CN108439210B - 一种下拉式起重机防晃装置 - Google Patents

Abstract

一种下拉式起重机防晃装置，其包括拉索机构、载重索机构、牵索机构、转筒装置、拉块、载重滑轮。本发明负载大、起吊空间域广、能够起到大幅度并且快速地降低起吊重物沿吊臂垂直方向以及沿吊臂方向上晃动的作用，能满足狭长货物置放环境的要求。

Description

一种下拉式起重机防晃装置

技术领域

本发明涉及一种船用起重机，特别是一种下拉式起重机防晃装置。

背景技术

船用克令吊能够实现船与船之间货物的过驳，是提高我国海上物资保障及运输能力的重要装备。受海浪及海风的影响，船体本身发生横摇、纵摇等六维 运动，在这种工况下克令吊还要实现起重过程中的回转、起升、变幅等动作，加之具有随机特性的风力对货物的扰动，导致吊机柔性绳索下的货物由于惯性 发生空间摆动现象，而该现象在海况条件恶化时尤为突出。所以亟需对传统克令吊防晃技术进行改造或改进。现有技术仍无法针对船舶克令吊防晃改装提出 较好的电动解决方案。专利US6439407B1中提出采用单滑块起重，并在滑块侧 面增加两个防晃牵绳，再将重物通过一六自由度并联绳牵机构连接至滑块底部，其缺点是需要控制的部分过多，且六自由度并联绳牵机构本身就需要一定的占 用空间。专利EP2526042B1提出了一种能沿吊臂方向与其垂直方向防晃的起重 机，其缺点是升降部分不能适应狭窄的货物存放环境；专利CN201621218272.X 提出了一种能减少吊臂方向晃动的起重机，其缺点是在多级活动臂末端的支撑臂重量与力臂过大，占用空间，且只能单一维度防晃。专利CN105621275A提 出了一种应用并联机构防晃的吊机，其在吊机下方增加了一个三分支的并联机 构，其缺点是吊机重力过大，对并联机构出力要求较高。专利US7367464B1， 该专利提出了一种以两根转动梁控制并抑制重物在沿吊臂方向晃动的起重机，其缺点是只能单一维度防晃。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负载大、起吊空间域广的可快速抑制载重物沿吊臂以及垂直吊臂方向晃动的下拉式起重机防晃装置。

本发明包括拉索机构、载重索机构、牵索机构、转筒装置、拉块、载重滑轮，其中，转筒装置包括转筒、转筒驱动装置、转动齿轮、上转环导轨、下转环导轨、脚轮，转筒装置设在克令吊基柱上，在转筒内的基柱上从上至下依次设有沿基柱一周的与基柱固连的上转环导轨、转动齿轮和下转环导轨，转筒的上下端内设有分别与上下转环导轨压紧的上、下共两组脚轮，转筒驱动装置包括驱动电机与驱动齿轮，其中驱动电机固定在设在转筒筒壁上的转筒驱动装置固定板上，转筒驱动装置固定板上方的转筒筒壁上设有开口，驱动齿轮设在驱动电机的输出轴上，并与转动齿轮啮合；

所述拉块包括矩形框架和两个结构相同的拉块定滑轮，两个拉块定滑轮通过轴依次水平设在矩形框架内；在吊钩上面设有三个呈倒三角设置的载重滑轮，拉块定滑轮和载重滑轮构成滑轮组；

所述拉索机构包括拉索驱动装置和拉索，拉索驱动装置设在转筒上部，拉索的一端固定在拉索驱动装置的绞车上，其另一端从绞车引出绕过设在吊臂下方中前部的定滑轮，最后固定在拉块的矩形框架上；

所述载重索机构包括载重索末端定滑轮、两个载重索定滑轮、载重索驱动装置和载重索，其中载重索驱动装置设在克令吊基柱的顶端，载重索驱动装置内设有一个绞车，载重索末端定滑轮固连在绞车旁边，两个载重索定滑轮并排固定在吊臂的末端，载重索的另一端从载重索末端定滑轮引出，经过靠右的载重索定滑轮，又经过拉块靠内的拉块定滑轮和吊钩上的三个载重滑轮，再绕过拉块靠外的拉块定滑轮，经靠左的载重索定滑轮，最后载重索的一端固定在载重索驱动装置内的绞车上；

对称布置的内、外两套结构相同的牵索机构，每套牵索机构其包括牵索驱动装置、翅膀形支撑架、牵索和牵索定滑轮，翅膀形支撑架与转筒上部固连，牵索驱动装置、牵索压轮和牵索定滑轮依次固定在翅膀形支撑架上；牵索的一端从牵索驱动装置引出，其另一端绕过牵索压轮和牵索定滑轮，最后固定在拉块的矩形框架上。

