油田用多功能作业车的安全保护装置的制作方法

1.本发明专利涉及油田用多功能作业车技术领域，具体来说是指一种油田用多功能作业车的安全保护装置。


背景技术：

2.油田用多功能作业车是一种能够进行吊装作业的作业车，索具通常安装在吊臂上，在油田用多功能作业车中，载荷的数据是影响油田用多功能作业车的整体工作性能和安全的要点，在油田用多功能作业车载重作业中，臂发生位移量过大，会引发倾翻的严重性后果，为了避免油田用多功能作业车在作业时发生倾翻事故，需要设置安全保护装置。
3.公开号为cn 105692514a的中国发明专利申请，公开了一种安全限位装置及隧道拱架作业车，用于滑台在导轨上的安全限位，包括竖板，所述竖板活动安装在滑台上，所述竖板上方设置有伸缩油缸，所述伸缩油缸固定安装在滑台上，所述伸缩油缸用于控制所述竖板以所述竖板与所述滑台的连接点为支点摆动，所述竖板下方设置有可调式定位块，所述可调式定位块在所述伸缩油缸伸出至规定长度时会压紧在导轨上。该发明还提供了一种隧道拱架作业车，所述隧道拱架作业车上安装有上述所述的安全限位装置。不能根据实际载荷评估作业车倾覆的安全性，自动化程度低，当存在倾覆风险时，不能自动发出声光报警。
4.为提高自动化程度，作业车需要对索具载重进行实时测量和显示，将其与理论值进行比较。当油田用多功能作业车在作业时，前后车桥会产生不同的微小形变，现有技术采用车桥应力检测方式，后桥车桥传感器通过实时检测车桥的微小形变来判断车桥当前受力情况，再通过与前桥车桥当前受力情况进行对比和计算，从而判断车辆当前状态，防止整车倾翻。这种应力检测方式的缺点在于：1、只能以车桥的受力大体估算载荷，无法对载荷进行精确称重；2、不能显示载荷的位置；3、容易受地面状态影响，不同地面状况可能会导致传感器数据产生偏差，导致行驶过程中出现误报警。


