CN107200278A - 差动补偿的单臂架起重机变幅水平位移系统 - Google Patents

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CN107200278A CN201710566163.XA CN201710566163A CN107200278A CN 107200278 A CN107200278 A CN 107200278A CN 201710566163 A CN201710566163 A CN 201710566163A CN 107200278 A CN107200278 A CN 107200278A
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胡吉全
段年嵩
刘兴涛
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Abstract

本发明公开了一种差动补偿的单臂架起重机变幅水平位移系统，其变幅电机通过联轴器与行星差动减速器的变幅输入齿轮轴联接，行星差动减速器的变幅输出行星架与变幅卷筒相连，且变幅卷筒上的变幅钢丝绳穿过人字架上的滑轮一和臂架上的滑轮二，变幅钢丝绳的另一端点固定在滑轮一上，用于控制臂架的俯仰；平衡梁通过铰轴安装在人字架上，且平衡梁的另一端与拉杆的一端通过铰轴连接，拉杆另一端与臂架相连，且可转动。人字架固定在旋转平台上，臂架通过铰轴与旋转平台连接。将行星差动技术运用到单臂架起重机的变幅和起升机构中，使两个动力机构合成在一起通过差动补偿来实现起重机变幅过程中吊重的水平移动，减少驱动机构功率损耗，同时减轻了整机的自重。

Description

差动补偿的单臂架起重机变幅水平位移系统
技术领域
本发明涉及起重机装置领域，尤其是涉及一种差动补偿的单臂架变幅水平位移系统。
背景技术
单臂架起重机是港口普遍使用的一种机型。其主要利用臂架的俯仰运动带动货物进行变幅运动，引起货物高度变化，从而货物势能也会随之改变，造成系统能耗增加，不符合高效节能的要求。因此吊重能否在变幅过程中沿水平线移动是起重机设计的关键点，它对起重机整机性能的提高和自重的减轻是大有帮助。现在通常使用的方法是组合臂架法和绳索补偿法，运用组合臂架法设计的起重机的臂架系统复杂、整机重量大，而绳索补偿法需使用繁多的滑轮组且钢丝绳的缠绕十分复杂。
目前，臂架俯仰型起重机的变幅机构和起升机构需要使用两套驱动系统来提供动力，使得机械结构繁多、复杂，机械效率低。
发明内容：
本发明的目的是提供一种差动补偿的单臂架起重机变幅水平位移系统，该系统能够在实现变幅的同时，起升卷筒自动根据需要收放钢丝绳使货物沿水平线或近似于水平线运动。可以减少驱动机构功率损耗，同时减轻了整机的自重。
本发明实现上述目的技术方案是：包括变幅机构、起升机构、行星差动减速器、平衡梁、拉杆、人字架、旋转平台、卷筒架。变幅机构包括变幅电机、变幅卷筒、滑轮一、滑轮二、变幅钢丝绳、臂架、联轴器。变幅电机通过联轴器与行星差动减速器的变幅输入齿轮轴联接，行星差动减速器的变幅输出行星架与变幅卷筒相连，且变幅卷筒上的变幅钢丝绳穿过人字架上的滑轮一和臂架上的滑轮二，变幅钢丝绳的另一端点固定在滑轮一上，用于控制臂架的俯仰；平衡梁通过铰轴安装在人字架上，平衡梁的另一端与拉杆的一端通过铰轴连接，拉杆另一端与臂架相连，且可转动。人字架固定在旋转平台上，臂架通过铰轴与旋转平台连接。
按上述方案，所述的起升机构包括起升电机、起升卷筒、滑轮一、滑轮三、起升钢丝绳、吊钩、联轴器。起升电机通过联轴器与行星差动减速器的起升输入齿轮轴联接，且与右侧变幅电机的安装轴线平行，行星差动减速器的起升输出行星架与起升卷筒相连，且起升卷筒与变幅卷筒安装在同一卷筒架上，起升卷筒的起升钢丝绳穿过人字架上的滑轮一和臂架上的滑轮三与吊钩相连，起升钢丝绳的另一端点固定在臂架上，用于起升货物。
