CN109650255B - 塔式起重机旋摆小车吊重自平衡系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及塔式起重机技术领域，特别涉及一种塔式起重机旋摆小车吊重自平衡系统，包括小车架、回转机构、中心导向滑轮系统、四连杆机构和起升横梁；所述回转机构一端连接小车架，另一端连接有四连杆机构，四连杆机构底部连接有起升横梁；所述中心导向滑轮系统包括安装在小车架上的两组固定滑轮组和安装在四连杆机构上的旋摆滑轮组，旋摆滑轮组和四连杆机构均随回转机构转动；塔机的两个起升机构的起升绳分别经小车架上的固定滑轮组的两个绕入滑轮、旋摆滑轮组的两个绕入滑轮、摆动横梁与起升横梁两端的滑轮后，绕回至对应的旋摆滑轮组和固定滑轮组的两个绕出滑轮，连接至起重臂端部固定，以保证起升绳拉力不相等时，摆动横梁向拉力较小一侧偏移。

Description

塔式起重机旋摆小车吊重自平衡系统

技术领域

本发明涉及塔式起重机技术领域，特别涉及一种塔式起重机旋摆小车吊重自平衡系统。

背景技术

用于塔式起重机吊装设备中的旋摆小车为避免吊重在起重臂上产生较大偏载荷，而影响起重臂的强度，两端吊载须相等，这在一定程度上限制了吊载的灵活性，也降低了吊装工作的效率；专利号为ZL201710260248.5的发明专利“具有全方位调整吊运部件空间位姿功能的塔式起重机”，其吊重在起重臂上产生较大偏载荷，而影响起重臂的强度。因此需要研究与之相适应的旋摆小车吊重自平衡系统，增加吊载的灵活性，提高吊装工作的效率，保证吊装过程中起重臂的强度。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明在现有技术基础上，提供了一种塔式起重机旋摆小车吊重自平衡系统，当两端起升钢丝绳的拉力不相等时，摆动横梁将向拉力较小一侧偏移，使得起重臂受到的向下方作用载荷中心线趋于起重臂中心，从而减小因两侧吊载不平衡而对起重臂产生的偏心作用。并且，在相同四连杆参数的情况下，摆动横梁和起升横梁之间起升滑轮组倍率越少，减小偏心载荷的效果越好。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明一种塔式起重机旋摆小车吊重自平衡系统，包括小车架、回转机构、中心导向滑轮系统、四连杆机构和起升横梁；所述小车架安装在起重臂上；所述回转机构一端连接小车架，另一端连接有四连杆机构，所述四连杆机构底部连接有起升横梁；所述中心导向滑轮系统包括固定滑轮组和旋摆滑轮组；其中固定滑轮组安装在小车架上，旋摆滑轮组并列安装在四连杆机构上，旋摆滑轮组和四连杆机构均随回转机构转动；塔机的两个起升机构的起升绳分别经小车架上的固定滑轮组的两个绕入滑轮、旋摆滑轮组的两个绕入滑轮、摆动横梁与起升横梁两端的滑轮后，绕回至对应的旋摆滑轮组和固定滑轮组的两个绕出滑轮，连接至起重臂端部固定，当绕过摆动横梁两端起升绳导向滑轮的起升绳拉力不相等时，摆动横梁向拉力较小一侧偏移，使得起重臂受到的向下方作用载荷中心线趋于起重臂中心，从而减小因两侧吊载不平衡而对起重臂产生的偏心作用。

进一步地，所述回转机构包括回转支承、下转台和回转驱动机构；所述回转支承顶部与小车架连接，底部与下转台连接；所述回转驱动机构安装在下转台上，回转驱动机构的输出端与回转支承传动连接，使回转支承与下转台相对转动。

进一步地，所述四连杆机构包括两个滑轮架板、四个平行连杆和摆动横梁；所述两滑轮架板平行设置，对称安装在下转台底部，中心导向滑轮系统的旋摆滑轮组连接在两滑轮架板之间；所述四个平行连杆分别与两滑轮架板的两端部连接，连杆的另一端均分别连接所述摆动横梁。

