柳坤　王充　白曉軍　王海濤　孫玉魁

【摘 要】文章基于現(xiàn)有工程施工應(yīng)用中所遇到的問題，在重物未離地出現(xiàn)超載工況時，變幅操作未被禁止，對汽車起重機的超載工況進(jìn)行了重新梳理與細(xì)分，從而優(yōu)化了原配置的力矩限制器及整車控制邏輯，即不同細(xì)分工況分別采用不同的控制解決方法，為汽車起重機在各種施工工況下的作業(yè)安全性提供基礎(chǔ)性的保障。

【關(guān)鍵詞】汽車起重機；超載；變幅保護(hù)

【中圖分類號】TH21 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）09-0092-02

0 引言

汽車起重機作為工程建設(shè)中重要的設(shè)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(fù)雜性及一些超出既定允許范疇的違規(guī)操作等因素，導(dǎo)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事故不僅對人們的生命財產(chǎn)造成極大的危害，并且急劇縮減了起重設(shè)備的使用壽命。

當(dāng)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(jīng)成為各大汽車起重機生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)產(chǎn)品的標(biāo)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，而且具有黑匣子功能，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(jù)，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。原超載控制示意框圖如圖1所示，當(dāng)工況出現(xiàn)吊載重量超出額定值時，傳感器檢測到超載情況，并傳輸至力矩限制器，進(jìn)而由力矩限制器以超載信號形式傳輸至卸荷閥，使卸荷閥獲得向?qū)е挛ｋU動作發(fā)生的反方向動作的指令。

在現(xiàn)行的控制邏輯下，當(dāng)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(jīng)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(jīng)被廣泛采取的傳統(tǒng)控制邏輯程序則為當(dāng)設(shè)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，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(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。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，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，但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(dāng)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)下的動作采取應(yīng)對措施，存在非常大的安全漏洞，如果上述工況發(fā)生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(xì)分工況的指令，然后設(shè)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？在變幅向下造成超載的狀態(tài)下，載荷可能會超過100%，但是我們不能簡單認(rèn)定當(dāng)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(shè)計伊始，人為地將超載值達(dá)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(dāng)超載在100%～110%范圍內(nèi)，變幅向上的動作也是被允許的。

對于識別出的細(xì)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。新超載控制示意框圖如圖2所示，在發(fā)生超載重物未離地的工況時，要限制變幅向上動作：系統(tǒng)檢測到超載，然后力矩限制器發(fā)出控制信號來切斷變幅向上動作，同時液壓系統(tǒng)在變幅向上動作這路控制的先導(dǎo)油路上要有卸荷閥且該閥不能與原卸荷閥共用。

具體控制過程為在液壓系統(tǒng)上增加一個卸荷閥來單獨控制變幅向上的卸荷動作。此外，當(dāng)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(dāng)變幅卸荷閥得電時切斷變幅向上的動作，以起到安全保護(hù)的作用。

2 結(jié)語

事故率最高的特種機械設(shè)備之一的起重機的廣泛應(yīng)用，其面臨的工作環(huán)境惡劣、復(fù)雜，極其考驗設(shè)備在設(shè)計和試驗驗證階段考量的全面性，確保整機在完整服役周期內(nèi)的安全性、可靠性是一項需持續(xù)改善的任務(wù)。一旦設(shè)備的關(guān)鍵零部件發(fā)生故障，就可能破壞整臺設(shè)備甚至影響整個生產(chǎn)過程，不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至可能導(dǎo)致災(zāi)難性的人員傷亡事故?；趯嶋H工程施工應(yīng)用中所遇到問題的解決方案，進(jìn)而推廣應(yīng)用到后續(xù)所生產(chǎn)制造的設(shè)備性能優(yōu)化與提升上，也是非常重要的技術(shù)提升手段。

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(xì)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(chǎn)品設(shè)計之初對其各種使用工況下的安全做了考量。然后在產(chǎn)品試驗階段，通過批量產(chǎn)品的規(guī)模有效試驗的方式來驗證參數(shù)設(shè)定及功能實現(xiàn)的有效性與可靠性。當(dāng)然，隨著實際工程施工過程中新情況的出現(xiàn)及新要求的提出，各主機制造廠在電液系統(tǒng)設(shè)計源頭的控制邏輯及元器件種類和數(shù)量的使用上也都在不斷地完善與更新。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]賈佳奇.汽車起重機作業(yè)可靠性試驗遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2016.

[2]蘇偉.130 t汽車起重機控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].大連：大連理工大學(xué)，2015.

[3]杜文遼.狀態(tài)監(jiān)控與智能診斷關(guān)鍵技術(shù)研究及其在汽車起重機主泵中的應(yīng)用[D].上海：上海交通大學(xué)，2013.

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]