CN116534754A - 一种起重机工作机构钢丝绳预紧系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起重机工作机构钢丝绳预紧系统及方法，包括储绳机构、待缠绳机构、钢丝绳、滑轮组和预紧重物，所述钢丝绳一端固定于储绳机构上，另一端穿绕过滑轮组固定在待缠绳机构上，所述预紧重物连接在滑轮组中的滑轮上。本发明预紧力稳定，其由物体重力产生，始终恒定，预紧效果好，能有效延长钢丝绳寿命，预紧过程中无摩擦材料损耗及制动热产生，可以长时间运行，本发明可以用于大吨位机构钢丝绳预紧，不受常规预紧装置中制动设备的力矩限制。

Description

一种起重机工作机构钢丝绳预紧系统及方法

技术领域

本发明涉及起重机钢丝绳缠绕技术领域，具体涉及一种起重机工作机构钢丝绳预紧系统及方法。

背景技术

卷扬设备在日常的使用中，不预紧的钢丝绳，各绳之间会互相摩擦，严重的则出现勒绳现象。这种摩擦会加剧钢丝绳的损耗，进而影响到钢丝绳的强度，甚至导致钢丝绳出现严重的断丝、断裂现象，严重影响到钢丝绳的使用寿命及设备安全、人员安全。对钢丝绳有效合理的预紧能够使钢丝绳紧密整齐排列，减少钢丝绳的相对运动，从而达到延长钢丝绳寿命的效果。

常规的预紧方式一般采用液压制动器或者电磁制动器，以制动器的制动力作为钢丝绳的预紧力，其主要缺点：

1.运行时发热，会导致摩擦系数改变，进而导致制动力发生变化，难以长时间运行；

2.摩擦材料会随时间消耗，需要频繁的进行摩擦片、摩擦瓦块的更换。

中国专利公开号CN102491211A公开了一种钢丝绳预紧加力系统及具有其的塔式起重机，其加力装置中，采用的是磁粉制动器作为预紧力来源，有如下缺点：

1.目前磁粉制动器难以满足大制动力矩的要求，需要额外配置减速器；

2.磁粉制动器对散热、防护的要求较高，长时间运行容易卡死。

发明内容

本发明提供了一种起重机工作机构钢丝绳预紧系统及方法，以解决现有预紧方式无法长时间运行、运行过程中摩擦材料损耗及产生制动热导致预紧力不稳定的技术问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

一种起重机工作机构钢丝绳预紧系统，包括储绳机构、待缠绳机构、钢丝绳、滑轮组和预紧重物，所述钢丝绳一端固定于储绳机构上，另一端穿绕过滑轮组固定在待缠绳机构上，所述预紧重物连接在滑轮组中的滑轮上。

所述系统还包括速度同步装置，所述速度同步装置包括加速度传感器、数据处理模块、电机调速控制模块、转速传感器。

所述滑轮组包括吊重滑轮组和辅助滑轮组，所述吊重滑轮组位于待缠绳机构及储绳机构的上方，所述吊重滑轮组中间的滑轮为活动滑轮，其两侧为固定滑轮；所述活动滑轮下设置吊钩，所述吊钩上设置加速度传感器，所述吊钩与预紧重物连接，所述辅助滑轮组位于吊重滑轮组两侧并固定在底面。

所述钢丝绳依次绕过位于储绳机构一侧的辅助滑轮、吊重滑轮、活动滑轮、和位于待缠绳机构一侧的辅助滑轮。

所述加速度传感器和电机调速控制模块均与数据处理模块连接，所述电机调速控制模块用于控制及调整储绳机构的电机转速，所述转速传感器安装于待缠绳机构的电机上。

一种起重机工作机构钢丝绳预紧的方法，包括如下步骤：

S1,储绳机构先启动，回收部分钢丝绳，待缠绳机构处于制动状态，此时预紧重物被吊至空中；

S2，预紧重物到达预定高度后储绳机构停止运行，待预紧重物平稳后，开启待缠绳机构进行收绳，同时开启储绳机构开始放绳；

S3，速度同步装置读取待缠绳机构的转速以及吊钩的加速度，传输至数据模块并进行判定，输出相应的调速信号，电机调速控制模块高频调节储绳机构的转速，使预紧重物在空中悬停。

