CN111137794A - 具有三向移动补偿功能的举升系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有三向移动补偿功能的举升系统，属于海洋工程技术领域。本发明包括主臂、移动小车Ⅰ、移动小车Ⅱ、支座Ⅱ、支座Ⅰ、举升机构及船体，主臂前端安装在移动小车Ⅰ上端，主臂后端安装在移动小车Ⅱ上端，移动小车Ⅰ下端安装在支座Ⅰ上，移动小车Ⅱ下端安装在支座Ⅱ上，支座Ⅱ及支座Ⅰ分别固定于船体上，主臂前端底部两侧装有轨道Ⅰ，主臂后端两侧装有内凹式轨道Ⅱ；移动小车Ⅰ和移动小车Ⅱ同步动作即可带动主臂前后移动；带动举升物上下移动的举升机构铰接于主臂前端。本发明可实现三方向的运动及补偿功能，能有效避免因船体横摇、纵摇、升沉引起的机械碰撞、位置偏差等，具有广泛的适用性，起升效率高，综合成本低。

Description

具有三向移动补偿功能的举升系统
技术领域
本发明涉及一种具有三向移动补偿功能的举升系统，属于海洋工程技术领域。
背景技术
在进行海上作业过程中，由于海况的存在，船体会随波浪产生运动，船体上设备同样也会跟随波浪产生运动，出现举升设备受力不均，机械碰撞，举升位置不断变化等现象，同步举升过程也难以保证，更危险的情况会导致海上事故的发生。现有技术中，多采用竖直方向的升沉补偿，补偿效果不理想，且结构复杂。即便是最近提出的双船起重方法，其起重臂采用杠杆原理，前端有压载浮筒，后端有配重罐，起升作业时，前端浮筒排水，后端配重罐充水，共同提供顶升力。此双船起重方法的缺点是：(1)结构复杂，且需要很长时间进行充排水；(2)在这一过程中，由于船体的晃动会对被抬升物发生撞击；(3)举升的效率较低。
发明内容
针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种具有三向移动补偿功能的举升系统，实现三个方向的运动补偿，避免波浪运动对举升设备的影响，实现多举升系统的同步举升过程。
本发明所述的具有三向移动补偿功能的举升系统，包括主臂、移动小车Ⅱ、支座Ⅰ、支座Ⅱ、移动小车Ⅰ、举升机构及船体，主臂前端安装在移动小车Ⅰ上端，主臂后端安装在移动小车Ⅱ上端，移动小车Ⅰ下端安装在支座Ⅰ上，移动小车Ⅱ下端安装在支座Ⅱ上，支座Ⅰ及支座Ⅱ分别固定于船体上，主臂前端底部两侧装有轨道Ⅰ，移动小车Ⅰ上端装有行走轮组Ⅰ，轨道Ⅰ安装在行走轮组Ⅰ上；主臂后端两侧装有内凹式轨道Ⅱ，移动小车Ⅱ上端装有行走轮组Ⅱ，行走轮组Ⅱ安装在起到上下约束主臂的作用的内凹式轨道Ⅱ中；主臂通过行走轮组Ⅰ、行走轮组Ⅱ左右移动；移动小车Ⅰ下端装有行走轮Ⅲ，支座Ⅰ两侧对称装有轨道Ⅳ，行走轮Ⅲ安装于轨道Ⅳ上，行走轮Ⅲ沿轨道Ⅳ上移动从而实现移动小车Ⅰ相对于支座Ⅰ前后移动；移动小车Ⅱ下端装有行走轮Ⅳ，支座Ⅱ两侧装有U型轨道Ⅳ，行走轮Ⅳ安装于起到上下定位的作用的轨道Ⅳ中，行走轮Ⅳ沿轨道Ⅲ中移动从而实现移动小车Ⅱ相对于支座Ⅱ前后移动；移动小车Ⅰ和移动小车Ⅱ同步动作即可带动主臂前后移动；带动举升物上下移动的举升机构铰接于主臂前端。
优选地，所述主臂装有齿条Ⅰ，齿条Ⅰ共两条，对称布置于主臂两侧。
