CN104326383B - 起重机及其力矩自平衡装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起重机及其力矩自平衡装置与变幅方法，该力矩自平衡装置包括：走行机构，设置于所述变幅式起重机的配重组件；导向机构，沿所述转台纵向设置，为所述配重组件的重心沿所述转台纵向的移动提供导向；以及同步机构，将所述配重组件的重心沿所述转台纵向的移动与所述变幅式起重机的变幅卷扬的转动同步，其中，自小幅度向大幅度变幅时，所述重心向所述变幅式起重机的后侧移动，自大幅度向小幅度变幅时，所述重心向所述变幅式起重机的前侧移动。本发明提高了起重机整机的稳定性及起重性能。

Description

起重机及其力矩自平衡装置与方法

技术领域

本发明涉及起重机械，尤其涉及一种用于起重机的力矩自平衡装置、具有上述力矩自平衡装置的起重机以及一种用于起重机的变幅方法。

背景技术

目前我国经济增长正处于投资驱动和城镇化建设快速发展的重要时期，全社会固定资产投资和基础设施建设规模比较大。并且在未来很长一段时期内，仍将保持快速增长势头。因此，流动式起重机市场会具有较大的市场潜力。

对于臂架变幅式起重机，为了增强起重机的整机稳定性，从而提高起重机的性能，需在起吊物对侧安装配重，以平衡起重力矩。例如，公开号为CN103708364A(以下简称文献1)，名称为《配重组件及其提升机构与起重机》的中国发明专利，即公开了一种设置于起重机转台的配重组件，其包括配重托盘和设置于配重托盘上的配重块。配重托盘上还设置有防转拉板。

另外，现有技术中，臂架变幅式起重机在大幅度工况下的起重性能一般是由整机稳定性决定的，如果要提升起重性能就要增大起重力矩，起重力矩主要是由转台配重提供，如果单纯的增加配重重量或加大配重力臂长度的话，虽然解决了大臂长工况下对大起重力矩的需求，但是在臂架变幅到小幅度工况的过程中会引发整机后翻的事故。所有说整机的起重力矩和后翻稳定性是个相互矛盾的两个方面，现有技术只能在二者之间找到一个平衡点，但却是以牺牲整机的起重性能为代价的。

因此，需要开发一种力矩自平衡装置，来解决上述技术问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于臂架变幅式起重机的力矩自平衡装置，以解决现有技术的整机的起重力矩和后翻稳定性之间找平衡点牺牲整机起重性能的技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种具有本发明力矩自平衡装置的起重机。

本发明的目的还在于提供一种用于本发明起重机的变幅方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种力矩自平衡装置，用于变幅式起重机，该力矩自平衡装置包括：走行机构，设置于所述变幅式起重机的配重组件；导向机构，沿所述转台纵向设置，为所述配重组件的重心沿所述转台纵向的移动提供导向；以及同步机构，将所述配重组件的重心沿所述转台纵向的移动与所述变幅式起重机的变幅卷扬的转动同步，其中，自小幅度向大幅度变幅时，所述重心向所述变幅式起重机的后侧移动，自大幅度向小幅度变幅时，所述重心向所述变幅式起重机的前侧移动。

本发明的起重机，具有本发明的力矩自平衡装置。

一种用于本发明起重机的变幅方法，所述变幅方法包括步骤：通过所述同步机构将所述配重组件的重心沿所述转台纵向的移动与所述变幅卷扬的转动同步；计算所述配重托盘的重心移动距离与所述起重机的臂架的幅度，进而计算起重力矩及吊重力矩；实时比对所述起重力矩及吊重力矩，直至所述配重托盘的重心位置和所述臂架幅度达到设定位置。

本发明的有益效果在于，本发明提供一种用于起重机的力矩自平衡装置，解决了现有技术臂架变幅式起重机在大幅度工况下起重力矩不足及小幅度工况下后翻稳定性偏弱的问题，提高了起重机整机的稳定性及起重性能。

附图说明

图1是本发明实施例的起重机在小幅度工况的示意图；

图2是图1中A向视图，是本发明实施例的力矩自平衡机构中的传动机构布置图；

图3是图2中B向放大图，是本发明实施例的力矩自平衡机构中的蜗轮蜗杆传动示意图；

图4是图2中C向放大图，是本发明实施例的力矩自平衡机构中的配重托盘与拉板的连接示意图；

图5是图2的Ⅰ部放大图；

图6是本发明实施例的起重机在小幅度工况的示意图；

图7是图1的D部放大图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明实施例的起重机，具有本发明实施例的力矩自平衡装置；本发明实施例的变幅方法能够用在本发明实施例的起重机中。本发明实施例的起重机，优选的为臂架变幅式起重机。

以下先具体介绍本发明实施例的力矩自平衡装置。

如图1-图4所示，本发明实施的力矩自平衡装置包括走行机构、导向机构和同步机构。其中，走行机构和导向机构分别为承重轮6和导轨3，而同步机构则包括蜗轮10、蜗杆11、丝杠8和丝杠螺母13。以下，分别进行介绍：

