基于吊重的汽车起重机防倾翻检测

周赫赫 蒋露露

安徽柳工起重机有限公司研究院 安徽蚌埠 233000

汽车起重机在工程施工中应用广泛，同时汽车起重机又是极易发生安全事故的工程设备[1]。数据表明46%汽车起重机发生过安全事故，发生事故的汽车起重机中有26.7%的汽车起重机是在回转工况下发生倾翻事故[2]。汽车起重机最大允许起重量是在特定工况下的最大允许额定起重量[3]，不同回转角度下最大允许起重量同样不同[4]。

1 汽车起重机倾翻力矩分析

研究对象选择某品牌TC800C5汽车起重机，建立TC800C5汽车起重机防倾翻检测模型，以图1所示工况建立力学模型，规定x轴正向指向起重机正后，y轴正向指向起重机正右方。其中L为吊臂臂长，L1为吊臂重心到吊臂铰点距离，L2为转台重心到下车重心距离在倾翻边方向投影，L3为配重重心到下车重心距离在倾翻边方向投影，e为吊臂铰点到下车重心距离在倾翻边方向投影，L4为支腿横跨距，L5为支腿纵跨距；G为吊物重力，G1为吊臂重力，G2为转台重力，G3为配重重力，G4为吊钩重力，G5为下车重力。β 为吊臂仰角，α 为转台回转角度，定义顺时针旋转为正，且定义x正向时α=0。

图1 汽车起重机倾翻模型

图1 所示倾翻方向为起重机右方，右侧两支腿连线为倾翻线。对图2建立力矩平衡公式得出稳定力矩MS，倾翻力矩MT。

K为汽车起重机稳定安全系数[5]，K=1时汽车起重机处于临界稳定状态。由式（1）、（2）得临界稳定状态时汽车起重机最大起允许重量。

2 基于吊重的防倾翻检测方法

以式（4）作为防倾翻检测理论依据。先确定倾翻边，再确定任意吊臂仰角β（幅度）、任意臂长L、任意回转角度α 下最大允许起重量。

现有力矩限制器均可测量吊臂仰角β、臂长L、回转角度α，进一步，将式（4）计算的不同回转角度下最大允许起重量G与稳定安全系数K为1时的起重性能表给出的值G1进行对比。若G1达到G的某个百分比（如75%），则力矩限制器发出蜂鸣警报，避免起重机因超载引起倾翻。

3 防倾翻检测仿真分析

以式（4）为模型，分析回转角度α 在图2所示工况下变化时，吊臂仰角β 、臂长L与最大允许吊重G之间的关系。根据TC800C5汽车起重机起重性能表，取K=1.3、幅度固定为11m，臂长分别为29.44m、36.5m、43.55m，回转角度在0-360o变化时，分析汽车起重机最大允许起重量的变化情况。以式（4）为模型，得到图3。图中半径为转台回转角度，极经为最大允许起重量。如图2所示回转角度在360o范围变化、幅度固定、臂长变化的情况下，不同臂长下的最大允许起重量具有由大到小的收缩关系。可见，同一幅度下，臂长越长最大允许起重量越小。此种关系与汽车起重机实际作业工况相符，且与汽车起重机起重性能表相匹配。

图2 仿真结果

4 结语

通过力矩分析建立基于最大允许起重量的防倾翻检测模型，并给出防倾翻检测方法。G对最大允许起重量G的防倾翻检测模型进行仿真分析，并将仿真结果与稳定安全系数为1时的起重性能表所给数据进行对比，结果表明仿真结果与汽车起重机起重性能表相匹配。