按上述方案，所述的行星差动减速器包括下箱体、上箱体、变幅输入齿轮轴、变幅轴一、变幅齿轮一、变幅齿轮二、变幅行星结构、起升输入齿轮轴、起升齿轮一、起升行星结构、变幅轴承一、变幅轴承二、起升轴承一、起升轴承二。变幅行星结构包括变幅太阳轮、变幅太阳轮轴承、变幅内外齿圈、变幅行星轮、变幅行星轮套筒盘、变幅行星轮轴、变幅行星轴承、变幅输出行星架、变幅前端盖、变幅后端盖、变幅轴承三、变幅轴承四、变幅轴承五。变幅轴承一支承的变幅输入齿轮轴与变幅轴承二支承的变幅轴一上的变幅齿轮一啮合,同一变幅轴一上的变幅齿轮二与变幅内外齿圈的外齿圈啮合，变幅内外齿圈的外齿圈与起升内外齿圈的外齿圈啮合，变幅内外齿圈的内齿圈变幅行星轮啮合，变幅行星轮由变幅行星轮轴和变幅行星轮轴承固定在变幅输出行星架上，变幅轴承五安装在变幅行星轮套筒盘内，变幅输出行星架设有凹槽，变幅太阳轮前端伸出一段，伸进凹槽并由变幅太阳轮轴承支承，用于变幅太阳轮的稳定支承，变幅太阳轮固定在箱体上，在变幅太阳轮和变幅输出行星架上的变幅轴承三支承变幅行星结构，变幅前端盖和变幅后端盖在变幅内外齿圈的前后，由变幅太阳轮和变幅输出行星架上的变幅轴承四支承；
按上述方案，所述的起升行星结构包括起升太阳轮、起升太阳轮轴承、起升内外齿圈、起升行星轮、起升行星轮套筒盘、起升行星轮轴、起升行星轴承、起升输出行星架、起升前端盖、起升后端盖、起升轴承三、起升轴承四、起升轴承五。起升轴承一支承的起升输入齿轮轴与起升轴承二支承的起升太阳轮上的起升齿轮一啮合,起升太阳轮与起升行星轮啮合，且起升行星轮由起升行星轮轴和起升行星轮轴承固定在起升输出行星架上，起升轴承四安装在起升行星轮套筒盘内，起升输出行星架设有凹槽，起升太阳轮前端伸出一段，伸进凹槽并由起升太阳轮轴承支承，用于起升太阳轮的稳定支承，起升行星轮与起升内外齿圈的内齿圈啮合，起升内外齿圈的外齿圈与变幅内外齿圈的外齿圈啮合，起升太阳轮和起升输出行星架上的起升轴承三支承起升行星结构，起升前端盖和起升后端盖分别设在起升内外齿圈的前后，由起升太阳轮和起升输出行星架上的起升轴承五支承。
本发明是利用行星差动减速器的运动合成与分解功能，将单臂架起重机的起升和变幅机构驱动装置集成到一个行星差动减速器上。工作情况分析如下：
工况一：起升卷筒顺时针旋转放绳，变幅卷筒固定不动，这时吊重就会作向下的降落运动。动力只由起升电机正转提供。
工况二：起升卷筒逆时针旋转收绳，变幅卷筒固定不动，这时吊重就会作向上的提升运动。动力只由起升电机反转提供。
工况三：变幅卷筒逆时针旋转收绳，起升卷筒根据吊重的高度进行收放绳高度补偿，这时臂架作向上的上仰运动，且吊重向左移沿水平线移动。动力只由变幅电机正转提供。
工况四：变幅卷筒顺时针旋转放绳，起升卷筒根据吊重的高度进行收放绳高度补偿，这时臂架作向下的下卧运动，且吊重向右移沿水平线移动。动力只由变幅电机反转提供。
工况5：起升卷筒顺时针旋转放绳，变幅卷筒逆时针旋转收绳，这时臂架作向上的上仰运动，且在此过程中吊重既向左作水平移动，又向下作降落运动，动力由起升电机正转，变幅电机正转提供。
工况6：起升卷筒顺时针旋转放绳，变幅卷筒顺时针旋转放绳，这时臂架作向下的下卧运动，且在此过程中吊重既向右作水平移动，又向下作降落运动，动力由起升电机正转，变幅电机反转提供。
工况7：起升卷筒逆时针旋转收绳，变幅卷筒逆时针旋转收绳，这时臂架作向上的上仰运动，且在此过程中吊重既向左作水平移动，又向上作提升运动，动力由起升电机反转，变幅电机正转提供。
工况8：起升卷筒逆时针旋转收绳，变幅卷筒顺时针旋转放绳，这时臂架作向下的下卧运动，且在此过程中吊重既向右作水平移动，又向上作提升运动，动力由起升电机反转，变幅电机反转提供。
