CN114634128B - 一种起重机钢丝绳预紧装置及其控制方法 - Google Patents

一种起重机钢丝绳预紧装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种起重机钢丝绳预紧装置及其控制方法，包括：齿轮Z1、齿轮Z2、预紧轮L1、预紧轮L2、马达M1、换向阀V1、单向阀V3、溢流阀V2以及马达M2，当钢丝绳需预紧时，马达M1旋转带动齿轮Z1旋转，齿轮Z1带动齿轮Z2旋转，同时钢丝绳进入预紧轮L1、预紧轮L2进行预紧；当钢丝绳不需要预紧时，钢丝绳不与预紧轮L1、预紧轮L2接触，自由穿过预紧装置。优点：使用方便，重量轻；正常吊装作业，或反吊作业吊重下放过程时，钢丝绳预紧轮脱开，减少对钢丝绳磨损；采用液压马达+溢流阀加载，寿命长，不需离合器，结构简单，容易散热；钢丝绳与预紧轮间无相对运动，较其他装置减少对钢丝绳磨损。

Description

一种起重机钢丝绳预紧装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种起重机钢丝绳预紧装置及其控制方法，属于移动起重设备技术领域。
背景技术
起重机从高处往下吊重物工作时,例如,如风电的风机大修，需把风机从上百米高的塔柱上吊下来；起重机空钩在低处向上起钩,钢丝绳缠绕卷筒,由于没有吊重,故钢丝绳张力很小,卷筒内有多层钢丝绳无法预紧；吊重时，钢丝绳张力大，很容易勒进没有预紧的底层里而产生勒绳，造成钢丝绳损坏，甚至造成事故。
现有的钢丝绳预紧装置虽然起到了钢丝绳预紧的作用，但是机构庞大，电磁加力装置取电不方便，钢丝绳与加力装置之间产生热，不易散去，容易造成损坏。现有的适用于塔式起重机初次缠绕时预紧，不适用于起重机的反吊作业（在起重机作业过程中，钢丝绳与预紧装置无法脱开）；采用制动带和摩擦轮，产生热量不易散出，摩擦副容易损坏。现有技术无法彻底解决勒绳问题，或是采用大马拉小车方式，浪费资源。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种起重机钢丝绳预紧装置及其控制方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种起重机钢丝绳预紧装置，包括：齿
轮Z1、齿轮Z2、预紧轮L1、预紧轮L2、马达M1、换向阀V1、单向阀V3、溢流阀V2以及马达M2；
预紧轮L1的轴与马达M2的输出轴固定连接，并固定安装在主机上；齿轮Z2可自由转动的安装在预紧轮L1与马达M2所在轴上；齿轮Z1的轴与马达M1输出轴固定连接，并固定安装在主机上，且齿轮Z1与齿轮Z2啮合；预紧轮L2铰轴连接齿轮Z2；
换向阀V1的分别接主机液压系统的辅助泵和马达M1；马达M2接主机液压系统回油以及单向阀V3的输入端，单向阀V3的输出端接回油箱；马达M2接溢流阀V2，溢流阀V2接回油箱；
当钢丝绳需预紧时，马达M1旋转带动齿轮Z1旋转，齿轮Z1带动齿轮Z2旋转，同时钢丝绳进入预紧轮L1、预紧轮L2进行预紧；当钢丝绳不需要预紧时，钢丝绳不与预紧轮L1、预紧轮L2接触，自由穿过预紧装置。
进一步的，所述齿轮Z1、齿轮Z2外啮合或内啮合。
进一步的，还包括：梭阀，梭阀的两端为输入口分别与马达M1连接，中间为输出口与制动器连接。
进一步的，所述预紧轮L1和预紧轮L2上设有绳槽，用于安置钢丝绳。
一种起重机钢丝绳预紧装置的控制方法，包括：
在起重机在吊载下放或常规工作状态时，起重机钢丝绳预紧装置中的各部件是无需预紧状态，起升卷扬的钢丝绳与预紧轮L1、预紧轮L2不接触，此时齿轮Z2位于原位置；
在起重机反吊作业或其他情况卷筒收绳需要钢丝绳预紧时，换向阀V1换向、工作在左位，此时主机液压系统的辅助泵提供的油液通过换向阀V1进入马达M1，同时进入制动器，此时制动器打开，马达M1驱动齿轮Z1顺时针旋转，带动齿轮Z2预设位置，换向阀V1回中位，制动器关闭，钢丝绳进入预紧轮L1、预紧轮L2的绳槽里并与预紧轮L1、预紧轮L2形成一定的包角，卷筒顺时针转动收绳，钢丝绳与预紧轮L1间的静摩擦力驱动预紧轮L1转动，预紧轮L1驱动马达M2转动；马达M2被钢丝绳与预紧轮L1的摩擦力驱动运转，主机液压系统回油进入马达M2，马达M2的出油经溢流阀V2回主机的液压油箱；钢丝绳与预紧轮之间无相对滑动，静摩擦力不做功；起重机吊钩起升到位，卷筒收绳结束，换向阀V1从中位换到右位，主机液压系统的辅助泵提供的油液通过换向阀V1进入马达M1，同时进入制动器，打开制动器，马达M1驱动齿轮Z1逆时针旋转，带动齿轮Z2从预设位置切换到原位置，换向阀V1回中位，制动器关闭，钢丝绳与预紧轮L1、预紧轮L2的绳槽脱开。