进一步地，所述的摆动横梁两端分别布置有数量相等的起升绳导向滑轮，与其对应连接的起升横梁两端也布置有与摆动横梁两端数量相等的起升滑轮；所述起升绳导向滑轮组和起升滑轮组中滑轮的数量至少为1个。

进一步地，所述起升绳导向滑轮和起升滑轮为两个以上时，起升绳经过旋摆滑轮组绕入滑轮进入到摆动横梁两端的起升绳导向滑轮、起升横梁两端的起升滑轮，再依次经过同一侧的起升绳导向滑轮和起升滑轮，绕回至旋摆滑轮组的绕出滑轮，并通过固定滑轮组的绕出滑轮连接至起重臂固定端。

进一步地，所述的四连杆机构的连杆与摆动横梁夹角和各部分杆长的关系满足以下两个条件：

和

式中：l为连杆长度，a为连杆在摆动横梁上的铰点到两端起升绳导向滑轮圆心的距离，R为起升绳导向滑轮计算半径，θ为连杆与摆动横梁夹角，O₁(-x₁,0)，O₂(x₁,0)为两组旋摆滑轮圆心坐标；A(-x₂,y₂)，B(x₂,y₂)为两连杆与滑轮架板上连接点坐标。

本发明的有益效果为：

1.采用本发明的结构，当绕过摆动横梁两端起升绳导向滑轮的起升钢丝绳拉力不相等时，摆动横梁将向拉力较小一侧偏移，使得起重臂受到的向下方作用载荷中心线趋于起重臂中心，从而减小因两侧吊载不平衡而对起重臂产生的偏心作用。并且，在相同四连杆参数的情况下，摆动横梁和起升横梁之间起升滑轮组倍率越少，减小偏心载荷的效果越好。

2.本发明的摆动横梁两端有数量相等的起升绳导向滑轮，并且起升横梁两端也有与摆动横梁两端数量相对应的起升滑轮，两起升钢丝绳分别从小车上固定滑轮组的绕入滑轮通过下转台的旋摆滑轮组绕入滑轮进入到摆动横梁与起升横梁两端的起升滑轮组，最后分别经过起升横梁上两端的同一侧起升滑轮直接回到旋摆滑轮组的绕出滑轮，并通过定滑轮组的绕出滑轮到臂端固定点。从起升横梁的起升滑轮组直接返回到固定于下转台下部的旋摆滑轮组，可以减少下转台回转时起升绳所产生的回转阻力矩。

3.本发明四连杆机构的连杆与摆动横梁夹角和各部分杆长关系要满足下面两个条件：和以保证四连杆的连杆和摆动横梁在摆动过程中，摆动横梁端部的起升绳导向滑轮与上部旋摆滑轮不发生干涉及起升钢丝绳不发生脱槽现象。

4.本发明完善了吊载的灵活性，提高了吊装工作的效率，在保证吊装过程中起重臂强度的条件下，消除因两侧吊重不平衡而对起重臂产生的偏心作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的右视图；

