CN101376486A - 起重机吊钩落钩速度调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种起重机吊钩落钩速度调整装置，包括驱动机构和传动机构，所述传动机构接收所述驱动机构输出的源动力，并将动力输出至臂头滑轮，以实现臂头滑轮的转动。优选地，还包括设置在臂头上的速度传感器和臂头控制器，所述速度传感器用于检测所述臂头滑轮的转速，所述臂头控制器用于接收所述速度传感器采集的转速信号，将所述转速信号转换为钢丝绳速度信号与预设值进行比较，并输出控制信号控制所述驱动机构源动力的输出。本发明通过驱动机构和传动机构两个主要部件，将外设动力输出至臂头滑轮，通过臂头滑轮带动钢丝绳同步提速，进而带动吊钩快速下降。优选方案通过臂头控制器和速度传感器来实现落钩速度控制。

Description

起重机吊钩落钩速度调整装置

技术领域

本发明涉及起重机械，具体涉及起重机吊钩落钩速度调整装置。

背景技术

起重机处于空载落钩工况，落钩速度是关键的性能指标之一。通常情况下，落钩速度与吊钩和吊具的自重以及卷扬至吊钩之间的钢丝绳倍率等因素有关；其中，落钩速度与吊钩和吊具的自重成正比，落钩速度与卷扬至吊钩之间的钢丝绳倍率成反比。

在起重机的空载落钩工况，经常会出现吊钩下落速度过慢所带来的作业效率低的问题；特别地，当落钩速度小于卷扬的放绳速度时，极易出现乱绳现象，乱绳现象的出现将使得作业无法顺利地进行，同时还会影响钢丝绳的使用寿命。

目前，现有的吊钩速度调节装置的工作原理是：通过控制卷扬的转速来调节落钩速度。由于卷扬的转速只是吊钩速度控制的一方面，因此，这种方案仅适用于吊钩和吊具自重足够大、且倍率小的情况；而对于吊钩和吊具自重较小或倍率较大的情况，加快卷扬的放绳速度不仅不能提高落钩速度，还会引起乱绳的现象出现。

有鉴于此，亟待研制开发出一种能够适时地提高落钩速度的控制装置，在吊钩和吊具自重过小、且倍率较大的情况下也能有效地提高落钩速度，提高作业效率，避免乱绳现象的发生。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种起重机吊钩落钩速度调整装置。

本发明提供的起重机吊钩落钩速度调整装置，包括驱动机构和传动机构；所述传动机构接收所述驱动机构输出的源动力，并将动力输出至臂头滑轮，以实现臂头滑轮的转动。

优选地，还包括设置在臂头上的速度传感器和臂头控制器；所述速度传感器用于检测所述臂头滑轮的转速；所述臂头控制器用于接收所述速度传感器采集的转速信号，将所述转速信号转换为钢丝绳速度信号与预设值进行比较，并输出控制信号控制所述驱动机构源动力的输出。

优选地，所述传动机构为齿轮传动机构，其中，输入齿轮与所述驱动机构的输出轴同轴固定，输出齿轮与所述臂头滑轮同轴固定。

优选地，还包括设置在所述输入齿轮与所述输出齿轮之间的伸缩装置，所述伸缩装置的伸出或收回实现输入齿轮与输出齿轮的脱开或啮合。

所述伸缩装置为单作用油缸，其缸杆端与输入齿轮轴固定连接，其缸筒端与输出齿轮轴固定连接；所述单作用油缸的有杆腔与压力油路连通，所述单作用油缸的无杆腔内具有回位弹簧。

优选地，还包括与所述输入齿轮同轴并联设置的锁紧轮；所述输入、输出齿轮啮合时，所述锁紧轮与设置在臂头滑轮绳槽内的钢丝绳相抵；所述输入、输出齿轮脱开时，所述锁紧轮与设置在臂头滑轮绳槽内的钢丝绳分离。

优选地，所述驱动机构为驱动马达，在压力油路上设置有二位二通电磁阀，所述二位二通电磁阀的控制端连接所述臂头控制器的控制信号输出端，当所述二位二通电磁阀处于导通状态时，压力油路与所述驱动马达和单作用油缸有杆腔连通。

