CN2186741Y - 吊车配重自动平衡装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种用在塔式悬臂吊车上能消除 塔架弯曲力的配重自动平衡装置，在上部回转体上开 辟由力矩轴2、力矩绳3组成的力矩传动机构。令配 重臂上的配重体根据两臂(工作臂和配重臂)力矩差 的方向和数量，自动改变其与塔架间的距离以适应工 作臂的力矩变化，使吊车经常在两臂力矩平衡的条件 下作业，能提高吊车的起重能力和作业安全，使工作 臂下任一点的起重能力都能达到相同的最大起重能 力，克服现行固定配重式吊车起重能力与起重物体距 塔架间的距离成反比的缺点。

Description

本实用新型是用在塔式悬臂吊车上的配重自动平衡装置。

目前我国各地使用的塔式悬臂吊车，为提高起重能力，在工作臂的后面加装一个配重臂上面安装有一定重量的配重体。这种吊车的主要缺点是：工作臂停止工作时配重臂的力矩大于工作臂，给塔架一个向配重臂方向的弯曲力，当工作臂吊起重物或重物距塔架较远时，工作臂的力矩大于配重臂，给塔架一个向工作臂方向的弯曲力，因上部结构可在塔架上回转，所以吊车工作时给塔架一个大小不等经常改变方向的弯曲力。为了克服这种弯曲力，要求塔架必须有一定的强度和重量，增加了制做难度和材料消耗。另一个缺点是吊车的起重能力与被起重物体至塔架间的距离成反比，即距离越远起重能力越小。

这种吊车的构造主要是塔架（包括固定式或在轨道上行走的移动式）支承上部结构。上部结构由一个中心回转体和两臂（工作臂和配重臂）组成。中心回转体是一个上小下大的下端内装有齿圈的锥体，两臂对称按装在中心回转体上，与回转体中心线垂直（少数小型吊车的工作臂向上台起一定角度），其方法是：两臂内端底平面的两侧耳是个代园孔的铁板，以轴与回转体对应位置的耳板园孔铰链。两臂（工作臂可在臂长1／2以外的适当位置）外端用钢丝绳（1根或两根）对称吊挂在回转体顶端。回转体与塔架的结合方法大体分三种类型。第一种为塔架的平面结合，塔架顶端是一个平面，回转体的底平面坐在塔架上，回转体的齿圈在塔架的凹槽内回转。第二种为塔架的外锥体结合，塔架顶端制成固定的突出园锥体尖端向上，回转体制成草帽形空心园锥体扣在塔架的锥体上，由塔架的锥顶支承上部结构的全部重量并在其上回转。第三种为塔架的内锥体结合，塔架的上端做成凹陷的中空内锥体。回转体是由两个锥体对接在一起两头小中间大的嘎型，下端落在塔架的内锥体上，由内锥体的下端支承上部结构的全部重量并在其内回转。

本实用新型的目地是提供一种能消除塔架弯曲力的配重自动平衡装置。

本实用新型是根据支点两端力与臂的乘积相等平衡原理设计的，令配重臂上的配重体根据工作臂的力矩大小自动改变其与塔架间的距离适应工作臂的力矩变化，使吊车经常在两臂力矩平衡的条件下作业，实现消除塔架弯曲力的目的。