图3为本发明的四连杆机构结构参数示意图；

图4为小车架立体结构示意图；

图5为图4的平面示意图；

图6为固定滑轮组结构示意图；

图7为回转机构的结构示意图；

图8为图7的平面示意图；

图9为旋摆滑轮组结构示意图；

图10为摆动横梁主视图；

图11为图10的俯视图；

图12为起升横梁主视图；

图13为图12的俯视图；

图14为四倍率时起升钢丝绳绕绳结构示意图。

具体的：

1.小车架，2.回转支承，3.下转台，31.滑轮架板，4.回转驱动机构；

51.固定滑轮组，501.固定滑轮绕入滑轮Ⅰ，502.固定滑轮绕入滑轮Ⅱ，503.固定滑轮绕出滑轮Ⅰ，504.固定滑轮绕出滑轮Ⅱ；

52.旋摆滑轮组，505旋摆滑轮绕入滑轮Ⅰ，506.旋摆滑轮绕入滑轮Ⅱ，507.旋摆滑轮绕出滑轮Ⅰ，508.旋摆滑轮绕出滑轮Ⅱ；

6.摆动横梁，601.起升绳导向滑轮Ⅰ，602.起升绳导向滑轮Ⅱ，603.起升绳导向滑轮Ⅲ，604.起升绳导向滑轮Ⅳ；

7.连杆；

8.起升横梁，801.起升滑轮Ⅰ，802.起升滑轮Ⅱ，803.起升滑轮Ⅲ，804.起升滑轮Ⅳ；

1a.起升机构Ⅰ，1b.起升机构Ⅱ，2a.起升钢丝绳Ⅰ，2b.起升钢丝绳Ⅱ；

3a.起重臂上导绳滑轮Ⅰ，3b.起重臂上导绳滑轮Ⅱ，5a.起重臂上导绳滑轮Ⅲ，5b.起重臂上导绳滑轮Ⅳ；

4a.起重量限制器Ⅰ，4b.起重量限制器Ⅱ；

6a.起升绳防扭装置Ⅰ，6b.起升绳防扭装置Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描。

实施例：如图1、图2、图14所示，本发明一种塔式起重机旋摆小车吊重自平衡系统，包括小车架1、回转机构、中心导向滑轮系统、四连杆机构和起升横梁8；所述小车架1安装在起重臂上；所述回转机构一端连接小车架1，另一端连接与四连杆机构，所述四连杆机构底部连接有起升横梁8；所述中心导向滑轮系统包括固定滑轮组和旋摆滑轮组；其中固定滑轮组51安装在小车架上，旋摆滑轮组52并列连接在回转机构下方的四连杆机构上，旋摆滑轮组和四连杆机构均随回转机构转动；塔机的两个起升机构的起升绳分别经小车架上的固定滑轮组的两个绕入滑轮、旋摆滑轮组的两个绕入滑轮、摆动横梁与起升横梁两端的滑轮后，绕回至对应的旋摆滑轮组和固定滑轮组的两个绕出滑轮，连接至起重臂端部固定，当绕过摆动横梁两端起升绳导向滑轮的起升绳拉力不相等时，摆动横梁向拉力较小一侧偏移，使得起重臂受到的向下方作用载荷中心线趋于起重臂中心，从而减小因两侧吊载不平衡而对起重臂产生的偏心作用。

如图4-图6所示，其中固定滑轮组51的两个固定滑轮绕入滑轮Ⅰ501、Ⅱ502并列安装在小车架1的一侧，两个固定滑轮绕出滑轮Ⅰ503、Ⅱ504并列安装在小车架的另一侧；旋摆滑轮组52的一个旋摆滑轮绕入滑轮Ⅰ505和一个旋摆滑轮绕出滑轮Ⅰ507并列安装在四连杆机构的滑轮架板31的一侧，滑轮架板31的另一侧并列安装旋摆滑轮绕入滑轮Ⅱ506和旋摆滑轮绕出滑轮Ⅱ508。

如图7-图9所示，所述回转机构包括回转支承2、下转台3和回转驱动机构4；所述回转支承2顶部与小车架1固定连接，底部与下转台3连接；所述回转驱动机构4安装在下转台3上，回转驱动机构4的输出端与回转支承2传动连接，所述回转驱动机构4为回转电机，在回转电机的驱动下，其输出轴齿轮与回转支承2啮合传动，带动安装回转电机的下转台3与回转支承2相对转动，从而调整起吊重物的转动角度。

如图1、图2所示，所述四连杆机构包括两个滑轮架板31、四个平行连杆7和摆动横梁6；所述两滑轮架板31平行设置，对称安装在下转台3的底部，中心导向滑轮系统的旋摆滑轮组52连接在两滑轮架板31之间；所述四个平行连杆7分别与两滑轮架板31的两端部连接，连杆7的另一端均分别连接所述摆动横梁6，在吊重不平衡时进行摆动。

