CN115116318B - 吊机吊装模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吊机吊装模拟装置，包括旋转底座、同轴转动安装在所述旋转底座上的立柱、用于起吊构件模型的吊臂以及用于将两个吊机吊装模拟装置的吊臂相连的联动装置；所述吊臂包括端部与所述立柱转动相连的滑轨、与滑轨相配合的滑台以及固定在滑台上的卷绳机；所述吊臂还通过曲柄滑块机构与所述立柱相连，所述曲柄滑块机构包括滑动设置在所述立柱上的滑动副，所述滑动副与所述吊臂通过支杆转动相连，通过控制所述滑动副沿着立柱轴向滑动，能调节所述吊臂的俯仰角度。本发明不仅覆盖的车型广，而且操作简单，吊装模拟过程真实直观，能够进行多吊机协同作业的模拟，动态呈现吊装全过程，排除吊装中的不确定性，实现安全可靠的吊装作业。

Description

吊机吊装模拟装置

技术领域

本发明属于工业设备模拟装置技术领域，具体涉及一种吊机吊装模拟装置。

背景技术

起重吊装作业前，需要编制吊装作业专项施工方案，排除吊装中的不确定性，实现安全可靠的吊装作业。通常采用理论建模仿真，对整个模拟过程进行测量验证。在单吊机模拟过程中，构件模型跟随吊机模型的吊钩、吊臂模拟一系列的吊装过程，同时进行测量验证。而面对结构件的重量超过一台吊机的额定起重能力或者结构外形尺寸较大，一台吊机额定起重量能满足需要，但起吊高度或者起吊幅度有限而不宜用单机作业时，必须采用多机抬吊的吊装作业，如果采用之前的方式理论建模，两个吊机模型之间很难在短时间内建立联动关系来模拟复杂的吊装动作，很难快速有效的提供有价值的仿真模拟结果，而且修改调整过程繁琐，工作周期长，即便是确定两台吊机所承受的重量分别在各自吊装允许的性能范围以内，但还是存在着很多不确定性，吊机机械台班可能会增加，甚至需要对吊机站位进行改变，增加了安装成本，也存在着一定的安全隐患。

鉴于此，目前亟需发明一种覆盖车型广，操作便捷，姿态动作真实直观的吊机吊装模拟装置，来动态呈现吊装全过程，排除吊装中的不确定性，实现安全可靠的吊装作业。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种适用范围广、操作简单的吊机吊装模拟装置，来对吊机的吊装工作进行模拟，动态呈现吊装全过程，排除吊装中的不确定性，从而实现安全可靠的吊装作业。

本发明是这样实现的：

一种吊机吊装模拟装置，包括旋转底座、同轴转动安装在所述旋转底座上的立柱以及用于起吊构件模型的吊臂；所述吊臂包括端部与所述立柱转动相连的滑轨、与所述滑轨相配合的滑台以及固定在所述滑台上的卷绳机；所述吊臂还通过曲柄滑块机构与所述立柱相连，所述曲柄滑块机构包括滑动设置在所述立柱上的滑动副，所述滑动副与所述吊臂通过支杆转动相连，通过控制所述滑动副沿着所述立柱轴向滑动，能调节所述吊臂的俯仰角度。

优选的，所述立柱为丝杠，所述滑动副为与所述丝杠相配合的螺纹套筒，所述螺纹套筒上还设有用于驱动所述螺纹套筒在所述丝杠上上下滑动的涡轮减速电机。

优选的，所述吊臂与所述立柱转动相连的一端还设有自带锁紧装置的固定套筒，使所述吊臂还能沿所述立柱上下滑动调节高度，从而实现对汽车式吊机和塔式吊机两种不同类型吊机的模拟。

优选的，所述旋转底座包括固定盘和安装在所述固定盘上的旋转台。

优选的，所述固定盘为真空吸盘或电磁吸盘。

优选的，所述旋转台和所述吊臂上还设有便于精准的读取旋转台的转角数值以及吊臂的倾斜数值角度测量传感器。

优选的，还包括至少一根采用与所述吊臂相同的安装方式，设置在所述立柱四周用于提高整个装置结构的稳定性的支架。

优选的，还包括用于将两个吊机吊装模拟装置的吊臂相连的联动装置，所述联动装置包括定位杆、联系杆以及套管，所述定位杆通过万向球活动安装在所述吊臂的自由端上，所述万向球底部还设有配重块，使所述定位杆始终保持竖直状态；所述联系杆的长度可调节，其两端分别通过所述套管与两个吊机吊装模拟装置的定位杆垂直相连，使两个吊臂下的吊绳始终保持竖直平行的状态。

