一種汽車起重機(jī)超載時(shí)的變幅保護(hù)控制方式

柳坤　王充　白曉軍　王海濤　孫玉魁

【摘 要】文章基于現(xiàn)有工程施工應(yīng)用中所遇到的問(wèn)題，在重物未離地出現(xiàn)超載工況時(shí)，變幅操作未被禁止，對(duì)汽車起重機(jī)的超載工況進(jìn)行了重新梳理與細(xì)分，從而優(yōu)化了原配置的力矩限制器及整車控制邏輯，即不同細(xì)分工況分別采用不同的控制解決方法，為汽車起重機(jī)在各種施工工況下的作業(yè)安全性提供基礎(chǔ)性的保障。

【關(guān)鍵詞】汽車起重機(jī)；超載；變幅保護(hù)

【中圖分類號(hào)】TH21 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）09-0092-02

0 引言

汽車起重機(jī)作為工程建設(shè)中重要的設(shè)備之一，在工程施工過(guò)程中發(fā)揮著不可或缺的作用。然而，在其使用過(guò)程中，由于作業(yè)場(chǎng)所的多變性、作業(yè)工況的復(fù)雜性及一些超出既定允許范疇的違規(guī)操作等因素，導(dǎo)致各類大小事故時(shí)有發(fā)生。在諸類事故中，由于超載因素引起的事故不僅對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)造成極大的危害，并且急劇縮減了起重設(shè)備的使用壽命。

當(dāng)前，力矩限制器作為一種完全由計(jì)算機(jī)控制的獨(dú)立安全操作系統(tǒng)，已經(jīng)成為各大汽車起重機(jī)生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)產(chǎn)品的標(biāo)配。起重機(jī)的力矩限制器，不僅可自動(dòng)檢測(cè)出吊載的重量、起重臂所處的角度、工作半徑、額定載荷與實(shí)際載重量等參數(shù)，并能實(shí)時(shí)監(jiān)控檢測(cè)起重機(jī)工況，自帶診斷功能，具備危險(xiǎn)狀況報(bào)警及安全控制，而且具有黑匣子功能，可自動(dòng)記錄作業(yè)時(shí)的危險(xiǎn)工況，為事故分析處理提供依據(jù)，即將各參數(shù)的額定值與實(shí)際值示于中控屏的同時(shí)，后臺(tái)均予以記錄。原超載控制示意框圖如圖1所示，當(dāng)工況出現(xiàn)吊載重量超出額定值時(shí)，傳感器檢測(cè)到超載情況，并傳輸至力矩限制器，進(jìn)而由力矩限制器以超載信號(hào)形式傳輸至卸荷閥，使卸荷閥獲得向?qū)е挛ｋU(xiǎn)動(dòng)作發(fā)生的反方向動(dòng)作的指令。

在現(xiàn)行的控制邏輯下，當(dāng)力矩限制器檢測(cè)到超載情況時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)直接切斷危險(xiǎn)方向的動(dòng)作指令，即禁止向下變幅、伸臂等作業(yè)動(dòng)作的發(fā)生；該控制邏輯下，即使重物已經(jīng)吊起，及時(shí)限制向下變幅也不會(huì)引起超載，這種方式是沒(méi)有問(wèn)題的。那么，已經(jīng)被廣泛采取的傳統(tǒng)控制邏輯程序則為當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)向下變幅時(shí)力臂加大致使起重性能下降的情況時(shí)，就會(huì)被力矩限制器迅速檢測(cè)到并定為超載工況，繼而發(fā)出超載信號(hào)，切斷危險(xiǎn)方向動(dòng)作。但隨著實(shí)際工程施工過(guò)程中所遇到的吊載作業(yè)工況種類的不斷增加，現(xiàn)行控制邏輯僅限制向下變幅、伸臂等作業(yè)動(dòng)作是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。如果超載工況發(fā)生在重物正在被向上起吊但是還沒(méi)有完全離開(kāi)地面的臨界情況時(shí)，力矩限制器仍然能夠檢測(cè)到超載工況并且發(fā)出超載信號(hào)以切斷危險(xiǎn)方向動(dòng)作。此時(shí)雖然變幅向下和起鉤動(dòng)作已被限制，但變幅向上的動(dòng)作并未被禁止，此時(shí)操作人員可能會(huì)通過(guò)操作變幅向上來(lái)拉起重物，這種操作就變成了一種危險(xiǎn)動(dòng)作。并且，對(duì)于操作人員來(lái)說(shuō)，此類操作方式是常見(jiàn)的，而當(dāng)前各大主機(jī)廠的中小噸位車型的整車控制均未對(duì)此種狀態(tài)下的動(dòng)作采取應(yīng)對(duì)措施，存在非常大的安全漏洞，如果上述工況發(fā)生就可能造成大的安全事故。