设计时应遵守下列公式：

Le＝Lw／P

Qw＝（Qe＋QeK－QwK）／P

Ve＝VwP

注：Le－－－配重臂有效长度 Lw－－－工作臂有效长度

Qe－－－配重体重量 Qw－－－吊车最大起重能力

QeK－－－配重臂自重 QwK－－－工作臂自重

Ve－－－配重跑车走行速度（跟随工作臂的作业速度）

Vw－－－工作臂大钩跑车走行速度 P－－－能力公用倍数

其目的通过下述三个步骤实现

第一步在回转体上开辟力矩传动机构其方法是：在回转体顶端的两侧平行于两臂中心线方向对称安装一对代轴孔的力矩架，轴孔内装有焊接支撑铁板的力矩轴，并在其铁板上连接一根力矩绳，绳的两端分别与两臂吊绳连接并将两吊绳拉成一向上的角度。力矩轴的两端力矩架外侧一端安装稳定铁另一端安装力矩杆。稳定铁是固定在轴端头的长杆下面配有一定重量的吊铁；其功能是两臂力矩接近平衡时防止上下摆动。力矩杆是固定在力矩轴另一端的垂直向下并能随轴转动的开关吊杆，要求条件是：工作臂无负荷配重臂力矩最小时两臂力矩平衡，力矩杆和稳定铁同时垂直向下并平行。第二步安装动力控制机构，它是以力矩杆的左右转动为活动触点的自动开关系统及安全控制设施。其方法是：在力矩杆下端安装电位器滑块与直流电源的火线联接，力矩杆的中间安装零线触头与直流电源的零线联接，两导线之间要有良好的绝缘。在力矩杆对应位置的力矩架上安装一块绝缘板做为电器开关的配线板。在绝缘板上力矩杆垂直向下时的中心线两侧确定为中心平衡区夹角，在中心平衡区夹角两边缘线外的左右两侧：对应滑块位置对称安装可变电阻式电位器，对应零线触头位置对称安装V型开关弹片，左侧V型开关弹片导线与其下面右侧的电位器引出线联接，右侧V型开关弹片导线与其下面左侧的电位器引出线联接。两电位器外端引出线分别与配重臂上的直流电动机两端导线联接，这样在绝缘板上中心平衡区夹角两边缘线以外的每一侧即电位器和V型开关弹片都是配重臂上的直流电动机两端导线的接触点，力矩杆上携代的电源线即滑块（电源线的火线）和零线触头（电源线的零线）与任何一侧接触都能构成对电动机的完整供电回路。两侧分别是两个供电方向。在力矩杆最大活动角度以内中心线两侧的适当位置对称安装两个限位开关串接在工作臂电源上。第三步在配重臂上制造配重体的移动机构其方法是：在配重臂上靠近回转体一端安装一台直流电动机直接代动卷扬筒，在自由端安装定滑轮，卷扬筒上的钢丝绳先与配重跑车（将配重体放在跑车上使其沿配重臂上的轨道前后移动）连接，然后经定滑轮返回卷扬筒。该动力源是采用220V交流电源经硅整流器整出直流后供直流电动机使用。

本装置的动作原理如下：1.如两臂力矩平衡力矩杆处在中心平衡区夹角以内，力矩杆中间的零线触点与两侧的V型开关弹片，力矩杆下端的滑块与两侧的电位器均无接触，配重臂上的直流电动机无电配重跑车不动。2.如工作臂力矩大于配重臂时，工作臂自由端下沉，加大了回转体顶端与自由端的距离，使工作臂吊绳的角度由小变大，因而力矩绳向工作臂一端移动，通过力矩轴使力矩杆向配重臂方向偏移，超过中心平衡区夹角时，力矩杆中间的零线触头与V型开关弹片接触，力矩杆下端的滑块与电位器内侧开始接触，为直流电动机送去少量电流，电动机以等于工作臂的作业速度，驱动配重跑车向配重臂的自由端移动，直到两臂力矩平衡时力矩杆反回中心平衡区夹角以内，切断电动机的供电回路。3.如工作臂力矩超过配重臂力矩（两臂力矩差）很大时，力矩杆的转动角度也对应增加，力矩杆代着滑块向电位器的外侧滑动，为配重臂送去较强的直流电，电动机以高于工作臂的作业速度驱动配重跑车向自由端移动，直至两臂力矩平衡力矩杆反回中心平衡区。4.如工作臂力矩（两臂力矩差）突然增加很大超过设计容许限度时，力矩杆先撞开限位开关停止工作臂电源并锁在当时的位置（靠吊车断电的自锁装置），这时滑块正处于电位器的最外侧，向电动机送去最大电流，电动机以最高速度增加配重臂力矩（减少两臂力矩差），当（配重臂力矩增加）两臂力矩差减少到容许限度以内时，力矩杆脱离限位开关恢复工作臂电源，直到两臂力矩平衡力矩杆又回到中心平衡区。5.如工作臂卸荷或突然卸荷时，其结果是配重臂力矩增加或突然增加超过工作臂力矩，它的动作顺序和原理与前述相同只是因力矩差的方向相反，力矩杆向工作臂方向偏转因而为配重臂的直流电动机送去反方向电流，驱动配重跑车以等于工作臂的作业速度、高于工作臂的作业速度或以最高速度向靠近塔架（减少力矩差）的方向移动。