优选的，所述联系杆为包括两根第一连杆以及一根第二连杆，所述第一连杆的一端分别与上述两个套管相连，另一端则分别安装有一个角度调节电机，所述角度调节电机的输出轴上还设有用于滑动安装所述第二连杆的导向块，并且导向块上设有手拧顶丝，所述第二连杆通过所述导向块与上述两个角度调节电机滑动相连，使整个联系杆呈Z字形，通过驱动所述角度调节电机改变所述第一连杆与所述第二连杆之间的夹角，来调整两个套管之间的距离。

优选的，所述联系杆包括四根第三连杆、传动螺母、双向丝杆以及丝杆电机，上述四个第三连杆长度相同并且两两成对对称设置，每一对第三连杆的一端分别与上述两个套管铰接，另一端则分别与传动螺母和丝杆电机铰接，其中所述传动螺母的内螺纹与所述丝杆电机的内螺纹旋向相反，所述双向丝杆分别与所述传动螺母和所述丝杆电机螺纹连接，使整个联系杆呈菱形，通过驱动双向丝杆旋转改变所述传动螺母与所述丝杆电机的间距，来调整两个套管之间的距离。

本发明提供的这种吊机吊装模拟装置的有益效果是：

1.能够对汽车式吊机和塔式吊机等多种不同类型吊机的起吊动作进行模拟，覆盖的车型参数广。

2.操作简单，工人师傅、吊装工程师，甚至专项方案的评审专家均可快速上手演示，吊机吊装模拟姿态调整所见即所得，吊装模拟过程真实直观。

3.能够进行多吊机协同作业的模拟，并能对倾斜状态下的大尺寸构件进行平稳吊装，通过仿真模拟，动态呈现吊装全过程，排除吊装中的不确定性，实现安全可靠的吊装作业。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的吊机吊装模拟装置在模拟汽车式吊机时的整体结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的吊机吊装模拟装置在模拟塔式吊机时的整体结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的吊机吊装模拟装置的联系杆的结构示意图；

图4为本发明实施例二提供的吊机吊装模拟装置的联系杆的结构示意图；

图5为本发明实施例一提供的吊机吊装模拟装置在进行双吊机吊装模拟时的工作状态示意图；

图6为本发明实施例二提供的吊机吊装模拟装置在进行双吊机吊装模拟时的工作状态示意图。

图中：1-固定盘，2-固定杆，3-旋转台，4-立柱，5-手柄，6-臂板，7-安装支座，8-伸臂丝杆，9-限位导轨，10-步进电机，11-滑台，12-卷绳机，13-吊绳，14-支杆，15-螺纹套筒，16-涡轮减速电机，17-固定套筒，18-防松脱卡箍，19-支架，20-配重块，21-安装板，22-万向球，23-配重环，24-定位杆，25-套管，26-第一连杆，27-第二连杆，28-角度调节电机，29-导向块，30-手拧顶丝，31-第三连杆，32-传动螺母，33-双向丝杆，34-丝杆电机，35-构件模型，36-顶紧螺栓，37-吊点。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

本发明提供了一种吊机吊装模拟装置，包括旋转底座、立柱4、吊臂、曲柄滑块机构以及联动装置。具体的：

如图1所示，在本实施例中，所述旋转底座包括固定盘1和旋转台3。其中所述固定盘1为真空吸盘或电磁吸盘，在使本装置在进行吊装模拟时，能够快速将所述吊机吊装模拟装置吸附固定在会议桌或其他工作平台上，并且，为了使吊机吊装模拟装置能够固定的更加牢固，所述固定盘1有四个，周向均匀进行布置，四个固定盘1通过十字型固定杆2相连；所述旋转台3安装在所述十字型固定杆2中间，并保证所述旋转台3的旋转面与所述固定盘1的吸附面平行。

所述立柱4为丝杠，同轴转动安装在所述旋转台3，使所述立柱4能够绕自身轴线进行旋转，所述吊臂安装在所述立柱4上，并能在外力作用下随所述立柱4同步进行旋转，从而对吊臂的转角动作进行模拟；进一步地，所述立柱4顶部还设有手柄5，以方便对本吊机吊装模拟装置进行转移。