本发明的有益效果：将行星差动技术运用到单臂架起重机的变幅和起升机构中，使两个动力机构合成在一起通过差动补偿来实现起重机变幅过程中吊重的水平移动，减少驱动机构功率损耗，同时减轻了整机的自重。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
图2为本发明的行星差动减速器的立体结构示意图。
图3为本发明的行星差动减速器的结构示意图。
图4为本发明行星差动减速器起升机构剖面图。
图5为本发明行星差动减速器变幅机构剖面图。
图中：1.变幅电机，2.起升电机，3.行星差动减速器，4.变幅卷筒，5.起升卷筒，6.平衡梁，7.滑轮一，8.变幅钢丝绳，9.滑轮二，10.起升钢丝绳，11.滑轮三，12.吊钩，13.臂架，14.人字架，15.下箱体，16.变幅输入齿轮轴，17.变幅轴承二，18.变幅齿轮一，19.变幅太阳轮，20.变幅轴承三，21.变幅前端盖，22.起升输入齿轮轴，23.起升轴承一，24.起升太阳轮，25.起升轴承二，26.起升齿轮一，27.起升轴承三，28.起升前端盖，29.起升内外齿圈，30.起升后端盖，31.起升输出行星架，32.变幅后端盖，33.变幅内外齿圈，34.变幅输出行星架，35.变幅齿轮二，36.变幅轴一，37.变幅轴承一，38.上箱体，39.起升轴承四，40.起升行星轮套筒盘，41.起升轴承五，42.起升行星轮，43.起升行星轮轴承44.起升行星轮轴，45.起升太阳轮轴承，46.变幅轴承四，47.变幅轴承五，48.变幅行星轮套筒盘，49.变幅行星轮轴，50.变幅行星轮轴承，51.变幅行星轮，52.变幅太阳轮轴承。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明详细说明如下：
本发明包括变幅机构、起升机构、行星差动减速器3、平衡梁6、拉杆、人字架14、旋转平台、卷筒架。变幅机构包括变幅电机1、变幅卷筒4、滑轮一7、滑轮二9、变幅钢丝绳8、臂架13、联轴器、旋转平台，变幅电机1通过联轴器与行星差动减速器3的变幅输入齿轮轴16联接，行星差动减速器3的变幅输出行星架34与变幅卷筒4相连，变幅卷筒4上的变幅钢丝绳8穿过人字架14上的滑轮一7和臂架上的滑轮二9，变幅钢丝绳8的另一端点固定在滑轮一7上，用于控制臂架13的俯仰；平衡梁6通过铰轴安装在人字架14上，平衡梁6的另一端与拉杆的一端通过铰轴连接，拉杆另一端与臂架13相连，且可转动。人字架14固定在旋转平台上，臂架13通过铰轴与旋转平台连接。
起升机构包括起升电机2、起升卷筒5、滑轮一7、滑轮三11、起升钢丝绳10、吊钩12、联轴器，起升电机2通过联轴器与行星差动减速器3的起升输入齿轮轴22，且与右侧变幅电机1的安装轴线平行，行星差动减速器3的起升输出行星架31与起升卷筒5相连，且起升卷筒5与变幅卷筒4安装在同一卷筒架上，起升卷筒5的起升钢丝绳10穿过人字架14上的滑轮一7和臂架13上的滑轮三11与吊钩12相连，且起升钢丝绳10的另一端点固定在臂架13上，用于起升货物。
行星差动减速器3括下箱体15、上箱体38、变幅输入齿轮轴16，变幅轴一37，变幅齿轮一18，变幅齿轮二35，变幅行星结构，起升输入齿轮轴22，起升齿轮一26，起升行星结构，变幅轴承一37变幅轴承二17，起升轴承一23，起升轴承二25。变幅行星结构包括变幅太阳轮19，变幅太阳轮轴承52，变幅内外齿圈33，变幅行星轮51，变幅行星轮套筒盘48，变幅行星轮轴49，变幅行星轴承50，变幅输出行星架34，变幅前端盖21，变幅后端盖32，变幅轴承三20，变幅轴承四46，变幅轴承五47，变幅轴承一37支承的变幅输入齿轮轴16与左侧变幅轴承二支承17变幅轴一36上的变幅齿轮一18啮合,同一变幅轴一36上的变幅齿轮二35与左侧变幅内外齿圈33的外齿圈啮合，变幅内外齿圈33的外齿圈与左侧的起升内外齿圈29的外齿圈啮合，变幅内外齿圈33的内齿圈与的变幅行星轮51啮合，且变幅行星轮由变幅行星轮轴49和变幅行星轮轴承50固定在固定在变幅输出行星架34上，变幅轴承四47安装在变幅行星轮套筒盘48内，变幅输出行星架34设有凹槽，变幅太阳轮19前端伸出一段，伸进凹槽并由变幅太阳轮轴承52支承，用于变幅太阳轮19的稳定支承，且变幅太阳轮19固定在箱体上，变幅太阳轮19和变幅输出行星架34上的变幅轴承三20支承变幅行星结构，变幅前端盖21和变幅后端盖32在变幅内外齿圈33的前后，由变幅太阳轮19和变幅输出行星架34上的变幅轴承五46支承；
