基于加速度传感器的起重机制动下滑量测量仪及测量方法

摘要

本发明涉及用于检测起重机下滑量的设备，具体地说，涉及一种基于加速度传感器的起重机制动下滑量测量仪及测量方法。包括可吸附在起重机吊钩滑轮保护罩上的磁力座、连接机构、设有加速度采集电路的单轴加速度传感器、制动下滑量分析系统和制动下滑量结果表达模块。本发明能克服现有起重机制动下滑量测量仪存在的不足，使起重机制动下滑量的检测更为方便、准确、高效。

说明书

技术领域

本发明涉及用于检测起重机下滑量的设备，具体地说，涉及一种基于加速 度传感器的起重机制动下滑量测量仪及测量方法。

背景技术

起重机制动下滑量是衡量起重机安全性能的一项重要指标。在起重机安装 验收及使用过程中都需要对起重机制动下滑量进行检测，以保证生产安全。按 照国家起重机相关检测标准，如果制动下滑量超出允许的范围，则需要对起重 机进行停产维修，直至符合相关标准。快速、准确检测制动下滑量是提高检验 效率及保证起重机安全运行的重要手段。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于加速度传感器的起重机制动下滑量测量 仪及测量方法，以解决上述的技术问题。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于加速度传感器的起重机制动下滑量测量仪，其特征在于：包括可 吸附在起重机吊钩滑轮保护罩上的磁力座、连接机构、设有加速度采集电路的 单轴加速度传感器、制动下滑量分析系统和制动下滑量结果表达模块；所述单 轴加速度传感器通过连接机构固定在磁力座上；所述单轴加速度传感器实时采 集吊钩运动加速度数值，并通过无线方式将吊钩运动加速度数值传输至制动下 滑量分析系统；所述制动下滑量分析系统与制动下滑量结果表达模块相连接， 并将通过对吊钩运动加速度数值分析、计算得出的制动下滑量结果传输给制动 下滑量结果表达模块。

上述起重机制动下滑量测量仪的测量方法，包括如下步骤：

一、准备工作：将磁力座吸附在起重机吊钩滑轮保护罩上，起重机吊钩上 悬挂额定负载；调整连接机构，使单轴加速度传感器方向保持竖直；

二、测量：操作起重机，使其在额定负载的作用下，从静止开始匀速下降， 直至制动停止；单轴加速度传感器实时采集吊钩的运动加速度数值，并通过无 线方式传输至制动下滑量分析系统；起重机制动停止后，单轴加速度传感器停 止采集；

三、计算：

Ⅰ.制动下滑量分析系统将实时采集的吊钩的运动加速度数值，自动计算 出加速度随时间变化函数A＝A(t)，得出吊钩运行的加速度曲线图；

Ⅱ.制动下滑量分析系统将获得的A(t)函数进行积分，得到起重机的运行 速度函数：

V(t)＝∫A(t)dt

Ⅲ.制动下滑量分析系统根据起重机的运行速度函数V(t)分析出起重机 下降前静止速度区域AB、起重机匀加速下降速度区域BC、起重机匀速下降速 度区域CD、起重机下降制动速度区域DE、起重机制动停止速度区域EF；

