CN102431908A - 一种定柱式全回转起重机 - Google Patents

Abstract

一种定柱式全回转起重机，属于船用起重运输机械。定柱中下段的外表面上设置有法兰（2），上定柱（7）顶部的端面中心上设置有定柱顶轴（17），法兰（2）的上方连接有回转支承（3），回转支承（3）的上部与转台（6）固定连接，转台（6）上分别铰接有吊臂(13)和顶部滑轮架（8），顶部滑轮架（8）上分别固定有顶部轴承（11）和顶部滑轮组（9），顶部轴承（11）套接在定柱顶轴（17）上，所述的转台（6）或下定柱（1）上设置有回转机构（4），降低了起重机的整体高度并实现全回转，整机运行平稳，其承重、抗弯能力和使用寿命均大幅提高，特别适于对起重机重量有限制和通航高度有限制的大型浮吊船及海洋工程船上使用。

Description

一种定柱式全回转起重机

技术领域

本发明涉及一种定柱式起重机，具体来说涉及一种定柱式全回转起重机。属于船用起重运输机械。

背景技术

现有的定柱式起重机一般包括二种，即将军柱式King Post Crane及桅杆式Mast Crane，其中King Post Crane式回转起重机的转台及顶部滑轮装置通过钢结构固化连成一体，吊臂安装在转台上，形成回转部分。顶部滑轮装置可以在定柱的回转中心，也可以偏离回转中心。整个回转部分从上往下套在定柱上，转台下部无支承。定柱顶部有轴承组件支承，定柱的下部有平行于定柱回转中心的环形轨道。荷重的作用力经吊臂-转台-钢结构传递至定柱顶部的轴承组件上，由定柱顶部的轴承组件支承拉住整个回转部分以及吊臂及货物产生的垂直压力和抗倾覆的水平力。转台内安装了水平回转的滚子，绕着定柱的下部的环形轨道旋转，与之形成一个具备一定调心能力的径向轴承。该轴承可以上下略有浮动，自动调整定柱的环形轨道因制造误差或弹性变形的接触状态，仅承担与定柱顶部的轴承组件形成的力偶的水平力。King Post Crane式回转起重机可以实现全回转无限位。其缺点在于起重机荷重在定柱上的着力点较高，对连接转台和定柱的钢结构强度要求高，为避免变形，钢结构体积和重量均较大，起重机荷重作用于定柱的顶部，定柱的顶部既要承受垂直压力和水平剪力，还要承受较大的弯矩，当定柱较高时容易产生失稳现象，故对定柱的尺寸和强度要求较高。起重机工作时，定柱顶部轴承组件受到的水平剪力和侧向偏心力极大，受力状态恶劣，对轴承的调心能力要求较高，且受定柱顶部尺寸及水平回转径向轴承的形式限制，在相同体积和重量下难以做成更大的起重机，只适合做成小于250t的中小型起重机。

另一种Mast Crane式回转起重机的定柱顶部的顶部滑轮装置，与转台及吊臂形成的回转部分是分离的。顶部滑轮装置安装在定柱的回转中心附近，不可以偏离回转中心。定柱顶部的轴承组件支承着顶部滑轮装置由钢丝绳产生向上拉力及抗倾覆的水平力，定柱的下部有回转支承安装法兰，回转部分及回转支承安装在该法兰上，由法兰承担所有整个回转部分以及吊臂及货物产生的垂直压力和与定柱顶部的轴承组件形成的力偶的抗倾覆水平力。Mast Crane式回转起重机的缺点是不能实现全回转无限位，顶部滑轮装置安装在定柱的回转中心附近使定柱必须做得很高才能实现起重机变幅的功能，但过高的外形使起重机受到桥梁和海上电缆的高度限制，影响使用区域。

以上二种起重机各自的缺点都难以适应船用起重机特别是对重量要求极严格的海洋平台起重机的需要，以及难以实现海上各区域之间移动作业的需要。

发明内容

本发明的目的是克服现有将军柱式King Post Crane及桅杆式Mast Crane起重机受力结构复杂，定柱高度高，起重当量低的缺陷和不足，提供一种承重结构简单，起重当量大的定柱式全回转起重机结构，而且还能够适当调整定柱高度以满足有高度限制应用场合的需要。