进一步的，所述预紧轮L1驱动马达M2转动的力F根据需求由溢流阀V2设定。
进一步的，所述驱动马达M2转动的力F表示为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
Vg表示马达M2排量，P1为溢流阀V2的调定压力，P2为主机液压系统回油压力，R为预紧轮L1半径，η mh 为马达M2效率，π为圆周率。
本发明所达到的有益效果：
1.使用方便，重量轻；
2.正常吊装作业，或反吊作业吊重下放过程时，钢丝绳预紧轮脱开，减少对钢丝绳磨损；
3.采用液压马达+溢流阀加载，寿命长，不需离合器，结构简单，容易散热。
4.钢丝绳与预紧轮间无相对运动，较其他装置减少对钢丝绳磨损。
附图说明
图1是为预紧机构的示意图；
图2是液压系统的示意图；
图3是原始位置示意图；
图4是预设位置示意图。
图中：1—齿轮Z1；2—齿轮Z2；3—预紧轮L1；4—预紧轮L2；5—制动器；6—马达M1；7—梭阀；8—换向阀V1；9—单向阀V3；10—溢流阀V2；11—马达M2；12-钢丝绳；13-卷筒。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1和图2所示，一种起重机钢丝绳预紧装置，包括：预紧机构和液压系统；预紧机构包括：齿轮Z11、齿轮Z22、预紧轮L13、预紧轮L24；液压系统包括：制动器5、马达M16、换向阀V18、单向阀V3、溢流阀V210以及马达M211。
预紧轮L13的轴与马达M211输出轴固定连接，并固定安装在主机上；齿轮Z22安装在预紧轮L1与马达M211所在轴上，齿轮Z2可绕此轴自由转动；齿轮Z1轴与马达M16输出轴固定连接，并固定安装在主机上，且齿轮Z1与齿轮Z2啮合。换向阀V18（可手动换向也可电磁换向）的P口为压力油源输入口，接主机液压系统的辅助泵，换向阀V18的A口和B口为工作油口，分别接马达M1的工作油口B口、工作油口A口，换向阀V18的回油口接液压油箱。马达M211的B口接主机液压系统回油（部分回油管路），同时主机液压系统回油接单向阀V39（带背压）回油箱；马达M2的A口接溢流阀V210的P口，V2的回油口接回油箱。图1预紧机构和图2液压系统组成完整的钢丝绳预紧装置。本方案液压系统，液压动力源，油箱等附件利用主机的不需另外增加，齿轮Z1与齿轮Z2为外啮合，也可以为内啮合。梭阀7两端为输入口分别与马达M16的A口、B口连接，中间为输出口与制动器5的Br口连接
如图3和图4所示，起重机在吊载下放（卷筒13放绳）或在常规工作时，不需要钢丝绳12预紧，本装置处于图3状态，起升卷扬的钢丝绳12与驱绳轮不接触，机构不起作用（脱开）。起重机在反吊作业或其他情况卷筒收绳需要钢丝绳12预紧时，本装置处于图4状态，钢丝绳12进入预紧轮L1、L2绳槽里并与预紧轮形成一定包角,收绳过程预紧轮L2阻碍钢丝绳12的收绳运动,从而提供了卷扬卷筒收绳的预紧力。
一种起重机钢丝绳预紧装置的控制方法，包括：
卷扬卷筒收绳需要预紧钢丝绳时，换向阀V18换向、工作在左位，油液（压力油源取自主机液压系统的辅助泵）通过换向阀V1进入马达M16的B腔，同时进入制动器5，打开制动器，马达M16驱动齿轮Z11顺时针旋转，带动齿轮Z22从图3位置旋转到图4（设有定位装置），换向阀V18回中位，制动器5关闭。钢丝绳进入预紧轮L1、预紧轮L2绳槽里并与预紧轮形成一定的包角。卷筒顺时针转动收绳，钢丝绳与预紧轮L1间的静摩擦力（钢丝绳与预紧轮之间无相对滑动）驱动预紧轮L1转动，预紧轮L1驱动马达M2转动（马达变为泵工况），驱动马达转动的力F，即为钢丝绳预紧力。
Figure 787243DEST_PATH_IMAGE002
式中，Vg表示马达M2排量，P1为溢流阀V2的调定压力，P2为主机液压系统回油压力，R为预紧轮L1半径，η mh 为马达M2效率，π为圆周率。
在卷筒收绳预紧过程中，预紧力根据需求由溢流阀V2设定。马达M211被钢丝绳与预紧轮L13的摩擦力驱动运转，主机液压系统回油进入马达M2的B腔，A口出油经溢流阀V2回主机的液压油箱，同时产生热量带回油箱，由主机散热系统散热；钢丝绳与预紧轮之间无相对滑动，静摩擦力不做功，不产生热量。
