CN101323417A - 集装箱门式起重机吊具防摇机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种集装箱门式起重机吊具防摇机构，包括卷筒组、滑轮组和吊具上架，以及缠绕于所述卷筒组和所述滑轮组上的钢丝绳组；所述钢丝绳组在所述吊具上架与小车架之间的空间位置形成四个全等的倒三角形，所述四个倒三角形的下顶点对称分布于所述吊具上架的四角位置；所述四个倒三角形各自所在平面与大车运动方向及小车运动方向的夹角均为锐角。由此，在大车运动方向及小车运动方向，都存在四个空间三角形的运动阻尼，从而减缓吊具摇摆；在吊具负重不平衡并产生对角摇摆即扭转震荡时，上述空间三角形在吊具上架上表面的对角线方向形成运动阻尼，并在空间三个方向形成阻尼分力，从而抵消对角摇摆。本发明结构简单、维护使用方便、安全可靠性高。

Description

集装箱门式起重机吊具防摇机构

技术领域

本发明涉及起重机领域，特别涉及一种集装箱门式起重机吊具防摇机构。

背景技术

集装箱门式起重机是集装箱码头的主要装卸设备，在集装箱运输业高速发展的今天，如何提高其作业效率，是各个码头、港口需要研究的重要问题。通常，在场地设置、设备外形尺寸一定的条件下，集装箱起重机的作业效率与司机的操作熟练程度、起重机大车、小车的结构参数特点、起制动特性等因素有关。由于起吊的每个集装箱不尽相同，对箱作业的好坏很多程度需取决于司机的经验。此外，还存在不可预知的操作惯性和风力载荷的影响，导致吊具及集装箱在铅垂平面内产生来回摇摆，在水平面内产生扭转及震荡。

这种摇摆及扭转、震荡，不仅直接影响装卸过程中集装箱对位时间和操作的舒适性、安全性，还往往使集装箱产生碰撞。如碰撞频繁，将对集装箱起重机吊具的电气和液压系统的稳定性、可靠性产生极大的影响。据统计，集装箱起重机80％的故障在吊具，而吊具80％的故障由对箱作业引起。可见，吊具的摇摆及扭转、震荡，是影响集装箱起重机工作效率的主要原因，并已成为集装箱起重机提高效率、降低故障率、降低劳动强度方面的瓶颈。因此，为了保证集装箱起重机高效地工作，必须有效地控制其吊具的摇摆及扭转、震荡。

常用的集装箱起重机吊具防摇机构是，在小车方向的两侧分别设置卷筒，通过专用的力矩马达或液压机构，带动卷筒运动，由缠绕在卷筒上的防摇钢丝绳抑制吊具的摇摆。但是，该种机构不仅系统复杂、故障率高，而且调节困难，防摇效果不佳，特别是没有大车方向的防摇效果。此外，还有一种与起升钢丝绳缠绕在一起的防摇机构，在吊具大车、小车方向都具有防摇效果，但其缠绕复杂、机构庞大。

中国发明专利申请公开说明书(CN1548357A)公开了一种起重机双向防摇系统。如图1所示，包括钢丝绳组3、滑轮组4、卷筒组1，每根钢丝绳的一端固定于吊具(或吊具上架)2上，另一端通过相应的滑轮缠绕到相应的卷筒上并固定。每两根钢丝绳形成一个倒立的平面三角形，一共形成四个倒立的平面三角形，其中，两个三角形平行于大车运动方向，另两个三角形平行于小车运动方向。当吊具2摇摆时，其大车运动方向、小车运动方向上都分别有两个三角形形成运动阻尼，从而减缓吊具2的摇摆。

上述防摇机构，由八根钢丝绳形成的四个倒平面三角形，利用几何原理对吊具2的摇摆形成运动阻尼，实现对吊具2的防摇效果。但是，由其钢丝绳的缠绕方式决定，吊具2摇摆时，大车运动方向、小车运动方向都只存在两个三角形的运动阻尼，故不能达到最佳的防摇摆效果。特别地，负重不平衡时，吊具2产生对角摇摆，即产生扭转及震荡，上述防摇机构难以形成有效的运动阻尼。

