CN112573412A - 一种起重机的平衡重起升节能系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种起重机的平衡重起升节能系统，包括起升机构和平衡重节能机构，所述平衡重节能机构包括平衡重(5)和用于传递平衡重(5)势能的平衡重钢丝绳，所述起升机构包括用于传递吊具势能的起升钢丝绳，所述平衡重起升节能系统还包括减速箱(2)和供所述平衡重钢丝绳缠绕的平衡卷筒(3)，所述平衡卷筒(3)通过所述减速箱(2)连接起升机构，所述平衡重(5)还连接有限制其在竖直方向上移动的平衡重保护模块。与现有技术相比，本发明具有节能效果明显，结构简单、安全性高、导向精度高，高速运行平稳等优点。

Description

一种起重机的平衡重起升节能系统

技术领域

本发明涉及起重机起吊作业技术，尤其是涉及一种起重机的平衡重起升节能系统。

背景技术

起重机械的节能设计是目前国际上重型装备设计制造水平的集中体现，代表着一个国家的工业化水平，而且建设节约型社会也是我国宏观经济运行中的一项紧迫任务，作为重要的物料搬运设备，起重机的能耗特性的好坏直接影响着设备使用的经济性。

现有技术多采用平衡重节能的运行方式，该运行方式其在现有场桥的基础上添加一套平衡重系统，利用能量守恒和转化定律，使吊具的势能和平衡重的势能相互转化，抵消吊具自重使得吊具机构的自重不再消耗额外的能源，以降低起重机的整体能耗，达到节能的目的，该平衡重系统主要工作部件有平衡重、平衡重卷筒、滑轮、起升卷筒和钢丝绳等。然而，现有应用于起重机系统的平衡重节能方法存在以下缺陷：用于起升吊具的起升卷筒和拉动平衡重的平衡重卷筒采用不同的驱动装置进行驱动补偿，增加了起重机的成本和绕线复杂程度。

现有技术也提出了一些解决方案。中国专利CN2458271提出了一种起重机配重式平衡转矩节能装置，起重机中主起升卷筒端部直接地或通过传动机构与配重卷筒相连接，配重卷筒通过钢丝绳和滑轮结构与配重块相连接，所述主起升卷筒与配重卷筒直接连接而不用传动机构相连时，配重块上面有滑轮减速结构来缩短其行程。该装置通过主起升卷筒端和配重卷筒共用一个驱动装置，简化了机构，并缩短了配重块的行程。该专利的缺陷主要有以下三点：

1、配重块没有导向，只通过钢丝绳悬挂在空中，会发生摆动，集装箱起重机是一直要在码头上移动的设备，没有导向会使得起重机作业时，配重块在空中自由摆动，这是非常危险的，重达几十吨的配种块在摆动时会有很大的能量，如果撞到相邻的机器或者摆动时从钢丝绳悬吊上脱落，砸到地面会造成严重的事故，甚至有人员伤亡。

2、钢丝绳缠绕有问题，不可能实现，滑轮偏角过大，钢丝绳寿命短。

3、直接采用开始齿轮连接或链条传动，没有采用专用的齿轮箱，运行间隙大，容易受灰尘影响，传动速比不精确，会出现不同步的问题，齿轮润滑不好，会出现早期破坏，特别是高速化后，会产生很大的冲击，甚至发生机构的破环。

中国专利CN108373117B提出了一种集装箱起重机的节能起升机构，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，该专利通过旋转储能装置能够在集装箱吊具下降和上升过程储存和释放储能，从而在集装箱吊具上升的过程中帮助电动机做功，减小起升电机功率，其运行平稳，结构稳定。

但相比于采用平衡重抵消吊具转矩的方法，该机构采用的旋转储能装置结构相对复杂，制造和维修的成本增加。旋转储能装置的储能效率不高，该装置把吊重下降时的势能转化为机械能储存起来，等吊重起升时旋转储能装置把机械能释放出来，辅助起升机构把重物提升，这种储能装置的效率不高，而且随着使用次数的增加，机械装置的储能能力会下降，且在势能转化为机械能的过程中受机械效率的影响较大，而且节能的效果也十分有限。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种起重机的平衡重起升节能系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种起重机的平衡重起升节能系统，包括起升机构和平衡重节能机构，所述平衡重节能机构包括平衡重和用于传递平衡重势能的平衡重钢丝绳，所述起升机构包括用于传递吊具势能的起升钢丝绳，所述平衡重起升节能系统还包括减速箱和供所述平衡重钢丝绳缠绕的平衡卷筒，所述平衡卷筒通过所述减速箱连接起升机构。

