CN108373117A - 集装箱起重机的节能起升机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种集装箱起重机的节能起升机构，属于起重机领域，包括起升卷筒组、起升电机，设有起升减速器、盘式制动器、旋转储能装置、联轴器、制动盘联轴器，起升电机的输出轴通过联轴器与起升减速器的高速轴联动连接，起升减速器两端的低速轴分别与起升卷筒组、旋转储能装置同轴连接，起升减速器另一端的高速轴通过制动盘联轴器与盘式制动器连接。本发明旋转储能装置能够在集装箱吊具下降的过程中储能、在集装箱吊具上升释放储能，从而在集装箱吊具上升的过程中帮助电动机做功，从而减小集装箱吊具的起升功率、降低能耗，进而减小起升电机功率，其运行平稳，结构稳定、可靠，适用于配置重型吊具的起重机或起重场合。

Description

集装箱起重机的节能起升机构

技术领域

本发明涉及起重机领域，具体地讲是一种集装箱起重机的节能起升机构。

背景技术

现有集装箱起重机通过在其小车上设置两个卷筒，将钢丝绳一端缠绕在卷筒上，另一端与悬挂集装箱吊具连接，通过起升电机驱动卷筒卷动带动集装箱吊具的上升、下降，从而实现集装箱的运输、堆放。以一般的集装箱吊具下面吊运的重量为40.5t（满箱时）的集装箱为例，由于集装箱吊具（带旋转功能）自重可达14t，因此起升机构实际的起升载荷为40.5t+14t=54.5t，电动机功率中的14/54.5=25.7%左右是用来起升集装箱吊具本身重量所消耗的功率，集装箱重量消耗的功率仅占到起升电动机的40.5/54.5=74.3%左右，吊具自重导致起升电机额外做功更多、对起升电机的功率要求更高。

基于此，做出本申请。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集装箱起重机的节能起升机构，能够减小吊具自重产生的起升功率，减小起升电机功率，实现节能降耗。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：集装箱起重机的节能起升机构，包括起升卷筒组、起升电机，每个起升卷筒组包括至少一个起升卷筒，钢丝绳卷绕于起升卷筒上，设有起升减速器、盘式制动器、旋转储能装置、联轴器、制动盘联轴器，起升电机的输出轴通过联轴器与起升减速器的高速轴联动连接，起升减速器两端的低速轴分别与起升卷筒组、旋转储能装置同轴连接；起升减速器另一端的高速轴通过制动盘联轴器与盘式制动器连接。

作为进一步设置：所述旋转储能装置包括外动轮、扭卷弹簧、芯轴、封盖和蜗轮基座，外动轮套装固定于起升减速器的低速轴上，扭卷弹簧的一端固定于芯轴上，扭卷弹簧的另一端固定于外动轮上，封盖配合盖合于外动轮上将外动轮封闭。芯轴转动安装在蜗轮基座上，在蜗轮基座内侧的部分芯轴上同轴固定有一蜗轮，蜗轮啮合有蜗杆，蜗杆安装在蜗杆基座上，蜗杆一端装有调整手轮。芯轴与蜗轮基座之间另设有一活动销将二者连接为一体。

作为进一步设置：扭卷弹簧采用三段式宽窄变截面设计，宽端至窄端宽度依次减小，窄端作为內圈固定端，宽端作为外圈固定端。

作为进一步设置：起升卷筒组、起升电机、起升减速器、盘式制动器、联轴器、制动盘联轴器均为两个，旋转储能装置为一个并位于正中心，所述起升卷筒组、起升电机、起升减速器、盘式制动器、联轴器、制动盘联轴器围绕旋转储能装置成对分布。

作为进一步设置：成对分布的两个制动盘联轴器之间连接有补偿轴。

作为进一步设置：所述钢丝绳的一端固定于卷筒上，另一端穿绕过集装箱吊具后通过缓冲装置固定于起重机的小车上。

作为进一步设置：所述起升钢丝绳缓冲装置包括拉杆轴、缓冲弹簧、支座，支座的水平面中心设有竖直通孔。拉杆轴向下穿设于该通孔中，缓冲弹簧套设于拉杆轴顶端与支座的水平面之间，起升钢丝绳固定于拉杆轴底部。

作为进一步设置：拉杆轴的底部两侧设有相对设置的挂板，挂板的上端通过销轴固定于拉杆轴底部，挂板的下端之间通过销轴穿设有一钢丝绳套环，钢丝绳绕设于所述钢丝绳套环上。

作为进一步设置：所述缓冲弹簧包括缓冲小弹簧、缓冲大弹簧，拉杆轴上套设有一轴套将缓冲小弹簧、缓冲大弹簧分隔，所述缓冲小弹簧套设于拉杆轴顶端至轴套顶面之间，所述缓冲大弹簧套设于轴套与支座的水平面之间。