优选地，所述臂头控制器包括预值设定单元和比较单元；所述预值设定单元用于设定钢丝绳速度的预设值；所述比较单元用于将转换的钢丝绳速度信号与预设值进行比较，若所述信号低于预设值，则输出导通信号至二位二通电磁阀；若所述信号不低于预设值，则输出断开信号至二位二通电磁阀。

优选地，还包括与所述臂头控制器的控制端相连的启停开关，用于向所述臂头控制器发送启动或停止落钩速度调整信号。

优选地，还包括串联在所述启停开关与所述臂头控制器之间的主控制器，用于根据所述启停开关输出的启动信号使臂头控制器工作，或根据所述启停开关输出的停止信号，输出断开信号至二位二通电磁阀。

本发明提供的起重机吊钩落钩速度调整装置与现有技术相比，本发明通过驱动机构和传动机构两个主要部件，将外设动力输出至臂头滑轮；由于臂头滑轮绳槽与吊钩牵引钢丝绳间存在的摩擦力，因此，臂头滑轮通过该摩擦力带动钢丝绳同步提速，进而带动吊钩快速下降。本发明在吊钩吊具自重小且倍率大的工况，能够有效提高起重机的工作效率，并且可以防止钢丝绳乱绳现象的出现。另外，无需通过增加吊钩自重获得落钩速度，因此，可以减轻吊钩的自重，以提高起重机的吊载能力。

本发明优选方案中，所述传动机构为齿轮机构，输入齿轮和输出齿轮分别与驱动机构的输出轴和臂头滑轮固定连接；并增设伸缩装置用于实现输入、输出齿轮之间的啮合、脱开操作。需要吊钩快速下降时，伸缩装置收回并带动输入齿轮与输出齿轮啮合，驱动机构的动力即可通过啮合齿轮传递至臂头滑轮。在实际工作状态，可根据需要调整伸缩装置，进一步提高了本发明的可操作性。

吊钩下落时，臂尖滑轮与钢丝绳接触面的线速度与钢丝绳速度大致相等，可通过测臂尖滑轮转速的方式近似测得钢丝绳速度，然后再根据钢丝绳速度与当前工况的倍率推出落钩速度。

基于吊钩下落过程中各要素之间的关系，本发明的又一优选方案中设置有启停开关、主控制器、速度传感器和臂头控制器。起重机运行时，操作者通过启停开关发出指令，主控制器接收并判断启停开关发出的信号，当启停开关发出启动信号时，主控制器输出启动信号至臂头控制器；臂头控制器接收来自速度传感器的转速信号，当转速信号低于系统预设值时，臂头传感器输出启动信号至电磁阀，启动驱动机构并驱动钢丝绳快速动作。本方案通过检测实际臂头滑轮的转速控制驱动机构的启动，以获得较高的调整精度，具有控制方便、操作可靠优点。

本发明提供的起重机吊钩落钩速度调整装置，特别适用于臂架式起重机。

附图说明

图1是本发明所述起重机吊钩落钩速度调整装置处于非调整状态时的整体结构示意图；

图2是本发明所述起重机吊钩落钩速度调整装置处于调整状态时的整体结构示意图；

图3是本发明所述起重机吊钩落钩速度调整装置的侧视图；

图4是图3的A-A局部剖视图；

图5是本发明控制系统的单元框图；

图6是本发明所述臂头控制器的控制流程图；

图7是本发明所述主控制器的控制流程图。

图1-图7中：驱动机构1、传动机构2、输入齿轮21、输入齿轮轴211、输出齿轮22、输出齿轮轴221、伸缩装置3、有杆腔31、无杆腔32、回位弹簧33、锁紧轮4、二位二通电磁阀5、速度传感器6、臂头控制器7、启停开关8、主控制器9、臂头滑轮10、钢丝绳20、臂头30。