一、走行机构

承重轮6，设置在本发明实施例的起重机的配重组件上，为所述配重组件提供支撑。配重组件则安装在起重机的转台19上。如图1和图4所示，配重组件包括配重托盘5、配重块4和防转拉板7。

配重托盘5上，设置有四对防转拉板7，防转拉板7的顶端具有用于安装承重轮6的通孔70，每对防转拉板7的顶端之间设置1个承重轮6。

如图5所示，承重轮6的圆心穿有销轴14，销轴14与防转拉板7的顶端相连，也即销轴14穿过防转拉板7顶端的通孔70。销轴14的其中一轴端设置有起防转作用的轴端挡板15，轴端挡板15与防转拉板7的顶端固定连接。销轴14的另一轴端设置有油嘴16，销轴14内开设有油槽140，油槽140与油嘴16连通，用于对承重轮6进行润滑。

除去承重轮6之外，还可以选取其他方式的走行机构，以便于配重组件在转台纵向上的移动。

二、导向机构

导轨3，沿转台19纵向设置，为配重组件的重心沿转台19纵向的移动提供导向。导轨3设置于转台19尾部的上盖板上，例如焊接于上盖板上。导轨3的长度需要大于等于配重组件在转台19纵向移动的最大所需行程。

本说明书中，以臂架1所在的一侧为前侧，而以设置配重组件的一侧为后侧。因此，在前后方向上，变幅卷扬9的转轴轴线，位于导轨3的前端的前侧，而用于连接变幅绳的滑轮20，如图7所示，基本上与导轨3的后端位置平齐。

除了本实施例的轮轨配合之外，本发明的力矩自平衡装置，还可以其他方式实现配重组件的行走与导向。

三、同步机构

同步机构的作用，从结果方面讲，是起重机在进行变幅时，始终保持起重力矩和吊重力矩的同步变化。而从过程方面讲，是将配重组件的重心沿转台19纵向的移动与变幅卷扬9的转动同步，其目的是为了起重力矩和吊重力矩的增减同步。

其中，如图1和图6所示，在本实施例的起重机自小幅度向大幅度变幅时，配重组件的重心向变幅式起重机的后侧(图1和图6中的左侧)移动。反之，变幅式起重机自大幅度向小幅度变幅时，配重组件的重心向变幅式起重机的前侧(图1和图6中的右侧)移动。

本实施例中，同步机构为设置于变幅卷扬9的转动轴与所述配重组件之间的传动机构，以将转动轴的动能传递给配重组件以驱动配重组件的移动。传动机构主要包括蜗轮10、蜗杆11、丝杠8和丝杠螺母13，也即一个蜗轮蜗杆机构和一个螺母丝杠机构。

如图2和图3所示，变幅卷扬9的转动轴的尾部与蜗轮10相连，蜗轮10与蜗杆11相连接，蜗杆11的后端加工有或者连接有丝杠8，丝杠8的后端有轴承支承。蜗轮10通过蜗杆11驱动丝杠8旋转。丝杠螺母11通过连接件(例如连接板)固定连接于配重托盘5，并套设于丝杠8。因此，丝杠8可以通过配重托盘5上的丝杠螺母13驱动配重托盘5通过承重轮6沿着轨道3前后移动，配重托盘5上载有配重块4。

相应地，变幅卷扬9则通过变幅绳17驱动桅杆2变幅，桅杆2通过变幅拉管18拉动臂架1变幅。

为了计算配重组件的重心位置，所述力矩自平衡装置还包括设置于蜗杆11前端的编码器12，编码器12与起重机的车载电脑相连接。编码器12能够记录蜗杆11的旋转圈数，也即能够记录丝杠8的旋转圈数，并将其形成信号发送给车载电脑进行计算，计算出配重组件重心的实时位置。另外，还可以在臂架1底节和臂头、桅杆2、变幅卷扬9的马达等多处设置传感器，以监测变幅机构进行变幅时的实时情况。

本发明的力矩自平衡装置，也可以使用其它形式的同步机构，而不使用传动机构，例如，使用同步控制变幅卷扬9的驱动马达和配重组件的驱动马达的同步机构。

下面再介绍一下本发明实施例的变幅方法，也即本发明实施例的起重机的变幅过程。首先以小幅度向大幅度变幅为例进行说明。

如图1所示，臂架1的幅度为M，配重托盘5的幅度为X，这里所说的幅度，臂架1的幅度M是臂架1所起吊重物的重心所在垂线G2到变幅式起重机的转台19的回转轴所在垂线G3的距离；而配重托盘5的幅度X是配重组件的重心所在垂线G1到变幅式起重机的转台19的回转轴所在垂线G3的距离。

假设配重组件的重量为G，此时配重所提供的起重力矩为G×X。

如图1和图6所示，通过变幅卷扬9释放变幅绳17，桅杆2向上变幅，臂架1向前变幅，同时，变幅卷扬9也通过蜗轮10、蜗杆11驱动丝杠8转动，丝杠8通过配重托盘5上的丝杠螺母13驱动配重托盘5带着配重块4通过承重轮6沿着转台19上的轨道3向后移动，即使得臂架1的幅度和配重托盘5的幅度同步增加。