其中：如图3所示，建立坐标系，所述四连杆的参数要满足于下列条件，以保证四连杆的连杆7和摆动横梁6在摆动过程中,摆动横梁6端部的起升绳导向滑轮I601、Ⅱ602、Ⅲ603和Ⅳ604与上部旋摆滑轮组52不发生干涉及起升钢丝绳不发生脱槽现象，则连杆7与摆动横梁6夹角和各部分杆长的关系满足下面两个条件：

和

式中：为连杆7长度，为连杆在摆动横梁上的铰点到两端起升绳导向滑轮圆心的距离，为起升绳导向滑轮计算半径，为连杆与摆动横梁夹角，

，为两组旋摆滑轮圆心坐标；，为两连杆与滑轮架板上连接点坐标。

如图10-13所示，所述的摆动横梁6两端分别布置有数量相等的起升绳导向滑轮，与其对应连接的起升横梁8两端也布置有与摆动横梁6两端数量相等的起升滑轮；所述起升绳导向滑轮和起升滑轮的数量至少为1个，根据起升滑轮组倍率不同而改变。

本例中，如图14所示，采用四倍率起升滑轮组，即：所述摆动横梁6和起升横梁8两端分别安装两个滑轮，这样摆动横梁6和起升横梁8两端滑轮的钢丝绳承担重物的1/4重量，减少钢丝绳的载荷。

如图1、图2、图9所示，所述固定滑轮组51包括固定滑轮绕入滑轮Ⅰ501、固定滑轮绕入滑轮Ⅱ502、固定滑轮绕出滑轮Ⅰ503、固定滑轮绕出滑轮Ⅱ504；所述旋摆滑轮组52布置在回转机构的滑轮架板31内，包括旋摆滑轮绕入滑轮Ⅰ505、旋摆滑轮绕入滑轮Ⅱ506、旋摆滑轮绕出滑轮Ⅰ507、旋摆滑轮绕出滑轮Ⅱ508；

如图10、图11所示，所述的摆动横梁6一端安装有起升绳导向滑轮Ⅰ601和起升绳导向滑轮Ⅲ603，另一端安装有起升绳导向滑轮Ⅱ602和起升绳导向滑轮Ⅳ604，对应的在起升横梁8的一端安装有起升滑轮Ⅰ801和起升滑轮Ⅲ803，另一端安装有起升滑轮Ⅱ802和起升滑轮Ⅳ804，所述的起升横梁8两端还连接有吊钩；在相同的四连杆机构的情况下，摆动横梁6和起升横梁8之间滑轮组倍率越小，减小偏心载荷的效果越好。

如图14所示，具体绕绳方式为：

起升钢丝绳Ⅰ2a从起升机构Ⅰ1a中放出经过起重臂上导绳滑轮Ⅰ3a，进入起重量限制器Ⅰ4a向下进入起重臂上导绳滑轮Ⅲ5a，再从小车上固定滑轮组51的绕入滑轮Ⅰ501通过下转台3的旋摆滑轮组52的绕入滑轮Ⅰ505，进入到摆动横梁6上的起升绳导向滑轮Ⅰ601，向下进入起升横梁8上的起升滑轮Ⅰ801，向上绕入摆动横梁6上的起升绳导向滑轮Ⅲ603，再向下进入起升横梁8上的起升滑轮Ⅲ803，直接回到旋摆滑轮组52的绕出滑轮Ⅰ507，并通过定滑轮组51的绕出滑轮Ⅰ503，最后绕过起升绳防扭装置Ⅰ6a到起重臂固定端；