具体实施方式

下面结合说明书附图具体说明本实施方式。

本发明是在现有起重机臂头滑轮结构的基础上作出的改进设计，现有起重机牵引吊钩的钢丝绳设置在臂头滑轮的轮槽内，且在臂尖滑轮和钢丝绳之间存在摩擦力，在摩擦力的作用下，臂尖滑轮与钢丝绳大致同步转动，臂尖滑轮与钢丝绳接触面的线速度与钢丝绳速度大致相等。

基于上述起重机臂头滑轮与吊钩牵引钢丝绳之间的结构特点，本发明的主要构思在于，通过外加的动力驱动臂头滑轮，以适当提高臂头滑轮的转速以及钢丝绳的速度，进而调整起重机吊钩的落钩速度。

本发明所述起重机吊钩落钩速度调整装置包括驱动机构和传动机构；所述传动机构接收所述驱动机构输出的源动力，并将动力输出至臂头滑轮，以实现臂头滑轮的转动。为详细描述本实施例，请一并参见图1和图2。图1是所述起重机吊钩落钩速度调整装置处于非调整状态时的整体结构示意图；图2是所述起重机吊钩落钩速度调整装置处于调整状态时的整体结构示意图。

如图1所示，所述传动机构2为齿轮传动机构，所述驱动机构1为驱动马达；其中，输入齿轮21与所述驱动机构1的输出轴同轴固定，输出齿轮22与臂头滑轮10同轴固定。在本实施例中，采用液压驱动的方式给所述传动机构2提供动力，可以理解的是，可以根据起重机本体动力系统的具体配置，采用其他方式给所述传动机构2提供动力，比如：电机驱动或气压驱动。

请一并参见图3，该图是本发明所述起重机吊钩落钩速度调整装置的侧视图。进一步地，还包括伸缩装置3，所述伸缩装置3设置在所述输入齿轮21与所述输出齿轮22之间的伸缩装置3；如图2所示，当所述伸缩装置3收回时，所述输入齿轮21与输出齿轮22之间为啮合状态，此状态适用于空载落钩工况；如图1所示，当所述伸缩装置3伸出时，所述输入齿轮21与输出齿轮22之间为脱开状态，此状态适用于非空载落钩工况。如此设计，可根据实际工况调整伸缩装置3的工作状态，提高本发明的可操作性。

如图1和图2所示，本实施例所述伸缩装置3为单作用油缸，其缸杆端31与输入齿轮轴211固定连接，其缸筒端与输出齿轮轴221固定连接；所述单作用油缸的有杆腔31与压力油路T连通；相对于液压驱动马达来说，所述伸缩装置3同样采用液压控制的单作用油缸，以利于控制系统设计。另外，所述单作用油缸的无杆腔32内具有回位弹簧33，在本该案中，所述单作用油缸的常态为缸杆伸出状态，其中，缸杆的收回动作通过油压实现，缸杆的伸出动作通过所述回位弹簧33来实现。

工作中，压力油进入所述单作用油缸的无杆腔，缸杆收回，带动所述输入齿轮21与输出齿轮22啮合，从而将驱动马达的动力传输至所述臂头滑轮，实现提高空载落钩速度的目的。

需要说明的，用于实现所述输入齿轮21和输出齿轮22啮合或脱开的伸缩装置，不局限于本实施例所述的具有回位弹簧33的单作用油缸；实际上，也可以采用双作用缸来实现上述功能。

另外，本实施例所述起重机吊钩落钩速度调整装置还包括与所述输入齿轮21同轴并联设置的锁紧轮4；如图2所示，所述输入、输出齿轮啮合时，所述锁紧轮4与设置在臂头滑轮10绳槽内的钢丝绳20相抵，以增大所述钢丝绳20与所述臂头滑轮10之间的摩擦力，可一并参见图4，该图是图3的A-A局部剖视图；如图1所示，所述输入、输出齿轮脱开时，所述锁紧轮4与设置在臂头滑轮10绳槽内的钢丝绳20分离。当需要提高臂头滑轮10的转速时，单作用油缸伸出、所述输入、输出齿轮啮合的同时所述锁紧轮4与钢丝绳20相抵，以增大臂头滑轮10与钢丝绳20之间的摩擦力。输出齿轮22转动时，带动臂尖滑轮10同步转动，从而驱动钢丝绳快速下放，提高落钩速度。

