韓曉東，孫 浩，李思奇，王永立，李 兵

(1.浙江三一裝備有限公司，浙江 湖州 313000； 2.湖州師范學(xué)院 工學(xué)院，浙江 湖州 313000)

0 引 言

隨著工程機(jī)械的快速發(fā)展及國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求的擴(kuò)大，履帶起重機(jī)憑借其可負(fù)載行駛、爬坡能力強(qiáng)、接地比壓小等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在路基建設(shè)、風(fēng)力及化工建設(shè)等領(lǐng)域具有較大的市場(chǎng)占有率，具有其他起重設(shè)備無(wú)法替代的地位[1]。GB6067.1-2010《起重機(jī)械安全規(guī)程》規(guī)定額定起重量隨工作半徑變化的起重機(jī)需要安裝力矩限制器，可有效防止超載引起臂架結(jié)構(gòu)件斷裂或車(chē)體翻車(chē)的危害，減少設(shè)備損害和人員傷亡[2]。

目前力矩限制器在實(shí)際應(yīng)用中主要采用反推的方式，通過(guò)跑空鉤以獲取臂架自重力矩，進(jìn)而計(jì)算實(shí)際吊載重量[3]。該方法需要對(duì)不同的工況均實(shí)行跑空鉤標(biāo)定，因此較為繁復(fù)。筆者提出一種可實(shí)現(xiàn)力矩限制器免空鉤標(biāo)定的算法與應(yīng)用，能夠提高其計(jì)算效率。

1 力矩限制器原理

履帶起重機(jī)力矩限制器算法是通過(guò)獲取拉板拉力、臂架角度，以臂架根部絞點(diǎn)為中心建立力矩平衡方程式，再根據(jù)方程即可求解臂架吊重，其算法原理如圖1所示。

圖1 力矩限制器算法原理

圖中：A為臂架根部絞點(diǎn)；B為為滑輪中心；a為臂架角度；L為臂架長(zhǎng)度；F為拉板拉力；f為鋼絲繩拉力；n為鋼絲繩倍率；H為滑輪效率。

F×LF+f×Lf=T×LT+G×LG+

mg×Lmg

(1)

式中:f=mg/nH，L、α為已知變量，并結(jié)合已知結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過(guò)三角關(guān)系即可求得公式(1)中各自拉力對(duì)應(yīng)的力臂LF、Lf、LT、Lmg、LG，進(jìn)而可以計(jì)算臂架吊載重量。

2 免空鉤標(biāo)定

2.1 免空鉤標(biāo)定算法的研究

免空鉤標(biāo)定算法能夠根據(jù)不同的臂架工況自動(dòng)計(jì)算臂架自重力矩。臂架長(zhǎng)度決定臂架的重量，臂架角度決定臂架的力臂，因此通過(guò)臂架長(zhǎng)度、臂架角度即可計(jì)算臂架自重。免空鉤標(biāo)定算法原理如圖2所示，其中臂架角度由臂架角度傳感器檢測(cè)獲??；臂架重量由臂架長(zhǎng)度決定，均為已知變量。臂架自重力矩計(jì)算公式:

(2)

式中：GX為臂架重心到臂架根部絞點(diǎn)的距離；GY為偏移量。

圖2 免空鉤標(biāo)定算法原理

2.2 免空鉤標(biāo)定算法的實(shí)現(xiàn)

免空鉤標(biāo)定算法中臂架自重力矩的計(jì)算通過(guò)空鉤標(biāo)定計(jì)算軟件實(shí)現(xiàn)，該軟件可根據(jù)車(chē)型和工況自動(dòng)計(jì)算對(duì)應(yīng)臂架的自重力矩。計(jì)算的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在控制器存儲(chǔ)單元中，系統(tǒng)可根據(jù)對(duì)應(yīng)的工況自動(dòng)調(diào)用，軟件界面如圖3所示。

圖3 空鉤標(biāo)定計(jì)算軟件

2.3 實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析

試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)以SCC3200A車(chē)型為例，針對(duì)18種不同的履帶起重機(jī)臂架工況，采用免空鉤標(biāo)定算法得到的計(jì)算值與檢測(cè)值對(duì)比如圖4所示。

應(yīng)用本文提出的免空鉤標(biāo)定算法，得到的18種工況下臂架自重力矩的具體計(jì)算值如表1所列。

圖4 免空鉤標(biāo)定算法臂架自重力矩的檢測(cè)值與計(jì)算值

表1 臂架自重力矩的檢測(cè)值和計(jì)算值

通過(guò)上述18種不同工況對(duì)比分析，臂架自重力矩試驗(yàn)檢測(cè)值和理論計(jì)算值的誤差率在0.159 3%～1.589 0%。造成誤差的原因主要有，拉力傳感器和角度傳感器精度存在誤差；推導(dǎo)模型相對(duì)理想化，沒(méi)有考慮臂架撓度等其他因素的影響。在試驗(yàn)檢測(cè)中誤差基本控制在1.5%以下，可以滿足力矩限制器綜合誤差精度的要求。

3 結(jié) 語(yǔ)

提出一種力矩限制器免空鉤標(biāo)定的算法與應(yīng)用，該算法能夠計(jì)算臂架自重力矩，與實(shí)驗(yàn)檢測(cè)值的誤差在1.5%以內(nèi)。該算法可以應(yīng)用到履帶起重機(jī)力矩限制器的免空鉤標(biāo)定中，能夠提高履帶起重機(jī)的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。