[实用新型]距离获取装置、起重机变幅挠度补偿系统及起重机

说明书

本实用新型提出了一种用于起重机的距离获取装置、起重机变幅挠度补偿系统、及起重机，该系统包括：距离获取装置，用于获取所述臂架头部与所述重物在所述起重机的变幅平面内的初始相对距离；以及控制器，用于在所述起重机的卷扬操作开始时，获取所述起重机的初始工作幅度；在所述卷扬操作过程中，获取所述起重机的当前工作幅度；以及在所述当前工作幅度与所述初始工作幅度和所述初始相对距离之差超出第一阈值范围的情况下，执行变幅补偿操作直至所述当前工作幅度与所述初始工作幅度和所述初始相对距离之差小于第二阈值范围。本实用新型可实现起重机机变幅挠度的自动补偿，且可使得重物在起升和/或下落时，不产生摆动或者减少摆动。

技术领域

本实用新型涉及工程机械领域，更为具体的，涉及一种距离获取装置、起重机变幅挠度补偿系统、及包含该起重机变幅挠度补偿系统的起重机。

背景技术

起重机在起吊作业时，起重机臂架因承受重物载荷而发生挠度变形，导致重物离地时刻臂架头部已偏离重物正上方，起升重物的吊绳不再处于竖直状态，吊绳斜拉，从而引起重物的离地摆动，影响了作业安全与作业精准性。起重机在落钩作业时，起重机臂架因重物载荷的卸载而恢复非承载状态，同样导致重物最终落地时刻臂架头部偏离重物正上方，影响后续的吊装作业。

目前，大部分起重机上并未配置挠度补偿系统，对起重机因臂架挠度变形而导致的吊重离地偏摆的控制通常由机手手动操控完成。机手通过对力矩限制器显示的幅度、角度、重量信息以及起吊重物状态的观察，并结合自身经验，在起吊过程中进行卷扬起升、变幅起升的反复组合操作，直至吊重离地。若吊重离地偏摆较大，机手通常会继续进行调整，其观察判断重物位于偏摆中间位置时落吊，并再次起吊，减小离地后的吊重偏摆。

小部分起重机上配置有工作幅度补偿系统。目前的补偿技术主要有：1)利用工作幅度与变幅角度进行补偿。当卷扬起吊过程中检测到当前工作幅度差超过设定阀值时，根据工作幅度差计算目标变幅角度，启动变幅机构进行变幅，直至变幅达到目标变幅角度时停止变幅，继续卷扬起升并检测实时工作幅度。2)利用与吊钩相连的吊绳的倾斜角度进行补偿。当检测到吊绳相对于重力方向的倾斜角度大于设定阀值时，若为纵向偏摆角度，则通过调整起重臂仰角进行补偿；若为横向偏摆角度，则通过转台转动进行调整。

对于现有未配置挠度补偿而是采用机手手动操控来控制吊重偏摆的方式，其存在以下缺陷：1)吊重偏摆的控制效果依赖于机手经验与操控熟练度，对机手操控水平有较高要求，且很多时候不能及时补偿到位，还需要再进行落吊、再起吊的操作；2)机手在起吊过程中要进行补偿判断和手动补偿，通常需要多次手动切换卷扬起升与变幅起升动作，操作过程复杂；以及3)若机手未手动补偿到位，则存在一定的安全隐患，并影响作业精度。

对于利用工作幅度与变幅角度进行补偿的方式，其存在以下缺陷：1)补偿精度有限，计算复杂，较难实施，具体原因如下。目标变幅角度值由起重机吊重前工作幅度、当前吊重量或当前工作幅度、当前伸臂长度计算获得，其目的是使变幅后工作幅度与吊重前工作幅度相等。该计算方法是在变幅启动时刻计算，若变幅过程中吊重量不发生变化，则变幅后工作幅度能如预期回复至吊重前工作幅度。然而，起重机在做变幅补偿动作的同时也在起吊重物，在变幅过程前、后起吊重量会由G₁增大至G₂，因此产生的臂架挠度变形会带来工作幅度增量ΔR，则采用上述计算方法进行补偿会存在ΔR的补偿误差，其补偿精度有限。若目标变幅角度值计算方法考虑到变幅过程中吊重增加带来的幅度影响，因变幅停止时的吊重量未知，则目标变幅角度值、吊重前工作幅度、当前吊重量(变幅前)、变幅停止时吊重量间互相耦合，需要在考虑臂架非线性变形的同时迭代求解，计算量大，在实时控制的系统中难以实施。2)补偿精度受限于角度传感器的分辨率。若臂架因吊载变化产生的仰角变化量在角度传感器分辨率内，则控制中无法进行区分，但臂架对应的幅度变化值可能较大。目前，常用角度传感器的分辨率为0.03°左右，在部分工况下，0.03°臂架仰角变化对应的工作幅度变化值能达到0.3m以上。因此，通过变幅角度进行变幅补偿控制的方式不能进行精准控制，补偿精度有限。