此外，该防摇机构包括两个卷筒、十二个滑轮、八根钢丝绳，其部件数量较多，结构比较复杂，维护使用困难。而且，由于对箱旋锁的间隙很小(一般为是8毫米左右)，使用过程中须经常调节八根钢丝绳长度，以保证吊具2的水平，否则将很难对箱；但是，每根钢丝绳的伸缩不同，且不可避免地存在制造误差及安装误差，实际上难以将八根钢丝绳在受力状态下的长度调整一致，由此造成对箱困难。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种结构简单、维护使用方便的集装箱门式起重机吊具防摇机构，它对吊具及集装箱在铅垂平面内的摇摆具有更好的防摇效果，还可防止其在水平面内产生扭转、震荡。

为解决以上技术问题，本发明提供的集装箱门式起重机吊具防摇机构，包括卷筒组、滑轮组和吊具上架，以及缠绕于所述卷筒组和所述滑轮组上的钢丝绳组；所述钢丝绳组在所述吊具上架与小车架之间的空间位置形成四个全等的倒三角形，所述四个倒三角形的下顶点对称分布于所述吊具上架的四角位置；所述四个倒三角形各自所在平面与大车运动方向及小车运动方向的夹角均为锐角。

优选地，所述滑轮组包括第一吊具上架滑轮、第二吊具上架滑轮、第三吊具上架滑轮及第四吊具上架滑轮；所述钢丝绳组由第一钢丝绳、第二钢丝绳、第三钢丝绳及第四钢丝绳组成，其一端固定于所述小车架上，另一端分别经由所述第一吊具上架滑轮、第二吊具上架滑轮、第三吊具上架滑轮及第四吊具上架滑轮后，缠绕并固定于所述卷筒组上。

优选地，所述卷筒组中卷筒的数量为一个；所述滑轮组还包括第一垂直导向轮、第二垂直导向轮，第一水平导向轮、第二水平导向轮；所述第一钢丝绳依次绕过所述第一吊具上架滑轮、第一垂直导向轮、第一水平导向轮，所述第二钢丝绳依次绕过所述第二吊具上架滑轮、第二垂直导向轮、第二水平导向轮，所述第三钢丝绳绕过所述第三吊具上架滑轮，所述第四钢丝绳绕过所述第四吊具上架滑轮后，分别缠绕并固定于所述卷筒上。

优选地，所述卷筒组包括平行设置的第一卷筒、第二卷筒；所述第一钢丝绳绕过所述第一吊具上架滑轮，所述第二钢丝绳绕过所述第二吊具上架滑轮后，分别缠绕并固定于所述第一卷筒上；所述第三钢丝绳绕过所述第三吊具上架滑轮，所述第四钢丝绳绕过所述第四吊具上架滑轮后，分别缠绕并固定于所述第二卷筒上。

优选地，所述四个倒三角形各自所在平面均垂直于所述吊具上架的上表面。

优选地，所述四个倒三角形各自所在平面分别与所述吊具上架的上表面对角线平行或重合。

与现有技术相比，本发明提供的集装箱门式起重机吊具防摇机构，提供了一种更实用的吊具防摇方案，即：利用几何原理，通过钢丝绳组的缠绕角度和不同的固定位置，在大车运动方向、小车运动方向，以及吊具上架的上表面对角线方向，形成一种有一定刚性的柔性连接方式，由此对有单摆性质的吊具增加几何干涉阻尼，消除惯性摆动幅度，进而消除吊具的摆动，实现防摇目的。该机构不仅可防止吊具及集装箱在铅垂平面内产生来回摇摆，而且可防止吊具及集装箱在水平面内产生扭转及震荡。

具体而言，由钢丝绳组形成四个倒立并全等的三角形，四个倒三角形的下顶点对称分布在的四角位置，各个倒三角形与大车运动方向、小车运动方向都存在一个夹角，从而使得无论在大车运动方向，还是在小车运动方向，以及吊具上架上表面的对角线方向，都存在四个倒三角形的作用。当吊具及吊具上架升降时，每个倒三角形的内部形状发生改变，但四个倒三角形仍保持全等。由于四个倒三角形在大车运动方向、小车运动方向，以及吊具上架上表面的对角线方向均保持稳定状态，钢丝绳组对大车运动方向、小车运动方向、及吊具上架上表面的对角线方向上的摇摆形成反向拉力，即摇摆运动阻尼，从而消除大车、小车运动方向，以及吊具上架上表面的对角线方向的惯性摇摆。当吊具负重运动并突然制动或减速时，吊具产生摇摆，但无论在大车运动方向，还是小车运动方向，都存在四个空间三角形的运动阻尼，从而减缓吊具的摇摆。特别地，在吊具负重不平衡并产生对角摇摆，即扭转、震荡时，上述空间三角形在吊具上架上表面的对角线方向也形成运动阻尼，并会在空间三个方向形成阻尼分力，从而抵消其对角摇摆。而且，随着吊具及吊具上架起升高度增加，各个三角形的下顶角即钢丝绳的夹角增大，其形成的阻尼分力随之增加，防摇效果越好。