本发明的目的是通过以下方式实现的：一种定柱式全回转起重机，包括定柱，回转支承，回转机构，绞车，吊臂，钢绳和吊钩，所述定柱中下段的外表面上设置有法兰，法兰将定柱分成上定柱和下定柱两部分，上定柱顶部的端面中心上设置有定柱顶轴，所述法兰的上方连接有回转支承，回转支承的上部与转台固定连接，所述的转台上设置有大于上定柱外径的孔，使转台可以绕着定柱旋转，转台上分别铰接有吊臂和顶部滑轮架，所述的顶部滑轮架上分别固定有顶部轴承和顶部滑轮组，顶部轴承套接在定柱顶轴上，所述的转台或下定柱上对应回转支承设置有回转机构，所述的转台和/或吊臂和/或顶部滑轮架上对应顶部滑轮组分别设置有变辐绞车和主升降绞车，变辐绞车经钢绳、顶部滑轮组与吊臂滑轮组或吊臂相连接，主升降绞车经钢绳、顶部滑轮组、吊臂滑轮组与主吊钩相连接。

所述的顶部滑轮架为三角形框架或箱体，所述三角形框架或箱体的第一个角靠近定柱轴线并与转台相铰接，第二个角上对应上定柱的定柱顶轴设置有顶部轴承座，顶部轴承座上装有顶部轴承，顶部轴承的内孔套接固定在上定柱的定柱顶轴上，第三个角设置在远离吊臂的一侧且水平高度高于第二个角，第三个角上设置有顶部滑轮组，所述的第一个角上叠合设置有间距大于转台圆孔直径的二个支腿，二个支腿的端部各设置有一个顶部滑轮架铰座，所述的转台上对应顶部滑轮架铰座分别设置有顶部滑轮架轴承座，顶部滑轮架铰座经顶部滑轮架销轴与顶部滑轮架轴承座铰接，所述的转台上对应吊臂一端的二个支座分别设置有两个吊臂轴承座，所述的吊臂轴承座经吊臂销轴与吊臂一端支座相铰接，所述转台上远离吊臂轴承座的一侧对应顶部滑轮组分别设置有变辐绞车主升降绞车和副升降绞车，变辐绞车经钢绳、顶部滑轮组与吊臂滑轮组或吊臂相连接，主升降绞车经钢绳、顶部滑轮组、吊臂滑轮组与主吊钩相连接，副升降绞车经钢绳、顶部滑轮组、吊臂滑轮组与副吊钩相连接。

所述顶部滑轮架第一个角上二个顶部滑轮架铰座的间距等于吊臂一端上两个吊臂轴承座的间距，所述的顶部滑轮架轴承座和吊臂轴承座对称设置在转台圆孔水平中心线的两侧，且同一侧的顶部滑轮架轴承座和吊臂轴承座制成一体。

所述的上定柱为圆锥台体或圆柱体。

所述的定柱顶轴是实心或空心圆柱体。

所述的顶部轴承是调心的滚动轴承或滑动轴承。

所述的下定柱是圆锥台体或圆柱体，或者是由上部小圆柱或圆锥台过渡到下部大矩形的锥台形。

所述回转支承中的轴承是滚动轴承或滑动轴承。

起重机工作原理是这样实现的。定柱的底部固定联接在地面和甲板面上，回转支承及转台套在定柱外，固定连接在定柱上的法兰上，顶部滑轮架下面的一个角的二个三脚架绞座通过顶部滑轮架销轴与转台相连，三脚架顶部靠前面的角上的顶部轴承座安装顶部轴承后再套在定柱顶部轴承的轴上。吊臂轴承座通过吊臂销轴安装在转台上的二个吊臂同心绞座上，绞车安装好后安装好钢丝绳，通过动力系统驱动绞车旋转，拖动钢丝绳收放使缠绕到吊臂顶部的滑轮组件带动吊钩上下运动及吊臂上下俯仰，回转机构则推动回转支承及转台并顶部滑轮架、吊臂同时绕着定柱旋转，完成全回转起重机的全回转及吊钩起升下降和吊臂俯仰的各个动作。