Ⅳ.采用最小二乘法对获得实际速度曲线，并进行分段拟合以获得各速度 区域的速度函数，其中：

①起重机下降前静止速度区域AB的速度拟合曲线表达为：

V(t)_AB＝K₁，K₁为静止前负载速度拟合后数值为零

②起重机匀加速下降速度区域BC的速度拟合曲线表达为：

V(t)_BC＝K₂*t+K₃

③起重机匀速下降速度区域CD的速度拟合曲线表达为：

V(t)_CD＝K₄，K₄为匀速下降速度

④起重机下降制动速度区域DE的速度拟合曲线表达为：

V(t)_DE＝K₅*t+K₆

⑤起重机制动停止速度区域EF的速度拟合曲线表达为：

V_EF(t)＝K₇，K₇为制动停止后负载速度拟合后数值为零

根据所测量的速度曲线数据拟合后，可分别求出K₁、K₂、K₃、K₄、K₅、 K₆和K₇数值大小；

Ⅴ.起重机制动下滑量就是起重机在下降制动速度区域DE中匀减速下降过 程中移动的距离，根据上述CD、DE、EF阶段拟合方程制动下滑量H可表达为：

$H=\left|\frac{{K_4}^2-{K_7}^2}{2K_5}\right|$

根据现场检测所获得的实验数据表明：K7结果为制动停止后起重机运行速 度为0，制动下滑量H结果表达为：

$H=\left|\frac{{K_4}^2}{2K_5}\right|.$

有益效果：与现有技术相比，本发明能克服现有起重机制动下滑量测量仪 存在的不足，使起重机制动下滑量的检测更为方便、准确、高效。

附图说明

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明中所述起重机运行的加速度曲线图；

图3为本发明中所述起重机运行的速度曲线图；

图4为本发明中所述起重机运行的理想速度曲线图；

图5为本发明中所述起重机运行的速度拟合曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

参照图1，本发明所述基于加速度传感器的起重机制动下滑量测量仪，包括 可吸附在起重机吊钩滑轮保护罩上的磁力座1、连接机构2、设有加速度采集电 路的单轴加速度传感器3、制动下滑量分析系统5和制动下滑量结果表达模块4； 所述单轴加速度传感器3通过连接机构2固定在磁力座1上；所述单轴加速度 传感器3实时采集吊钩运动加速度数值，并通过无线方式将吊钩运动加速度数 值传输至制动下滑量分析系统5；所述制动下滑量分析系统5与制动下滑量结果 表达模块4相连接，并将通过对吊钩运动加速度数值分析、计算得出的制动下 滑量结果传输给制动下滑量结果表达模块4。

本发明所述的起重机制动下滑量测量仪的测量方法，包括如下步骤：

1、准备工作：将磁力座1吸附在起重机吊钩滑轮保护罩上，起重机吊钩上 悬挂额定负载6；调整连接机构2，使单轴加速度传感器3方向保持竖直；

2、测量：操作起重机，使其在额定负载6的作用下，从静止开始匀速下降， 直至制动停止；单轴加速度传感器3实时采集吊钩运动加速度数值，并通过无 线方式传输至制动下滑量分析系统5；起重机制动停止后，单轴加速度传感器3 停止采集；

3、计算：

(1)制动下滑量分析系统5将实时采集的吊钩运动加速度a数值自动计算 出加速度a随时间变化函数A＝A(t)，得出吊钩运行的加速度曲线图，如图2所 示；

(2)制动下滑量分析系统5将获得的A(t)函数进行积分，得到起重机运 行速度函数：

V(t)＝∫A(t)dt

由此，得出起重机运行的速度曲线图，如图3所示；

从图3中可以看出，AB阶段为额定负载6运动前的静止阶段，BC阶段为 额定负载6匀加速下降的加速阶段，CD阶段为额定负载6匀速下降阶段，DE 阶段为额定负载6从匀减速下降阶段、EF阶段为制动停止后额定负载6静止阶 段。

起重机运动的理想过程为：静止—匀加速下降—匀速下降—匀减速下降— 停止，其理想速度曲线如图4所示。

通过比较图3和图4，实际测量速度曲线与理想速度曲线有一定差异，其原 因主要是受起重机下降过程中钢丝绳振动影响以及单轴加速度传感器3采集误 差影响。

(3)制动下滑量分析系统5根据起重机运行速度函数V(t)分析出起重机 下降前静止速度区域AB、起重机匀加速下降速度区域BC、起重机匀速下降速 度区域CD、起重机下降制动速度区域DE、起重机制动停止速度区域EF。

(4)采用最小二乘法对所获得的实际速度曲线进行分段拟合以获得各速度 区域的速度函数，其中：

①起重机下降前静止速度区域AB的速度拟合曲线表达为：

V(t)_AB＝K₁，K₁为静止前负载速度拟合后数值为零

②起重机匀加速下降速度区域BC的速度拟合曲线表达为：

V(t)_BC＝K₂*t+K₃

③起重机匀速下降速度区域CD的速度拟合曲线表达为：

V(t)_CD＝K₄，K₄为匀速下降速度

④起重机下降制动速度区域DE的速度拟合曲线表达为：

V(t)_DE＝K₅*t+K₆

⑤起重机制动停止速度区域EF的速度拟合曲线表达为：

V_EF(t)＝K₇，K₇为制动停止后负载速度拟合后数值为零

根据所测量的速度曲线数据拟合后，可分别求出K₁、K₂、K₃、K₄、K₅、 K₆和K₇数值大小；

(5)起重机制动下滑量就是起重机在下降制动速度区域DE中匀减速下降 过程中移动的距离，根据上述CD、DE、EF阶段拟合方程制动下滑量H可表达 为：

$H=\left|\frac{{K_4}^2-{K_7}^2}{2K_5}\right|$

根据现场检测所获得的实验数据表明：K7结果为制动停止后起重机运行速 度为0，制动下滑量H结果表达为：

$H=\left|\frac{{K_4}^2}{2K_5}\right|.$