优选地，所述支座Ⅰ上左右对称安装齿条Ⅲ。
优选地，所述移动小车Ⅰ上端安装相对于主臂对称布置的一对液压马达Ⅰ，液压马达Ⅰ上装有齿轮，与主臂上齿条Ⅰ啮合，从而驱动主臂的移动；移动小车Ⅰ上端安装相对于主臂对称布置的一对实现对主臂锁紧的锁紧机构Ⅰ，实现主臂相对于移动小车Ⅰ的静止；移动小车Ⅰ上端前后对称布置行走轮组Ⅰ，每侧各两套；移动小车Ⅰ下端左右对称布置行走轮Ⅲ，每侧各四组；移动小车Ⅰ下端安装相对于主臂对称布置的一对液压马达Ⅱ，液压马达Ⅱ上装有齿轮，与支座Ⅰ上齿条Ⅲ啮合，从而驱动移动小车Ⅰ的移动；移动小车Ⅰ下端安装相对于支座Ⅰ对称布置一对实现对移动小车Ⅰ锁紧的锁紧机构，实现移动小车Ⅰ相对于支座Ⅰ的静止。
优选地，所述锁紧机构Ⅰ和锁紧机构Ⅱ，包括安装于移动小车Ⅰ的锁紧装置；以及与锁紧装置啮合的主臂的齿条Ⅰ、支座Ⅰ的齿条Ⅲ；锁紧装置包括截面呈倒梯形设置的锁紧齿条，锁紧齿条位于齿条Ⅰ/齿条Ⅲ一侧，锁紧齿条底部铰接有两个调整液缸，调整液缸之间带一定夹角且呈八字型布置；锁紧齿条左右活动设置有两个锁紧滑块，锁紧滑块沿滑道单向滑动，且设置有与锁紧齿条相配合的斜面；调整液缸将锁紧齿条推入齿条Ⅰ/齿条Ⅲ，锁紧齿条与齿条Ⅰ/齿条Ⅲ相互啮合，两个锁紧滑块向锁紧齿条靠近，两个锁紧滑块的斜面与锁紧齿条的斜面贴合。
优选地，所述支座Ⅱ由板材焊接而成，中间安装一根齿条Ⅱ。
优选地，所述移动小车Ⅱ由板材及矩形管焊接而成，移动小车Ⅱ中部安装一个液压马达Ⅲ，液压马达Ⅲ上装有齿轮，与支座Ⅱ上齿条Ⅱ啮合，从而驱动移动小车Ⅱ的移动；移动小车Ⅱ下端左右侧还装有导向轮Ⅰ，导向轮Ⅰ与U型轨道Ⅲ侧壁接触起到对移动小车Ⅱ的左右定位及导向；移动小车Ⅱ支撑架上装有导向轮Ⅱ，共四个，相对于主臂对称布置，安装于内凹式轨道Ⅱ中，对主臂的左右运动起前后导向作用。
优选地，所述举升机构包括连杆、驱动杆、举升托架和液压缸，连杆一端铰接于举升托架上，另一端铰接于主臂上，驱动杆一端铰接于举升托架上，一端铰接于主臂上，液压缸缸杆端铰接于驱动杆上，缸筒端铰接于主臂上，通过液压缸的伸缩实现举升托架的上下运动。
本发明的有益效果是：
(1)本发明可实现三方向的运动及补偿功能，能有效避免因船体横摇、纵摇、升沉引起的机械碰撞、位置偏差等；
(2)本发明在主臂运动的两个方向上均设有锁紧系统，在不需要补偿时能有效可靠的锁紧主臂运动；
(3)本发明驱动马达、行走轮、导向轮、导向轮、锁紧机构等均采用对称布置，保证了受力均衡，避免产生额外扭矩；
(4)本发明举升机构中的举升托架可加装夹持机构等工装实现对多种结构举升物的举升；
(5)本发明的举升系统可以多套联合使用，具有广泛的适用性，且利用液压起升，起升效率高，综合成本低。
附图说明
图1是本发明的立体图。
图2是主臂的立体图。
图3是移动小车Ⅰ上部的立体图。
图4是移动小车Ⅰ底部的立体图。
图5是支座Ⅰ的立体图。
图6是移动小车Ⅱ的立体图。
图7是支座Ⅱ的立体图。
图8是举升机构的主视图。
图9是锁紧机构的主视图。
图中：1.主臂、11.轨道Ⅰ、12.轨道Ⅱ、13.齿条Ⅰ；
2.移动小车Ⅱ、21.行走轮组Ⅱ、22.行走轮Ⅳ、23.液压马达Ⅲ、24.导向轮Ⅰ、25.导向轮Ⅱ；
