一种用于塔机倾翻警戒线设置的倾角采集方法、塔机倾翻警戒线设置的方法及应用

摘要

本发明涉及一种用于塔机倾翻警戒线设置的倾角采集方法：分别采集塔机额载和空载时起重臂回转一周内在多个位置对应的塔机塔身的倾斜角度数据。一种利用上述方法采集的塔机倾角设置塔机倾翻警戒线的方法，按照现有技术绘制所述点坐标的包络线，所述包络线内即为塔机塔身正常工作时的倾斜安全区域，所述包络线即为所述塔机的倾翻警戒线。本发明所述的塔机倾翻警戒线已经把塔机工作状态下的安全工作区域包容在内，所以塔机正常是不会超出该警戒线；如果有异常，则可能会出现起重臂不是回转至塔身某一个主肢正上方时就超出了该塔机倾翻警戒线了，所以报警条件包括但不限于在一个主肢上的倾角超范围或在4个主肢上的倾角均超范围。

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种用于塔机倾翻警戒线设置的倾角采集方法、塔机倾翻警戒线设置的方法及应用，属于起重机械安全的技术领域。 

技术背景

塔机是应用于现代工业和土木工程的重要工程机械之一，因其起升高度高、起升重量大和工作幅度宽等特点，使其在高层建筑工程中得到了广泛的应用。由于塔机结构庞大，工作环境恶劣，工作负荷量大，加上塔机重心高，在工作时使得塔机相比于其他起重设备危险性更大。而一旦发生塔机倾翻事故，将严重危害到塔机操作人员及相关人员甚至周围无辜人员的健康和生命安全，极易造成安全事故。当前，既没有专门用于塔机倾翻警戒线的塔机塔身倾角数据组，也没有专门设置塔机倾翻警戒线的方法及应用。 

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明专利提供了一种用于塔机倾翻警戒线设置的倾角采集方法。 

本发明还涉及一种利用上述方法采集的塔机倾角设置塔机倾翻警戒线的方法。 

本发明还公开上述塔机倾翻警戒线的应用。 

本发明的技术方案如下： 

现有的塔机包括起重臂和塔机塔身，在所述塔机塔身的顶端设置有起重臂，所述塔机塔身包括4根塔身主肢；设定一个塔机塔身三维坐标系，原点O为塔机塔身在地面固定截面的中心点，坐标轴X正方向为地面北向，坐标轴Y正方向为地面西向，坐标轴Z正方向为垂直于地面向上；其中，所述的塔机塔身的倾斜角度数据包括θx和θy，所述θx为塔机塔身在XZ面内与Z轴的夹角，所述θy为塔机塔身在YZ面内与Z轴的夹角。 

一种用于塔机倾翻警戒线设置的倾角采集方法：分别采集塔机额载和空载时起重臂回转一周内在多个位置对应的塔机塔身的倾斜角度数据。 

所述额载指塔机吊载达到塔机的额定载重力矩：塔机吊起重量大于或等于塔机起重臂端额定起重量的重物，运行起重臂上的小车至力矩限位处。所述空载指塔机吊载为0，起重臂上的小车收到最小幅度。 

根据本发明优选的，在分别采集塔机塔身的倾斜角度数据时，先选择塔机工作状态：即空载状态或额载状态中的一种状态，然后在选择的一种状态下，采集起重臂回转一周内在多个位置对应的塔机塔身的倾斜角度数据；最后，选择另一种工作状态，并在选择的另一种状态下，起重臂回转一周内在多个位置对应的塔机塔身的倾斜角度数据。 

本发明采集到的上述塔机塔身的倾斜角度数据，可以利用其绘制塔机倾翻警戒线，以实现对塔机安全预警的功能。 

根据本发明优选的，分别采集塔机额载和空载时起重臂回转一周内在多个位置对应的塔机塔身的倾斜角度数据，包括以下具体位置对应的塔机塔身的倾斜角度数据： 

塔机额载时起重臂回转至第1根塔身主肢正上方时塔机塔身的倾斜角为 （θx11，θy11）； 

塔机额载时起重臂回转至第2根塔身主肢正上方时塔机塔身的倾斜角为（θx21，θy21）； 

塔机额载时起重臂回转至第3根塔身主肢正上方时塔机塔身的倾斜角为（θx31，θy31）； 

塔机额载时起重臂回转至第4根塔身主肢正上方时塔机塔身的倾斜角为（θx41，θy41）； 

塔机空载时起重臂回转至第1根塔身主肢正上方时塔机塔身的倾斜角为（θx12，θy12）； 

塔机空载时起重臂回转至第2根塔身主肢正上方时塔机塔身的倾斜角为（θx22，θy22）； 

塔机空载时起重臂回转至第3根塔身主肢正上方时塔机塔身的倾斜角为（θx32，θy32）； 

塔机空载时起重臂回转至第4根塔身主肢正上方时塔机塔身的倾斜角为（θx42，θy42）。根据塔机的受力特性分析可知，起重臂回转至塔身主肢正上方时倾角最大，所以取起重回转至塔身四个主肢正上方四个特征位置进行采集倾角数据。本发明采集到的上述8组塔机塔身的倾斜角度数据，可以利用其绘制更为精确的塔机倾翻警戒线。 