本发明与现有技术相比本发明具有以下明显的优点： 

1.本发明简化了现有定柱式起重机的承重结构，将起重机荷重由吊臂直接通过转台和回转支承传递至固定在定柱中下部的法兰上，定柱的受力状态得到极大改善。作用于定柱的弯矩大大减轻，上定柱基本不承受压力，不会产生失稳现象，提高了定柱的稳定性和抗弯性能，由于定柱中下部的空间尺寸较宽敞，加上转台的面积较大，便于加大回转支承的径向和轴向尺寸，以提高定柱及整机的承重及抗弯能力，在相同体积和重量下可以制成当量更大的起重机，特别适于做成500t～1250t的大型起重机。

2.本发明的顶部滑轮架在顶部轴承和转台之间主要起连接作用，不承受吊臂及货物产生的垂直压力和抗倾覆的水平力，即使在顶部滑轮架上安装顶部滑轮组，所承受的压力和弯矩也较小，使得顶部滑轮架的结构可以轻盈小巧，若将顶部滑轮组安装在定柱以外的顶部滑轮架上，还可以大幅减小上定柱的高度，极大的降低起重机的整体高度，并实现全回转，减轻了自身重量，增加了起重机的作业区域和作业范围，提高了适应性，特别适于对起重机重量有限制和通航高度有限制的大型浮吊船及海洋工程船上使用，进一步拓宽了起重机的使用领域和应用环境。

3.本发明的顶部滑轮架下面的二个顶部滑轮架铰座与转台相连在定柱的中心及附近，使远离吊臂一侧的顶部滑轮架在受到钢丝绳的拉力时有向前即向吊臂一侧旋转的趋势，顶部轴承座及顶部轴承仅仅承受水平切向力，垂直力很小，顶部轴承受力简单。顶部轴承与定柱顶部的定柱顶轴之间轴向定位要求很低，可以有效的消除大尺寸轴向位置定位的制造和测量难题。

4.本发明的顶部滑轮架下面的二个顶部滑轮架铰座与转台采用销轴相连，在定柱受到倾覆弯矩产生的弹性变形后，顶部滑轮架可以绕着销轴旋转与定柱同步变形，不会产生附加力对结构的损害。

5.本发明的绞车包括变幅绞车和起升绞车，其中起升绞车可以有主起升绞车和多个副起升绞车。

6.本发明的上定柱上没有压力和拉力，只承受弯曲和剪力，没有弯压构件的稳定性影响，与现有同规格的将军柱式回转起重机相比，可以减小上定柱的钢板厚度和重量。

7.本发明的回转支承主要承受垂直压力和水平力，倾覆弯矩很小，对回转支承的滚道要求及连接螺栓要求较低，而且回转支承的安全性和可靠性很高，运行平稳，其承重、抗弯能力和使用寿命均是原有顶部轴承的10～20倍以上。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明定柱的主视图。

图3是本发明转台6的主视图。

图4是图3的俯视图。

图5是顶部滑轮架8的主视图。

图6是图5的俯视图。

图中，下定柱1，法兰2，回转支承3，回转机构4，变辐绞车5，转台6，上定柱7，顶部滑轮架8，顶部滑轮组9，钢丝绳10，顶部轴承11，主吊钩12，吊臂13，吊臂滑轮组14，吊臂销轴15，顶部滑轮架销轴16，定柱顶轴17，顶部滑轮架轴承座18，吊臂轴承座19，顶部滑轮架铰座20，顶部轴承座21，副吊钩22，主升降绞车51，副升降绞车52。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述：