本装置也可临时转为室内人工操纵。在室内设有转向开关，转换手柄和手动电位器，转换手柄的两个活动触点分别与直流电源的火线，零线联接，左右两侧的4个固定触点分别是向配重臂直流电动机供电的方向电路。转换手柄处在中间位置时与左右两侧即电动机的方向电路无接触。手动电位器不按压时滑块与电位器不接触，电源线是开路状态。要实施人工操纵时，首先以转向开关切断电源与力矩传动机构的电路并转向室内，然后将转换手柄扳向需要的一侧，再将滑块按在电位器上并在其上滑动，以选择送电量即选择配重跑车的移动速度。

本装置能做到两臂力矩差越大减少力矩差的运行速度越快，如力矩差超过设计容许限度时，先切断工作臂电源然后以最快速度减少力矩差可保证其作业安全。

本实用新型的力矩传动机构也适用于两臂4根吊绳的重型塔式吊车，办法是在同一个力矩轴上对应两对吊绳安装两根力矩绳。如果在回转体顶端两侧对称安装两个力矩轴或定滑轮支承一根或两根力矩绳（两个力矩绳需4个定滑轮）可将力矩杆的转角移动改为平行移动。

本实用新型与现有固定配重式吊车比较因配重臂上的配重体依据工作臂力矩大小自动改变其与塔架间的距离以适应工作臂的力矩变化，使塔吊经常在两臂力矩相等的条件下作业，所以能消除因力矩差反应给塔架的弯曲力。工作臂下任一点的起重能力都能达到相同的最大起重能力，克服了现行固定配重式吊车起重能力与起重位置距塔架间的距离成反比的缺点。本实用新型的构造简单，只需在回转体顶端增加一力矩传动机构和动力控制机构，在配重臂上增加一配重移动机构，对原吊车的各部件既无损害也无影响，对于各种塔式悬臂吊车（塔架与上部结构的三种结合方法）都适用，因此无论是旧吊车进行改造或新生产吊车增加本实用新型功能都非常容易。在吊车上增设本装置可提高起重能力和起重高度并保证作业安全。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构原理图

图2是本实用新型的电路图

图中 1.力矩架 2.力矩轴 3.力矩绳 4.稳定铁 5.力矩杆 6.滑块 7.零线触头 8.绝缘板 9.10.电位器 11.12.V型开关弹片 13.14.限位开关 15.直流电动机 16.卷扬简 17.钢丝绳 18.配重跑车 19.定滑轮

图2中 20.21.电源线的两个端点 22.23.向直流电动机（15）供电开关的两个端点 24.25.26.27.动力控制系统自动开关端点。

图2中虚线方框内28.29.30.31.人工操纵系统开关端点，它顺序代替24.25.26.27. 32.33.分别是28.29.电源引出线34.35向电动机（15）供电的方向电路 36.37.向电动机（15）供电的反方向电路 38.电位器 39.手动滑块。

图1是本实用新型的力矩传动机构，动力控制机构，配重移动机构的结构原理及其动作过程示意图。

在回转体顶端两侧平行于两臂方向，对称安装一对代轴孔的力矩架1，轴孔内装有焊接支承铁极的力矩轴2，在轴2的支承铁板上连接力矩绳3，力矩绳3的两端分别与两臂吊绳连接并将两绳拉成一向上的角度。力矩轴2的两端力矩架1的外侧分别安装稳定铁4和力矩杆5。力矩杆5的下端安装滑块6与直流电源火线（A端）连接，力矩杆5的中间安装零线触头7与直流电源的零线（B端）连接。在力矩杆5对应位置的力矩架1上安装绝缘板8做为开关系统的配线板。在绝缘板8上力矩杆5垂直向下的中心线两侧。即α夹角确定为中心平衡区，在α角的两边缘线外的左右两侧：对应滑块6的位置，对称安装电位器9，10，对应零线触头7的位置，对称安装V型开关弹片11，12，11的导线与10的F端引出线联接，12的导线与9的F端引出线连接，两电位器末端（F端）的引出线分别与配重臂上的直流电动机15的C，D两端联接。力矩杆5的最大活动角（β角）以内中心线两侧的适当位置对称安装限位开关13，14，并将其串接在工作臂电源上。在配重臂上靠近回转体一端安装直流电动机15，直接代动卷扬筒16，卷扬筒16上的钢丝绳17先与配重跑车18连接，然后经配重臂自由端的定滑轮19反回卷扬筒16。