起升行星结构包括起升太阳轮24，起升太阳轮轴承45，起升内外齿圈29，起升行星轮42，起升行星轮套筒盘40，起升行星轮轴44，起升行星轴承43，起升输出行星架31，起升前端盖28,起升后端盖30，起升轴承三27，起升轴承四39，起升轴承五41，起升轴承一23支承的起升输入齿轮轴22与起升轴承二25支承的起升太阳轮24上的起升齿轮一26啮合,起升太阳轮24与起升行星轮42啮合，且起升行星轮由起升行星轮轴44和起升行星轮轴承43固定在固定在起升输出行星架31上，起升轴承四39安装在起升行星轮套筒盘40内，起升输出行星架31设有凹槽，起升太阳轮24前端伸出一段，伸进凹槽并由起升太阳轮轴承45支承，用于起升太阳轮24的稳定支承，起升行星轮42与起升内外齿圈29的内齿圈啮合，起升内外齿圈29的外齿圈与变幅内外齿圈33的外齿圈啮合，起升轴承三27在起升太阳轮24和起升输出行星架31上支承变幅行星结构，起升前端盖28和起升后端盖30在起升内外齿圈的前后，由起升太阳轮24和起升输出行星架31上的起升轴承五41支承。
本发明在作业过程中，当单臂架起重机起升重物向右水平移动时，其动作由起升电机2反转将动力传递给行星差动减速器3的起升输入齿轮轴22，起升输入齿轮轴22与起升齿轮一26啮合降速，起升太阳轮24与起升行星轮42啮合将运动传递给了起升输出行星架31，从而实现起升卷筒5逆时针旋转收绳使重物上升。同时变幅电机1正转将动力传递给行星差动减速器3的变幅输入齿轮轴16，变幅输入齿轮轴16与变幅齿轮一18啮合降速，变幅齿轮二35与变幅内外齿圈33外齿圈啮合，且传递的动力分为两部分，一部分由变幅内外齿圈33的内齿圈带动变幅行星轮51使变幅输出行星架34顺时针旋转，从而实现变幅卷筒4顺时针旋转放绳使重物向右水平移动，另一部分由变幅内外齿圈33的外齿圈传递给起升内外齿圈29的外齿圈，起升内外齿圈29的内齿圈经起升行星轮42将动力传递给起升输出行星架31从而实现变幅水平位移补偿。由上面的分析可知起升卷筒5和变幅卷筒4将同时转动，起重机作起升和变幅复合运动，由于只要有变幅运动，通过行星差动减速器3起升绳收放量的补偿关系就始终存在，因此吊重在随变幅水平移动的同时仍然以额定速度作升降运动。

Claims (4)

1.一种差动补偿的单臂架起重机变幅水平位移系统，其特征在于：包括变幅机构、起升机构、行星差动减速器(3)、平衡梁(6)、拉杆、人字架(14)、旋转平台、卷筒架；变幅机构包括变幅电机(1)、变幅卷筒(4)、滑轮一(7)、滑轮二(9)、变幅钢丝绳(8)、臂架(13)、联轴器、旋转平台；变幅电机(1)通过联轴器与行星差动减速器(3)的变幅输入齿轮轴(16)联接，行星差动减速器(3)的变幅输出行星架(34)与变幅卷筒(4)相连，变幅卷筒(4)上的变幅钢丝绳(8)穿过人字架(14)上的滑轮一(7)和臂架上的滑轮二(9)，变幅钢丝绳(8)的另一端点固定在滑轮一(7)上，用于控制臂架(13)的俯仰；平衡梁(6)通过铰轴安装在人字架(14)上，平衡梁(6)的另一端与拉杆的一端通过铰轴连接，拉杆另一端与臂架(13)相连，且可转动；人字架(14)固定在旋转平台上，臂架(13)通过铰轴与旋转平台连接。
