超起卷扬连接的折叠臂架，所述折叠臂架与固定臂架通过转轴连接，通过展开和折叠实现超起臂架的长度调节，还公开了包括上述可折叠超起装置的起重机、多角度张紧控制系统及方法。本发明可指导可折叠超起在吊重作业前进行张紧，并结合主臂臂长与组合采用不同的两级展开方案，优化超起长度和展开角与臂架长度的关系，使其能最大程度的改善臂架的受力状态，提高臂架强度和刚度，提升产品性能。

Description

一种可折叠超起装置、起重机及张紧控制系统、方法

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其是涉及一种可折叠超起装置、起重机及张紧控制系统、方法。

背景技术

随着起重机技术的不断提高，以及客户对产品性能的更高要求，受单桥荷载稍微限制，整车重量并未增加，而臂架结构设计则更倾向于轻量化设计。这就导致臂长变长性能也要求增高，而臂架截面和板厚越来越小。如果在仅限于以前设计固定长度的超起装置，吊重性能提高有限，产品将很难满足客户需求，产品竞争力也会下降，直接影响着企业产品销量。

但是目前在市场使用的超起装置仍采用固定长度的结构形式，该种结构形式不能使起重臂充分发挥产品臂架结构的性能，不能更好的提高臂架强度和刚度，达不到客户对高性能的需求。另外，由于超起装置安装在起重臂基本臂上，受基本臂长度限制，超起装置的长度也不能大于基本臂的长度，固定长度的超起装置受到安装尺寸的制约。

现有技术中，超起装置主要两种形式，第一种是装配式，通过在超起臂架和超起卷扬间增加加长节结构或类似结构，达到改变超起装置使用时的长度；第二种是伸缩式，伸缩式结构，类似于起重臂的伸缩系统，伸缩系统采用油缸伸缩或者绳排伸缩变化，转场过程中全部缩回或者缩回一部分，在使用时在向外伸缩到使用的臂长。

装配式超起装置，在使用时通过在超起装置中增加装配件来实现超起装置长度变化，但增长后不再满足转场整机空间要求，需要把安装的部件重新拆掉才能将超起装置全部趴到起重臂上；而且增加的部件需要单独运输，该种形式不仅增加了转运成本，还增加了使用前后拆装时间，作业效率低，使用方便性差。

伸缩式超起装置，使用时可调节长度，但其采用伸缩缸，一端连在超起装置上部一端连在超起装置下部，由于超起装置长度大都在10m以上，使用伸缩油缸较长，油缸重量大，而且其成本高，性价比低，该特点制约着超起装置的发展和推广。

同时，现有技术中超起只有一个展开角，张紧时超起只能通过单一角度调整对臂架的影响，展开角度单一，超起长度固定的条件下，展开角度也不能多级调整，使用时不能根据起重臂的臂长调节展开角，两者不能达到最优匹配；该种单一角度形式下进行超起张紧对臂架性能改善有限，不能充分提升产品的性能。

发明内容

发明目的：为了克服背景技术的不足，本发明的第一目的是公开一种可折叠超起装置，可以通过折叠/展开的多级调整形态，实现三种不同的工作形态；

第二目的是公开包括上述可折叠超起装置的起重机，通过超起装置的折叠/展开，结合主臂臂长与组合可采用超起装置多级展开，切换不同的展开工作状态；

第三目的是公开包括上述可折叠超起装置的多角度张紧控制系统；

第四目的是公开包括上述可折叠超起装置的多角度张紧控制方法。

技术方案：本发明所公开的可折叠超起装置，超起装置包括超起臂架及设于其两端的超起支座和超起卷扬，所述超起臂架包括与超起支架连接的固定臂架及与超起卷扬连接的折叠臂架，所述折叠臂架与固定臂架通过转轴连接，通过展开和折叠实现超起臂架的长度调节。

进一步的，所述固定臂架和折叠臂架拼接端的一侧设置第一连接点，通过固定转轴连接。

进一步的，所述固定臂架和折叠臂架拼接端的另一侧、以及固定臂架和折叠臂架的臂侧也分别设置第二连接点和第三连接点，通过插销组件连接，当固定臂架和折叠臂架不折叠时，通过插销组件固定第二连接点位置；当固定臂架和折叠臂架完全折叠后，通过插销组件固定第三连接点位置。

