CN107150952B - 一种集装箱起重机及其减摇方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种集装箱起重机及其减摇方法。集装箱起重机包括门架及其上设置的小车运行机构，小车运行机构包括小车架、卷筒和吊具，卷筒上卷绕连接有柔性且线形的牵引体，吊具上连接有用于拉动牵引体的阻尼电机，阻尼电机上控制电连接有用于控制输出扭矩的变频器，变频器上电控制连接有用于采集阻尼电机的载荷和向变频器输送控制信号的控制器。利用阻尼方式在牵引体/钢丝绳上施加一阻尼力，利用该阻尼力拉动牵引体/钢丝绳的动作，带动吊具复位，并且在复位过程中，随着牵引体/钢丝绳反馈回来的反作用力/扭矩，判断需要输入的阻尼力/扭矩的大小，直至吊具完全复位，而因该阻尼力/扭矩是在吊具上施加的，从而减小吊具自身摇摆幅度。
Description
技术领域
本发明属于起重机减摇领域，尤其涉及一种集装箱起重机及其减摇方法。
背景技术
目前，集装箱起重机在作业过程中，由于水平惯性力和风力等载荷的作用，集装箱吊具将在铅垂平面内产生来回摇摆及在水平平面内产生扭转振荡，给吊具旋锁与集装箱角配件的精确对中及集装箱的准确堆放带来很大困难。吊具的减摇装置就是使摆动迅速衰减，让集装箱吊具在尽可能短的时间内恢复到静止状态（平衡位置）或摆幅减小到允许范围内，从而提高作业效率。现有世界各国对吊具减摇装置的性能要求是，起吊离地10m，小车以额定速度运行，制动停车后6s内，吊具的摆幅控制在±100mm 以内。现有的吊具减摇方式如中国专利文献CN 104326367 B公开的一种岸边集装箱桥式起重机阻尼器式挂舱保护装置，包括阻尼器、移动滑轮、固定滑轮、滑道、后大梁结构、钢丝绳，所述的后大梁结构固定有阻尼器支座；所述阻尼器支座铰接在阻尼器的轴上；所述阻尼器的活塞杆头部通过关节轴承与第二固定轴铰接；所述的第二固定轴还固定连接有滑轮支架；所述的滑轮支架上同时还连接有第一固定轴；所述的第一固定轴上连接移动滑轮；所述后大梁结构左下方还连接有固定滑轮；所述的起升钢丝绳缠绕经过移动滑轮和固定滑轮。利用阻尼器的粘性阻尼作为工作介质，无需外界提供动力，没有能量消耗，同时起到了固定支撑滑轮和挂舱保护的双重作用；结构简单，经济性好，具有节能、环保的特点。但传统的集装箱起重机上的阻尼器仅能对吊具和门架之间的相对摇摆进行缓冲，无法对吊具自身的摆动进行缓冲，导致吊具自身仍然存在小幅高频摇摆的问题，集装箱仍然会高频摇摆。
发明内容
本发明旨在提供一种减小吊具自身摇摆幅度的减摇方法，同时还提供了一种使用该减摇装置的集装箱起重机。
为解决上述技术问题，本发明中减摇方法的技术方案如下：
减摇方法，包括如下步骤：
a，在监测到吊具相对于小车架摇摆时，在吊具上向复位方向拉动钢丝绳；
b，实时反馈上述步骤中拉动钢丝绳复位的反作用力或扭矩，并在反作用力增大时增大拉力或扭矩，在反作用力减小时减小拉力或扭矩。
在步骤a中，监测吊具摇摆的方法是：先在吊具上向钢丝绳施加预拉力或扭矩，使吊具相对于小车架维持平衡；在钢丝绳反馈的反作用力或扭矩增大或减小时，判定吊具相对于小车架开始摇摆。
本发明中集装箱起重机的技术方案如下：