进一步地，如图1和图2所示，在压力油路T上设置有二位二通电磁阀5，当所述二位二通电磁阀5处于导通状态时，压力油路T与所述驱动马达和单作用油缸有杆腔31连通，通过控制二位二通电磁阀5的阀位来接通或断开液压泵与所述驱动马达和单作用油缸之间的压力油路。如图2所示，本实施例中，所述二位二通电磁阀5处于右位时，为导通状态；如图1所示，所述二位二通电磁阀5处于左位时，为非导通状态。

本实施例还提供了本发明控制部分的具体实现，请参见图5，该图是本发明控制系统的单元框图。它包括设置在臂头上的速度传感器6和臂头控制器7，所述速度传感器6用于检测所述臂头滑轮10的转速。所述臂头控制器7将所述转速信号转换为钢丝绳速度信号与预设值进行比较，并输出控制信号控制所述驱动机构源动力的输出。本方案中，所述臂头控制器7的控制信号输出端连接所述二位二通电磁阀5的控制端。需要说明的是，所述速度传感器和臂头控制器可设置在近臂头滑轮处的臂头上，只要满足使用需要均可，故未在图1和图1中示出。

其中，所述臂头控制器7包括预值设定单元和比较单元；所述预值设定单元用于设定钢丝绳速度的预设值；所述比较单元用于将转换的钢丝绳速度信号与预设值进行比较，若所述信号低于预设值，则输出导通信号至二位二通电磁阀5；若所述信号不低于预设值，则输出断开信号至二位二通电磁阀5。

具体地，所述臂头控制器为PLC控制器，请参见图6，该图是所述臂头PLC控制器的控制流程图。

如图所示，所述臂头PLC控制器的一个工作循环为：

101.所述臂头控制器接收启停信号；

102.判断是否启动调整装置；

若启动调整装置，则

103.所述臂头控制器接收所述速度传感器采集的转速信号；

104.将转速信号转换为钢丝绳速度信号，并与预设值比较；

若钢丝绳速度低于预设值，则

105.输出导通信号至二位二通电磁阀，用于启动驱动机构。

若所述信号不低于预设值，则

106.输出断开信号至二位二通电磁阀，用于停止驱动机构。

若停止调整装置，则执行步骤106。

进一步地，如图5所示，本实施例还包括启停开关8，与所述臂头控制器7的控制端相连的启停开关，用于向所述臂头控制器7发送启动或停止落钩速度调整信号工；还包括串联在所述启停开关8与所述臂头控制器7之间的主控制器9，用于根据所述启停开关8输出的启动信号使臂头控制器7工作，或根据所述启停开关8输出的停止信号，输出断开信号至二位二通电磁阀5。

其中，所述启停开关8和主控制器9设置在操纵室内，所述主控制器9通过CAN总线与臂头控制器7之间建立信号连接关系。

基于本方案CAN总线和臂头PLC控制器的连接关系，安装在臂头的风速仪，臂顶灯、航空警示灯等辅助设备的控制可均由臂头PLC控制器来完成。实际上，这种电气设计只需要使用正负电源线、CAN+和CAN-四根线，这样，通往臂头的线束大幅减少，降低了对主臂上电缆卷筒的要求。

具体地，所述主控制器为PLC控制器，请参见图7，该图是所述主PLC控制器的控制流程图。

如图所示，所述主PLC控制器的一个工作循环为：

201.接收启停开关发出的信号；

202.若该信号为启动信号，则

203.发送启动命令和钢丝绳倍率至臂头控制器。

若该信号为停止信号，则

204.发送停止命令至臂头控制器。

需要说明的是，本领域的技术人员根据转速、钢丝绳直径和臂头滑轮直径完全可以将转速信号转换为绳速信号，故未赘述该转换算法。另外，在臂头控制器中，可以根据不同的钢丝绳倍率相应设置不同的预设值，这样，可适用不同的钢丝绳倍率的使用工况。