进一步的，所述插销组件为自动拔插装置。

进一步的，所述固定臂架与折叠臂架通过曲柄摇杆组件连接，并通过驱动元件实现驱动，控制曲柄摇杆组件摆动，带动折叠臂架进行折叠/展开动作。

一种起重机，在起重机的伸缩式主臂上设有上述的可折叠超起装置。

一种多角度张紧控制系统，基于上述的起重机实现，包括：力限器系统、显示器系统、臂位检测装置、超起第一角度传感器、超起第二角度传感器、超起卷扬编码器和超起拉力传感器。

一种多角度张紧控制方法，采用上述的多角度张紧控制系统，包括如下步骤：

S1、将可折叠超起装置安装完成，检查起重机具备起臂条件；

S2、将超起装置的油缸和卷扬解锁，使主臂具备伸臂条件；

S3、主臂伸到指定臂长组合，并变幅到对应主臂角度；

S4、根据主臂臂长组合，超起装置进行一级展开，使一级展开角α达到指定角度，该一级展开角为固定臂架与主臂之间的夹角；

S5、根据主臂臂长组合，超起装置进行二级展开，使二级展开角β达到指定角度，该二级展开角为固定臂架与折叠臂架的夹角；

S6、对超起装置两级展开角是否与主臂相应臂长组合匹配再次确认，如不符，进行重新调整；

S7、对超起装置两级展开角确认无误后，进行超起张紧，卷扬达到指定转动角度时，卷扬锁止；

S8、通过超起拉力传感器检测超起张紧力是否满足设计需要，如不满足对超起卷扬解锁，调整卷扬齿数，重新张紧、锁止；

S9、张紧力满足设计值后，进行吊重。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点为：首先，在有限空间内，将固定长度式超起装置设计为可折叠装置，增加有效使用长度，提升臂架强度和刚度，通过与臂架臂长组合优化匹配，从而实现产品起重能力的大幅提升；其次，通过可折叠超起装置，实现了超起二级展开，可以更大程度地改变横向展开范围，使用时可以根据不同的起重臂臂长组合，切换不同的超起一级和二级展开工作状态，调节超起的有效长度和展开角度，使超起长度和起重机臂架长度相对应，达到最优匹配，充分提高臂架强度和刚度，降低超起自身受力，提高臂架的安全性和稳定性。

附图说明

图1为本发明可折叠超起装置结构图；

图2为本发明可折叠超起装置三种状态图；

图3为本发明可折叠超起装置折叠原理图；

图4为本发明起重机结构图；

图5为本发明起重机上超起装置四种工作状态；

图6为本发明多角度张紧控制方法流程图。

实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

如图1所示的可折叠超起装置，超起装置包括超起臂架1及设于其两端的超起支座和超起卷扬2，所述超起臂架1包括与超起支座连接的固定臂架101及与超起卷扬2连接的折叠臂架102，所述折叠臂架102与固定臂架101通过转轴连接，可通过该转轴向侧边折叠，通过展开和折叠实现超起臂架1的长度调节。

所述固定臂架101和折叠臂架102拼接端的一侧设置第一连接点103，通过固定转轴连接。所述固定臂架101和折叠臂架102拼接端的另一侧、以及固定臂架101和折叠臂架102的臂侧也分别设置第二连接点104和第三连接点105，通过插销组件连接，所述插销组件为自动拔插装置，作为执行元件优选为液压伸缩油缸，并可两级或多级伸缩。当固定臂架101和折叠臂架102不折叠时，通过插销组件固定第二连接点104位置；当固定臂架101和折叠臂架102完全折叠后，通过插销组件固定第三连接点105位置。

述固定臂架101与折叠臂架102通过曲柄摇杆组件106连接，并通过驱动元件107实现驱动，该驱动元件107优选为液压伸缩油缸，控制曲柄摇杆组件106摆动，带动折叠臂架102进行折叠/展开动作。

所述固定臂架101也可设为多段式结构，每段之间通过转轴连接，该转轴的具体实现结构与上述固定臂架101和折叠臂架102之间的转轴结构一致，可实现折叠臂架102两次以上的折叠动作。

如图2所示，固定结构长度和可折叠结构长度仅是示意作用，实际长度可根据设计需求变更。在本专利中对于超起卷扬的位置设计同样并不局限本专利中的超起可折叠臂架处，也可以设计在超起固定臂架处，具体根据设计需求定位置。油缸的伸缩运动通过曲柄摇杆组件106转化为超起可折叠臂架的旋转运动，将该运动机构模型简化为曲柄摇杆机构模型，如图3所示。