平衡重钢丝绳缠绕在平衡卷筒上，该平衡卷筒与起升机构通过减速箱相连接，利用了平衡重产生的转矩，通过减速箱连接到起升机构，抵消吊具、吊具上架的自重产生的正向转矩，从而使起升机构只为提升集装箱内货物而消耗功率，使得吊具、吊具上架和空箱自重不再消耗额外的能源，从而降低了岸桥的能耗。

采用减速箱来传递扭矩，既可以精确的控制传动速比，也可以保证转速的同步。

进一步地，所述系统还包括驱动机构，该驱动机构两侧对称设有起升机构，和与起升机构连接的平衡重节能机构。

进一步地，所述起升机构还包括起升卷筒，所述起升卷筒受驱动机构驱动，所述起升钢丝绳一端连接吊具，另一端缠绕在起升卷筒上，所述起升卷筒通过减速箱连接平衡卷筒；

通过平衡钢丝绳与起升钢丝绳共用一个起升卷筒，省去了专门驱动平衡钢丝绳的驱动卷筒的设置，简化了结构，降低了成本，绕绳也变得简单，容易实现。

所述的平衡重节能机构中平衡重钢丝绳一端连接平衡重，另一端缠绕在平衡卷筒上。

进一步地，所述平衡重还连接有限制其在竖直方向上移动的平衡重保护模块，该平衡重保护模块包括导向架、竖直设置在导向架内侧的导轨和固定安装在所述平衡重上的导向轮，所述导向轮与所述导轨相配合。

平衡重保护模块保证起重机在高速运行时，平衡重节能结构始终平稳运行。

进一步地，所述导向轮为提供平面两方向约束的导向轮，所述导向轮上设置有油气阻尼器，使得平衡重运行平稳。

进一步地，所述导向架内侧相对的两个面上设有对称的导轨，所述的平衡重外侧设有多个导向轮，各导向轮置于导轨上。

进一步地，所述平衡重的数量为一个或两个。

进一步地，所述平衡重节能机构还包括改向滑轮组，该改向滑轮组包括第一滑轮和第二滑轮，所述第一滑轮位于平衡重的正上方，缠绕在平衡卷筒上的平衡重钢丝绳依次连接第二滑轮和第一滑轮后接入平衡重，所述第一滑轮上设置有油气补偿组件，即弹簧和阻尼元件，能够补偿振动位移的组件，实现平衡重系统高速运行下的平稳性。

进一步地，所述驱动机构的两侧还对称设有托辊，由起升卷筒引出的起升钢丝绳经过所述托辊水平支撑，再连接吊具。

进一步地，所述驱动机构为一个或两个。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明起升卷筒通过减速箱和平衡卷筒连接，实现了起升卷筒和平衡卷筒共用一个驱动机构，不需要额外增加驱动装置驱动平衡卷筒，大大简化了机构和绕绳的复杂度，节约了制造成本同时减速箱缩短了平衡重钢丝绳的行程，减小了平衡重的移动范围，使得起重机运行过程更加安全。

(2)本发明起升卷筒通过减速箱与平衡卷筒相连接，平衡重产生的转矩依次通过平衡重钢丝绳、平衡卷筒和减速箱传递给起升卷筒，抵消吊具、吊具上架的自重产生的正向转矩，使得吊具、吊具上架和空箱自重不再消耗额外的能源，从而降低了起重机能耗，结构简单，节约成本，且无需通过储能器的间接方式，因此没有机械效率在能量转换时的损失，节能效果显著。

(3)本发明通过平衡重钢丝绳与起升钢丝绳共用一个起升卷筒，省去了专门驱动平衡钢丝绳的驱动卷筒的设置，简化了结构，降低了成本，绕绳也变得简单，容易实现。

(4)本发明设有包括导向轮、导轨和导向架的平衡重保护模块，导向轮和导轨将平衡重限制在导向架内上下滑动，避免了平衡重的晃动。

(5)本发明在导向轮和第一滑轮上分别设有用于减震的油气阻尼器和油气补偿组件，进一步保证了平衡重平稳运行，提高了起重机运行的安全性。

(6)本发明可设置两个驱动机构，提高本发明起重机的平衡重起升节能系统的负载能力。

(7)本发明可同时配置两个平衡重，并且均能受平衡重保护模块保护，能平衡更重的吊具，有效地提高了本本发明起重机的平衡重起升节能系统的适用范围。

(8)本发明平衡重钢丝绳与起升钢丝绳布置合理，改向滑轮组可将滑轮偏角控制标准范围内，钢丝绳使用寿命更长。

附图说明

图1为本发明起重机的平衡重起升节能系统的结构示意图；

图2为本发明平衡重导向架的主视图；

图3为本发明平衡重导向架的左视图；

图4为本发明平衡重导向架的俯视图；

图5为本发明油气补偿组件的放大图；

图6为本发明实施例2起重机的平衡重起升节能系统的结构示意图；

图7为本发明实施例3起重机的平衡重起升节能系统的结构示意图；

图8为本发明实施例3平衡重导向架的主视图；

图9为本发明实施例3平衡重导向架的主俯视图；

图10为本发明实施例3平衡重导向架的左视图；

图11为本发明实施例3平衡重导向架的左俯视图；

图12为本发明实施例4起重机的平衡重起升节能系统的结构示意图；

图13为本发明实施例5具有双起升机构的起重机的节能起升系统布置示意图；

图14为本发明实施例6具有双起升机构的起重机的节能起升系统布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