牵索机构的另一种连接方式：

对称布置的内、外两套结构相同的牵索机构，每套牵索机构其包括牵索驱动装置、牵索作动装置、翅膀形支撑架、牵索和牵索定滑轮，牵索作动装置包括牵索作动器、牵索作动器缸筒以及两个牵索压轮，其中牵索作动器设在翅膀形支撑架中部，即牵索驱动装置与牵索定滑轮之间，牵索作动器的缸筒下端固连在翅膀形支撑架上，缸筒上端与牵索作动器下端连接，牵索作动器上端设有一个牵索作动器压紧滑轮，两个牵索压轮分别固定在牵索作动器缸筒的两侧，牵索的一端从牵索驱动装置引出，其另一端分别绕过牵索压轮、牵索作动器压紧滑轮、另一个牵索压轮和牵索定滑轮，最后固定在拉块的矩形框架上。

本发明的工作过程及原理如下：

载重物沿吊臂水平方向位置主要由一根拉索与两根牵索的长度决定，载重物垂直方向的位置主要由拉块位置以及载重索的长度决定，拉块的位置是由拉索、牵索以及载重索对拉块的矢量力在静力平衡的条件下决定的。在牵索与拉索长度不变的前提下，拉块静止不动，载重索的速度是载重滑轮升降速度的两倍。

在上述理论基础之上，进行载重物防晃分析。当载重物受外界环境影响而沿吊臂方向晃动时，可同步驱动牵索驱动装置与拉索驱动装置，使拉块沿吊臂方向做微小幅度，不同频率的晃动，以此抑制载重物沿吊臂方向的晃动。当载重物在外界环境与运动停止的复合影响下，沿垂直于吊臂方向晃动时，可同时反向驱动牵索驱动装置，使牵索左右两边的长度反向变化，从而控制拉块沿吊臂垂直方向的晃动，以此抑制载重物沿吊臂垂直方向的晃动。同理，在实际情况下，沿吊臂方向以及垂直方向的晃动均存在，因此，可建立动力学模型，测量受力反馈，并在此基础上控制拉索驱动装置与牵索驱动装置，以此抑制载重物的复合方向晃动。

本发明的驱动原理为：拉块的空间位置以及姿态通过牵索驱动装置，拉索驱动装置共同驱动。载重滑轮通过牵索驱动装置，拉索驱动装置与载重索驱动装置共同驱动，由载重索驱动装置的收拉决定其竖直方向位置。载重滑轮与拉块在相同竖直方向上。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、可抑制载重物沿吊臂方向和垂直于吊臂方向的晃动。海上环境通常多变而复杂，而传统防晃方式只能抑制载重物沿吊臂方向的晃动，依靠载重索作动装置以及翅膀形支撑架上的两个牵索作动装置共同控制拉块的空间位置，使载 重物晃动幅度快速减小，从而降低复杂海况带来的起吊难度。

2、高频、高动态响应地抑制晃动。传统防晃方式抑制晃动的反应较慢，而依靠主动控制的方式能够实现高频率、高动态响应地抑制载重物晃动。

3、负载大、起吊空间域广。由于拉块与载重滑轮的结构增加了起吊载重物的最大起重量，负载变得更大。在一些较复杂的起吊环境下，起吊空间有时会变得较狭窄，由于绳索的牵引角度多变，会导致绳索擦碰到货物或者货箱，而使用拉块与吊钩分离的设计，使拉块上部分有角度绳索构成的三角形来控制重物的水平位置，由拉块下部分的绳索来控制重物垂直方向的位置，在起吊时 通过调节载重索与拉索的相对运动速度保持拉块在较高位置，可解决狭窄起吊空间存在的问题。

附图说明

图1为本发明实施例1的立体示意简图。

图2为本发明实施例1转筒装置、牵索机构的剖视图。

图3为本发明实施例1转筒驱动装置的剖视放大图。

图4为本发明实施例1脚轮、下转环导轨的示意简图。

图5为本发明实施例1脚轮、上转环导轨的示意简图。

图6为本发明实施例1脚轮剖切面的示意简图。

图7为本发明实施例1牵索机构的立体示意简图。

图8为本发明实施例1拉块的立体示意简图。

图9为本发明实施例1吊钩的示意简图。

图10为本发明实施例2牵索机构的立体示意简图。

图中：1、载重索驱动装置，2、拉索驱动装置，3、牵索驱动装置，4、转筒，5、基柱，6、载重索末端定滑轮，7、载重索，8、牵索，9、拉索，10、吊钩，11、拉块，12、载重索定滑轮，13、转筒驱动装置，14、转动齿轮，15、转筒驱动装置固定板，16、吊臂，17、上转环导轨，18、脚轮，19、下转环导轨，20、翅膀形支撑架，21、牵索定滑轮，22、拉块定滑轮，23、牵索压轮， 24、牵索作动装置，25、载重滑轮。

