[发明专利]一种变幅绳称重算法

说明书

技术领域

本发明涉及一种力矩限制器或称重仪表的称重算法，具体涉及一种根据变幅绳受力测量起重机吊钩下起吊负荷的称重方法。

背景技术

对于轮胎吊、履带吊类型的起重机，由于其臂杆是采用分节拼装来改变臂长的，若采用主绳称重方式的力矩限制器，则会存在传感器电缆的收放和维护难度大的问题，容易发生故障，因而目前常采用变幅绳称重方式。但是目前普遍采用的变幅绳称重算法存在以下问题：

1、必须对空载状态的臂杆进行连续变幅标定，连续记录变幅区间的传感器输出信号值，并进行一至三点的砝码标定。一旦没有做过标定的某种工况臂长，或者做过标定，但臂杆的作业幅度超出了标定时的变幅区间，则无法实现称重测量。因为现有变幅绳称重法必须对所有工况下的臂长一一标定后，才能进行称重。

2、一台起重机的不同工况与不同臂长组合，少则五六种，多则达到上百种，尤其是履带吊，由于工况模式多、臂长长度组合多，为了调试力矩限制器，需要耗费大量时间拆换臂杆以调节臂杆长度，导致调时间过长。完成一台履带吊的力矩限制器调试，甚至需要半年以上之间，导致力矩限制器厂家和其中机厂家都需花费大量人力和时间，成本过高。

3、现有力矩限制器直接将拉力传感器输出信号量的ADC结果作为计算的输入变量，使得调试标定数据与拉力传感器个体密切相关(毫伏级差分输出的个体差异大)，导致调试数据不能在同型同款的起重机器仪表上重复使用，且各拉力传感器不能互换。若拉力传感器因损坏后需要更换，则力矩限制器必须重新完成标定后，才能使用。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，现提出了一种新的变幅绳称重算法，以优化调试步骤、减少调试时间、并解决现有传感器不能互换的问题，实现数据的重复利用。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种变幅绳称重算法，包括以下步骤：

1)以起重机臂杆根部的铰点O为圆点，建立力学模型，根据力矩平衡时合力矩为零的原理，可推导出起吊重量G的计算公式如下：

公式(1)中，α表示当前变幅角度，F_(α)表示当前变幅绳拉力，表示变幅绳力臂，G_M表示臂杆自重，L_M表示臂杆重心位置，表示顶杆推力，表示顶杆力臂，表示吊钩力臂，L_n表示主绳力臂，n为动滑轮组倍率。

2)标定角度传感器；

3)标定变幅绳拉力传感器；

4)标定臂杆参数，包括臂杆自重和臂杆长度；

5)标定顶杆推力。

步骤3)中，变幅绳拉力传感器的标定包括以下步骤：

①对仪表的模/数单元特性进行标定：首先，将标准传感器与仪表相连，然后，将标准传感器的灵敏度K输入到仪表的传感器标定菜单，最后，将标准传感器分别置于不受力和满量程受力状态，分别读取相应状态下的输出值A₀和A_F，并保存到传感器标定菜单；

②对实际配用的拉力传感器做适配处理：首先，取下标准传感器，将实际配用的拉力传感器与仪表相连，然后，将实际配用的拉力传感器的量程F_S和灵敏度K_a输入到仪表的传感器适配菜单，最后，读取该实际配用的拉力传感器在不受力状态下的输出值AD₀；

③建立拉力传感器输出值AD_X与当前变幅绳拉力F_(α)的换算公式：

公式(2)中，AD_X表示拉力传感器的实际输出值，

进一步，当起重机采用固定式A形架时，变幅绳力臂的计算公式如下：

公式(3)中，L为当前臂长，

公式(3)中，c为变幅绳与臂杆的夹角，其计算公式如下：

公式(4)中，A_x表示A形架上变幅绳安装位置与圆点O之间的水平距离；A_y表示表示A形架上变幅绳安装位置与圆点O之间的竖直距离。

进一步，当起重机采用活动式A形架时，A形架包括铰接在车体上的活动撑杆KA、可伸缩的设置在车体上的固定伸缩杆AM，活动撑杆KA和固定伸缩杆AM构成三角形，活动撑杆KA和固定伸缩杆AM铰接与铰接点A，此时，变幅绳力臂的计算步骤如下：