起升钢丝绳Ⅱ2b从起升机构Ⅱ1b中放出经过起重臂上导绳滑轮Ⅱ3b，进入起重量限制器Ⅱ4b向下进入起重臂上导绳滑轮Ⅳ5b，再从小车上固定滑轮组51的绕入滑轮Ⅱ502通过下转台3的旋摆滑轮组52的绕入滑轮Ⅱ506，进入到摆动横梁6上的起升绳导向滑轮Ⅱ602，向下进入起升横梁8上的起升滑轮Ⅱ802，向上绕入摆动横梁6上的起升绳导向滑轮Ⅳ604，再向下进入起升横梁8上的起升滑轮Ⅳ804，直接回到旋摆滑轮组52的绕出滑轮Ⅱ508，并通过定滑轮组51的绕出滑轮Ⅱ504，最后绕过起升绳防扭装置Ⅱ6b到起重臂固定端。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种塔式起重机旋摆小车吊重自平衡系统，其特征在于，包括小车架、回转机构、中心导向滑轮系统、四连杆机构和起升横梁；所述小车架安装在起重臂上；所述回转机构一端连接小车架，另一端连接有四连杆机构，所述四连杆机构底部连接有起升横梁；所述中心导向滑轮系统包括固定滑轮组和旋摆滑轮组；其中固定滑轮组安装在小车架上，旋摆滑轮组并列安装在四连杆机构上，旋摆滑轮组和四连杆机构均随回转机构转动；塔机的两个起升机构的起升绳分别经小车架上的固定滑轮组的两个绕入滑轮、旋摆滑轮组的两个绕入滑轮、摆动横梁与起升横梁两端的滑轮后，绕回至对应的旋摆滑轮组和固定滑轮组的两个绕出滑轮，连接至起重臂端部固定，当绕过摆动横梁两端起升绳导向滑轮的起升绳拉力不相等时，摆动横梁向拉力较小一侧偏移，使得起重臂受到的向下方作用载荷中心线趋于起重臂中心，从而减小因两侧吊载不平衡而对起重臂产生的偏心作用。

2.根据权利要求1所述的一种塔式起重机旋摆小车吊重自平衡系统，其特征在于,所述回转机构包括回转支承、下转台和回转驱动机构；所述回转支承顶部与小车架连接，底部与下转台连接；所述回转驱动机构安装在下转台上，回转驱动机构的输出端与回转支承传动连接，使回转支承与下转台相对转动。

3.根据权利要求1所述的一种塔式起重机旋摆小车吊重自平衡系统，其特征在于,所述四连杆机构包括两个滑轮架板、四个平行连杆和摆动横梁；所述两滑轮架板平行设置，对称安装在下转台底部，中心导向滑轮系统的旋摆滑轮组连接在两滑轮架板之间；所述四个平行连杆分别与两滑轮架板的两端部连接，连杆的另一端均分别连接所述摆动横梁。

4.根据权利要求3所述的一种塔式起重机旋摆小车吊重自平衡系统，其特征在于,所述的摆动横梁两端分别布置有数量相等的起升绳导向滑轮，与其对应连接的起升横梁两端也布置有与摆动横梁两端数量相等的起升滑轮；所述起升绳导向滑轮和起升滑轮中滑轮的数量至少为1个。

5.根据权利要求4所述的一种塔式起重机旋摆小车吊重自平衡系统，其特征在于,所述起升绳导向滑轮和起升滑轮为两个以上时，起升绳经过旋摆滑轮组绕入滑轮进入到摆动横梁两端的起升绳导向滑轮、起升横梁两端的起升滑轮，再依次经过同一侧的起升绳导向滑轮和起升滑轮，绕回至旋摆滑轮组的绕出滑轮，并通过固定滑轮组的绕出滑轮连接至起重臂固定端。

6.根据权利要求3所述的一种塔式起重机旋摆小车吊重自平衡系统，其特征在于,所述的四连杆机构的连杆与摆动横梁夹角和各部分杆长的关系满足以下两个条件：

和

式中：l为连杆长度，a为连杆在摆动横梁上的铰点到两端起升绳导向滑轮圆心的距离，R为起升绳导向滑轮计算半径，θ为连杆与摆动横梁夹角，O₁(-x₁,0)，O₂(x₁,0)为两组旋摆滑轮圆心坐标；A(-x₂,y₂)，B(x₂,y₂)为两连杆与滑轮架板上连接点坐标。