具体实施方式

实施例1

在图1和图2所示的下拉式起重机防晃装置示意图中，转筒装置设在克令吊基柱5上，在转筒4内的基柱上从上至下依次设有沿基柱一周的与基柱固连的上转环导轨17、转动齿轮14和下转环导轨19，转筒的上下端内设有分别与上下转环导轨压紧的上、下两组脚轮18，转筒驱动装置13包括驱动电机与驱动齿轮，其中驱动电机固定在设在转筒筒壁上的转筒驱动装置固定板15上，转筒驱动装置固定板上方的转筒筒壁上设有开口，驱动齿轮设在驱动电机的输出轴上，并与转动齿轮啮合（如图3-图6所示）；

如图8所示，拉块11包括矩形框架和两个结构相同的拉块定滑轮22，两个结构相同的拉块定滑轮22通过轴依次水平设在矩形框架内；如图9所示，在吊钩10上面设有三个呈倒三角设置的载重滑轮25，拉块定滑轮和载重滑轮构成滑轮组；

拉索机构中的拉索驱动装置2设在转筒上部，拉索9的一端固定在拉索驱动装置的绞车上，其另一端从绞车引出绕过设在吊臂16中前部的定滑轮，固定在拉块的矩形框架上；

载重索机构中的载重索驱动装置1设在克令吊基柱的顶端，载重索驱动装置内设有一个绞车，载重索末端定滑轮6固连在绞车旁边，两个载重索定滑轮12并排固定在吊臂的末端，载重索7的一端固定在载重索驱动装置内的绞车上， 其另一端从载重索末端定滑轮引出，经过靠右的载重索定滑轮，又经过拉块靠内的拉块定滑轮和吊钩上的三个载重滑轮，再绕过拉块靠外的拉块定滑轮，经靠左的载重索定滑轮，最后固定在载重索驱动装置内的绞车上；

对称布置的内、外两套结构相同的牵索机构，如图7所示，牵索机构中的翅膀形支撑架20与转筒上部固连，牵索驱动装置3、牵索压轮23和牵索定滑轮21依次固定在翅膀形支撑架上，牵索8的一端从牵索驱动装置引出，其另一端绕过牵索压轮和牵索定滑轮，最后固定在拉块的矩形框架上。

驱动方式：

拉块的空间位置以及姿态通过牵索驱动装置，拉索驱动装置共同驱动。载重滑轮通过牵索驱动装置，拉索驱动装置，载重索驱动装置共同驱动，由载重索驱动装置的收拉决定其竖直方向位置。载重滑轮与拉块在相同竖直方向上。

工作过程：

载重物水平位置主要由牵索驱动装置、拉索驱动装置的绞车转动角度决定。 载重物垂直方向的位置，主要由载重索驱动装置的绞车转动角度决定。

防晃方式：

在上述理论基础之上，进行载重物防晃分析。当载重物受外界环境影响而沿吊臂方向晃动时，可同步驱动牵索驱动装置与拉索驱动装置，使牵索沿吊臂方向做微小幅度，不同频率的晃动，以此抑制载重物沿吊车吊臂方向的晃动。 当载重物在外界环境与运动停止的复合影响下，沿垂直于吊臂方向晃动时，可 同时反向驱动牵索驱动装置，使牵索左右两边的长度反向变化，从而控制拉块 沿吊臂垂直方向的晃动，以此抑制载重物沿吊臂垂直方向的晃动。同理，在实际情况下，沿吊臂方向以及垂直方向的晃动均存在，因此，可建立动力学模型，测量受力反馈，并在此基础上同时控制牵索驱动装置与拉索驱动装置，以此抑制载重物的复合方向晃动。