集装箱起重机，包括门架及其上设置的小车运行机构，小车运行机构包括小车架、卷筒和吊具，卷筒上卷绕连接有柔性且线形的牵引体，吊具上连接有用于拉动牵引体的阻尼电机，阻尼电机上控制电连接有用于控制输出扭矩的变频器，变频器上电控制连接有用于采集阻尼电机的载荷和向变频器输送控制信号的控制器。
牵引体自卷筒引出后绕经位于吊具上的动滑轮、位于吊具上的阻尼轮和位于小车架上的定滑轮而固定在卷筒或小车架上，阻尼轮与牵引体啮合配合或摩擦配合或咬合配合，阻尼轮上传动连接阻尼电机，阻尼轮可相对于小车架绕水平直线方向转动。
牵引体包括与阻尼轮咬合配合的链条段和连接在链条段一端的第一钢丝绳段、连接在链条段另一端的第二钢丝绳段。
定义卷筒、定滑轮、动滑轮、阻尼轮和牵引体组成减摇单元，减摇单元有两个，两减摇单元在吊具长边方向对称分布。
阻尼电机为三合一减速电机，两减摇单元连接相对独立设置的阻尼电机。
本发明的有益效果是：
利用阻尼方式在牵引体/钢丝绳上施加一阻尼力，利用该阻尼力拉动牵引体/钢丝绳的动作，带动吊具复位，并且在复位过程中，随着牵引体/钢丝绳反馈回来的反作用力/扭矩，判断需要输入的阻尼力/扭矩的大小，直至吊具完全复位，而因该阻尼力/扭矩是在吊具上施加的，从而减小吊具自身摇摆幅度。
附图说明
图1是本发明中起重机的减摇装置的电控原理示意图；
图2是本发明中起重机的减摇装置的结构示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明中集装箱起重机的减摇方法的实施例：该方法包括如下步骤：
步骤（1），中吊具上的电机通过变频器预注入直流电；
步骤（2），在门机移动或风载原因而使得吊具产生摇摆时，钢丝绳反馈的反作用力或扭矩增大或减小，判定吊具相对于小车架开始摇摆；
步骤（3），吊具上的电机产生一个逆向转矩，相反方向拉紧钢丝绳产生阻尼阻碍吊具摇摆；
步骤（4），控制器通讯检测吊具上电机电流的变化，控制变频器直流电注入的多少，使电机产生相适应的阻尼转矩，克服门机的移动惯性和风载摇摆。
工作流程为：电机预转矩建立—>根据现场吊具摇摆幅度—>PLC根据检测的工作电机电流—>调整变频器注入工作电机的电流—>电机产生相适应的阻尼转矩。
本发明中集装箱起重机的减摇方法的其他实施例：在人为判断吊具摇摆而触发相应动作时，可省去相应的预注入直流电步骤。另外，还可通过拉拽的方式直接作用在钢丝绳上，从而作用在钢丝绳上的阻尼方式为阻尼力。因而，该减摇方法也可以通过如下步骤实施：a，在监测到吊具相对于小车架摇摆时，在吊具上向复位方向拉动钢丝绳；b，实时反馈上述步骤中拉动钢丝绳复位的反作用力或扭矩，并在反作用力增大时增大拉力或扭矩，在反作用力减小时减小拉力或扭矩。
本发明中集装箱起重机的实施例：该集装箱起重机包括门架及其上设置的小车运行机构，小车运行机构包括小车架、卷筒和吊具，卷筒上卷绕连接有柔性且线形的牵引体，吊具上连接有用于拉动牵引体的阻尼电机，阻尼电机上控制电连接有用于控制输出扭矩的变频器，变频器上电控制连接有用于采集阻尼电机的载荷和向变频器输送控制信号的控制器。