1 新控制方式

為了解決上述問(wèn)題，首先需給予控制系統(tǒng)識(shí)別上述細(xì)分工況的指令，然后設(shè)計(jì)出不同工況下的控制方式。如何識(shí)別重物是否離開(kāi)地面呢？在變幅向下造成超載的狀態(tài)下，載荷可能會(huì)超過(guò)100%，但是我們不能簡(jiǎn)單認(rèn)定當(dāng)載荷超過(guò)100%時(shí)就限制變幅向上的動(dòng)作，該種方式下可能會(huì)影響正常的作業(yè)要求。在設(shè)計(jì)伊始，人為地將超載值達(dá)到110%定義為是超載重物未離地工況，在限制變幅向下、伸臂等動(dòng)作的同時(shí)也限制變幅向上動(dòng)作，其中當(dāng)超載在100%～110%范圍內(nèi)，變幅向上的動(dòng)作也是被允許的。

對(duì)于識(shí)別出的細(xì)分工況控制，除了要完善控制軟件外，整車工作裝置系統(tǒng)中還需在變幅控制油路中增加一個(gè)泄壓閥。新超載控制示意框圖如圖2所示，在發(fā)生超載重物未離地的工況時(shí)，要限制變幅向上動(dòng)作：系統(tǒng)檢測(cè)到超載，然后力矩限制器發(fā)出控制信號(hào)來(lái)切斷變幅向上動(dòng)作，同時(shí)液壓系統(tǒng)在變幅向上動(dòng)作這路控制的先導(dǎo)油路上要有卸荷閥且該閥不能與原卸荷閥共用。

具體控制過(guò)程為在液壓系統(tǒng)上增加一個(gè)卸荷閥來(lái)單獨(dú)控制變幅向上的卸荷動(dòng)作。此外，當(dāng)力矩限制器檢測(cè)到超載110%時(shí)，力矩限制器在發(fā)出超載信號(hào)的同時(shí)，多發(fā)出1路變幅向上的卸荷信號(hào)來(lái)控制變幅卸荷閥，當(dāng)變幅卸荷閥得電時(shí)切斷變幅向上的動(dòng)作，以起到安全保護(hù)的作用。

2 結(jié)語(yǔ)

事故率最高的特種機(jī)械設(shè)備之一的起重機(jī)的廣泛應(yīng)用，其面臨的工作環(huán)境惡劣、復(fù)雜，極其考驗(yàn)設(shè)備在設(shè)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證階段考量的全面性，確保整機(jī)在完整服役周期內(nèi)的安全性、可靠性是一項(xiàng)需持續(xù)改善的任務(wù)。一旦設(shè)備的關(guān)鍵零部件發(fā)生故障，就可能破壞整臺(tái)設(shè)備甚至影響整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至可能導(dǎo)致災(zāi)難性的人員傷亡事故?；趯?shí)際工程施工應(yīng)用中所遇到問(wèn)題的解決方案，進(jìn)而推廣應(yīng)用到后續(xù)所生產(chǎn)制造的設(shè)備性能優(yōu)化與提升上，也是非常重要的技術(shù)提升手段。

相比于原超載控制方式，在新的超載控制方式中，我們不僅在軟件方面寫(xiě)入了細(xì)分工況識(shí)別方式，并且在硬件上還增加了一個(gè)泄壓閥，這樣就做到了在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初對(duì)其各種使用工況下的安全做了考量。然后在產(chǎn)品試驗(yàn)階段，通過(guò)批量產(chǎn)品的規(guī)模有效試驗(yàn)的方式來(lái)驗(yàn)證參數(shù)設(shè)定及功能實(shí)現(xiàn)的有效性與可靠性。當(dāng)然，隨著實(shí)際工程施工過(guò)程中新情況的出現(xiàn)及新要求的提出，各主機(jī)制造廠在電液系統(tǒng)設(shè)計(jì)源頭的控制邏輯及元器件種類和數(shù)量的使用上也都在不斷地完善與更新。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]賈佳奇.汽車起重機(jī)作業(yè)可靠性試驗(yàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2016.

[2]蘇偉.130 t汽車起重機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].大連：大連理工大學(xué)，2015.

[3]杜文遼.狀態(tài)監(jiān)控與智能診斷關(guān)鍵技術(shù)研究及其在汽車起重機(jī)主泵中的應(yīng)用[D].上海：上海交通大學(xué)，2013.

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]