本实施例为一种起重机的平衡重起升节能系统，该系统设有平衡重保护模块，将平衡重限制在竖直方向上滑动，避免了平衡重的晃动，简化了机构和绕绳的复杂度，减速箱与平衡卷筒相连接，平衡重产生的转矩抵消吊具自重产生的转矩，使得吊具自重不再消耗额外的能源，本实施例平衡重起升节能系统具有安全、简易、运行成本低等特点。

如图1所示，本实施例为一种起重机的平衡重起升节能系统，包括起升机构和平衡重节能机构，平衡重节能机构包括一个平衡重5和用于传递平衡重5势能的平衡重钢丝绳，起升机构包括用于传递吊具势能的起升钢丝绳，平衡重起升节能系统还包括两个减速箱2和两个供所述平衡重钢丝绳缠绕的平衡卷筒3，每个平衡卷筒3均通过一个减速箱2连接一个起升机构，系统还包括一个驱动机构8，该驱动机构8两侧对称设有起升机构和与起升机构连接的平衡重节能机构，起升机构和平衡重节能机构的数量均为两个。

下面对起升机构、平衡重节能机构和驱动机构8分别进行详细描述：

1、起升机构

起升机构还包括一个起升卷筒1，起升卷筒1受驱动机构8驱动，起升钢丝绳一端连接吊具，另一端缠绕在起升卷筒1上，起升卷筒1通过减速箱2连接平衡卷筒3。本实施例中驱动机构8为驱动电机。

2、平衡重节能机构

平衡重节能机构中平衡重钢丝绳一端连接平衡重5，另一端缠绕在平衡卷筒3上。

平衡重5还连接有限制其在竖直方向上移动的平衡重保护模块，该平衡重保护模块包括导向架10、竖直设置在导向架10内侧的导轨7和固定安装在平衡重5上的导向轮6，导向轮6与导轨7相配合。

如图2和图3所示，本实施例中，平衡重保护模块包括四个导向轮6、两个导轨7和一个导向架10，平衡重5两个相对侧面分别设有两个导向轮6，平衡重同一侧面上的两个导向轮6基于该侧面上下对称设置。两个导轨7分别设置在导向架10两个相对侧面的内侧，导向轮6滑动连接在导轨7上，使得平衡重5通过导向轮6沿着导轨7在导向架10内上下滑动。四个导向轮6上均设置有油气阻尼器，使平衡重运行平稳。四个导向轮6均为提供平面两方向约束的导向轮。

如图4所示，导向轮6包括第一定向滚轮601、第二定向滚轮602和第三定向滚轮603，第一定向滚轮601和第二定向滚轮602的中心轴与第三定向滚轮603的中心轴分别固定连接在导向滚轮支架604上，导向滚轮支架604固定连接在平衡重5上。

导轨7为工字形，导轨7包括第一横梁701、连接段702和第二横梁703，第二横梁703固定连接在导向架10上，连接段702分别连接第一横梁701和第二横梁703。

第一横梁701的三个表面分别设有供第一定向滚轮601、第二定向滚轮602和第三定向滚轮603移动的轨道，其中第一定向滚轮601和第二定向滚轮602分别位于第一横梁701两侧面的轨道内，用于约束平衡重5左右方向的晃动，第三定向滚轮603压在第一横梁701的正对面上，用于约束平衡重5前后方向的晃动。

平衡卷筒3连接有一个改向滑轮组，该改向滑轮组包括一个第一滑轮4和一个第二滑轮11，所述第一滑轮4位于平衡重5正上方。

如图5所示，第一滑轮4的滑轮座上带有油气补偿组件，采用弹簧和阻尼元件补偿振动位移，使平衡重钢丝绳运行平稳。

3、驱动机构8

驱动机构8箱体的两侧各对称设置一个托辊9，由起升卷筒1引出的起升钢丝绳经过托辊9水平支撑，再连接吊具。

实施例2

如图6所示，本实施例与实施例1大体相同，不同点在于，驱动机构8的数量为两个。两个驱动机构8间相互连接，以使得两个驱动机构在同一水平面上，每个驱动机构8分别各自驱动一个起升卷筒1，其余同实施例1。