起重机吊钩起升到位，卷筒收绳结束，换向阀V18从中位换到右位油液（压力油源取自主机液压系统的辅助泵）通过换向阀V1进入马达M1的A腔，同时进入制动器5，打开制动器，马达M16驱动齿轮Z11逆时针旋转，带动齿轮Z2从图4位置旋转到图3（设有定位装置），换向阀V18回中位，制动器5关闭。钢丝绳与预紧轮L1、预紧轮L2绳槽脱开。起重机吊重下放，预紧装置不起作用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种起重机钢丝绳预紧装置，其特征在于，包括：齿轮Z1（1）、齿轮Z2（2）、预紧轮L1（3）、预紧轮L2（4）、马达M1（6）、换向阀V1（8）、单向阀V3（9）、溢流阀V2（10）以及马达M2（11）；
预紧轮L1（3）的轴与马达M2（11）的输出轴固定连接，并固定安装在主机上；齿轮Z2（2）可自由转动的安装在预紧轮L1（3）与马达M2（11）所在轴上；齿轮Z1（1）的轴与马达M1（6）输出轴固定连接，并固定安装在主机上，且齿轮Z1（1）与齿轮Z2（2）啮合；预紧轮L2（4）铰轴连接齿轮Z2（2）；
换向阀V1（8）分别接主机液压系统的辅助泵和马达M1（6）；马达M2（11）接主机液压系统回油以及单向阀V3（9）的输入端，单向阀V3（9）的输出端接回油箱；马达M2（11）接溢流阀V2（10），溢流阀V2（10）接回油箱；
当钢丝绳需预紧时，马达M1（6）旋转带动齿轮Z1（1）旋转，齿轮Z1（1）带动齿轮Z2（2）旋转，同时钢丝绳进入预紧轮L1（3）、预紧轮L2（4）进行预紧；当钢丝绳不需要预紧时，钢丝绳不与预紧轮L1（3）、预紧轮L2（4）接触，自由穿过预紧装置。
2.根据权利要求1所述的起重机钢丝绳预紧装置，其特征在于，所述齿轮Z1（1）、齿轮Z2（2）外啮合或内啮合。
3.根据权利要求1所述的起重机钢丝绳预紧装置，其特征在于，还包括：梭阀（7），梭阀（7）的两端为输入口分别与马达M1（6）连接，中间为输出口与制动器（5）连接。
4.根据权利要求1所述的起重机钢丝绳预紧装置，其特征在于，所述预紧轮L1（3）和预紧轮L2（4）上设有绳槽，用于安置钢丝绳。
5.一种基于权利要求1-4任意一项所述的起重机钢丝绳预紧装置的控制方法，其特征在于，包括：
在起重机在吊载下放或常规工作状态时，起重机钢丝绳预紧装置中的各部件是无需预紧状态，起升卷扬的钢丝绳与预紧轮L1（3）、预紧轮L2（4）不接触，此时齿轮Z2（2）位于原位置；
在起重机反吊作业或其他情况卷筒收绳需要钢丝绳预紧时，换向阀V1（8）换向、工作在左位，此时主机液压系统的辅助泵提供的油液通过换向阀V1（8）进入马达M1（6），同时进入制动器（5），此时制动器（5）打开，马达M1（6）驱动齿轮Z1（1）顺时针旋转，带动齿轮Z2（2）至预设位置，换向阀V1（8）回中位，制动器（5）关闭，钢丝绳进入预紧轮L1（3）、预紧轮L2（4）的绳槽里并与预紧轮L1（3）、预紧轮L2（4）形成一定的包角，卷筒顺时针转动收绳，钢丝绳与预紧轮L1（3）间的静摩擦力驱动预紧轮L1（3）转动，预紧轮L1（3）驱动马达M2转动；马达M2（11）被钢丝绳与预紧轮L1（3）的摩擦力驱动运转，主机液压系统回油进入马达M2，马达M2的出油经溢流阀V2（10）回主机的液压油箱；钢丝绳与预紧轮L1（3）、预紧轮L2（4）之间无相对滑动，静摩擦力不做功；起重机吊钩起升到位，卷筒收绳结束，换向阀V1（8）从中位换到右位，主机液压系统的辅助泵提供的油液通过换向阀V1（8）进入马达M1（6），同时进入制动器（5），打开制动器，马达M1（6）驱动齿轮Z1（1）逆时针旋转，带动齿轮Z2（2）从预设位置切换到原位置，换向阀V1（8）回中位，制动器（5）关闭，钢丝绳与预紧轮L1（3）、预紧轮L2（4）的绳槽脱开。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述预紧轮L1（3）驱动马达M2转动的力F根据需求由溢流阀V2设定。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述驱动马达M2转动的力F表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
Vg表示马达M2（11）排量，P1为溢流阀V2（10）的调定压力，P2为主机液压系统回油压力，R为预紧轮L1（3）半径，η mh 为马达M2（11）效率，π为圆周率。
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