本发明的优选方案中，采用了四个吊具上架滑轮，通过四根钢丝绳就形成四个全等的倒三角形。其减少了部件数量，从而降低机构的故障率，节省制造、使用和维修费用；由于钢丝绳的数量减少，其在受力状态下的长度更易于调整一致，从而有利于保证吊具的水平，由此降低对箱难度，提高作业效率。此外，本发明取消了力矩马达系统，并简化了滑轮组机构，从而提高传动效率，使得起重机更为节能。

本发明提供的集装箱门式起重机吊具防摇机构，可有效防止吊具及集装箱的摇摆及扭转、震荡，并具有结构简单、维护使用方便、安全可靠性高等特点。

附图说明

图1是现有起重机双向防摇系统结构图；

图2是本发明第一实施例的结构示意图；

图3是本发明第一实施例的主视图；

图4是本发明第一实施例的左视图；

图5是本发明受力分析示意图；

图6是本发明第二实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明进一步说明。

参见图2，该图为本发明第一实施例的结构示意图。包括：卷筒组1、吊具上架21、滑轮组4，及缠绕于卷筒组1和滑轮组4上的钢丝绳组3。

请同时参见图3、图4，其中：图3是本发明第一实施例的主视图；图4是本发明第一实施例的左视图，该图中标识有制动器7及减速机8，其可对小车制动或减速。

所述卷筒组1，包含卷筒11，安装在小车架5的一端，其中心轴线与小车运动方向平行。

所述吊具上架21可固定于吊具2上方，两者之间运动状况相同。

所述滑轮组4，由第一吊具上架滑轮411、第二吊具上架滑轮412、第三吊具上架滑轮413、第四吊具上架滑轮414，第一垂直导向轮421、第二垂直导向轮422，第一水平导向轮431、第二水平导向轮432组成。所述第一吊具上架滑轮411、第二吊具上架滑轮412、第三吊具上架滑轮413、第四吊具上架滑轮414，对称分布并固定于吊具上架21的四角位置，其轴线与大车运动方向、小车运动方向均为斜交。所述第一垂直导向轮421、第二垂直导向轮422，第一水平导向轮431、第二水平导向轮432对称安装在小车架5上与卷筒11相对的另一端，其作用是：一是对钢丝绳组3起导向作用，也就是决定钢丝绳组3的缠绕方向和形式；二是为钢丝绳组3提供支撑受力点。

所述钢丝绳组3，由第一钢丝绳31、第二钢丝绳32、第三钢丝绳33及第四钢丝绳34组成。所述第一钢丝绳31的一端通过接头组件61固定于小车架5下方，其另一端依次绕过第一吊具上架滑轮411、第一垂直导向轮421、第一水平导向轮431后，缠绕并固定于卷筒11上。所述第二钢丝绳32的一端通过接头组件62固定于小车架5下方，其另一端依次绕过第二吊具上架滑轮412、第二垂直导向轮422、第二水平导向轮432后，缠绕并固定于卷筒11上。所述第三钢丝绳33的一端通过接头组件63固定于小车架5下方，其另一端绕过所述第三吊具上架滑轮413，缠绕并固定于所述卷筒11上。所述第四钢丝绳34的一端通过接头组件64固定于小车架5下方，其另一端绕过所述第四吊具上架滑轮414后，缠绕并固定于所述卷筒11上。

按照上述缠绕方式，钢丝绳组3在吊具上架2与小车架5之间的空间位置形成四个全等的倒三角形：其下顶点对称分布于吊具上架21的四角位置；各个三角形所在平面与大车运动方向、小车运动方向的夹角均为锐角。当吊具2及吊具上架21升降时，每个倒三角形的内部形状发生改变，但四个倒三角形仍保持全等。由于四个倒三角形在大车、小车运动方向，及吊具上架21上表面的对角线方向均保持稳定状态，使得钢丝绳组3对大车、小车运动方向，及吊具上架21上表面的对角线方向形成的摇摆形成反向拉力，即增大摇摆阻尼，消除大车、小车运动方向，及吊具上架21上表面的对角线方向的惯性摇摆。