参见图1至图4，一种定柱式全回转起重机，包括定柱，回转支承，回转机构，绞车，吊臂，钢绳10和吊钩12，所述定柱中下段的外表面上设置有法兰2，法兰2将定柱分成上定柱7和下定柱1两部分，上定柱7顶部的端面中心上设置有定柱顶轴17，所述法兰2的上方连接有回转支承3，回转支承3的上部与转台6固定连接，所述的转台6上设置有大于上定柱7外径的孔，使转台6可以绕着定柱旋转，转台6上分别铰接有吊臂13和顶部滑轮架8，所述的顶部滑轮架8上分别固定有顶部轴承11和顶部滑轮组9，顶部轴承11套接在定柱顶轴17上，所述的转台6或下定柱1上对应回转支承3设置有回转机构4，所述的转台6和/或吊臂13和/或顶部滑轮架8上对应顶部滑轮组9分别设置有变辐绞车5和主升降绞车51，变辐绞车5经钢绳10、顶部滑轮组9与吊臂滑轮组14或吊臂13相连接，主升降绞车51经钢绳10、顶部滑轮组9、吊臂滑轮组14与主吊钩12相连接。

图1，图2，图3，图4中，本发明起重机的定柱分为上定柱7和下定柱1两部分，一般情况下，上定柱7的高度大于下定柱1的高度。上定柱7和下定柱1的连接部位设置有法兰2，法兰2径向设置在定柱的外圆周表面上，法兰2的上方安装有回转支承3，法兰2的高度由转台6位置的高度决定。上定柱7是一个圆锥体结构，上定柱7的顶部设有安装顶部轴承11的定柱顶轴17。下定柱1是一个圆柱体结构，下定柱1的底部固定联接在地面和甲板面上。所述的上定柱7为圆锥台体或圆柱体，其内部可以制成空心结构。所述的定柱顶轴17是实心或空心圆柱体。所述的顶部轴承11可以是不调心的滚动轴承或滑动轴承。但所述的顶部轴承11最好是调心的滚动轴承或滑动轴承，这样可以更好地适应顶部轴承11的安装误差和上定柱7的弹性变形。所述的下定柱1是圆锥台体或圆柱体，或者是由上部小圆柱或圆锥台过渡到下部大矩形的锥台形，也称天圆地方结构。

本发明转台6的平面形状是矩形板块，转台6中心有一个比上定柱7直径大的圆孔，转台6圆孔垂直中心线的一侧即转台6前部固定有二个同心的安装吊臂13的吊臂轴承座19和二个安装顶部滑轮架8的顶部滑轮架轴承座18，二个吊臂轴承座19和二个顶部滑轮架轴承座18对称固定在转台6圆孔水平中心线的两侧，其中二个吊臂轴承座19靠近转台6的外侧即靠近前部的外沿，二个顶部滑轮架轴承座18则位于转台6圆孔垂直中心线上，或者位于转台6圆孔垂直中心线至吊臂轴承座19之间。如图3，最好是使所述顶部滑轮架8第一个角上二个顶部滑轮架铰座20的间距等于吊臂13一端上两个吊臂轴承座19的间距，所述的顶部滑轮架轴承座18和吊臂轴承座19对称设置在转台6圆孔水平中心线的两侧，且同一侧的顶部滑轮架轴承座18和吊臂轴承座19制成一体，以使得两种轴承座的加工制造和安装更加方便，精度和强度更高。

转台6圆孔垂直中心线的另一侧即转台6的后部可以安装变辐绞车5和/或升降绞车51。如图1，在转台6的后部同时安装有变辐绞车5、主升降绞车51、副升降绞车52。变辐绞车5、主升降绞车51、副升降绞车52安装在转台上，并分别缠绕有钢丝绳10，分别用于主吊钩12、副吊钩22起吊货物和吊臂13的俯仰。转台6上圆孔的下方连接回转支承3，上定柱7穿过转台6的圆孔使回转支承3连接到法兰2上，转台6上圆孔的直径大于上定柱7的直径，在回转机构4的带动下转台6就可以绕着定柱回转，而整个定柱固定不转。图1中，回转机构4安装在转台6上沿着回转支承3的回转轨道及齿轮布置，由回转机构4驱动回转支承3带动转台6及安装其上的所有部件做旋转运动。