实施例2

对称布置的内、外两套结构相同的牵索机构，如图10所示，牵索作动装置24设在翅膀形支撑架中部，即牵索驱动装置3与牵索定滑轮21之间，牵索作动器的缸筒下端固连在翅膀形支撑架上，缸筒上端与牵索作动器下端连接，牵索作动器上端设有一个牵索作动器压紧滑轮，两个牵索压轮23固定在牵索作动器缸筒的两侧，牵索8的一端从牵索驱动装置引出，其另一端分别绕过牵索压轮、牵索作动器压紧滑轮、另一个牵索压轮和牵索定滑轮，最后固定在拉块的矩形框架上。其它部件和连接关系与实施例1相同。

防晃方式：

当载重物受外界环境影响而沿吊臂方向晃动时，可同步驱动牵索作动装置与拉索驱动装置，使牵索沿吊臂方向做微小幅度，不同频率的晃动，以此抑制 载重物沿吊车吊臂方向的晃动。当载重物在外界环境与运动停止的复合影响下，沿垂直于吊臂方向晃动时，可同时反向驱动牵索作动装置，使牵索左右两边的长度反向变化，从而控制拉块沿吊臂垂直方向的晃动，以此抑制载重物沿吊臂 垂直方向的晃动。

工作方式和驱动方式与实施例1相同。

Claims (2)

1.一种下拉式起重机防晃装置，其特征在于：其包括拉索机构、载重索机构、牵索机构、转筒装置、拉块、载重滑轮，其中，转筒装置包括转筒、转筒驱动装置、转动齿轮、上转环导轨、下转环导轨、脚轮，转筒装置设在克令吊基柱上，在转筒内的基柱上从上至下依次设有沿基柱一周的与基柱固连的上转环导轨、转动齿轮和下转环导轨，转筒的上下端内设有分别与上下转环导轨压紧的上、下共两组脚轮，转筒驱动装置包括驱动电机与驱动齿轮，其中驱动电机固定在设在转筒筒壁上的转筒驱动装置固定板上，转筒驱动装置固定板上方的转筒筒壁上设有开口，驱动齿轮设在驱动电机的输出轴上，并与转动齿轮啮合；

所述拉块包括矩形框架和两个结构相同的拉块定滑轮，两个拉块定滑轮通过轴依次水平设在矩形框架内；在吊钩上面设有三个呈倒三角设置的载重滑轮，拉块定滑轮和载重滑轮构成滑轮组；

所述拉索机构包括拉索驱动装置和拉索，拉索驱动装置设在转筒上部，拉索的一端固定在拉索驱动装置的绞车上，其另一端从绞车引出绕过设在吊臂下方中前部的定滑轮，最后固定在拉块的矩形框架上；

所述载重索机构包括载重索末端定滑轮、两个载重索定滑轮、载重索驱动装置和载重索，其中载重索驱动装置设在克令吊基柱的顶端，载重索驱动装置内设有一个绞车，载重索末端定滑轮固连在绞车旁边，两个载重索定滑轮并排固定在吊臂的末端，载重索的另一端从载重索末端定滑轮引出，经过靠右的载重索定滑轮，又经过拉块靠内的拉块定滑轮和吊钩上的三个载重滑轮，再绕过拉块靠外的拉块定滑轮，经靠左的载重索定滑轮，最后载重索的一端固定在载重索驱动装置内的绞车上；

对称布置的内、外两套结构相同的牵索机构，每套牵索机构包括牵索驱动装置、牵索作动装置、翅膀形支撑架、牵索和牵索定滑轮，牵索作动装置包括牵索作动器、牵索作动器的缸筒以及两个牵索压轮，其中牵索作动器设在牵索驱动装置与牵索定滑轮之间，翅膀形支撑架与转筒上部固连，牵索作动器上端设有牵索作动器压紧滑轮，牵索驱动装置、牵索压轮和牵索定滑轮依次固定在翅膀形支撑架上；牵索的一端从牵索驱动装置引出，另一端分别绕过牵索压轮、牵索作动器压紧滑轮、另一个牵索压轮和牵索定滑轮，最后固定在拉块的矩形框架上；

拉块的空间位置以及姿态通过牵索驱动装置，拉索驱动装置共同驱动；载重滑轮通过牵索驱动装置，拉索驱动装置与载重索驱动装置共同驱动，由载重索驱动装置的收拉决定其竖直方向位置；能够抑制载重物沿吊臂方向和垂直于吊臂方向的晃动，且能够高频、高动态响应地抑制晃动；在起吊时能够通过调节载重索与拉索的相对运动速度保持拉块在较高位置。

2.根据权利要求1所述的下拉式起重机防晃装置，其特征在于：牵索作动器的缸筒下端固连在翅膀形支撑架上，缸筒上端与牵索作动器下端连接。

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