参见图5，该图是本发明受力分析示意图。假定吊具2及集装箱的重量为P，以第一钢丝绳31、第二钢丝绳32为例：当小车匀速直线运动时，第一钢丝绳31产生拉力P₁，第二钢丝绳32产生拉力P₂，且P₁＝P₂，所以吊具2及集装箱不发生摇摆；当小车起(制)动时，集装箱与吊具2在加速度下产生惯性力W，W使吊具2与集装箱产生水平位移OO′，此时，第一钢丝绳31、第二钢丝绳32分别产生拉力W₁、W₂，且W₁＞W₂，其中W₁、W₂与P产生合力F，从而使吊具2和集装箱向原来的平衡点移动，阻止其相对运动，并使其相对位移OO′变小，并迅速衰减，由此实现防摇效果。

上述受力分析表明，由钢丝绳组3形成特定位置、方位倒三角形，可有效地对吊具2和集装箱在小车运动方向的摇摆形成运动阻尼。可以理解的是：钢丝绳组3的该种缠绕方式也可对吊具2和集装箱在大车运动方向、吊具上架21上表面的对角线方向的摇摆形成运动阻尼；而且，在某一方向设置的倒三角形个数越多，其形成的运动阻尼越大，该方向上的防摇效果越为明显。

实际上，本实施例中，由于各个三角形所在平面与大车运动方向、小车运动方向的夹角均为锐角，即各个三角形均与大车运动方向、小车运动方向斜交，使得无论在大车运动方向，还是在小车运动方向，以及吊具上架21上表面的对角线方向，都存在四个三角形的作用。当吊具2负重运动突然制动或减速时，吊具2产生摇摆，但无论在大车运动方向还是小车运动方向上，都存在四个空间三角形的运动阻尼，从而减缓吊具2的摇摆。特别地，在吊具2负重不平衡并产生对角摇摆，即扭转、震荡时，上述空间三角形还会在空间三个方向上形成阻尼分力，从而抵消其对角摇摆。而且，随着吊具2及吊具上架2起升高度增加，各个三角形的下顶角即钢丝绳的夹角增大，其阻尼分力随之增加，防摇效果越为明显。

本实施例中，各个三角形均与大车运动方向、小车运动方向斜交，由此对吊具2及集装箱在铅垂平面内的摇摆具有更好的防摇效果，并可防止其在水平面内产生扭转、震荡。

考虑到安装维护方便的因素，优选地，所述第一吊具上架滑轮411、第二吊具上架滑轮412、第三吊具上架滑轮413、第四吊具上架滑轮414的中心轴线平行于吊具上架21的上表面，从而使得钢丝绳组3所形成的四个倒三角形各自所在平面均垂直于吊具上架21的上表面。

进一步考虑大车运动方向、小车运动方向上运动阻尼相均衡的因素，优选地，所述第一吊具上架滑轮411、第二吊具上架滑轮412、第三吊具上架滑轮413、第四吊具上架滑轮414周向所在平面与吊具上架21上表面的对角线平行或重合，从而使得钢丝绳组3所形成的四个倒三角形各自所在平面与吊具上架21上表面的对角线平行或重合。

本发明的上述实施例，对吊具2的防摇效果明显，动态仿真分析和试验表明：(1)大车固定，小车以最大速度70米/分运行，制动停车后5秒内，吊具2的振幅在±100mm以内；(2)小车固定，大车运行，制动停车后5秒内，吊具2的振幅在±80mm以内。

由此可见，无论大车运动方向，还是小车运动方向，本发明对吊具2都有很好的防摇效果。而且，进一步的动态仿真分析和试验表明，当吊具2及吊具上架21上升时，钢丝绳的拉伸角度增加，其形成的运动阻尼增大，其防摇效果更为明显。

参见图6，该图为本发明第二实施例的结构示意图。在本实施例中，卷筒组1中卷筒数量为两个，同时取消了垂直导向轮与水平导向轮。除此之外，本实施例的其它结构与实施例一相同，其工作原理也与实施例一相同，在此不再赘述。

所述卷筒组1包括平行设置的第一卷筒11、第二卷筒12；所述第一钢丝绳31的一端通过接头组件61固定于小车架5下方，其另一端依次绕过第一吊具上架滑轮411后，缠绕并固定于卷筒11上。所述第二钢丝绳32的一端通过接头组件62固定于小车架5下方，其另一端绕过第二吊具上架滑轮412后，缠绕并固定于卷筒11上。所述第三钢丝绳33的一端通过接头组件63固定于小车架5下方，其另一端绕过所述第三吊具上架滑轮413，缠绕并固定于所述卷筒12上。所述第四钢丝绳34的一端通过接头组件64固定于小车架5下方，其另一端绕过所述第四吊具上架滑轮414后，缠绕并固定于所述卷筒12上。

