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行了重新梳理與細分，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)安全性提供基礎性的保障。

【關鍵詞】汽車起重機；超載；變幅保護

【中圖分類號】TH21 【文獻標識碼】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備的使用壽命。

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(jīng)成為各大汽車起重機生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)產(chǎn)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，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，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。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？在變幅向下造成超載的狀態(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%范圍內(nèi)，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。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，當變幅卸荷閥得電時切斷變幅向上的動作，以起到安全保護的作用。

2 結語

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，極其考驗設備在設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。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(chǎn)過程，不僅造成巨大的經(jīng)濟損失，甚至可能導致災難性的人員傷亡事故?；趯嶋H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(chǎn)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。

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(chǎn)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(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)設定及功能實現(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)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

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

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

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

[責任編輯：鐘聲賢]