如图1所示，所述吊臂包括臂板6、滑轨、滑台11以及卷绳机12，所述臂板6为条形铝板，用于提高所述吊臂的结构强度；所述滑轨为丝杆线性滑轨，包括安装支座7、伸臂丝杆8、限位导轨9以及步进电机10。所述安装支座7有两个，通过螺栓固定所述臂板6的两端，所述伸臂丝杆8通过轴承转动安装在两个安装支座7之间，所述限位导轨9平行设置在所述伸臂丝杆8两侧，所述步进电机10固定安装在上部的安装支座7端部并通过联轴器与所述伸臂丝杆8同轴相连，所述滑台11滑动设置在所述安装支座7内并与所述伸臂丝杆8螺纹连接，通过步进电机10驱动所述伸臂丝杆8旋转，能够带动所述滑台11沿着所述限位导轨9进行位移，从而对吊臂的伸长和缩短进行模拟。所述卷绳机12固定安装在所述滑台11上，通过所述卷绳机12回收和释放吊绳13能够调节吊具的起升高度，从而模拟吊钩的起钩和落钩过程。

所述吊臂臂板6的一端与所述立柱4的下部转动相连，所述吊臂臂板6中部则通过曲柄滑块机构与所述立柱4相连；所述曲柄滑块机构包括滑动设置在所述立柱4上的滑动副和将所述滑动副与所述吊臂相连的支杆14，所述滑动副为与所述丝杠相配合的螺纹套筒15，所述螺纹套筒15上还设有涡轮减速电机16，通过所述涡轮减速电机16能够驱动所述螺纹套筒15旋转，从而控制所述滑动副沿着所述立柱4轴向滑动，进而实现对吊臂俯仰动作的模拟。

如图2所示，作为一种优选实施例，所述吊臂与所述立柱4转动相连的一端还设有固定套筒17，所述固定套筒17同轴套设在所述立柱4上，所述吊臂的端部通过铰链与所述固定套筒17的外壁转动相连，使所述吊臂还能沿所述立柱4上下滑动调节高度，并且所述固定套筒17上还设有锁紧机构，所述锁紧机构为防松脱卡箍18，通过所述防松脱卡箍18能够将所述固定套筒17的高度进行锁紧固定，从而实现汽车式吊机和塔式吊机的转换。

进一步地，为提高整个装置结构的稳定性，本吊机吊装模拟装置还包括三根支架19，与所述吊臂的安装方式相同，所述支架19和所述吊臂周向均布在所述立柱4四周；具体的，所述支架19的一端通过铰链与上述固定套筒17的外壁转动相连，所述支架19的中部则通过支杆14与上述螺纹套筒15的外壁转动相连，从而使本吊机吊装模拟装置整体呈伞状结构，当所述吊臂完全展开并切换成塔式吊机状态后，通过在所述吊臂正对面的支架19末端安装配重块20，保证了吊臂在起吊时的平衡性。

所述联动装置用于满足多吊机协同作业的模拟，在面对重量超过一台吊机的额定起重能力或者结构外形尺寸较大的构件时，需设置多个吊机吊装模拟装置，相邻的两个吊臂的自由末端则通过所述联动装置相连，通过调整一个吊机吊装模拟装置的姿态，来牵动另一个吊机吊装模拟装置适应相应的姿态。具体的，如图3所示，所述联动装置包括安装板21、万向球22、配重环23、定位杆24、套管25和联系杆。其中，所述安装板21固定在所述吊臂末端并向外突出，所述安装板21中部开设有与所述万向球22相配合的球座，所述万向球22活动安装在所述球座中，万向球22的上部设有定位杆24，下部设有配重环23，通过所述万向球22和所述配重环23的设置，能使所述定位杆24在吊臂的各种俯仰角度下始终保持垂直状态，所述套管25同轴套设在所述定位杆24中，相邻的两个套管25通过联系杆垂直相连。