所述回转支承3中的轴承是滚动轴承或滑动轴承。所述的回转机构4可以是安装固定在转台6上，也可以是安装固定在下定柱1上。所述的回转机构4可以是一套，也可以是两套或多套。

所述的顶部滑轮架8为三角形框架或箱体，所述三角形框架或箱体的第一个角靠近定柱轴线并与转台6相铰接，第二个角上对应上定柱7的定柱顶轴17设置有顶部轴承座21，顶部轴承座21上装有顶部轴承11，所述顶部轴承11中的轴承是滚动轴承或滑动轴承，可以是调心轴承，也可以是不调心的。顶部轴承11的内孔套接固定在上定柱7的定柱顶轴17上，第三个角上设置有顶部滑轮组9，第三个角设置在远离吊臂13的一侧且水平高度高于第二个角，以保证在吊臂13变幅过程中，钢绳19通过固定在第三个角上的顶部滑轮组9时不会与第二个角上的定柱顶轴17发生干涉，所述的第一个角上叠合设置有间距大于转台6圆孔直径的二个支腿，二个支腿的端部各设置有一个顶部滑轮架铰座20，所述的转台6上对应顶部滑轮架铰座20分别设置有顶部滑轮架轴承座18，顶部滑轮架铰座20经顶部滑轮架销轴16与顶部滑轮架轴承座18铰接，所述的转台6上对应吊臂13一端的二个支座分别设置有两个吊臂轴承座19，所述的吊臂轴承座19经吊臂销轴15与吊臂13一端支座相铰接，所述转台6上远离吊臂轴承座19的一侧对应顶部滑轮组9分别设置有变辐绞车5、主升降绞车51、副升降绞车52。当然，在满足顶部轴承11，顶部滑轮组9和顶部滑轮架轴承座18安装的前提下，所述的顶部滑轮架8也可以是其它形状，如制成扇形等。

图1，图5，图6中，本发明的顶部滑轮架8是由两个从侧面看为近似倒三角形的并列布置的钢结构，在上面的二个角通过钢结构连成一体，下面的一个角上叠合设置有二个顶部滑轮架铰座20，二个顶部滑轮架铰座20平行且同心布置。顶部滑轮架铰座20穿插进定柱中心外侧二端与转台的轴承座通过三脚架销轴相联。三脚架顶部靠后面的角（即远离吊臂13一侧的角）通过钢结构相联，并在钢结构上安装了顶部滑轮组。三脚架顶部靠前面的角（即靠近吊臂13一侧的角）通过钢结构相联，并在钢结构上设置有顶部轴承座。顶部轴承座安装顶部轴承后再套在定柱顶部轴承的轴上，这样三脚架就可以通过转台及顶部轴承与转台一起绕着定柱旋转。

本发明起重机的吊臂13与现有定柱式起重机的吊臂结构相同，可以是桁架结构或板梁箱型结构，吊臂13头部安装的吊臂滑轮组14包括有起吊滑轮和变幅滑轮组，它们分别通过钢丝绳、顶部滑轮组9与变辐绞车5、主升降绞车51、副升降绞车52相连。吊臂13根部有一对平行且同心的轴承座，轴承座通过吊臂销轴15安装在转台6上的二个吊臂轴承座19上，吊臂13就可以与转台6一起绕着定柱旋转。

本发明的起重机明显地降低了起重机的整体高度，减轻了自身重量，增加起重机的作业区域和作业范围，提高了适应性，特别适于对起重机重量有限制和通航高度有限制的大型浮吊船及海洋工程船上使用。 

Claims (8)