本装置的动作原理如下：

1如两臂力矩平衡时，力矩杆5处在中心平衡区α夹角以内，力矩杆5的下端滑块6（电源线A端）与左右两侧的电位器9或10，力矩杆5中间的零线触头7（电源线B端）与左右两侧的V型开关弹片11或12均无接触，配重臂直流电动机15无电，配重跑车18不改变位置。2当工作臂起重物体时力矩超过配重臂（稳定铁不足以平衡其力矩差时）工作臂的自由端下沉，工作臂吊绳角度变大大将力矩绳3拉向工作臂一侧，通过力矩轴2代动力矩杆5向配重臂一侧偏转。力矩杆5中间的零线触头7与配重臂一侧V型开关弹片11接触，力矩杆5下端的滑块6与配重臂一侧电位器9的e端接触，为配重臂上的直流电动机15送去少量的增加配重臂力矩的方向电流，电动机15通过卷杨筒16钢线绳17定滑轮19驱动配重跑车18，以等于工作臂的作业速度向配重臂的自由端移动。当两臂力矩平衡时，力矩杆5在力矩绳3的作用下反回中心平衡区α夹角以内，力矩杆5中间的零线触头7与V型开关弹片11脱离，力矩杆5下端的滑块6与电位器9脱离，切断了电动机15的电源，配重跑车18停止移动。3当工作臂上的起重物体较重或距塔架较远时，力距杆5向配重臂方向转动较大角度，滑块6向电位器的F端滑动，为电动机15送去较强电流，驱动配重跑车18以高于工作臂作业速度，向配重臂的自由端移动，直到两臂力矩平衡力矩杆5反回中心平衡区，切断电动机15的电源。4当工作臂上的力矩因某种原因突然增加很大超过设计容许限度时，力矩杆5以更快速度向配重臂一侧转动，首先撞开限位开关13，切断工作臂电源并将其锁在当时的力矩状态下，此时力矩杆5上的滑块6正处在电位器9的F端，向电动机15供应最大的电流以最快速度，驱动配重跑车18向配重臂的自由端移动。当两臂力矩差减少（配重臂力矩增加）到容许限度以内时，力矩杆5脱离限位开关13恢复工作臂电源，直到两臂力矩平衡力矩杆5反回中心平衡区。5如工作臂卸荷或突然卸荷力矩差发生方向变化时，其结果是配重臂力矩增加或突然增加超过工作臂力矩，它的动作顺序和原理与前述相同只是方向相反，力矩杆5向工作臂一侧偏转为电动机15送去反方向电流，驱动配重跑车18，以等于工作臂作业速度、高于工作臂作业速度、或以最高速度向靠近塔架方向移动。

图2是力矩杆5携代直流电源AB两个端点，根据两臂力矩差的方向和大小，自动与左右两侧即配重臂直流电动机的供电方向电路的接触或脱离，及转动角度的大小，选择供电方向和数量的电路原理图。

安装在力矩轴2上的力矩杆5下端安装滑块6，中间安装零线触头7。在绝缘板8上（力矩杆5垂直向下时）滑块6的左侧安装电位器9右侧安装电位器10，电位器9 10的末端（F端）引出线分别与配重臂上的直流电动机15的CD两端联接，零线触头7的左侧安装V型开关弹片11右侧安装V型开关弹片12。11的导线与电位器10的末端（F端）引出线联接，12的导线与电位器9的末端（F端）引出线联接。在力矩杆5的最大活动夹角（β角）以内中心线两侧，对称安装限位开关13，14同时串接在工作臂电源线上。本电路在室内没有转向开关和转换手柄，转向开关是专为临时人工操纵时使用，在正常情况下转向开关的20 21 22 23顺序与24 25 26 27导通。