如图3和图5所示，在本实施例中，所述联系杆包括第一连杆26、第二连杆27以及角度调节电机28，所述第一连杆26有两根，两根第一连杆26的一端分别与上述两个套管25垂直相连，所述第一连杆26的另一端则均与所述角度调节电机28的外壳固定相连，所述角度调节电机28的输出轴上还设有导向块29，所述导向块29中部开有用于滑动安装所述第二连杆27的滑槽，所述第二连杆27只有一根，并且长于所述第一连杆26，所述第二连杆27通过所述滑槽将上述两个角度调节电机28滑动相连，使整个联系杆呈Z字形结构，并且导向块29上还设有手拧顶丝30，当确定了所述联系杆的所需要展开的长度范围后，通过拧紧所述手拧顶丝30能将所述角度调节电机28在所述第二连杆27的位置进行固定，然后驱动所述角度调节电机28旋转，通过改变所述第一连杆26与所述第二连杆27之间的夹角，来调整两个套管25之间的距离，进而实现对两个吊臂的水平间距的调节，使所述联系杆的长度与构件模型35的两个吊点37之间的投影长度相适应。当两个吊机吊装模拟装置需要进行协同作业时，则将上述两个套管25分别套设在上述两个吊机吊装模拟装置的定位杆24上，当两吊臂的俯仰角度不同时，所述联系杆则会通过套管25在所述定位杆24上进行相对滑动，来自动保持自身始终与水平面平行并与两个吊点37之间的投影长度相同，从而保证了两个吊臂下的吊绳13在起吊时始终保持竖直平行的状态；并且，由于上述两个套管25相互平行并且均垂直于所述联系杆，因此当推动其中一个吊机吊装模拟装置的吊臂绕旋转台3进行转角时，另一个吊机吊装模拟装置的吊臂也会同步进行旋转，从而同步模拟两个吊机吊装模拟装置吊臂在联合吊装作业时的转角动作。

进一步地，所述旋转台3和所述支架19上还设有角度测量传感器及其配套装置，便于精准的读取旋转台3的转角数值以及吊臂的倾斜数值。

进一步地，所述构件模型35为长度可调的伸缩管，以适应不同长度构件的吊装模拟工作，并且所述伸缩管上还设有顶紧螺栓36，用于将所述伸缩管的长度进行锁紧固定，以保证起吊过程中的稳定性。

实施例二：

如图4和图6所示，与实施例一不同的是，在本实施例中，所述联系杆包括四根第三连杆31、传动螺母32、双向丝杆33以及丝杆电机34，上述四个第三连杆31长度相同并且两两成对对称设置，每一对第三连杆31的一端分别与上述两个套管25铰接，另一端则分别与传动螺母32和丝杆电机34铰接，其中所述传动螺母32的内螺纹与所述丝杆电机34的内螺纹旋向相反，所述双向丝杆33与所述传动螺母32和所述丝杆电机34螺纹连接，使整个联系杆呈菱形结构，并始终垂直于所述套管25，通过驱动双向丝杆33旋转，能够调节所述传动螺母32与所述丝杆电机34的间距，从而实现对两个吊臂的水平间距的调节，相比实施例一，本实施例采用这种结构的联系杆不仅操作更加简单，而且长度调节范围更广。

本发明具体使用方法如下：

如图1所示，在进行吊机吊装模拟时，将两个吊机吊装模拟装置根据构件模型35的吊点37，以及构件模型35的初始位置和安装位置进行放置，确定两个吊机吊装模拟装置站位合理；随后将底座吸附在平台上，本实例是将底座吸附在会议桌上，根据吊车站位、吊臂伸缩长度和吊臂的转角范围调整吊机吊装模拟装置的螺纹套筒15在立柱4上的高度，从而模拟吊臂的初始俯仰角度；通过步进电机10驱动滑台11在伸臂丝杆8上移动，进而模拟吊臂伸缩的长度；卷绳机12通过回收和释放吊绳13起升高度模拟吊钩起钩和落钩的过程；旋转台3以底座转角调节，带动立柱4转角，来模拟吊臂转角的全过程。