作为进一步设置：所述支座上还设有荷重传感器。

作为进一步设置：所述蜗轮基座顶部配合盖合有基座盖。

本发明有益效果如下：一、本发明旋转储能装置能够在集装箱吊具下降的过程中储能、在集装箱吊具上升释放储能，从而在集装箱吊具上升的过程中帮助电动机做功，从而减小集装箱吊具的起升功率、降低能耗，进而减小起升电机功率。以吊具下起重量40.5t、起升速度20米/分钟的集装箱起重机为例，起升电机需选型为YZPF315M2-8/110KW x 2只；而采用本发明的节能起升机构，起升电机选型为YZPF315M1-8/90KW x 2只即可，功率整整减小了20KW x 2只=40KW,节能降耗显著，起重机使用成本大幅下降，起升机构的电动机功率选型可以选小一个型号规格。

二、由于起升电动机的功率减小，相应的电控元器件、变频器、电线电缆的载流量均大幅度降低，起重机设备成本大幅下降。

三、本发明采用的旋转储能（做功）装置，机构简单、自重轻、安全可靠、维护方便。

附图说明

图1是本发明的集装箱起重机的节能起升机构的结构示意图。

图2是本发明的集装箱起重机的节能起升机构的钢丝绳缠绕图。

图3是本发明的集装箱起重机的节能起升机构的旋转储能装置结构图。

图4是本发明的集装箱起重机的节能起升机构的图3B向剖视图。

图5是本发明的集装箱起重机的节能起升机构的图4A向剖视图。

图6是本发明的集装箱起重机的节能起升机构的扭卷弹簧展开示意图。

图7是本发明的集装箱起重机的节能起升机构的扭卷弹簧侧视图。

图8是本发明的集装箱起重机的节能起升机构的缓冲装置示意图。

图9是本发明的集装箱起重机的节能起升机构的缓冲装置结构图。

图中所示：1—起升卷筒组，2—起升电机，3—减速器，4—盘式制动器，5—旋转储能装置，6—联轴器，7—制动盘联轴器，8—补偿轴，9—缓冲装置，10—外动轮，11—扭卷弹簧，12—蜗轮基座盖，13—蜗杆，14—蜗轮，15—平键，16—封盖，17—调整手轮，18—蜗杆座，19—蜗轮基座，20—活动销，21—芯轴，22—大螺母，23—拉杆轴，24—缓冲小弹簧，25—轴套，26—缓冲大弹簧，27—支座，28—荷重传感器轴，29—小车车架，30—挂板，31—销轴一，32—钢丝绳套环，33—销轴二，34—轴端挡板，35—钢丝绳，36—集装箱吊具，301—减速器低速轴，B1、B6—螺栓。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种集装箱起重机的节能起升机构，其包括起成对的起升卷筒组1、起升电机2、减速器3、盘式制动器4、联轴器6、制动盘联轴器7和单个旋转储能装置5，每个起升卷筒组包括有一个起升卷筒。起升卷筒、起升电机2、减速器3、盘式制动器4、联轴器6、制动盘联轴器7围绕选装储能装置呈左右对称布置分布于两侧。每个起升卷筒组1组包括至少一个起升卷筒1，钢丝绳35一端固定缠绕在起升卷筒1上，另一端悬挂于缓冲装置9上，缓冲装置9固定安装在起重机的小车车架上。本实施例中，每只起升卷筒组1上固定并缠绕有两根钢丝绳35，缓冲装置9共计四套。

起升电机2的输出轴通过联轴器6与减速器3的高速轴联动连接，减速器3两端的低速轴分别与起升卷筒组1、旋转储能装置5同轴连接。减速器3另一端的高速轴与制动盘联轴器7联动连接，盘式制动器4装设与制动盘联轴器7上，两侧的制动盘联轴器7通过补偿轴8连接在一起。