在变幅的同时，编码器12记录了丝杠8的旋转圈数，通过传动机构的传动速比计算出配重托盘5的移动距离△X，也即算出了配重组件的重心的移动幅度。另外，通过变幅绳17倍率及拉管18的长度，可计算出臂架1幅度变化△M。这些计算均可通过本发明实施例的起重机的车载电脑进行。

如图6所示，通过变幅卷扬9的转动，使得配重托盘5和臂架1分别达到大幅度Y和H，此时，配重所提供的起重力矩为G×Y＝G×(X+△X)＝G×+G×△X，即在臂架1幅度增加△M的情况下，配重所提供的起重力矩增加了G×△X，增加了臂架1大幅度工况下的起重力矩。

同样地，当臂架1幅度减小时，就是上面的逆过程，在臂架1的幅度减小时，配重所提供的起重力矩也相应地减小，即提高了臂架1小幅度工况下的后翻稳定性。

在上述变幅进行的过程中，通过编码器和车载电脑可计算出配重重心位置，实时对比起重力矩及吊重力矩，如果两者的实时差距较大，则可停止变幅动作，避免引发事故的危险。同时，编码器12对于丝杠8的监测，也可以在丝杠8的旋转发生异常时，停止变幅动作，避免传动机构发生更大的故障。

具体而言，本发明实施例的起重机，与现有技术相比，由于采用了蜗轮蜗杆及丝杠传动，将臂架1变幅机构与配重托盘5相连，使得配重组件的重心位置随着臂架1的幅度的改变而做相应的改变，解决了现有技术大幅度工况起重力矩不足及小幅度后翻稳定性偏弱的问题。转台19上设置的导轨3、承重轮6通过配重托盘5上的拉板7承载了整个配重组件的重量，通过丝杠8驱动承重轮6在导轨3上滚动实现整个配重重心位置的改变，从而改变本发明实施例起重机整车的起重力矩。

虽然已参照典型实施例描述了本申请，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本申请能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等同范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种力矩自平衡装置，用于变幅式起重机，其特征在于，该力矩自平衡装置包括：

走行机构，设置于所述变幅式起重机的配重组件，并为所述配重组件提供支撑；

导向机构，沿所述变幅式起重机的转台纵向设置，为所述配重组件的重心沿所述转台纵向的移动提供导向；

同步机构，将所述配重组件的重心沿所述转台纵向的移动与所述变幅式起重机的变幅卷扬的转动同步，其中，自小幅度向大幅度变幅时，所述重心向所述变幅式起重机的后侧移动，自大幅度向小幅度变幅时，所述重心向所述变幅式起重机的前侧移动；所述同步机构为设置于所述变幅卷扬的转动轴与所述配重组件之间的传动机构，以将所述转动轴的动能传递给所述配重组件以驱动所述配重组件的移动；所述传动机构包括连接于所述转动轴的蜗轮、连接于所述蜗轮的蜗杆、连接于或形成于所述蜗杆后端的丝杠和连接于所述丝杠的丝杠螺母，所述丝杠螺母固定连接于所述配重组件的配重托盘；所述蜗杆前端设置有用于记录所述丝杠旋转圈数的编码器；

通过设置在所述同步机构的丝杠上的编码器记录所述丝杠的旋转圈数来计算所述配重托盘的重心移动距离，通过变幅绳的倍率及变幅拉管的长度计算臂架的幅度，进而计算起重力矩及吊重力矩；实时比对所述起重力矩及吊重力矩，直至所述配重托盘的重心位置和所述臂架幅度达到设定位置；在所述起重力矩及吊重力矩的实时差距较大，则停止变幅动作。

2.如权利要求1所述的力矩自平衡装置，其特征在于，所述导向机构为设置于所述转台尾部上盖板的导轨。

3.如权利要求2所述的力矩自平衡装置，其特征在于，所述走行机构为设置于所述配重组件的防转拉板顶端的承重轮。

4.如权利要求3所述的力矩自平衡装置，其特征在于，所述承重轮的圆心穿有销轴，所述销轴与所述防转拉板的顶端相连，所述销轴的一轴端设置有起防转作用的轴端挡板，所述销轴的另一轴端设置有油嘴，所述销轴内开设有用于对所述承重轮进行润滑的油槽。

5.一种起重机，其特征在于，所述起重机具有权利要求1-4任一所述的力矩自平衡装置。

6.一种权利要求5所述的起重机的变幅方法，其特征在于，所述变幅方法包括步骤：

通过所述同步机构将所述配重组件的重心沿所述转台纵向的移动与所述变幅卷扬的转动同步；

计算所述配重组件的配重托盘的重心移动距离与所述起重机的臂架的幅度，进而计算起重力矩及吊重力矩；

实时比对所述起重力矩及吊重力矩，直至所述配重托盘的重心位置和所述臂架幅度达到设定位置。

7.如权利要求6所述的起重机的变幅方法，其特征在于，通过设置在所述同步机构的丝杠上的编码器记录所述丝杠的旋转圈数来计算所述配重托盘的重心移动距离，通过变幅绳的倍率及变幅拉管的长度计算所述臂架的幅度。