技术实现要素：

5.本发明专利要解决的是以上背景技术中提到的技术问题，提供一种能精确计算载荷的油田用多功能作业车的安全保护装置。
6.本发明专利提供的技术方案为：一种油田用多功能作业车的安全保护装置，所述多功能作业车包括车体、第一节臂、第一油缸和第二油缸，所述第一节臂转动连接于车体的上端一侧，所述第一油缸和第二油缸并排安装于所述第一节臂的下端一侧，所述第一油缸和第二油缸的两端分别转动连接车体和第一节臂，其特征在于，包括：安装于车体上的控制器，安装于第一节臂上的第一传感器，安装于第一油缸大小腔上的第二传感器，安装于第二油缸大小腔上的第三传感器，所述第一传感器、第二传感器和第三传感器均信号连接控制器。
7.进一步的，还包括显示器，所述显示器安装于车体的驾驶室内，其与控制器信号连
接。
8.进一步的，还包括声光报警器，所述声光报警器与控制器信号连接。
9.进一步的，所述第一传感器为长度角度传感器，用于测量多功能作业车悬臂的伸出长度以及相对于车身平面的角度。
10.进一步的，所述第一油缸为俯仰油缸，所述第二传感器为俯仰压力传感器，用于测量俯仰油缸的受力。
11.进一步的，所述第二油缸为平衡油缸，所述第三传感器为平衡压力传感器，用于测量平衡油缸的受力。
12.进一步的，所述控制器控制车身的运动、声光报警器的开关以及显示器的实时显示。
13.进一步的，当mq≥m1时，所述控制器发出报警信号，其中m1为作业车自重产生的稳定力矩，mq为载荷的重力和臂重力产生的力矩且计算公式如下：
14.mq＝f1l2cos(α-β)+f2l5cos(α-β)＝w(l2+l3+l4)cosα+g2(l2+l4)cosα
15.其中：f1为俯仰油缸所受的压力、f2为平衡油缸所受的压力、α为臂倾角、β为俯仰油缸的倾斜角、l2为俯仰油缸支承点到臂铰点的距离、l3为臂重心到俯仰油缸支承点的距离、l4为臂重心到臂头部的距离的距离、l5为平衡油缸支承点到臂铰点的距离、l6为臂重心到平衡油缸支承点的距离。
16.本发明专利与现有技术相比的优点在于：通过压力传感器和长度角度传感器测量当前不同位置的载物重量，通过控制器计算并与载荷图表对比，从而判断当前车体稳定状态，避免整车因重心改变而导致发生倾翻，还可以避免受地面状态影响，导致误报警。
附图说明
17.图1为本发明专利实施例的多功能作业车及安全保护装置示意图；
18.图2为图1中所示的多功能作业车载荷图表；
19.图3为图1中所示的多功能作业车吊臂受力分析示意图；
20.图4为图1中所示的多功能作业车整车受力分析示意图。
21.附图中：1、车体；2、第一节臂；3、第一油缸；4、第二油缸；5、第一传感器；6、第二传感器；7、第三传感器。
具体实施方式
22.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
23.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。
24.结合图1-图4所示，一种油田用多功能作业车的安全保护装置，主要由平衡压力传感器、俯仰压力传感器、长度角度传感器、控制器、声光报警器和显示器组成，平衡压力传感器、俯仰压力传感器、长度角度传感器、声光报警器和显示器均与控制器信号连接。
25.平衡压力传感器分别装在平衡油缸大小腔上，用于测量平衡油缸的受力大小，俯
仰压力传感器分别装在俯仰油缸大小腔上，用于测量俯仰油缸的受力大小，长度角度传感器装在第一节臂2上，用于测量吊臂的伸出长度和相对车体1底盘的倾斜角度，控制器装在车体1上，用于控制声光报警器的开关、显示器的实时显示以及控制作业手柄安全限动，避免驾驶员误操作造成车体1倾翻，声光报警器和显示器装在驾驶室中，对驾驶员起到提醒的作用。
26.本发明专利在具体实施时：
27.结合图1所示，当油田用多功能作业车载物升起伸长时，俯仰油缸和平衡油缸开始工作，推动吊臂抬起，俯仰油缸大腔小腔的压力传感器和平衡油缸大腔小腔的压力传感器检测油缸受力的大小，长度角度传感器检测当前吊臂伸出的长度和臂与底盘之间的角度，然后发送至控制器，控制器通过车体结构的已知数据计算并且与图2中的载荷图表数据对比后得出当前车况数据，并将传感器检测的载荷中心重量以及吊臂状态实时显示在显示器上，供驾驶员参考操作，如果有倾翻风险，声光报警器会进行报警。
28.结合图3、图4所示，图4为油田用多功能作业车处于工作状态时的受力分析模型；图3为油田用多功能作业车的臂处于工作状态时的受力分析模型。
29.油田用多功能作业车在工作过程中，所受到的力产生的力矩有以下几种：
30.(1)油田用多功能作业车自重产生的稳定力矩为：
31.m1＝g(0.5l1+c)
32.式中：g———油田用多功能作业车自重；
33.l1———轮胎间距；
34.c———铰点与重心间的水平距离；
35.(2)起重载荷产生的力矩，采用俯仰油缸所受压力计算得出：
36.f1l2cosαcosβ+f1l2sinαsinβ+f2l5cosαcosγ+f2l5sinαsinγ-w(l2+l3+:4)cosα
[0037]-g2(:2+l4)cosα＝0
[0038]
即：f1l2cos(α-β)+f2l5cos(α-β)＝w(l2+l3+l4)cosα+g2(:2+:4)cosα
[0039]
式中：g2———臂重力；
[0040]
w———表示负载重力；
[0041]
l2———俯仰油缸支承点到臂铰点的距离；
[0042]
l3———臂重心到俯仰油缸支承点的距离；
[0043]
l4———臂重心到臂头部的距离的距离；
[0044]
l5———平衡油缸支承点到臂铰点的距离；
[0045]
l6———臂重心到平衡油缸支承点的距离；
[0046]
f1———俯仰油缸所受的压力；
[0047]
f2———平衡油缸所受的压力；
[0048]
将式f1l2cos(α-β)+f2l5cos(α-β)＝w(l2+l3+l4)cosα+g2(l2+l4)cosα整理后得到由载荷的重力和臂重力产生的力矩即mq：
[0049]mq
＝f1l2cos(α-β)+f2l5cos(α-β)＝w(l2+l3+l4)cosα+g2(l2+l4)cosα
[0050]
由上式可看出，要确定由载荷的重力和臂重力产生的力矩mq，只需测定或确定俯仰油缸所受的压力f1即俯仰油缸的支承力、平衡油缸所受的压力f2即平衡油缸的支承力、臂倾角α、俯仰油缸的倾斜角β和平衡油缸的倾斜角γ即可，倾斜角β可由l2和α的函数求出β＝
f(l2，α)，倾斜角γ可由l5和α的函数求出γ＝f(l5，α)。
[0051]
得出结论：在mq《m1时，油田用多功能作业车处于稳定状态。
[0052]
尽管已经示出和描述了本发明专利的实施例，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，非因此局限本发明的专利保护范围。本领域的普通技术人员可以理解：本发明不受上述实施例的限制，除上述实施例外，在不脱离本发明专利的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。