如图3、4、5所示，旋转储能装置5结构包括扭卷弹簧11外动轮10、扭卷弹簧11、蜗轮基座盖12、蜗杆13、蜗轮14、封盖16、调整手轮17、蜗杆基座18、蜗轮基座19、活动销20、芯轴21。外动轮10套设在减速器3的低速轴上，二者之间用双孔轴端挡板、螺栓B6及弹垫固定，低速轴穿过外动轮10的端部与芯轴21同轴固定连接，扭卷弹簧11安装在外动轮10内，其两端分别与芯轴21、外动轮10内壁固定。外动轮10上配合盖合有封盖16，封盖16用螺栓、弹垫等固定在扭卷弹簧11外动轮10侧面。芯轴21可转动安装在蜗轮基座19上，蜗轮14通过平键15固定在芯轴21上，蜗轮14上方安装有蜗杆13，蜗杆13与蜗轮啮合。蜗杆13两端安装在蜗杆基座18上，蜗杆13一端装有调整手轮17，转动调整手轮17可带动蜗杆13转动，进而使蜗轮14转动来调整芯轴21。活动销20通过芯轴21的销孔可以固定在蜗轮基座19上并且用活动销20销住，蜗轮基座盖12通过螺栓、螺母、弹垫盖合在蜗轮基座19上。

如图6、7所示，本实施例中，扭卷弹簧11采用三段式宽窄变截面设计，窄端作为内圈固定端，宽端作为外圈固定端，宽端设置三个螺栓孔用于固定螺栓B1固定用，其窄端插在芯轴21的内孔里面，其宽端端用螺栓B1、螺母、弹垫固定在外动轮10上。

如图8、9所示，起升钢丝绳35缓冲装置9包括大螺母22、拉杆轴23、弹簧一24、轴套25、弹簧二26、支座27、荷重传感器轴28、小车架29、对称设置的两块挂板30、销轴一31、钢丝绳35套环32、销轴二33、轴端挡板及螺栓34、钢丝绳35。支座27由两个分支座组成，两个分支座分别焊在小车车架29的上盖板通孔的两侧，两个分支座的上部中间通过荷重传感器轴28连在一起，对应上盖板通孔位置的支座27、荷重传感器轴28上均开设有供拉杆轴23穿过的通孔。拉杆轴23的顶部螺纹处用大螺母22旋紧，拉杆轴23底部穿过轴套25后向下依次穿过小车车架29的上盖板通孔、支座27的通孔及荷重传感器轴28的通孔，轴套25不小于通孔，被卡置在支座27上。缓冲大弹簧套设于轴套25与支座27之间，缓冲小弹簧套设于拉杆轴23与轴套25之间。挂板30左右对称分设于拉杆轴23底部的两侧，两块挂板30的顶部有通孔，对应两侧挂板30的通孔——拉杆轴23的底部设有也设有相同大小的通孔。销轴一31从一侧挂板30、拉杆轴23、另一侧挂板30的通孔并且用轴端挡板及螺栓34固定。销轴二33将钢丝绳35套环32穿设在两块挂板30的下端内孔里面，轴端用插销固定，钢丝绳35通过钢丝绳35套环32固定在销轴二33上。完成整套起升钢丝绳35缓冲装置9。

本发明的集装箱起重机的节能起升机构作用原理：

1.以图5旋转储能装置5的A-A剖面所示，起升电机2逆时针旋转，带动减速器3的高速轴、低速轴旋转，并带动起升卷筒1组逆时针旋转；集装箱吊具36在重力作用从最高起升高度位置开始下降，带动减速器3另一端的低速轴旋转，装设在低速轴上的旋转储能装置5的扭卷弹簧11开始收紧储能。当集装箱吊具36降到起升最低点位置时，扭卷弹簧11收紧达到最大力矩并且该最大上升力矩不大于90%集装箱吊具36自重所产生的在减速器3低速轴上的上升力矩。

2.起升时，电机顺时针旋转，带动减速器3的高速轴、低速轴旋转，并带动起升卷筒1组顺时针旋转，集装箱吊具36从最低起升位置开始上升，同时带动减速器3另一端的低速轴旋转，此时，装设在低速轴上的旋转储能装置5的扭卷弹簧11释放力矩，产生一定起升力矩，助推重物上升，帮助电机做功。当集装箱吊具36起升到起升高度最高点位置时，扭卷弹簧11由于先前的预紧力矩的设置作用，仍然对减速器3的低速轴产生相当于50%集装箱吊具36自重的所产生的在减速器3低速轴上的上升力矩。

3.其中，在吊具下降到起升最低点起吊重物时，一般起重机的钢丝绳35会有个突然失重、松弛的情况，此过程如发生很快，则在旋转储能装置5的扭卷弹簧11作用下，减速器3低速轴会迅速反转，齿轮间产生反向的冲击力，为避免产生这种情况，在钢丝绳35的小车架上固定端装设起升钢丝绳35缓冲装置9，以减缓钢丝绳35突然失重松弛的情况，达到保护起升机构各部件的目的。