根据本发明优选的，所述采集塔机额载和空载时起重臂回转至4根塔身主肢正上方时塔机塔身的倾斜角度数据时，采用倾角传感器安装在塔机回转支承上部进行采集，每采集一组数据时：起重臂回转至1根塔身主肢正上方稳定5-10s后开始采集塔机塔身的倾斜角。此处设计的优点在于，采用倾角传感器采集塔 机塔身的倾斜角度在所述起重臂稳定5-10s后开始采集塔机塔身的倾斜角；否则，其采集的倾角值处于变化中，造成较大误差，严重影响塔机倾翻警戒线的精确绘制。 

一种利用上述方法采集的塔机倾角设置塔机倾翻警戒线的方法，建立塔机塔身倾斜角的二维坐标系，以塔机塔身在XZ面内与Z轴的夹角θx为横坐标，以塔机塔身在YZ面内与Z轴的夹角θy为纵坐标；将上述采集到的8组塔机塔身的倾斜角度数据以点坐标的形式绘制在所述的塔机塔身倾斜角坐标系中；在上述的塔机塔身倾斜角坐标系中，按照现有技术绘制所述8个点坐标的包络线，所述包络线内即为塔机塔身正常工作时的倾斜安全区域，所述包络线即为所述塔机的倾翻警戒线。 

根据本发明优选的，所述包络线为矩形，绘制过程如下： 

（1）在所述塔机塔身倾斜角的二维坐标系中，以8个坐标点中横坐标θx最小值且垂直于横坐标绘制矩形的左边；过8个坐标点中横坐标θx最大值点、且垂直于横坐标绘制矩形的右边；过8个坐标点中纵坐标θy最小值点、且垂直于纵坐标绘制矩形的下边；过8个坐标点中纵坐标θy最大值点、且垂直于纵坐标绘制矩形的上边； 

（2）将步骤（1）绘制的矩形乘以系数K对其进行扩大，所述系数K的取值范围：0.8-5，得矩形包络线，即为塔机倾翻警戒线。 

一种上述塔机倾翻警戒线的应用： 

当实时采集到的塔机塔身倾角数据在上述塔机倾翻警戒线内时，则不予报警； 

当实时采集到的塔机塔身倾角数据在上述塔机倾翻警戒线上或外部时，则 报警。 

本发明所述的塔机倾翻警戒线已经把塔机工作状态下的安全工作区域包容在内，所以塔机正常是不会超出该警戒线；如果有异常，则可能会出现起重臂不是回转至塔身某一个主肢正上方时就超出了该塔机倾翻警戒线了，所以报警条件包括但不限于在一个主肢上的倾角超范围或在4个主肢上的倾角均超范围。 

本发明的优势在于： 

本发明通过采集到的上述塔机塔身的倾斜角度数据，可以利用其绘制塔机倾翻警戒线，以实现对塔机安全预警的功能。优选的，根据塔机的受力特性分析可知，起重臂回转至塔身主肢正上方时倾角最大，所以取起重回转至塔身四个主肢正上方四个特征位置进行采集倾角数据。本发明采集到的上述8组塔机塔身的倾斜角度数据，可以利用其绘制更为精确的塔机倾翻警戒线。为后续验证塔机安全工作提供了安全保障。 

采用本发明所述倾角传感器时，采集塔机塔身的倾斜角度在所述起重臂稳定5-10s后开始采集塔机塔身的倾斜角；否则，其采集的倾角值处于变化中，造成较大误差，严重影响塔机倾翻警戒线的精确绘制。 

本发明所述的塔机倾翻警戒线已经把塔机工作状态下的安全工作区域包容在内，所以塔机正常是不会超出该警戒线；如果有异常，则可能会出现起重臂不是回转至塔身某一个主肢正上方时就超出了该塔机倾翻警戒线了，所以报警条件包括但不限于在一个主肢上的倾角超范围或在4个主肢上的倾角均超范围。 

附图说明

图1为本发明所述塔机塔身三维坐标系； 

图2为本发明实施例所绘制的塔机倾翻警戒线的示意图。 

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。 

实施例1、 

如图1所示。 

现有的塔机包括起重臂和塔机塔身，在所述塔机塔身的顶端设置有起重臂，所述塔机塔身包括4根塔身主肢；设定一个塔机塔身三维坐标系，原点O为塔机塔身 

在地面固定截面的中心点，坐标轴X正方向为地面北向，坐标轴Y正方向为地面西向，坐标轴Z正方向为垂直于地面向上；其中，所述的塔机塔身的倾斜角度数据包括θx和θy，所述θx为塔机塔身在XZ面内与Z轴的夹角，所述θy为塔机塔身在YZ面内与Z轴的夹角。 