3.支座Ⅱ、31.轨道Ⅲ、32.齿条Ⅱ；
4.支座Ⅰ、41.轨道Ⅳ、42.齿条Ⅲ；
5.移动小车Ⅰ、51.行走轮组Ⅰ、52.行走轮Ⅲ、53.液压马达Ⅰ、54.锁紧机构Ⅰ、55.液压马达Ⅱ、56.锁紧机构Ⅱ；
6.举升机构、61.连杆、62.驱动杆、63.举升托架、64.液压缸；
7.船体；
8.锁紧装置、81.锁紧齿条、82.调整液缸、83.锁紧滑块、84.滑道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明所述的具有三向移动补偿功能的举升系统，包括主臂1，移动小车Ⅰ5，移动小车Ⅱ2，支座Ⅱ3，支座Ⅰ4，举升机构6及船体7。所述主臂1前端安装在所述移动小车Ⅰ5上端，所述主臂1后端安装在所述移动小车Ⅱ2上端，所述移动小车Ⅰ5下端安装在所述支座Ⅰ4上，所述移动小车Ⅱ2下端安装在所述支座Ⅱ3上，所述举升机构6安装在主臂1前端，所述支座Ⅱ3及支座Ⅰ4分别固定于船体7上。
如图2至图7所示，所述主臂1前端底部两侧装有轨道Ⅰ11，所述移动小车Ⅰ5上端装有行走轮组Ⅰ51，轨道Ⅰ11安装在行走轮组Ⅰ51上；所述主臂1后端两侧装有内凹式轨道Ⅱ12，所述移动小车Ⅱ2上端装有行走轮组Ⅱ21，行走轮组Ⅱ21安装在内凹式轨道Ⅱ12中，起到上下约束所述主臂1的作用；所述主臂1可在行走轮组Ⅰ51，行走轮组Ⅱ21的支持下实现左右移动。所述移动小车Ⅰ5下端装有行走轮Ⅲ52，所述支座Ⅰ4两侧对称装有轨道Ⅳ41，行走轮Ⅲ52安装于轨道Ⅳ41上，行走轮Ⅲ52可在轨道Ⅳ41上移动从而实现所述移动小车Ⅰ5相对于所述支座Ⅱ3前后移动；所述移动小车Ⅱ2下端装有行走轮Ⅳ22，所述支座Ⅱ3两侧装有U型轨道Ⅲ31，行走轮Ⅳ22安装于轨道Ⅲ31中，起到上下定位的作用，行走轮Ⅳ22可在轨道Ⅲ31中移动从而实现所述移动小车Ⅱ2相对于所述支座Ⅱ3前后移动；所述移动小车Ⅰ5和所述移动小车Ⅱ2同步动作即可带动所述主臂1前后移动。
如图1、8所示，所述举升机构6铰接于所述主臂1前端，可实现对举升物的上下移动。
如图9所示，所述锁紧机构Ⅰ54和锁紧机构Ⅱ56，包括安装于移动小车Ⅰ5的锁紧装置8；以及与锁紧装置8啮合的主臂的齿条Ⅰ13、支座Ⅰ的齿条Ⅲ42；锁紧装置8包括截面呈倒梯形设置的锁紧齿条81，锁紧齿条81位于齿条Ⅰ13/齿条Ⅲ42一侧，锁紧齿条81底部铰接有两个调整液缸82，调整液缸82之间带一定夹角且呈八字型布置；锁紧齿条81左右活动设置有两个锁紧滑块83，锁紧滑块83沿滑道84单向滑动，且设置有与锁紧齿条81相配合的斜面；调整液缸将锁紧齿条81推入齿条Ⅰ13/齿条Ⅲ42，锁紧齿条81与齿条Ⅰ13/齿条Ⅲ42相互啮合，两个锁紧滑块83向锁紧齿条81靠近，两个锁紧滑块83的斜面与锁紧齿条81的斜面贴合。