技术特征：
1.一种油田用多功能作业车的安全保护装置，所述多功能作业车包括车体(1)、第一节臂(2)、第一油缸(3)和第二油缸(4)，所述第一节臂(2)转动连接于车体(1)的上端一侧，所述第一油缸(3)和第二油缸(4)并排安装于所述第一节臂(2)的下端一侧，所述第一油缸(3)和第二油缸(4)的两端分别转动连接车体(1)和第一节臂(2)，其特征在于，包括：安装于车体(1)上的控制器，安装于第一节臂(2)上的第一传感器(5)，安装于第一油缸(3)大小腔上的第二传感器(6)，安装于第二油缸(4)大小腔上的第三传感器(7)，所述第一传感器(5)、第二传感器(6)和第三传感器(7)均信号连接控制器。2.根据权利要求1所述的油田用多功能作业车的安全保护装置，其特征在于：还包括显示器，所述显示器安装于车体(1)的驾驶室内，其与控制器信号连接。3.根据权利要求1所述的油田用多功能作业车的安全保护装置，其特征在于：还包括声光报警器，所述声光报警器与控制器信号连接。4.根据权利要求1所述的油田用多功能作业车的安全保护装置，其特征在于：所述第一传感器(5)为长度角度传感器，用于测量多功能作业车悬臂的伸出长度以及相对于车身平面的角度。5.根据权利要求1所述的油田用多功能作业车的安全保护装置，其特征在于：所述第一油缸(3)为俯仰油缸，所述第二传感器(6)为俯仰压力传感器，用于测量俯仰油缸的受力。6.根据权利要求1所述的油田用多功能作业车的安全保护装置，其特征在于：所述第二油缸(4)为平衡油缸，所述第三传感器(7)为平衡压力传感器，用于测量平衡油缸的受力。7.根据权利要求3所述的油田用多功能作业车的安全保护装置，其特征在于：所述控制器控制车身的运动、声光报警器的开关以及显示器的实时显示。8.根据权利要求1至7中任意一项所述的油田用多功能作业车的安全保护装置，其特征在于：当mq≥m1时，所述控制器发出报警信号，其中m1为作业车自重产生的稳定力矩，mq为载荷的重力和臂重力产生的力矩且计算公式如下：m
q
＝f1l2cos(α-β)+f2l5cos(α-β)＝w(l2+l3+l4)cosα+g2(l2+l4)cosα其中：f1为俯仰油缸所受的压力、f2为平衡油缸所受的压力、α为臂倾角、β为俯仰油缸的倾斜角、l2为俯仰油缸支承点到臂铰点的距离、l3为臂重心到俯仰油缸支承点的距离、l4为臂重心到臂头部的距离的距离、l5为平衡油缸支承点到臂铰点的距离、l6为臂重心到平衡油缸支承点的距离。

技术总结
本发明专利公开了一种油田用多功能作业车的安全保护装置，多功能作业车包括车体、第一节臂、第一油缸和第二油缸，所述第一节臂转动连接于车体的上端一侧，第一油缸和第二油缸并排安装于所述第一节臂的下端一侧，第一油缸和第二油缸的两端分别转动连接车体和第一节臂，其特征在于，包括：安装于车体上的控制器，安装于第一节臂上的第一传感器，安装于第一油缸大小腔上的第二传感器，安装于第二油缸大小腔上的第三传感器，所述第一传感器、第二传感器和第三传感器均信号连接控制器。本发明专利相对于现有技术的优点在于：能较精确计算当前载荷，并避免受地面状态影响，导致误报警。导致误报警。导致误报警。


技术研发人员：孙志文 刘汝山 周波 陈亮 高平 谭聪 刘学强 周晓军 孙鹏飞
受保护的技术使用者：中石化华东石油工程有限公司
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/8/4