本发明的工作过程如下：当需要调整落钩速度时，操作者通过启停开关发出信号；主控制器接收到启动信号后，将该启动信号和钢丝强倍率输出至臂头控制器；所述臂头控制器接收速度传感器检测到的臂头滑轮转速信号，并将该检测信号转换为绳速信号，最后将该绳速信号与预设值比较，若绳速低于预设绳速，则发出启动信号至二位二通电磁阀，至此，压力油路与驱动马达和单作用油缸之间的油路导通，驱动马达的动力输出至臂头滑轮，最终完成提高落钩速度的目的。

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，如：驱动机构改为电机驱动或气压驱动，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1、起重机吊钩落钩速度调整装置，其特征在于，其包括:

驱动机构；和

传动机构，接收所述驱动机构输出的源动力，并将动力输出至臂头滑轮，以实现臂头滑轮的转动。

2、根据权利要求1所述的起重机吊钩落钩速度调整装置，其特征在于，还包括:

设置在臂头上的速度传感器，用于检测所述臂头滑轮的转速；和

臂头控制器，用于接收所述速度传感器采集的转速信号，将所述转速信号转换为钢丝绳速度信号与预设值进行比较，并输出控制信号控制所述驱动机构源动力的输出。

3、根据权利要求1或2所述的起重机吊钩落钩速度调整装置，其特征在于，所述传动机构为齿轮传动机构，其中，输入齿轮与所述驱动机构的输出轴同轴固定，输出齿轮与所述臂头滑轮同轴固定。

4、根据权利要求3所述的起重机吊钩落钩速度调整装置，其特征在于，还包括设置在所述输入齿轮与所述输出齿轮之间的伸缩装置，所述伸缩装置的伸出或收回实现输入齿轮与输出齿轮的脱开或啮合。

5、根据权利要求4所述的起重机吊钩落钩速度调整装置，其特征在于，所述伸缩装置为单作用油缸，其缸杆端与输入齿轮轴固定连接，其缸筒端与输出齿轮轴固定连接；所述单作用油缸的有杆腔与压力油路连通，所述单作用油缸的无杆腔内具有回位弹簧。

6、根据权利要求5所述的起重机吊钩落钩速度调整装置，其特征在于，还包括:

锁紧轮，与所述输入齿轮同轴并联设置；

所述输入、输出齿轮啮合时，所述锁紧轮与设置在臂头滑轮绳槽内的钢丝绳相抵；所述输入、输出齿轮脱开时，所述锁紧轮与设置在臂头滑轮绳槽内的钢丝绳分离。

7、根据权利要求6所述的起重机吊钩落钩速度调整装置，其特征在于，所述驱动机构为驱动马达，在压力油路上设置有二位二通电磁阀，所述二位二通电磁阀的控制端连接所述臂头控制器的控制信号输出端，当所述二位二通电磁阀处于导通状态时，压力油路与所述驱动马达和单作用油缸有杆腔连通。

8、根据权利要求7所述的起重机吊钩落钩速度调整装置，其特征在于，所述臂头控制器包括:

预值设定单元，用于设定臂头滑轮转速的预设值；和

比较单元，用于将转换的钢丝绳速度信号与预设值进行比较，若所述信号低于预设值，则输出导通信号至二位二通电磁阀；若所述信号不低于预设值，则输出断开信号至二位二通电磁阀。

9、根据权利要求8所述的起重机吊钩落钩速度调整装置，其特征在于，还包括:

与所述臂头控制器的控制端相连的启停开关，用于向所述臂头控制器发送启动或停止落钩速度调整信号。

10、根据权利要求8所述的起重机吊钩落钩速度调整装置，其特征在于，还包括:串联在所述启停开关与所述臂头控制器之间的主控制器，用于根据所述启停开关输出的启动信号使臂头控制器工作，或根据所述启停开关输出的停止信号，输出断开信号至二位二通电磁阀。

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