当对某一被举升物进行举升时，液压马达Ⅱ55及液压马达Ⅲ23同步动作完成主臂1前后方向的位置调整，然后液压马达Ⅰ53动作完成主臂1左右方向的位置调整，举升机构6中液压缸64动作，使举升托架63接近被举升物。举升机构6配合蓄能器，通过检测举升托架63的压力，进而控制液压缸64的伸缩，保持举升托架63受力大小不变，实现被动补偿功能。通过检测船体相对于被举升物的位置偏移量，控制液压马达Ⅰ53，液压马达Ⅱ55及液压马达Ⅲ23，实现对所述主臂1在左右前后方向上的位置偏差补偿。最终实现举升托架63相对于被举升物位置恒定，压力恒定的效果。
此外，还可根据被举升物的重量使用多个举升系统共同完成作业。
本发明可实现三方向的运动及补偿功能，能有效避免因船体横摇、纵摇、升沉引起的机械碰撞、位置偏差等。本发明设有锁紧机构，在不需要补偿时能有效可靠的锁紧主臂运动。且本发明的举升系统可以多套联合使用。本系统具有广泛的适用性，且利用液压起升，起升效率高，综合成本低。
本发明可广泛运用于海洋工程场合。
涉及到电路和电子元器件和模块均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本发明保护的内容也不涉及对于软件和方法的改进。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种具有三向移动补偿功能的举升系统，包括主臂(1)、移动小车Ⅱ(2)、支座Ⅰ(4)、支座Ⅱ(3)、移动小车Ⅰ(5)、举升机构(6)及船体(7)，主臂(1)前端安装在移动小车Ⅰ(5)上端，主臂(1)后端安装在移动小车Ⅱ(2)上端，移动小车Ⅰ(5)下端安装在支座Ⅰ(4)上，移动小车Ⅱ(2)下端安装在支座Ⅱ(3)上，支座Ⅰ(4)及支座Ⅱ(3)分别固定于船体(7)上，其特征在于，主臂(1)前端底部两侧装有轨道Ⅰ(11)，移动小车Ⅰ(5)上端装有行走轮组Ⅰ(51)，轨道Ⅰ(11)安装在行走轮组Ⅰ(51)上；主臂(1)后端两侧装有内凹式轨道Ⅱ(12)，移动小车Ⅱ(2)上端装有行走轮组Ⅱ(21)，行走轮组Ⅱ(21)安装在起到上下约束主臂(1)的作用的内凹式轨道Ⅱ(12)中；主臂(1)通过行走轮组Ⅰ(51)、行走轮组Ⅱ(21)左右移动；移动小车Ⅰ(5)下端装有行走轮Ⅲ(52)，支座Ⅰ(4)两侧对称装有轨道Ⅳ(41)，行走轮Ⅲ(52)安装于轨道Ⅳ(41)上，行走轮Ⅲ(52)沿轨道Ⅳ(41)上移动从而实现移动小车Ⅰ(5)相对于支座Ⅰ(4)前后移动；移动小车Ⅱ(2)下端装有行走轮Ⅳ(22)，支座Ⅱ(3)两侧装有U型轨道Ⅳ(41)，行走轮Ⅳ(22)安装于起到上下定位的作用的轨道Ⅳ(41)中，行走轮Ⅳ(22)沿轨道Ⅲ(31)中移动从而实现移动小车Ⅱ(2)相对于支座Ⅱ(3)前后移动；移动小车Ⅰ(5)和移动小车Ⅱ(2)同步动作即可带动主臂(1)前后移动；带动举升物上下移动的举升机构(6)铰接于主臂(1)前端。
2.根据权利要求1所述的具有三向移动补偿功能的举升系统，其特征在于，所述主臂(1)装有齿条Ⅰ(13)，齿条Ⅰ(13)共两条，对称布置于主臂(1)两侧。
3.根据权利要求2所述的具有三向移动补偿功能的举升系统，其特征在于，所述支座Ⅰ(4)上左右对称安装齿条Ⅲ(42)。
