一种起重机吊钩垂直控制系统及其控制方法与流程

技术特征：
1.一种起重机吊钩垂直控制系统，其特征在于：所述控制系统包括：臂架（1）、滑轮（2）、钢丝绳（3）、吊钩（4）、控制器（5）、拉力传感器（6）、倾角传感器（7）、变幅机构（8）、回转机构（9）、起升机构（10）和起重机塔身（11）；所述臂架（1）的顶部设置有与其旋转配合的滑轮（2），所述臂架（1）的底部与起重机塔身（11）相连接，所述臂架（1）的底部与起重机塔身（11）旋转配合，所述臂架（1）的旋转轴水平设置，所述变幅机构（8）与臂架（1）传动配合，所述回转机构（9）与起重机塔身（11）的底部传动配合，所述起重机塔身（11）的底部与起重机底盘的顶部旋转配合，所述起重机塔身（11）上设置有起升机构（10），所述起升机构（10）上设置有拉力传感器（6），所述拉力传感器（6）用于测量钢丝绳（3）受到的拉力，所述钢丝绳（3）的一端与起升机构（10）固定连接，所述钢丝绳（3）的另一端经过滑轮（2）后与吊钩（4）固定连接，所述起升机构（10）通过钢丝绳（3）与吊钩（4）传动配合，所述倾角传感器（7）设置在钢丝绳（3）上近吊钩（4）处；所述控制器（5）的拉力信号输入端与拉力传感器（6）的信号输出端相连接，所述控制器（5）的倾角信号输入端与倾角传感器（7）的信号输出端相连接，控制器（5）的控制端分别与变幅机构（8）、回转机构（9）和起升机构（10）信号连接。2.根据权利要求1所述的一种起重机吊钩垂直控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括控制平台（12），所述控制平台（12）的显示信号输入端与控制器（5）的显示信号输出端相连接，所述控制平台（12）的控制信号输出端与控制器（5）的控制信号输入端相连接。3.根据权利要求2所述的一种起重机吊钩垂直控制系统，其特征在于：所述变幅机构（8）、回转机构（9）和起升机构（10）均为电机驱动的执行结构，所述变幅机构（8）的变幅信号输入端通过数据总线与控制器（5）的变幅信号输出端相连接，所述回转机构（9）的回转信号输入端通过数据总线与控制器（5）的回转信号输出端相连接，所述起升机构（10）的起升信号输入端通过数据总线与控制器（5）的起升信号输出端相连接，所述控制器（5）通过数据总线与控制平台（12）信号连接，所述变幅机构（8）通过变幅钢丝绳与臂架（1）的顶端固定连接。4.根据权利要求2所述的一种起重机吊钩垂直控制系统，其特征在于：所述变幅机构（8）、回转机构（9）和起升机构（10）均为液压驱动的执行结构，所述变幅机构（8）的变幅信号输入端通过控制线与控制器（5）的变幅信号输出端相连接，所述回转机构（9）的回转信号输入端通过控制线与控制器（5）的回转信号输出端相连接，所述起升机构（10）的起升信号输入端通过控制线与控制器（5）的起升信号输出端相连接，所述控制器（5）通过数据总线与控制平台（12）信号连接，所述变幅机构（8）通过液压油缸与臂架（1）的中部固定连接。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种起重机吊钩垂直控制系统，其特征在于：所述倾角传感器（7）为双轴倾角传感器，所述倾角传感器（7）与吊钩（4）之间距离小于1米。6.根据权利要求5所述的一种起重机吊钩垂直控制系统，其特征在于：所述倾角传感器（7）通过倾角传感器支架套设在钢丝绳（3）上，所述倾角传感器支架与钢丝绳（3）旋转配合。7.一种权利要求1至6中任意一项所述的起重机吊钩垂直控制系统的控制方法，其特征
在于：所述控制方法包括以下步骤：第一步：开机自检，开启系统使吊钩（4）受重力影响垂直于地面，系统自动建立空间直角坐标系，所述空间直角坐标系的xoy平面为水平面，所述空间直角坐标系的原点为倾角传感器（7）所在位置o，此时空间直角坐标系的x轴与倾角传感器（7）第一轴重合，空间直角坐标系的y轴与倾角传感器（7）第二轴重合，空间直角坐标系的z轴垂直地面设置，所述空间直角坐标系建立完成后，操作人员调整倾角传感器支架使空间直角坐标系的x轴与臂架（1）在xoy平面的投影重合，此时开机自检步骤完成；第二步：挂取货物，操作人员将吊钩（4）与待吊取货物固定连接，吊钩（4）与待吊取货物固定连接后操作人员操纵控制器（5）开始工作，控制器（5）发出起升信号驱动起升机构（10）开始工作，起升机构（10）开始工作后卷收钢丝绳（3）并通过钢丝绳（3）驱动吊钩（4）升高，吊钩（4）升高后对待吊取货物提供向上拉力，此时拉力传感器（6）持续检测钢丝绳（3）所受拉力，当拉力传感器（6）检测到钢丝绳（3）所受拉力大于吊钩（4）的空勾