实施例3

如图7至11所示，本实施例与实施例1大体相同，不同点在于，平衡重5的数量为两个，两个平衡重5设置在同一个平衡重保护模块内，平衡重钢丝绳分为两段，每段分别连接一个平衡重5和一个平衡卷筒3。

平衡重保护模块的导向架10的相对的两个侧面均竖直设有两个导轨7，一共有四个导轨7，两个平衡重5均和实施例1一样对应设有导向轮，导向架10相对侧面的两个导轨7与一个平衡重5上的四个导向轮7相配合，使得每个平衡重5均能沿对应的导轨上下移动。

实施例4

如图12所示，本实施例与实施例3大体相同，不同点在于，驱动机构8的数量为两个。两个驱动机构8间相互连接，以使得两个驱动机构在同一水平面上。

实施例5

如图13所述，本实施例为具有双起升机构的起重机的节能起升系统，包括第一起升机构11，第一套起升机构的平衡重节能系统12，第二起升机构21，第二套起升机构的平衡重节能系统22，其中一起升机构和第一套起升机构的平衡重节能系统配合(结构同实施例1所述平衡重起升节能系统)用于起升第一吊具。

第二起升机构和第二套起升机构的平衡重节能系统配合(结构同实施例2所述平衡重起升节能系统)用于起升第二吊具。

实施例6

如图14所述，一种具有双起升机构的起重机的节能起升系统，包括第三起升机构31及其配套的平衡重节能系统32(结构同实施例3)，第四起升机构41及其配套的平衡重节能系统42(结构同实施例4)。

实施例7

一种具有双起升机构的起重机的节能起升系统，包括两套相同的起升机构及配套的平衡重节能系统(即采用两套如图1或图6所述的平衡重起升节能系统)共同起升同一吊具或不同吊具。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种起重机的平衡重起升节能系统，包括起升机构和平衡重节能机构，所述平衡重节能机构包括平衡重(5)和用于传递平衡重(5)势能的平衡重钢丝绳，其特征在于，所述起升机构包括用于传递吊具势能的起升钢丝绳，所述平衡重起升节能系统还包括减速箱(2)和供所述平衡重钢丝绳缠绕的平衡卷筒(3)，所述平衡卷筒(3)通过所述减速箱(2)连接起升机构。

2.根据权利要求1所述的一种起重机的平衡重起升节能系统，其特征在于，所述系统还包括驱动机构(8)，该驱动机构(8)两侧对称设有起升机构，和与起升机构连接的平衡重节能机构。

3.根据权利要求2所述的一种起重机的平衡重起升节能系统，其特征在于，所述起升机构还包括起升卷筒(1)，所述起升卷筒(1)受驱动机构(8)驱动，所述起升钢丝绳一端连接吊具，另一端缠绕在起升卷筒(1)上，所述起升卷筒(1)通过减速箱(2)连接平衡卷筒(3)；

所述的平衡重节能机构中平衡重钢丝绳一端连接平衡重(5)，另一端缠绕在平衡卷筒(3)上。

4.根据权利要求1所述的一种起重机的平衡重起升节能系统，其特征在于，所述平衡重(5)还连接有限制其在竖直方向上移动的平衡重保护模块，该平衡重保护模块包括导向架(10)、竖直设置在导向架(10)内侧的导轨(7)和固定安装在所述平衡重(5)上的导向轮(6)，所述导向轮(6)与所述导轨(7)相配合。

5.根据权利要求4所述的一种起重机的平衡重起升节能系统，其特征在于，所述导向轮(6)为提供平面两方向约束的导向轮，所述导向轮(6)上设置有油气阻尼器。

6.根据权利要求4所述的一种起重机的平衡重起升节能系统，其特征在于，所述导向架(10)内侧相对的两个面上设有对称的导轨(7)，所述的平衡重(5)外侧设有多个导向轮(6)，各导向轮(6)置于导轨(7)上。

7.根据权利要求4所述的一种起重机的平衡重起升节能系统，其特征在于，所述平衡重(3)的数量为一个或两个。

8.根据权利要求1所述的一种起重机的平衡重起升节能系统，其特征在于，所述平衡重节能机构还包括改向滑轮组，该改向滑轮组包括第一滑轮(4)和第二滑轮(11)，所述第一滑轮(4)位于平衡重(5)的正上方，缠绕在平衡卷筒(3)上的平衡重钢丝绳依次连接第二滑轮(11)和第一滑轮(4)后接入平衡重(5)，所述第一滑轮(4)上设置有油气补偿组件。

9.根据权利要求3所述的一种起重机的平衡重起升节能系统，其特征在于，所述驱动机构(8)的两侧还对称设有托辊(9)，由起升卷筒(1)引出的起升钢丝绳经过所述托辊(9)水平支撑，再连接吊具。

10.根据权利要求3所述的一种起重机的平衡重起升节能系统，其特征在于，所述驱动机构(8)的数量为一个或两个。

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