[发明专利]臂架防后倾装置及其控制方法、履带式起重机

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械领域的大吨位履带式起重机领域，具体而言，涉及一种臂架防后倾装置及其控制方法、履带式起重机。

背景技术

由于履带起重机的结构特点，并且随着履带起重机不断向大型化发展，臂架的长度越来越长，工作幅度越来越小，导致臂架的工作角度越来越大(与前水平面所成的夹角)，起重机起升载荷时，臂架系统的重心前移，臂架会产生一定的挠度，拉板和钢丝绳也会有一定的变形。在突然卸载或受到向后的风力情况下，由于变幅系统和整机的弹性作用，有发生后倾事故的可能。为此在进行履带式起重机总体设计时，要为整机设置防后倾装置，从而在突然卸载等特殊工况下，防止臂架向后倾倒、减少臂架振动，提高系统稳定性。

防后倾装置在设计上需要满足以下几方面的要求：

(1)防后倾装置在臂架未达到指定的最大仰角前应尽量减少对臂架的负力矩作用。

(2)在突然卸载等工况下能可靠的保护臂架，使臂架的振动幅度在允许的安全范围。

(3)防后倾装置应在不同工况下都能大幅度减轻主臂和整机在突然卸载情况的振动，进而提高整机工作的安全性。

国内现有的大吨位起重机多采用弹簧式或液压式防后倾装置，一方面在臂架正常工作时就产生了较大的负力矩，另一方面在突然卸载情况下活塞杆的输出力会对臂架产生较大的冲击，从而降低臂架的使用寿命，影响其正常的工作性能。

发明内容

本发明旨在提供一种臂架防后倾装置及其控制方法、履带式起重机，能够有效降低臂架工作时的负力矩问题，对臂架起到良好的缓冲保护作用，保证臂架系统工作的稳定性。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种臂架防后倾装置，包括：变阻尼器，设置在臂架和基座之间；传感器，设置在臂架上，包括位移传感器、角度传感器和速度传感器；处理系统，分别连接至传感器和变阻尼器，根据传感器测得的臂架参数获得变阻尼器控制臂架运动所需的驱动信号，并将驱动信号输送至变阻尼器。

进一步地，处理系统包括：数据采集单元，用于采集传感器所传递的臂架参数信息；控制单元，连接至数据采集单元，并根据数据采集单元采集到的臂架参数信息计算变阻尼器的控制力数据；转换单元，连接至控制单元，接收控制单元输出的控制力数据，并将控制力数据转换为驱动信号输送至变阻尼器。

进一步地，控制单元包括：识别子单元，用于接收数据采集单元采集到的臂架参数信息，并对臂架参数信息进行识别，确定臂架的运动状态；计算子单元，根据识别子单元确定的运动状态计算相应状态下的变阻尼器的控制力数据，并将计算的控制力数据输送至转换单元。

进一步地，计算子单元包括：参数化建模模块，根据臂架参数信息建立臂架状态模型；动力仿真模块，根据参数化建模模块所建立的模型进行动力仿真计算，计算控制臂架运动的主动控制力数据；比较模块，用于对主动控制力数据与变阻尼器的阻尼力调节范围进行比较，并根据比较结果确定控制臂架运动所需的控制力数据，并输出该控制力数据至转换单元。

进一步地，计算子单元包括：仰角判断模块，根据臂架参数信息判断臂架仰角所处的范围；求值模块，根据仰角判断模块确定的臂架仰角范围确定控制臂架运动所需的控制力数据，并输出该控制力数据至转换单元。

进一步地，变阻尼器为磁流变阻尼器，驱动信号为驱动电压或者驱动电流。

根据本发明的另一方面，提供了一种上述的臂架防后倾装置的控制方法，包括：步骤S1，传感器计算臂架的位移信息、角度信息和速度信息，并传递至处理系统；步骤S2，处理系统对传感器所传递的位移信息、角度信息和速度信息进行处理，确定臂架的运动状态，然后根据该运动状态，计算变阻尼器控制臂架运动所需的驱动信号，并将该驱动信号输送至变阻尼器；步骤S3，变阻尼器根据处理系统所输送的驱动信号输出阻尼力，控制臂架运动。

进一步地，处理系统包括数据采集单元、控制单元和转换单元，步骤S2包括：步骤S21，数据采集单元采集传感器所传递的臂架的位移信息、角度信息和速度信息，并输送至控制单元中；步骤S22，控制单元根据数据采集单元采集到的臂架的位移信息、角度信息和速度信息进行计算，计算变阻尼器的实际控制力数据，并输送至转换单元；步骤S23，转换单元将控制单元所传递的实际控制力数据转换为驱动信号，并输送至变阻尼器。