4.根据权利要求3所述的具有三向移动补偿功能的举升系统，其特征在于，所述移动小车Ⅰ(5)上端安装相对于主臂(1)对称布置的一对液压马达Ⅰ(53)，液压马达Ⅰ(53)上装有齿轮，与主臂(1)上齿条Ⅰ(13)啮合，从而驱动主臂(1)的移动；移动小车Ⅰ(5)上端安装相对于主臂(1)对称布置的一对实现对主臂(1)锁紧的锁紧机构Ⅰ(54)，实现主臂(1)相对于移动小车Ⅰ(5)的静止；移动小车Ⅰ(5)上端前后对称布置行走轮组Ⅰ(51)，每侧各两套；移动小车Ⅰ(5)下端左右对称布置行走轮Ⅲ(52)，每侧各四组；移动小车Ⅰ(5)下端安装相对于主臂(1)对称布置的一对液压马达Ⅱ(55)，液压马达Ⅱ(55)上装有齿轮，与支座Ⅰ(4)上齿条Ⅲ(42)啮合，从而驱动移动小车Ⅰ(5)的移动；移动小车Ⅰ(5)下端安装相对于支座Ⅰ(4)对称布置一对实现对移动小车Ⅰ(5)锁紧的锁紧机构，实现移动小车Ⅰ(5)相对于支座Ⅰ(4)的静止。
5.根据权利要求4所述的具有三向移动补偿功能的举升系统，其特征在于，所述锁紧机构Ⅰ(54)和锁紧机构Ⅱ(56)，包括安装于移动小车Ⅰ(5)的锁紧装置(8)；以及与锁紧装置(8)啮合的主臂的齿条Ⅰ(13)、支座Ⅰ的齿条Ⅲ(42)；锁紧装置(8)包括截面呈倒梯形设置的锁紧齿条(81)，锁紧齿条(81)位于齿条Ⅰ(13)/齿条Ⅲ(42)一侧，锁紧齿条(81)底部铰接有两个调整液缸(82)，调整液缸(82)之间带一定夹角且呈八字型布置；锁紧齿条(81)左右活动设置有两个锁紧滑块(83)，锁紧滑块(83)沿滑道(84)单向滑动，且设置有与锁紧齿条(81)相配合的斜面；调整液缸将锁紧齿条(81)推入齿条Ⅰ(13)/齿条Ⅲ(42)，锁紧齿条(81)与齿条Ⅰ(13)/齿条Ⅲ(42)相互啮合，两个锁紧滑块(83)向锁紧齿条(81)靠近，两个锁紧滑块(83)的斜面与锁紧齿条(81)的斜面贴合。
6.根据权利要求1所述的具有三向移动补偿功能的举升系统，其特征在于，所述支座Ⅱ(3)由板材焊接而成，中间安装一根齿条Ⅱ(32)。
7.根据权利要求6所述的具有三向移动补偿功能的举升系统，其特征在于，所述移动小车Ⅱ(2)由板材及矩形管焊接而成，移动小车Ⅱ(2)中部安装一个液压马达Ⅲ(23)，液压马达Ⅲ(23)上装有齿轮，与支座Ⅱ(3)上齿条Ⅱ(32)啮合，从而驱动移动小车Ⅱ(2)的移动；移动小车Ⅱ(2)下端左右侧还装有导向轮Ⅰ(24)，导向轮Ⅰ(24)与U型轨道Ⅲ(31)侧壁接触起到对移动小车Ⅱ(2)的左右定位及导向；移动小车Ⅱ(2)支撑架上装有导向轮Ⅱ(25)，共四个，相对于主臂(1)对称布置，安装于内凹式轨道Ⅱ(12)中，对主臂(1)的左右运动起前后导向作用。
8.根据权利要求1所述的具有三向移动补偿功能的举升系统，其特征在于，所述举升机构(6)包括连杆(61)、驱动杆(62)、举升托架(63)和液压缸(64)，连杆(61)一端铰接于举升托架(63)上，另一端铰接于主臂(1)上，驱动杆(62)一端铰接于举升托架(63)上，一端铰接于主臂(1)上，液压缸(64)缸杆端铰接于驱动杆(62)上，缸筒端铰接于主臂(1)上，通过液压缸(64)的伸缩实现举升托架(63)的上下运动。
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