所述步骤S3中速度同步装置的具体工作流程为：

S301,速度同步装置首先读取待缠绳机构的电机转速n1，作为储绳机构的运行转速N1；

S302, 此时吊钩上的加速度传感器输出预紧重物的加速度信息g1，传输至数据处理模块，数据处理模块对加速度信息进行判定，大于重力加速度g则说明重物下移，此时数据处理模块根据g1的大小输出相应的转速提升信号+n2；加速度小于g，则说明重物上移，此时数据处理模块根据加速度的大小输出相应的转速降低信号-n2；

S303，电机调速控制模块根据+n2/-n2的信号对储绳机构电机转速进行调节；

S304，调速过程不断以各传感器的最大响应频率/通信频率进行，当g1趋近于g时，转速达到稳定值，当n1转速发生变化，其会传至数据处理模块，此时数据处理模块会输出重设N1的信号，之后以高频次根据g1进行调速。

基于上述技术方案，可产生如下技术效果：

1.预紧力稳定、均匀，其由物体重力产生，始终恒定，可减少因预紧力不均匀而产生的钢丝绳内应力，预紧效果好，能有效延长钢丝绳寿命

2.预紧过程中无摩擦材料损耗及制动热产生，可以长时间运行

3.本发明可以通过调整滑轮组倍率而用于大吨位机构钢丝绳预紧，不受常规预紧装置中制动设备的力矩限制。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明速度同步装置工作流程图。

图中，1-储绳机构，2-待缠绳机构，3-钢丝绳，4-预紧重物，5-吊重滑轮组，6-辅助滑轮组，7-吊钩。

实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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作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-图2所示，一种起重机工作机构钢丝绳预紧系统，包括储绳机构1、待缠绳机构2、钢丝绳3、滑轮组和预紧重物4，所述钢丝绳3一端固定于储绳机构1上，另一端穿绕过滑轮组固定在待缠绳机构2上，所述预紧重物4连接在滑轮组中的滑轮上。

根据本发明的一个实施例，所述系统还包括速度同步装置，所述速度同步装置包括加速度传感器、数据处理模块、电机调速控制模块、转速传感器。根据本发明的一个实施例，所述滑轮组包括吊重滑轮组5和辅助滑轮组6，所述吊重滑轮组5位于待缠绳机构2及储绳机构1的上方，所述吊重滑轮组5中间的滑轮为活动滑轮，其两侧为固定滑轮；所述活动滑轮下设置吊钩7，所述吊钩7上设置加速度传感器，所述吊钩7与预紧重物4连接，所述辅助滑轮组6位于吊重滑轮组5两侧并固定在底面。

根据本发明的一个实施例，所述钢丝绳3依次绕过位于储绳机构1一侧的辅助滑轮、吊重滑轮、活动滑轮、和位于待缠绳机构2一侧的辅助滑轮。

根据本发明的一个实施例，所述加速度传感器和电机调速控制模块均与数据处理模块连接，所述电机调速控制模块用于控制及调整储绳机构1的电机转速，所述转速传感器安装于待缠绳机构2的电机上。电机的调速控制采用变频调速的方式，通过调整电机输入电压的频率从而改变电机的转速，转速传感器则采用的是增量式光电感应编码器。

一种起重机工作机构钢丝绳预紧的方法，包括如下步骤：

S1,储绳机构1先以低速启动，回收部分钢丝绳3，待缠绳机构2处于制动状态，此时预紧重物4被吊至空中距地面约2米处；

S2，预紧重物4到达一定高度后储绳机构1停止运行，待预紧重物4平稳后，开启待缠绳机构2以中低速度进行收绳，同时开启储绳机构1开始放绳；

S3，速度同步装置读取待缠绳机构2的转速以及吊钩7的加速度，传输至数据模块并进行判定，输出相应的调速信号，电机调速控制模块高频次调节储绳机构1的转速，使预紧重物4在空中悬停。

所述步骤S3中速度同步装置的具体工作流程为：

S301,速度同步装置首先读取待缠绳机构2的电机转速n1，作为储绳机构1的运行转速N1；

S302, 此时吊钩7上的加速度传感器输出预紧重物4的加速度信息g1，传输至数据处理模块，数据处理模块对加速度信息进行判定，大于重力加速度g则说明重物下移，此时数据处理模块根据g1的大小输出相应的转速提升信号+n2；加速度小于g，则说明重物上移，此时数据处理模块根据加速度的大小输出相应的转速降低信号-n2，本实施例中转速调节信号n2为1r/min；

