一種汽車起重機超載時的變幅保護控制方式

汽車起重機，作為工程建設中重要的設備之一，在工程施工過程中發(fā)揮著不可或缺的作用。然而，在其使用過程中，由于作業(yè)場所的多變性、作業(yè)工況的復雜性以及一些超出既定允許范疇的違規(guī)操作等因素，導致各類大小事故時有發(fā)生。在諸類事故中，由于超載因素引起的不僅對生命財產造成極大的危害，并且急劇縮減了起重設備本身的使用壽命。

當前，力矩限制器作為一種完全由計算機控制的獨立安全操作系統(tǒng)，已經成為各大汽車起重機生產廠家所生產產品的標配。起重機的力矩限制器，不僅可自動檢測出吊載的重量、起重臂所處的角度、工作半徑、額定載荷與實際載重量等參數(shù)，并能實時監(jiān)控檢測起重機工況，自帶診斷功能，具備危險狀況報警及安全控制；且，具有黑匣子功能，可自動記錄作業(yè)時的危險工況，為事故分析處理提供依據，即將各參數(shù)的額定值與實際值示于中控屏的同時，后臺均予以記錄。如圖1中所示，當工況出現(xiàn)吊載重量超出額定值時，傳感器檢測到的超載情況，就會傳輸至力矩限制器，進而由力矩限制器以超載信號形式傳輸至卸荷閥，進一步地使卸荷閥獲得向導致危險動作發(fā)生的反方向動作指令。

現(xiàn)行的控制邏輯下，當力矩限制器檢測到超載情況時，系統(tǒng)就會直接切斷危險方向的動作指令，即禁止向下變幅、伸臂等作業(yè)動作的發(fā)生；該控制邏輯下，即使重物已經吊起，及時限制向下變幅也不會引起超載，這種方式是沒有問題的。那么，已經被廣泛采取的傳統(tǒng)控制邏輯程序則為，當設備出現(xiàn)向下變幅時力臂加大致使起重性能下降的情況時，此時就會被力矩限制器迅速檢測到并定為超載工況，繼而發(fā)出超載信號，切斷危險方向動作。但隨著實際工程施工過程中所遇到的吊載作業(yè)工況種類的不斷增加，現(xiàn)行控制邏輯僅限制向下變幅、伸臂等作業(yè)動作是遠遠不夠的。因為如果超載工況發(fā)生在重物正在被向上起吊但是還沒有完全離開地面的臨界情況時，此時力矩限制器仍然能夠檢測到超載工況并且發(fā)出超載信號以切斷危險方向動作；此時雖然變幅向下和起鉤動作已被限制，然而變幅向上的動作并未被禁止，此時操作人員可能會通過操作變幅向上來拉起重物，這種操作就變成了一種危險動作。并且，對于操作人員來說此類操作方式是常見的。而當前各大主機廠的中小噸位車型的整車控制均未對此種狀態(tài)下的動作采取相應的應對措施，這就成了一個非常大的安全漏洞，上述工況發(fā)生時就可能造成大的安全事故。

1  新控制方式

為了解決上述問題，首先需給予控制系統(tǒng)識別上述細分工況的指令，然后設計出不同工況下的控制方式。如何識別重物是否離開地面呢？在變幅向下造成的超載狀態(tài)下，載荷可能會超過100%，但是我們不能簡單認定當載荷超過100%時就限制變幅向上的動作，該種方式下可能會影響正常的作業(yè)要求。在設計伊始，人為地將超載值達到110%定義為是超載重物未離地工況，在限制變幅向下、伸臂等動作的同時也限制變幅向上動作；其中當超載在100%~110%的范圍內，變幅向上的動作也是被允許的。

對于識別出的細分工況控制，除了要完善控制軟件外，整車工作裝置系統(tǒng)中還需在變幅控制油路中增加一個泄壓閥。如圖2所示，在超載重物未離地的工況發(fā)生時，我們要限制變幅向上動作：首先系統(tǒng)檢測到超載，接下來力矩限制器在發(fā)出控制信號來切斷變幅向上動作的同時，另外液壓系統(tǒng)在變幅向上動作這路控制的先導油路上要有卸荷閥，且該閥不能與原卸荷閥共用。

具體的控制過程為，在液壓系統(tǒng)上增加一個卸荷閥用來單獨控制變幅向上的卸荷動作，另外當力矩限制器檢測到超載110%時，力矩限制器在發(fā)出超載信號的同時，多發(fā)出1路變幅向上的卸荷信號來控制變幅卸荷閥，當變幅卸荷閥得電的時切斷變幅向上的動作，以起到安全保護的作用。

2  結語

作為事故率最高的特種機械設備之一的起重機的廣泛應用，其面臨的工作環(huán)境惡劣復雜性，極其考驗設備在設計和試驗驗證階段考量的全面性，如何確保整機在完整服役周期內的安全性、可靠性是一項需持續(xù)改善的任務。一旦設備的關鍵零部件發(fā)生故障，就可能破壞整臺設備甚至影響整個生產過程，不僅造成巨大的經濟損失，甚至可能導致災難性的人員傷亡事故。其次，基于實際工程施工應用中所遇到問題的解決方案，進而推廣應用到后續(xù)所生產制造的設備性能優(yōu)化與提升上，也是非常重要的技術提升手段。

文中，相比于原超載控制方式，在新的超載控制方式中，我們不僅在軟件方面寫入了細分工況識別方式，并且在硬件上還增加了一個泄壓閥，這樣就做到了在產品設計之初對其各種使用工況下的安全做了考量；然后在產品試驗階段，通過批量產品的規(guī)模有效試驗的方式來驗證參數(shù)設定以及功能實現(xiàn)的有效性與可靠性。當然，隨著實際工程施工過程中新情況的出現(xiàn)以及新要求的提出，各主機制造廠在電液系統(tǒng)設計源頭的控制邏輯以及元器件種類和數(shù)量的使用上也都在不斷地完善與更新。

本文來源：《企業(yè)科技與發(fā)展》：http://m.00559.cn/w/qk/21223.html