4.旋转储能装置5在使用一段时间后有可能预紧力矩产生偏差，所以需要对扭卷弹簧11的预紧力矩及时调整。旋转储能装置5调整时，先拔掉活动销20，通过旋转调整手轮17，使蜗杆13旋转，带动蜗轮14旋转，再带动扭卷弹簧11的芯轴21使扭卷弹簧11中心开始收紧，达到调整目的，完成后再插回活动销20锁定。

基于上述，本发明提供了一种集装箱起重机的节能起升机构，其通过在起升卷筒之间设置一旋转储能装置5，旋转储能装置5在集装箱吊具下降过程中储能、在集装箱吊具起升时释放储能帮助电动机做功，从而大幅度减少能耗，并使起升电动机的功率可选更小型号规格的使用，既能够节能降耗，又能够降低设备成本，适用于配置重型吊具的起重机使用。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.集装箱起重机的节能起升机构，包括起升卷筒组、起升电机，每个起升卷筒组包括至少一个起升卷筒，钢丝绳卷绕于起升卷筒上，其特征在于：设有起升减速器、盘式制动器、旋转储能装置、联轴器、制动盘联轴器，起升电机的输出轴通过联轴器与起升减速器的高速轴联动连接，起升减速器两端的低速轴分别与起升卷筒、旋转储能装置同轴连接；起升减速器另一端的高速轴通过制动盘联轴器与盘式制动器连接。

2.如权利要求1所述的集装箱起重机的节能起升机构，其特征在于：所述旋转储能装置包括外动轮、扭卷弹簧、芯轴、封盖和蜗轮基座，外动轮套装固定于起升减速器的低速轴上，扭卷弹簧的一端固定于芯轴上，扭卷弹簧的另一端固定于外动轮上，封盖配合盖合于外动轮上将外动轮封闭；芯轴转动安装在蜗轮基座上，在蜗轮基座内侧的部分芯轴上同轴固定有一蜗轮，蜗轮啮合有蜗杆，蜗杆安装在蜗杆基座上，蜗杆一端装有调整手轮；芯轴与蜗轮基座之间另设有一活动销将二者连接为一体。

3.如权利要求2所述的集装箱起重机的节能起升机构，其特征在于：扭卷弹簧采用三段式宽窄变截面设计，宽端至窄端宽度依次减小，窄端作为內圈固定端，宽端作为外圈固定端。

4.如权利要求1所述的集装箱起重机的节能起升机构，其特征在于：起升卷筒组、起升电机、起升减速器、盘式制动器、联轴器、制动盘联轴器均为两个，旋转储能装置为一个并位于正中心，所述起升卷筒组、起升电机、起升减速器、盘式制动器、联轴器、制动盘联轴器围绕旋转储能装置成对分布，优选的，成对分布的两个制动盘联轴器之间连接有补偿轴。

5.如权利要求1述的集装箱起重机的节能起升机构，其特征在于：所述钢丝绳的一端固定于卷筒上，另一端穿绕过集装箱吊具后通过缓冲装置固定于起重机的小车上。

6.如权利要求5所述的集装箱起重机的节能起升机构，其特征在于：所述缓冲装置包括拉杆轴、缓冲弹簧、支座，支座的水平面中心设有竖直通孔；拉杆轴向下穿设于该通孔中，缓冲弹簧套设于拉杆轴顶端与支座的水平面之间，起升钢丝绳固定于拉杆轴底部。

7.如权利要求6所述的集装箱起重机的节能起升机构，其特征在于：拉杆轴的底部两侧设有相对设置的挂板，挂板的上端通过销轴固定于拉杆轴底部，挂板的下端之间通过销轴穿设有一钢丝绳套环，钢丝绳绕设于所述钢丝绳套环上。

8.如权利要求6所述的集装箱起重机的节能起升机构，其特征在于： 所述缓冲弹簧包括缓冲小弹簧、缓冲大弹簧，拉杆轴上套设有一轴套将缓冲小弹簧、缓冲大弹簧分隔，所述缓冲小弹簧套设于拉杆轴顶端至轴套顶面之间，所述缓冲大弹簧套设于轴套与支座的水平面之间。

9.如权利要求6所述的集装箱起重机的节能起升机构，其特征在于：所述支座上还设有荷重传感器。

10.如权利要求2所述的集装箱起重机的节能起升机构，其特征在于：所述蜗轮基座顶部配合盖合有基座盖。