按照上述缠绕方式，由钢丝绳组3形成四个倒立的全等三角形，四个倒三角形的下顶点对称分布于吊具上架2的四角位置，并且各个三角形均与大车运动方向、小车运动方向斜交。由此，当吊具2负重运动突然制动或减速时，吊具2产生摇摆，但无论在大车运动方向还是小车运动方向上，都存在四个空间三角形的运动阻尼，从而减缓吊具2的摇摆。可见，本实施例对吊具2及集装箱在铅垂平面内的摇摆同样地具有较好的防摇效果，并可防止其在水平面内产生扭转、震荡。

与现有技术相比，上述实施例中：部件数量减少，故障率降低，节省制造、使用和维修费用；由于钢丝绳的数量减少，四根钢丝绳在受力状态下的长度更易于调整一致，从而有利于保证吊具的水平，由此降低对箱难度，提高作业效率。而且，本发明取消力矩马达系统，并简化滑轮组机构，从而提高传动效率，实现节能目的。

以上实施例中，采用四个吊具上架滑轮，通过四根钢丝绳形成四个全等的倒三角形，对起重机吊具有较好的防摇效果。但是，该结构不应理解为对本发明保护范围的的限制。实际上，本发明也可不采用吊具上架滑轮，钢丝绳也可为八根或其倍数，但不如以上实施例的结构简单。需指出的是，在采用其它类似结构时，应使各个倒三角形均与大车运动方向、小车运动方向斜交，即保证各个倒三角形所在平面与大车运动方向、小车运动方向之间的夹角均为锐角。

本发明为集装箱门式起重机吊具的防摇提供了一种新的技术方案，解决了因吊具摇摆和扭转、震荡带来的效率低下、操作困难的问题，其不仅技术效果明显，而且并具有结构简单、维护使用方便、安全可靠性高等特点，从而为集装箱门式起重机的自动化或半自动化打下了基础。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1、一种集装箱门式起重机吊具防摇机构，包括卷筒组、滑轮组和吊具上架，以及缠绕于所述卷筒组和所述滑轮组上的钢丝绳组，其特征在于：所述钢丝绳组在所述吊具上架与小车架之间的空间位置形成四个全等的倒三角形，所述四个倒三角形的下顶点对称分布于所述吊具上架的四角位置；所述四个倒三角形各自所在平面与大车运动方向及小车运动方向的夹角均为锐角。

2、根据权利要求1所述的机构，其特征在于：所述滑轮组包括第一吊具上架滑轮、第二吊具上架滑轮、第三吊具上架滑轮及第四吊具上架滑轮；所述钢丝绳组由第一钢丝绳、第二钢丝绳、第三钢丝绳及第四钢丝绳组成，其一端固定于所述小车架上，另一端分别经由所述第一吊具上架滑轮、第二吊具上架滑轮、第三吊具上架滑轮及第四吊具上架滑轮后，缠绕并固定于所述卷筒组上。

3、根据权利要求2所述的机构，其特征在于：所述卷筒组中卷筒的数量为一个；所述滑轮组还包括第一垂直导向轮、第二垂直导向轮，第一水平导向轮、第二水平导向轮；所述第一钢丝绳依次绕过所述第一吊具上架滑轮、第一垂直导向轮、第一水平导向轮，所述第二钢丝绳依次绕过所述第二吊具上架滑轮、第二垂直导向轮、第二水平导向轮，所述第三钢丝绳绕过所述第三吊具上架滑轮，所述第四钢丝绳绕过所述第四吊具上架滑轮后，分别缠绕并固定于所述卷筒上。

4、根据权利要求2所述的机构，其特征在于：所述卷筒组包括平行设置的第一卷筒、第二卷筒；所述第一钢丝绳绕过所述第一吊具上架滑轮，所述第二钢丝绳绕过所述第二吊具上架滑轮后，分别缠绕并固定于所述第一卷筒上；所述第三钢丝绳绕过所述第三吊具上架滑轮，所述第四钢丝绳绕过所述第四吊具上架滑轮后，分别缠绕并固定于所述第二卷筒上。

5、根据权利要求1-4任一项所述的机构，其特征在于：所述四个倒三角形各自所在平面均垂直于所述吊具上架的上表面。

6、根据权利要求5所述的机构，其特征在于：所述四个倒三角形各自所在平面分别与所述吊具上架的上表面对角线平行或重合。

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