如图4所示的起重机，在起重机的伸缩式主臂上设有上述可折叠超起装置，超起装置是安装在主臂基本臂臂头处，道路运输、短距离重载转场时超起装置平趴在基本壁上；受基本臂长度和操纵室位置限制，转场状态超起结构长度有限，不能无限制变更其长度；在本专利中，设定转场状态最大超起结构长度为CQ_L，则对于固定超起长度的方案中，超起长度最大设计值为CQ_L；对于伸缩式超起结构设计方案，由于超起采用内外两节结构，其搭接比不能小于0.1，则伸缩式超起长度最大设计值为1.7*CQ_L。对于本发明专利方案，折叠超起结构可以实现总长为2*CQ_L的有效长度。

一般产品中超起长度每提升10%的长度，性能提升8%-12%。相对于超起结构固定长度的方案，可折叠超起方案性能提升约90%；相对于可伸缩超起方案，可折叠超起方案性能提升约30%。通过上述对比，可折叠超起方案，在性能提升方面远优于其他两种超起方案。

另外，采用可折叠超起装置大幅提升自身长度后还能避免整机空间对超起安装的制约，在安装和重载转场时可以将超起装置可折叠部分折叠，满足装配尺寸。在此状态下，还能保证满足整机高度不超过常规道路限高4m的要求。相对于将超起加长、在运输转场状态使超起上翘超过整机高度限制的方案，本专利具有很好的通过性、转场运输经济性。

如图5所示，可折叠超起装置与主臂结合提供了多种工作状态，分别为：完全展开工作状态、完全折叠工作状态、中间张紧工作状态和极限张紧工作状态。

其中：完全展开工况状态和极限张紧状态是吊重作业超起张紧的两个极限状态，而中间张紧工作状态介于上述两种状态中间，即中间张紧工作状态时的超起二级展开角度β是角度0°和极限张紧工作状态β^，中间的某个值；根据产品设计状态，极限张紧工作状态时二级展开角度β^，最大可达到一级展开角度α。完全折叠状态主要用在部件安装、转场运输等过程中。

通过可折叠机构，实现了超起二级展开，可以更大程度地改变横向展开范围。使用时可以根据不同的起重臂臂长组合，切换不同的超起一级和二级展开工作状态，调节超起的有效长度和展开角度，使超起长度和起重机臂架长度相对应，达到最优匹配，充分提高臂架强度和刚度，降低超起自身受力，提高臂架的安全性和稳定性。

一种多角度张紧控制系统，基于上述起重机实现，包括：力限器系统、显示器系统、臂位检测装置、超起第一角度传感器、超起第二角度传感器、超起卷扬编码器和超起拉力传感器等部件。

力限器系统是起重机上独立的完成由计算机控制的安全操作系统，能自动检测出起重机所吊载的质量及主臂角度、超起张紧力、超起两级展开角，并能够将数据在显示器系统上显示出等。

臂位检测装置用来检测主臂各节臂所在位置及是否插入臂销、确定主臂组合及主臂长度，通过主臂臂长和组合的检测，进一步确定与之相对应的超起张紧方案，即对应的超起一级张开角度和二级展开角度及张紧力。

超起第一角度传感器用来检测超起固定臂架相对主臂的展开角度，也就是超起一级展开角α；超起第二角度传感器用来检测超起可折叠臂架相对超起固定臂架之间的展开角度，即二级展开角β。优先地，不同的主臂臂长及不同的组合与不同的一二级展开角进行匹配，能更大程度提升臂架性能。超起角度传感器分别位于超起固定臂架和超起可折叠臂架上。

超起卷扬编码器用来检测和记录当前卷扬的齿数和相应卷扬转动角度，该数据与主臂臂长和组合相匹配，从而更好地更有效地提升臂架强度和刚度。超起卷扬编码器位于超起卷扬上。

吊重作业前，操控系统通过对各个角度传感器、超起卷扬角度的检测和控制实现可折叠超起的张紧。

本专利通过优化匹配超起一级、二级张开角度值与不同臂长的相互关系，实现了臂架最大的承载能力；张紧控制时需要严格对一级展开角、二级展开角进行识别检测，确保应用安全性。不同的一级展开角和二级展开角实现了不同的超起有效长度。