一种用于塔机倾翻警戒线设置的倾角采集方法：分别采集塔机额载和空载时起重臂回转一周内在多个位置对应的塔机塔身的倾斜角度数据。 

所述额载指塔机吊载达到塔机的额定载重力矩：塔机吊起重量大于或等于塔机起重臂端额定起重量的重物，运行起重臂上的小车至力矩限位处。所述空载指塔机吊载为0，起重臂上的小车收到最小幅度。 

在分别采集塔机塔身的倾斜角度数据时，先选择塔机工作状态：即空载状态或额载状态中的一种状态，然后在选择的一种状态下，采集起重臂回转一周内在多个位置对应的塔机塔身的倾斜角度数据；最后，选择另一种工作状态，并在选择的另一种状态下，起重臂回转一周内在多个位置对应的塔机塔身的倾斜角度数据。 

分别采集塔机额载和空载时起重臂回转一周内在多个位置对应的塔机塔身的倾斜角度数据，包括以下具体位置对应的塔机塔身的倾斜角度数据： 

塔机额载时起重臂回转至第1根塔身主肢正上方时塔机塔身的倾斜角为（θx11，θy11）； 

塔机额载时起重臂回转至第2根塔身主肢正上方时塔机塔身的倾斜角为（θx21，θy21）； 

塔机额载时起重臂回转至第3根塔身主肢正上方时塔机塔身的倾斜角为（θx31，θy31）； 

塔机额载时起重臂回转至第4根塔身主肢正上方时塔机塔身的倾斜角为（θx41，θy41）； 

塔机空载时起重臂回转至第1根塔身主肢正上方时塔机塔身的倾斜角为（θx12，θy12）； 

塔机空载时起重臂回转至第2根塔身主肢正上方时塔机塔身的倾斜角为（θx22，θy22）； 

塔机空载时起重臂回转至第3根塔身主肢正上方时塔机塔身的倾斜角为（θx32，θy32）； 

塔机空载时起重臂回转至第4根塔身主肢正上方时塔机塔身的倾斜角为（θx42，θy42）。 

所述采集塔机额载和空载时起重臂回转至4根塔身主肢正上方时塔机塔身的倾斜角度数据时，采用倾角传感器安装在塔机回转支承上部进行采集，每采集一组数据时：起重臂回转至1根塔身主肢正上方稳定5-10s后开始采集塔机塔身的倾斜角。 

实施例2、 

如图2所示。 

一种利用如实施例1所述方法采集的塔机倾角设置塔机倾翻警戒线的方法，建立塔机塔身倾斜角的二维坐标系，以塔机塔身在XZ面内与Z轴的夹角θx为横坐标，以塔机塔身在YZ面内与Z轴的夹角θy为纵坐标；将上述采集到的8组塔机塔身的倾斜角度数据以点坐标的形式绘制在所述的塔机塔身倾斜角坐标系中；在上述的塔机塔身倾斜角坐标系中，按照现有技术绘制所述8个点坐标的包络线，所述包络线内即为塔机塔身正常工作时的倾斜安全区域，所述包络线即为所述塔机的倾翻警戒线。 

实施例3、 

如实施例2所述的设置塔机倾翻警戒线的方法，其区别在于，所述包络线为矩形，绘制过程如下： 

（1）在所述塔机塔身倾斜角的二维坐标系中，以8个坐标点中横坐标θx最小值且垂直于横坐标绘制矩形的左边；过8个坐标点中横坐标θx最大值点、且垂直于横坐标绘制矩形的右边；过8个坐标点中纵坐标θy最小值点、且垂直于纵坐标绘制矩形的下边；过8个坐标点中纵坐标θy最大值点、且垂直于纵坐标绘制矩形的上边； 

（2）将步骤（1）绘制的矩形乘以系数K对其进行扩大，所述系数K的取值范围：0.8-5，得矩形包络线，即为塔机倾翻警戒线。 

实施例4、 

如图2所示。 

一种如实施例2、3所述塔机倾翻警戒线的应用： 

当实时采集到的塔机塔身倾角数据在上述塔机倾翻警戒线内时，则不予报警； 

当实时采集到的塔机塔身倾角数据在上述塔机倾翻警戒线上或外部时，则报警。 

本发明所述的塔机倾翻警戒线已经把塔机工作状态下的安全工作区域包容在内，所以塔机正常是不会超出该警戒线；如果有异常，则可能会出现起重臂不是回转至塔身某一个主肢正上方时就超出了该塔机倾翻警戒线了，所以报警条件包括但不限于在一个主肢上的倾角超范围或在4个主肢上的倾角均超范围。