1.一种定柱式全回转起重机，包括定柱，回转支承，回转机构，绞车，吊臂，钢绳（10）和吊钩（12），其特征在于：所述定柱中下段的外表面上设置有法兰（2），法兰（2）将定柱分成上定柱（7）和下定柱（1）两部分，上定柱（7）顶部的端面中心上设置有定柱顶轴（17），所述法兰（2）的上方连接有回转支承（3），回转支承（3）的上部与转台（6）固定连接，所述的转台（6）上设置有大于上定柱（7）外径的孔，使转台（6）可以绕着定柱旋转，转台（6）上分别铰接有吊臂(13)和顶部滑轮架（8），所述的顶部滑轮架（8）上分别固定有顶部轴承（11）和顶部滑轮组（9），顶部轴承（11）套接在定柱顶轴（17）上，所述的转台（6）或下定柱（1）上对应回转支承（3）设置有回转机构（4），所述的转台（6）和/或吊臂（13）和/或顶部滑轮架（8）上对应顶部滑轮组（9）分别设置有变辐绞车（5）和主升降绞车（51），变辐绞车（5）经钢绳（10）、顶部滑轮组（9）与吊臂滑轮组（14）或吊臂（13）相连接，主升降绞车（51）经钢绳（10）、顶部滑轮组（9）、吊臂滑轮组（14）与主吊钩（12）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种定柱式全回转起重机，其特征在于：所述的顶部滑轮架（8）为三角形框架或箱体，所述三角形框架或箱体的第一个角靠近定柱轴线并与转台（6）相铰接，第二个角上对应上定柱（7）的定柱顶轴（17）设置有顶部轴承座（21），顶部轴承座（21）上装有顶部轴承（11），顶部轴承（11）的内孔套接固定在上定柱（7）的定柱顶轴（17）上，第三个角设置在远离吊臂（13）的一侧且水平高度高于第二个角，第三个角上设置有顶部滑轮组（9），所述的第一个角上叠合设置有间距大于转台（6）圆孔直径的二个支腿，二个支腿的端部各设置有一个顶部滑轮架铰座（20），所述的转台（6）上对应顶部滑轮架铰座（20）分别设置有顶部滑轮架轴承座（18），顶部滑轮架铰座（20）经顶部滑轮架销轴（16）与顶部滑轮架轴承座（18）铰接，所述的转台（6）上对应吊臂（13）一端的二个支座分别设置有两个吊臂轴承座（19），所述的吊臂轴承座（19）经吊臂销轴（15）与吊臂（13）一端支座相铰接，所述转台（6）上远离吊臂轴承座（19）的一侧对应顶部滑轮组（9）分别设置有变辐绞车（5）、主升降绞车（51）和副升降绞车（52），变辐绞车（5）经钢绳（10）、顶部滑轮组（9）与吊臂滑轮组（14）或吊臂（13）相连接，主升降绞车（51）经钢绳（10）、顶部滑轮组（9）、吊臂滑轮组（14）与主吊钩（12）相连接，副升降绞车（52）经钢绳（10）、顶部滑轮组（9）、吊臂滑轮组（14）与副吊钩（22）相连接。

3.根据权利要求2所述的一种定柱式全回转起重机，其特征在于：所述顶部滑轮架（8）第一个角上二个顶部滑轮架铰座（20）的间距等于吊臂（13）一端上两个吊臂轴承座（19）的间距，所述的顶部滑轮架轴承座（18）和吊臂轴承座（19）对称设置在转台（6）圆孔水平中心线的两侧，且同一侧的顶部滑轮架轴承座（18）和吊臂轴承座（19）制成一体。

4.根据权利要求1或2所述的一种定柱式全回转起重机，其特征在于：所述的上定柱（7）为圆锥台体或圆柱体。

5.根据权利要求1或2所述的一种定柱式全回转起重机，其特征在于：所述的定柱顶轴（17）是实心或空心圆柱体。

6.根据权利要求1或2所述的一种定柱式全回转起重机，其特征在于：所述的顶部轴承（11）是调心的滚动轴承或滑动轴承。

7.根据权利要求1所述的一种定柱式全回转起重机，其特征在于：所述的下定柱（1）是圆锥台体或圆柱体，或者是由上部小圆柱或圆锥台过渡到下部大矩形的锥台形。

8.根据权利要求1所述的一种定柱式全回转起重机，其特征在于：所述回转支承（3）中的轴承是滚动轴承或滑动轴承。

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