2.根据权利要求1所述的差动补偿的单臂架起重机变幅水平位移系统，其特征在于：所述的起升机构包括起升电机(2)、起升卷筒(5)、滑轮一(7)、滑轮三(11)、起升钢丝绳(10)、吊钩(12)、联轴器；起升电机(2)通过联轴器与行星差动减速器(3)的起升输入齿轮轴(22)联接，且与右侧变幅电机(1)的安装轴线平行，行星差动减速器(3)的起升输出行星架(31)与起升卷筒(5)相连，起升卷筒(5)与变幅卷筒(4)安装在同一卷筒架上，起升卷筒(5)的起升钢丝绳(10)穿过人字架(14)上的滑轮一(7)和臂架(13)上的滑轮三(11)与吊钩(12)相连，起升钢丝绳(10)的另一端点固定在臂架(13)上，用于起升货物。
3.根据权利要求1或2所述的差动补偿的单臂架起重机变幅水平位移系统，其特征在于：所述的行星差动减速器包括下箱体(15)、上箱体(38)、变幅输入齿轮轴(16)，变幅轴一(37)，变幅齿轮一(18)，变幅齿轮二(35)，变幅行星结构，起升输入齿轮轴(22)，起升齿轮一(26)，起升行星结构，变幅轴承一(37)变幅轴承二(17)，起升轴承一(23)，起升轴承二(25)；变幅行星结构包括变幅太阳轮(19)，变幅太阳轮轴承(52)，变幅内外齿圈(33)，变幅行星轮(51)，变幅行星轮套筒盘(48)，变幅行星轮轴(49)，变幅行星轴承(50)，变幅输出行星架(34)，变幅前端盖(21)，变幅后端盖(32)，变幅轴承三(20)，变幅轴承四(46)，变幅轴承五(47)；变幅轴承一(37)支承的变幅输入齿轮轴(16)与变幅轴承二支承(17)变幅轴一(36)上的变幅齿轮一(18)啮合,同一变幅轴一(36)上的变幅齿轮二(35)与变幅内外齿圈(33)的外齿圈啮合，变幅内外齿圈(33)的外齿圈与起升内外齿圈(29)的外齿圈啮合，变幅内外齿圈(33)的内齿圈与的变幅行星轮(51)啮合，变幅行星轮由变幅行星轮轴(49)和变幅行星轮轴承(50)固定在固定在变幅输出行星架(34)上，变幅轴承五(47)安装在变幅行星轮套筒盘(48)内，变幅输出行星架(34)设有凹槽，变幅太阳轮(19)前端伸出一段，伸进凹槽并由变幅太阳轮轴承(52)支承，用于变幅太阳轮(19)的稳定支承，变幅太阳轮(19)固定在箱体上，变幅太阳轮(19)和变幅输出行星架(34)上的变幅轴承三(20)支承变幅行星结构，变幅前端盖(21)和变幅后端盖(32)在变幅内外齿圈(33)的前后，由变幅太阳轮(19)和变幅输出行星架(34)上的变幅轴承四(46)支承。
4.根据权利要求3所述的差动补偿的单臂架起重机变幅水平位移系统，其特征在于：所述的起升行星结构包括起升太阳轮(24)，起升太阳轮轴承(45)，起升内外齿圈(29)，起升行星轮(42)，起升行星轮套筒盘(40)，起升行星轮轴(44)，起升行星轴承(43)，起升输出行星架(31)，起升前端盖(28),起升后端盖(30)，起升轴承三(27)，起升轴承四(39)，起升轴承五(41)，起升轴承一(23)支承的起升输入齿轮轴(22)与起升轴承二(25)支承的起升太阳轮(24)上的起升齿轮一(26)啮合,起升太阳轮(24)与起升行星轮(42)啮合，起升行星轮由起升行星轮轴(44)和起升行星轮轴承(43)固定在固定在起升输出行星架(31)上，起升轴承四(39)安装在起升行星轮套筒盘(40)内，起升输出行星架(31)设有凹槽，起升太阳轮(24)前端伸出一段，伸进凹槽并由起升太阳轮轴承(43)支承，用于起升太阳轮(24)的稳定支承，起升行星轮(42)与起升内外齿圈(29)的内齿圈啮合，起升内外齿圈(29)的外齿圈与变幅内外齿圈(33)的外齿圈啮合，起升轴承三(27)在起升太阳轮(24)和起升输出行星架(31)上支承变幅行星结构，起升前端盖(28)和起升后端盖(30)分别设在起升内外齿圈的前后，由起升太阳轮(24)和起升输出行星架(31)上的起升轴承五(41)支承。
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