如图6所示，本申请的多角度张紧控制方法，包括如下步骤：

S1、将可折叠超起装置安装完成，检查起重机具备起臂条件；

S2、将超起装置的油缸和卷扬解锁，使主臂具备伸臂条件；

S3、主臂伸到指定臂长组合，并变幅到对应主臂角度；

S4、根据主臂臂长组合，超起装置进行一级展开，使一级展开角α达到指定角度，该一级展开角为固定臂架与主臂之间的夹角；

S5、根据主臂臂长组合，超起装置进行二级展开，使二级展开角β达到指定角度，该二级展开角为固定臂架与折叠臂架的夹角；

S6、对超起装置两级展开角是否与主臂相应臂长组合匹配再次确认，如不符，进行重新调整；

S7、对超起装置两级展开角确认无误后，进行超起张紧，卷扬达到指定转动角度时，卷扬锁止；

S8、通过超起拉力传感器检测超起张紧力是否满足设计需要，如不满足对超起卷扬解锁，调整卷扬齿数，重新张紧、锁止；

S9、张紧力满足设计值后，进行吊重。

超起装置使用完成后，需先将超起卷扬解锁，解除张紧状态，才能进行伸缩臂动作。

Claims (8)

1.一种可折叠超起装置，超起装置包括超起臂架（1）及设于其两端的超起支座和超起卷扬（2），其特征在于：所述超起臂架（1）包括与超起支座连接的固定臂架（101）及与超起卷扬（2）连接的折叠臂架（102），所述折叠臂架（102）与固定臂架（101）通过转轴连接，通过展开和折叠实现超起臂架（1）的长度调节。

2.根据权利要求1所述的可折叠超起装置，其特征在于：所述固定臂架（101）和折叠臂架（102）拼接端的一侧设置第一连接点（103），通过固定转轴连接。

3.根据权利要求2所述的可折叠超起装置，其特征在于：所述固定臂架（101）和折叠臂架（102）拼接端的另一侧、以及固定臂架（101）和折叠臂架（102）的臂侧也分别设置第二连接点（104）和第三连接点（105），通过插销组件连接，当固定臂架（101）和折叠臂架（102）不折叠时，通过插销组件固定第二连接点（104）位置；当固定臂架（101）和折叠臂架（102）完全折叠后，通过插销组件固定第三连接点（105）位置。

4.根据权利要求3所述的可折叠超起装置，其特征在于：所述插销组件为自动拔插装置。

5.根据权利要求4所述的可折叠超起装置，其特征在于：所述固定臂架（101）与折叠臂架（102）通过曲柄摇杆组件（106）连接，并通过驱动元件（107）实现驱动，控制曲柄摇杆组件（106）摆动，带动折叠臂架（102）进行折叠/展开动作。

6.一种起重机，其特征在于：在起重机的伸缩式主臂上设有权利要求5所述的可折叠超起装置。

7.一种多角度张紧控制系统，其特征在于，基于权利要求6所述的起重机实现，包括：力限器系统、显示器系统、臂位检测装置、超起第一角度传感器、超起第二角度传感器、超起卷扬编码器和超起拉力传感器。

8.一种多角度张紧控制方法，其特征在于，采用权利要求7所述的多角度张紧控制系统，包括如下步骤：

S1、将可折叠超起装置安装完成，检查起重机具备起臂条件；

S2、将超起装置的油缸和卷扬解锁，使主臂具备伸臂条件；

S3、主臂伸到指定臂长组合，并变幅到对应主臂角度；

S4、根据主臂臂长组合，超起装置进行一级展开，使一级展开角α达到指定角度，该一级展开角为固定臂架与主臂之间的夹角；

S5、根据主臂臂长组合，超起装置进行二级展开，使二级展开角β达到指定角度，该二级展开角为固定臂架与折叠臂架的夹角；

S6、对超起装置两级展开角是否与主臂相应臂长组合匹配再次确认，如不符，进行重新调整；

S7、对超起装置两级展开角确认无误后，进行超起张紧，卷扬达到指定转动角度时，卷扬锁止；

S8、通过超起拉力传感器检测超起张紧力是否满足设计需要，如不满足对超起卷扬解锁，调整卷扬齿数，重新张紧、锁止；

S9、张紧力满足设计值后，进行吊重。