重量时，起升机构（10）停止工作同时系统进入第三步检测步骤；第三步：检测倾角数据，设定钢丝绳（3）与滑轮（2）的接触点为a点，钢丝绳oa段投影到xoy平面的线段为oa'，倾角传感器（7）持续检测钢丝绳（3）的倾角并将倾角数据发送给控制器（5），所述控制器（5）收到倾角数据后计算得到a'点在空间直角坐标系内的坐标为（x，y，0），此时进入第四步调整步骤；第四步：调整起吊姿态，控制器（5）根据当前a点坐标（x，y，0）发出对应信号驱动回转机构（9）和变幅机构（8）工作:a）当x＞0时，控制器（5）发出信号驱动回转机构（9）工作，回转机构（9）驱动起重机塔身（11）向左旋转，b）当x＜0时，控制器（5）发出信号驱动回转机构（9）工作，回转机构（9）驱动起重机塔身（11）向右旋转，c）当x=0时，回转机构（9）不工作，d）当y＞0时，控制器（5）发出信号驱动变幅机构（8）工作，变幅机构（8）驱动臂架（1）仰角增大，e）当y＜0时，控制器（5）发出信号驱动变幅机构（8）工作，变幅机构（8）驱动臂架（1）仰角减小，f）当y=0时，变幅机构（8）不工作，所述回转机构（9）和变幅机构（8）工作时，拉力传感器（6）持续检测钢丝绳（3）所受拉力，当拉力传感器（6）检测到钢丝绳（3）所受拉力小于或等于钢丝绳（3）和吊钩（4）的自重时，回转机构（9）和变幅机构（8）停止工作，同时控制器（5）发出信号驱动起升机构（10）开始工作卷收钢丝绳（3），直到拉力传感器（6）检测到钢丝绳（3）所受拉力大于吊钩（4）的空勾重量，此时回转机构（9）和变幅机构（8）继续工作，当x值和y值小于起重机安全阈值时调整步骤完成，此时可以安全进行起吊操作。8.根据权利要求7所述的起重机吊钩垂直控制系统的控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括拉力传感器（6）标定步骤，所述拉力传感器（6）标定步骤由操作人员在起重机安装阶段或起重机检修阶段进行，所述拉力传感器（6）标定步骤如下：
操作人员操作控制平台（12）手动输入吊钩（4）空勾重量，所述吊钩（4）空勾重量为吊钩（4）与待吊取货物顶端高度平齐时拉力传感器（6）检测到的拉力；操作人员输入吊钩（4）空勾重量后，操作人员操作控制器（5）进入标定步骤并进行第二步准备步骤、第三步检测步骤和第四步调整步骤，同时操作人员观察起重机工作情况，当起重机工作过程中将待吊取货物吊起离地或第四步调整步骤中钢丝绳（3）处于松弛状态后起升机构（10）未开始工作并卷收钢丝绳（3）时，则表示拉力传感器（6）故障需要更换；当起重机完成第二步挂取货物、第三步检测倾角数据和第四步调整起吊姿态时拉力传感器（6）标定步骤完成。9.根据权利要求8所述的起重机吊钩垂直控制系统的控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括倾角传感器（7）标定步骤，所述倾角传感器（7）标定步骤由操作人员在起重机安装阶段或起重机检修阶段进行，所述倾角传感器（7）标定步骤如下：操作人员操作控制器（5）进入标定步骤并保持吊钩（4）竖直向下，操作人员操作控制器（5）标定此时倾角传感器（7）发出的倾角信号为0度，操作人员标定0度倾角信号后操作控制器（5）输入起重机安全阈值，当操作人员输入起重机安全阈值后操作起重机进行第二步准备步骤、第三步检测步骤和第四步调整步骤以标定起重机安全阈值，操作人员观察起重机工作情况，当第四步调整步骤中变幅机构（8）和回转机构（9）工作过程中x值和y值未缩小时，则表示倾角传感器（7）故障需要更换；当起重机完成第二步挂取货物、第三步检测倾角数据和第四步调整起吊姿态时倾角传感器（7）标定步骤完成。

技术总结
一种起重机吊钩垂直控制系统，包括臂架、滑轮、钢丝绳、吊钩、控制器、拉力传感器、倾角传感器、变幅机构、回转机构、起升机构、起重机塔身和控制平台；所述臂架的顶部设置有与其旋转配合的滑轮，所述臂架的底部与起重机塔身旋转配合，所述变幅机构与臂架传动配合，所述起重机塔身的底部与起重机底盘的顶部旋转配合，所述起重机塔身上设置有起升机构，所述起升机构上设置有拉力传感器，所述拉力传感器用于测量钢丝绳收到的拉力，所述起升机构通过钢丝绳与吊钩固定连接，所述倾角传感器设置在钢丝绳上近吊钩处。本设计不仅可以自动控制臂架调整位置以避免起吊后吊钩摆动，而且可以采用电动驱动或液压驱动以适应不同的需求。动或液压驱动以适应不同的需求。动或液压驱动以适应不同的需求。


技术研发人员：黄淮山 胡屾 吴健
受保护的技术使用者：武汉船用机械有限责任公司
技术研发日：2021.11.03
技术公布日：2022/2/8