S303，电机调速控制模块根据+n2/-n2的信号对储绳机构电机转速进行调节；

S304，调速过程不断各传感器的最大响应频率/通信频率进行，当g1趋近于g时，转速达到稳定值，当n1转速发生变化，其会传至数据处理模块，此时数据处理模块会输出重设N1的信号，之后以高频次根据g1进行调速。

运行过程中，重物不可能绝对悬停，会有微小的上下位移。上下微小位移造成的预紧力相对误差可以按公式计算，式中，v为工作机构运行速度，单位m/s，/>为电机速度控制误差率，g为重力加速度，单位m/s²。

本实施例中采用机构缠绳最大运行速度为60m/min，即1m/s，电机采用基频50Hz变频电机，按照常规变频控制系统0.1Hz的控制精度，，计算出预紧力的误差/>约为0.02％。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的只是范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种起重机工作机构钢丝绳预紧系统，其特征在于，包括储绳机构（1）、待缠绳机构（2）、钢丝绳（3）、滑轮组和预紧重物（4），所述钢丝绳（3）一端固定于储绳机构（1）上，另一端穿绕过滑轮组固定在待缠绳机构（2）上，所述预紧重物（4）连接在滑轮组中的滑轮上。

2.根据权利要求1所述的一种起重机工作机构钢丝绳预紧系统，其特征在于，所述系统还包括速度同步装置，所述速度同步装置包括加速度传感器、数据处理模块、电机调速控制模块、转速传感器。

3.根据权利要求1所述的一种起重机工作机构钢丝绳预紧系统，其特征在于，所述滑轮组包括吊重滑轮组（5）和辅助滑轮组（6），所述吊重滑轮组（5）位于待缠绳机构（2）及储绳机构（1）的上方，所述吊重滑轮组（5）中间的滑轮为活动滑轮，其两侧为固定滑轮；所述活动滑轮下设置吊钩（7），所述吊钩（7）上设置加速度传感器，所述吊钩（7）与预紧重物（4）连接，所述辅助滑轮组（6）位于吊重滑轮组（5）两侧并固定在底面。

4.根据权利要求1所述的一种起重机工作机构钢丝绳预紧系统，其特征在于，所述钢丝绳（3）依次绕过位于储绳机构（1）一侧的辅助滑轮、吊重滑轮、活动滑轮、和位于待缠绳机构（2）一侧的辅助滑轮。

5.根据权利要求2所述的一种起重机工作机构钢丝绳预紧系统，其特征在于，所述加速度传感器和电机调速控制模块均与数据处理模块连接，所述电机调速控制模块用于控制及调整储绳机构（1）的电机转速，所述转速传感器安装于待缠绳机构（2）的电机上。

6.一种起重机工作机构钢丝绳预紧的方法，基于权利要求1-5任意一项所述的一种起重机工作机构钢丝绳预紧系统实现，其特征在于，包括如下步骤：

S1,储绳机构（1）先启动，回收部分钢丝绳（3），待缠绳机构（2）处于制动状态，此时预紧重物（4）被吊至空中；

S2，预紧重物（4）到达预定高度后储绳机构（1）停止运行，待预紧重物（4）平稳后，开启待缠绳机构（2）进行收绳，同时开启储绳机构（1）开始放绳；

S3，速度同步装置读取待缠绳机构（2）的转速以及吊钩（7）的加速度，传输至数据模块并进行判定，输出相应的调速信号，电机调速控制模块高频调节储绳机构（1）的转速，使预紧重物（4）在空中悬停。

7.根据权利要求6所述的一种起重机工作机构钢丝绳预紧的方法，其特征在于，所述步骤S3中速度同步装置的具体工作流程为：

S301,速度同步装置首先读取待缠绳机构（2）的电机转速n1，作为储绳机构（1）的运行转速N1；

S302, 此时吊钩（7）上的加速度传感器输出预紧重物（4）的加速度信息g1，传输至数据处理模块，数据处理模块对加速度信息进行判定，大于重力加速度g则说明重物下移，此时数据处理模块根据g1的大小输出相应的转速提升信号+n2；加速度小于g，则说明重物上移，此时数据处理模块根据加速度的大小输出相应的转速降低信号-n2；

S303，电机调速控制模块根据+n2/-n2的信号对储绳机构电机转速进行调节；

S304，调速过程不断以各传感器的最大响应频率/通信频率进行，当g1趋近于g时，转速达到稳定值，当n1转速发生变化，其会传至数据处理模块，此时数据处理模块会输出重设N1的信号，之后以高频次根据g1进行调速。