如图1和图2所示，小车机构还包括减摇装置，减摇装置由吊具及其长边上对称设置的两减摇单元组成。减摇单元包括卷筒1，卷筒1上卷绕连接有柔性且线形的牵引体，牵引体自卷筒1引出后绕经位于吊具上的动滑轮、位于吊具上的阻尼轮5和位于小车架上的定滑轮而固定在卷筒1或小车架上，阻尼轮5与牵引体啮合配合或摩擦配合或咬合配合，阻尼轮5上传动连接有位于吊具上的阻尼器，阻尼轮5可相对于小车架绕水平直线方向转动。阻尼轮5为链轮，牵引体包括与阻尼轮5咬合配合的链条段4和连接在链条段4一端的第一钢丝绳段2、连接在链条段4另一端的第二钢丝绳段3。阻尼轮5的轴线和卷筒1的轴线相互平行，定滑轮和动滑轮各自有一对，同对中两动滑轮关于阻尼轮5对称，同对中两定滑轮关于卷筒1对称。阻尼器为三合一减速电机，两减摇单元连接相对独立设置的阻尼器。
该减摇装置以吊具上架为载体，钢丝绳末端通过过渡装置与滚子链条相连接，链条与吊具上架上的阻尼链轮向啮合，链轮后置的三合一减速电机为链轮提供电磁阻尼，该阻尼链轮还具有吊具倾转调整功能，满足集装箱吊装所需的回转、橫倾的功能。为了短时间内使吊具的摇摆幅度减小到可接受范围，集装箱门机司机可以更加有效率的进行集装箱堆码装卸作业，本发明提供一种采用电磁阻尼减摇装置的吊具上架，利用减摇机构动作消耗吊具摇摆动能，从而使吊具能够快速达到稳定静止状态（平衡位置），提高作业效率。
该减摇装置的工作原理是：集装箱小车的启动与制动过程中，引起第一钢丝绳段2、第二钢丝绳段3长度的变化，带动链条运动，随着吊具与集装箱的摆动，链条沿着链轮进行往复运动，在三合一减速电机的作用下，吊具进行大阻尼作用下的往复运动，实现减摇作用。利用三合一阻尼电机带动链条进行大阻尼作用下的往复运动，使集装箱吊具惯性动能得以释放，实现集装箱吊具减摇，快速恢复到静止状态（平衡位置）或摆幅减小到允许范围内。
本发明中集装箱起重机的其他实施例：链条也可以用同步皮带、摩擦皮带等代替，以实现牵引体与阻尼轮之间的啮合或摩擦传动。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.集装箱起重机，包括门架及其上设置的小车运行机构，小车运行机构包括小车架、卷筒和吊具，卷筒上卷绕连接有柔性且线形的牵引体，其特征在于，吊具上连接有用于拉动牵引体的阻尼电机，阻尼电机上控制电连接有用于控制输出扭矩的变频器，变频器上电控制连接有用于采集阻尼电机的载荷和向变频器输送控制信号的控制器，牵引体自卷筒引出后绕经位于吊具上的动滑轮、位于吊具上的阻尼轮和位于小车架上的定滑轮而固定在卷筒或小车架上，阻尼轮与牵引体啮合配合或摩擦配合或咬合配合，阻尼轮上传动连接阻尼电机，阻尼轮可相对于小车架绕水平直线方向转动，阻尼轮的轴线和卷筒的轴线相互平行，定滑轮和动滑轮各自有一对，同对中的第一、第二动滑轮关于阻尼轮对称，同对中的第一、第二定滑轮关于卷筒对称，第一动滑轮和第一定滑轮位于卷筒和阻尼轮的连线的同侧，牵引体自卷筒引出后依次绕过第一动滑轮、第二静滑轮、阻尼轮、第一静滑轮、第二动滑轮而固定在卷筒或小车架上。
2.根据权利要求1所述的集装箱起重机，其特征在于，牵引体包括与阻尼轮咬合配合的链条段和连接在链条段一端的第一钢丝绳段、连接在链条段另一端的第二钢丝绳段。
3.根据权利要求1所述的集装箱起重机，其特征在于，定义卷筒、定滑轮、动滑轮、阻尼轮和牵引体组成减摇单元，减摇单元有两个，两减摇单元在吊具长边方向对称分布。
4.根据权利要求3所述的集装箱起重机，其特征在于，阻尼电机为三合一减速电机，两减摇单元连接相对独立设置的阻尼电机。
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