图2的工作原理如下：

1.如两臂力矩平衡力矩杆5处在中心平衡区α夹角之内，力矩杆5下端的滑块6中间的零线触头7与左右两侧的电位器9或10，V型开关弹片11或12均无接触，配重臂上的直流电动机15无电。2.如两臂发生力矩差时，力矩杆5向一侧偏转（如向配重臂一侧）7与11接触，6与9的e端接触，电源线A端经21，25，6经9的全部电阻从F端引出线进入26 22最后进入电动机15的C端，然后由D端。经23 27 10的（F端）外端引出线和11，7，24，20反回电源线的B端。3.如力矩差很大时，力矩杆5携代滑块6向电位器9的F端滑动，上述电路的方向不变，但因滑块6向电位器9的减少电阻的方向滑动，为电动机送去较强的电流。4.如果该方向力矩突然增加很大超过设计容许限度时，力矩杆5首先撞开限位开关13切断工作臂电源，并将其锁在当时的力矩状态下，此时滑块6正处在电位9的最外侧（F端）为电动机15送去最大电流迅速减少两臂力矩差。当力矩差减少到容许限度以内时，力矩杆5脱离限位开关13又恢复了工作臂电源。直到两臂力矩平衡力矩杆5反回中心平衡区α角以内，滑块6与9脱离，零线触头7与11脱离，切断了电动机15的电源。5.如果力矩差发生方向变化时，力矩杆5向工作臂一侧偏转，力矩杆5下端的滑块6与电位器10的e端接触，力矩杆5中间的零线触头7与V型开关弹片12接触，电源线A端经21，25，6经10的全部电阻从F端引出线进入27，23最后进入直流电动机15的D端，然后由C端反回经22，26，12，7，24，20回到电源线的B端，为电动机15送去反方向电流。如力矩差增加或突然增加超过设计容许限度时与前述相同本文从略。

在图2的虚线方框内是本装置的室内操纵线路图，32，33是转换手柄上的两个活动触点分别与直流电源上的火线，零线联接，转换手柄上左侧的34，35右侧的36，37是4个固定触点，分别是电动机15的两个供电方向电路的触点。38是可变电阻式电位器，39是38上的滑块。转换手柄32 33处在中间位置时与左右两侧4个触点无接触。电位器滑块39不按压时电源电路为开路状态。若临时转为室内操纵时先扳动转向开关，使接点20，21，22，23与24，25，26，27脱离，顺序与28，29，30，31联接，如将转换手柄板向左侧，其电路是：34与32接通，35与33接通将39压向38以后，电源线A端经21，29，32，34，30，22进入电动机15的C端，然后由D端经23，31，35，33，39，38，28，20反回电源线的B端。如将转换手柄板向右侧，其电路是：36与32接通，37与33接通，将39压向38以后，电源线A端经21，29，32，36，35，31，23进入电动机15的D端，然后由C端经22，30，34，37，33，39，38，28，20反回电源线的B端。

Claims (3)

1、本实用新型是一种用在塔式悬臂吊车上消除塔架弯曲力的配重自动平衡装置，其特征是：在上部回转体上开辟由力矩轴2，力矩绳3，组成的力矩传动机构，以力矩绳3接收两臂力矩差的方向和数量反应并经力矩轴2传递给动力控制机构，在力矩轴2的端部安装以力矩杆5为活动触点以电位器9、10V型开关弹片11、12为固定触点的自动开关系统组成的动力控制机构，以力矩杆5随力矩轴2的左右转动方向和转角的大小构成向配重移动机构供电方向和数量的完整回路，配重移动机构是由配重臂上的直流电动机15和配重跑车18组成，直流电动机15根据动力控制机构的供电方向和数量以相应的速度驱动配重跑车18自动改变其与塔架间的距离即沿减少力矩差的方向移动适应工作臂的力矩变化。

2、根据权利要求1所述的自动平衡装制，其特征是：以两端吊挂工作臂吊绳和配重臂吊绳的力矩绳3将两吊绳分别拉成一向上的角度，这样当两臂力矩不平衡时，力矩大的一端因改变其吊绳角度牵动力矩绳3通过力矩轴2自动改变力矩杆5的转动方向和转角。

3、根据权利要求1所述的  自动平衡装制，其特征是：装在绝缘板8上α角两侧的电位器9、10V型开关弹片11、12为自动开关的固定触点，安装在β角两边缘线上的13、14为工作臂电源的限位开关，力矩杆5携代的滑块6即电源线A端，零线触头即电源线B端做为自动开关的活动触点，在力矩轴2的控制下左右转动时与9、11、或10、12的接触与脱离构成向配重移动机构供电的方向电路，转角的大小决定供电数量，当转角超过设计安全限度时，力矩杆5撞开限位开关13或14切断工作臂电源。

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