[发明专利]工程机械设备、可移动式配重系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明是涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种工程机械设备、可移动式配重系统及控制方法。

背景技术

一些工程机械设备（例如起重机、挖掘机等）上往往设有配重，配重可使工程机械设备的重心尽量靠近车体的回转中心，以保证车体的动态稳定性，减小回转支撑的转动阻力，并实现快速平稳回转。以挖掘机为例，为保证挖掘机的正常工作，在挖掘机配重的设计与布局中，需要考虑挖掘机的稳定性和安全性问题。挖掘机稳定性和安全性考虑不当，可导致挖掘机在挖掘过程中晃动严重甚至翻车。

目前国内外挖掘机普遍采用的固定式配重，配重箱位于挖掘机回转平台的尾部，配重箱与回转平台的联接采用止口挂钩及镶条定位、螺栓联接的方式。挖掘机的配重重量是在整机全部组装完成后，根据铲斗型号不同以及现场作业对象密度不同而选择。铲斗型号相同的情况下，作业对象密度大时，需要增加配重重量。采用这种固定式配重，在挖掘机作业过程中，工作装置的重心位置实时变化，却无法调整配重位置。

另外使用固定式配重装置时，配重的位置和重量在挖掘机作业过程中已经限定，挖掘机整机稳定性也就确定。然而随作业半径加大，挖掘机工作装置会产生相当大的倾翻力矩，会大大降低挖掘机整机的稳定性和安全性。而且在挖掘过程中，惯性载荷，作业对象改变以及外部突发性载荷等情况无法避免，若超出固定配重所能达到的稳定性性能范围，将造成挖掘机晃动，严重时甚至翻车。由于挖掘机整机失去稳定性，造成挖掘机不能充分发挥挖掘力，将造成资源浪费和不可挽回的损失。

发明内容

本发明目的在于提供一种可移动式配重系统、方法及工程机械设备，其可实现对配重位置的调节，改善工程机械设备工作的稳定性和安全性。

为达上述优点，本发明提供一种可移动式配重系统，所述可移动式配重系统包括：配重；信息采集装置，用于采集工程机械设备的工作状态信息；计算模块，所述计算模块内预存有工程机械设备的特征参数信息，所述计算模块根据所述工作状态信息及特征参数信息计算得出所述配重的理想配重位置；控制模块，将所述理想配重位置和所述配重的实际配重位置进行比较，并输出控制信号；调节装置，接收所述控制模块输出的控制信号，并将所述配重调整至所述理想配重位置。

在本发明的一个实施例中，所述的可移动式配重系统还包括传输模块，所述传输模块将所述信息采集装置采集得到的工作状态信息传输至所述计算模块。

在本发明的一个实施例中，所述的计算模块先根据所述工作状态信息及特征参数信息更新各部件的姿态变换矩阵，计算工程机械设备各部件在工程机械设备整机参考坐标系下的重心位置矢量，然后根据所述重心位置矢量、所述工作状态信息及所述特征参数信息，利用工程机械设备整机力矩平衡方程求解得到所述配重的理想配重位置。

在本发明的一个实施例中，所述的工程机械设备为挖掘机，所述计算模块还根据所述挖掘机的工作状态信息及特征参数信息对挖掘机进行工况判定，并利用当前工况下的挖掘机整机力矩平衡方程求解所述配重的理想配重位置。

在本发明的一个实施例中，所述信息采集装置包括布置于所述挖掘机上的多个传感器，所述传感器至少包括各一个用于实时感测挖掘机作业时所处位置的坡度的倾角传感器、用于实时感测所述挖掘机的回转平台及工作装置转角的角度传感器及用于实时感测所述挖掘机的配重的实际坐标位置的位移传感器。

在本发明的一个实施例中，所述的调节装置包括导轨支架、齿条、驱动马达及齿轮，所述导轨支架固定于所述工程机械设备的回转平台上，所述齿条固定于所述工程机械设备的回转平台上且与所述导轨支架上的滑轨平行，所述齿轮安装于所述配重的底部，所述配重设于所述导轨支架上，所述驱动马达接收所述控制模块的控制信号并驱动所述齿轮转动，所述齿轮与所述齿条啮合并带动所述配重沿着所述导轨支架滑动，以将所述配重调整至所述理想配重位置。

本发明还提出一种可移动式配重控制方法，所述方法包括以下步骤：采集工程机械设备的工作状态信息；根据所述工作状态信息及所述工程机械设备的特征参数信息计算得出所述配重的理想配重位置；将所述理想配重位置和所述配重的实际配重位置进行比较，并输出控制信号；根据所述控制信号将所述配重调整至所述理想配重位置。