如图5或图6所示，在进行双吊机吊装模拟时，需要先确定了两个吊机吊装模拟装置的支架19初始俯仰倾斜角度、滑台11移动、卷绳机12收放吊绳13和旋转台3能自如调整，再将联系杆通过套管25安装在两个吊机吊装模拟装置的定位杆24上，同时启动卷绳机12将吊绳13与构件模型35进行连接。当两个吊机吊装模拟装置同步模拟吊臂转角时，两个吊机吊装模拟装置的定位杆24间距保持不变，旋转其中一个吊机吊装模拟装置的旋转台3，另一个吊机吊装模拟装置的支架19受到联系杆的牵引后也会同步进行旋转。当构件模型35因安装需要，构件模型35姿态通过收放吊绳13调整为倾斜状态时，所述联系杆的长度也需要通过上述角度调节电机28或丝杆电机34进行相应的调节，使所述联系杆的长度与所述构件模型35的两个吊点37间距的投影尺寸相适应，从而保证两根吊绳13始终保持竖直平行的状态；最终通过仿真模拟，动态呈现吊装全过程，排除吊装中的不确定性，实现安全可靠的吊装作业。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.吊机吊装模拟装置，其特征在于：包括旋转底座、同轴转动安装在所述旋转底座上的立柱以及用于起吊构件模型的吊臂；

所述吊臂一端与所述立柱的下部转动相连，包括滑轨、与所述滑轨相配合的滑台以及固定在所述滑台上的卷绳机；

所述吊臂还通过曲柄滑块机构与所述立柱相连，所述曲柄滑块机构包括滑动设置在所述立柱上的滑动副，所述滑动副与所述吊臂通过支杆转动相连，通过控制所述滑动副沿着所述立柱轴向滑动，能调节所述吊臂的俯仰角度；

还包括用于将两个吊机吊装模拟装置的吊臂相连的联动装置，所述联动装置包括定位杆、联系杆以及套管，所述定位杆通过万向球活动安装在所述吊臂的自由端上，所述万向球底部还设有配重块，使所述定位杆始终保持竖直状态；所述联系杆的长度可调节，其两端分别通过所述套管与两个吊机吊装模拟装置的定位杆垂直相连，使两个吊臂下的吊绳始终保持竖直平行的状态。

2.如权利要求1所述的吊机吊装模拟装置，其特征在于：所述立柱为丝杠，所述滑动副为与所述丝杠相配合的螺纹套筒，所述螺纹套筒上还设有用于驱动所述螺纹套筒在所述丝杠上上下滑动的涡轮减速电机。

3.如权利要求2所述的吊机吊装模拟装置，其特征在于：所述吊臂与所述立柱转动相连的一端还设有自带锁紧装置的固定套筒，使所述吊臂还能沿所述立柱上下滑动调节高度，从而实现对汽车式吊机和塔式吊机两种不同类型吊机的模拟。

4.如权利要求1所述的吊机吊装模拟装置，其特征在于：所述旋转底座包括固定盘和安装在所述固定盘上的旋转台。

5.如权利要求4所述的吊机吊装模拟装置，其特征在于：所述固定盘为真空吸盘或电磁吸盘。

6.如权利要求4所述的吊机吊装模拟装置，其特征在于：所述旋转台和所述吊臂上还设有便于精准的读取旋转台的转角数值以及吊臂的倾斜数值角度测量传感器。

7.如权利要求1所述的吊机吊装模拟装置，其特征在于：还包括至少一根采用与所述吊臂相同的安装方式设置在所述立柱四周用于提高整个装置结构的稳定性的支架。

8.如权利要求1所述的吊机吊装模拟装置，其特征在于：所述联系杆为包括两根第一连杆以及一根第二连杆，所述第一连杆的一端分别与上述两个套管相连，另一端则分别安装有一个角度调节电机，所述角度调节电机的输出轴上还设有用于滑动安装所述第二连杆的导向块，并且导向块上设有手拧顶丝，所述第二连杆通过所述导向块与上述两个角度调节电机滑动相连，使整个联系杆呈Z字形，通过驱动所述角度调节电机改变所述第一连杆与所述第二连杆之间的夹角，来调整两个套管之间的距离。

9.如权利要求1所述的吊机吊装模拟装置，其特征在于：所述联系杆包括四根第三连杆、传动螺母、双向丝杆以及丝杆电机，四根第三连杆长度相同并且两两成对对称设置，每一对第三连杆的一端分别与上述两个套管铰接，另一端则分别与传动螺母和丝杆电机铰接，其中所述传动螺母的内螺纹与所述丝杆电机的内螺纹旋向相反，所述双向丝杆分别与所述传动螺母和所述丝杆电机螺纹连接，使整个联系杆呈菱形，通过驱动双向丝杆旋转，来调整两个套管之间的距离。