CN111017721A - 十字型四绳牵引吊重减摆*** - Google Patents

Abstract

本发明十字型四绳牵引吊重减摆***，涉及船用吊装设备技术领域，尤其涉及一种十字型四绳牵引吊装机械的吊重减摆***。本发明包括：起重机机座和减摆***外伸杆对称铰接于吊臂的两侧，并与装于吊臂上的液压缸驱动刚性连接；减摇锁Ⅰ的一端与起重机底座内的电机相连接，另一端与带减摇环吊钩的前端相连接；减摇索Ⅲ的一端与起重机底座内的电机相连接，另一端连接在带减摇环吊钩的后侧，与带减摇环吊钩前侧连接的减摇锁Ⅰ形成对称关系；减摇索Ⅱ和减摇索Ⅳ的一端分别与带减摇环吊钩水平方向的两侧相连接；另一端分别与吊臂两侧的外伸杆相连接；角度传感器装于吊臂上，与主吊索一起在空间上形成一个稳定的受力结构，从而达到简要的效果。

Description

十字型四绳牵引吊重减摆***

技术领域

本发明十字型四绳牵引吊重减摆***，涉及船用吊装设备技术领域，尤 其涉及一种十字型四绳牵引吊装机械的吊重减摆***。

背景技术

船用起重机减摆***是用来减轻吊重随船体摇摆而产生的摆动，使吊重 位姿始终处于一个相对稳定的状态，保证吊装过程的安全性，同时提高船用 起重机的工作效率，以及提高起重机的经济性。早期的船用起重机没有安装 减摆***，仅仅是通过船上工作人员用绳索辅助拉拽吊重来防止吊重摆动， 这种靠人工拉拽的操作方法不仅危险，而且工作效率低、作业强度大。因 此，在保证货物装载效率的前提下，提高船舶货物装卸的安全性就显得十分 重要了。

关于船用起重机吊重减摆的相关研究已有很多，按照它们的工作原理可 以划分为机械式、开环控制和闭环控制三种。机械式主要是利用力学原理， 通过在起重机上增加绳索、阻尼器等机械装置实现吊重的减摆；开环控制方 法主要是采用输入整形技术来消除操作人员指令引起的吊重摆动；闭环控制 是利用闭环反馈控制算法来控制吊重的摆动。传统机械式减摆装置如马里兰 索具，会影响起重机的有效作业半径；开环控制无法抑制基座或环境扰动影 响的吊重摆动；而闭环反馈控制对执行结构的速度要求很高，会大大增加起重机的功率配置。因此，亟需设计一种结构简单、功耗小、控制简单的减摆 方法。

针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的十字型四绳牵 引吊重减摆***，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

根据上述现有技术提出的现有各种形式减摆装置存在的影响有效作业半 径、基座或环境扰动影响的吊重摆动、增加起重机的功率配置等技术问题， 而提供一种十字型四绳牵引吊重减摆***。

本发明主要主要通过两对互相垂直的滑轮上的减摇索控制吊重摇摆，利 用上位机来调节起重机底座内电机的转速，方便两组减摇索从吊重面内角和 面外角所在平面对吊钩位置状态进行精准调节，进而达到控制吊重摆动的目 的。这种控制方法不仅可以提高起重机的工作效率和在高海况下保障人员和 货物的安全；而且不管是设计建造新的起重机还是升级改造旧的起重机，都 能显著降低成本，提高经济效益。

本发明采用的技术手段如下：

一种十字型四绳牵引吊重减摆***包括：起重机机座和减摆***；

进一步地，起重机机座包括：回转盘、起重机底座、起重机本体、变幅 绳索、主吊索、吊臂；起重机本体通过起重机底座装于回转盘上，并通过起 重机底座内电机的驱动下在回转盘上转动；吊臂的底端与起重机底座铰接， 顶端为自由端，并通过变幅绳索及主吊索牵引；变幅绳索的一端与装于起重 机底座内的电机相连接，另一端与吊臂的上部相连接，在电机的作用下驱动 吊臂完成起升、变幅；主吊索的一端与装于起重机底座内的电机相连接，另 一端绕过吊臂的上部，穿过减摆***后与带减摇环吊钩相连接；

进一步地，起重机减摇***包括：外伸杆、减摇锁Ⅰ、减摇索Ⅲ、减摇索 Ⅱ、减摇索Ⅳ、角度传感器及带减摇环吊钩；外伸杆为两根，对称铰接于吊 臂的两侧，并与装于吊臂上的液压缸驱动刚性连接，实现外伸杆的位置调整； 减摇锁Ⅰ的一端与起重机底座内的电机相连接，另一端经过起重机本体上的 滑轮以及吊臂上端的换向滑轮，与带减摇环吊钩的前端相连接；减摇索Ⅲ的 一端与起重机底座内的电机相连接，另一端经过起重机本体上边的滑轮以及 吊臂下端的换向滑轮，连接在带减摇环吊钩的后侧，与带减摇环吊钩前侧连 接的减摇锁Ⅰ形成对称关系；减摇索Ⅱ和减摇索Ⅳ的一端分别与带减摇环吊 钩水平方向的两侧相连接；另一端分别与吊臂两侧的外伸杆相连接；角度传 感器装于吊臂上，与主吊索一起在空间上形成一个稳定的受力结构，从而达 到简要的效果。

进一步地，角度传感器包括：角度传感器Ⅰ、角度传感器Ⅱ、转轴Ⅰ、 转轴Ⅱ、中心管、弧形转臂Ⅰ、弧形转臂Ⅱ和安装架；所述的安装架呈十字 形结构；中心管装于安装架上部中心处，中心管上的通孔穿过安装架与下部 相通；角度传感器Ⅰ和转轴Ⅰ相对设置与一个安装架的两端内侧；角度传感 器Ⅱ和转轴Ⅱ相对设置与另一个安装架的两端内侧；弧形转臂Ⅰ为半弧形结 构，两端分别与角度传感器Ⅱ和转轴Ⅱ相连接；弧形转臂Ⅱ为半弧形结构，两端分别与角度传感器Ⅰ和转轴Ⅰ相连接；在弧形转臂Ⅰ和弧形转臂Ⅱ中部 设置有随弧形的条孔，两个调控呈十字形交叉重叠，重合处形成一个通孔。

进一步地，主吊索由吊臂上部绕过后由中心管上的通孔穿过，再由弧形 转臂Ⅰ和弧形转臂Ⅱ交叉处的通孔穿过后与带减摇环吊钩相连接。

本发明的工作原理如下：

船舶在海上航行风浪环境下会产生横摇、纵摇，或者是其他几个方向上 的复合运动，这样就会引起起重机吊重的摆动。根据实际工作情况，我们将 吊重的摇摆运动分为面内角摆动、面外角摆动和复合摆动这三种类型。图3 为本发明起重机减摇***原理图，我们以起重机基座为XOY面，与XOY面垂 直方向为Z轴,L_OA是起重机吊臂长度，A点为起重机吊臂顶端，P为起重机 吊重位置，主吊绳长度为L_AP，吊臂OA所在垂直平面为吊臂平面。吊重在起重机吊臂平面内的摆角我们将其记为面内角θ₁，吊重在吊臂平面外的摆角为 面外角θ₂。

主吊索5经过吊臂6上的滑轮后穿过中心管、弧形转臂Ⅰ和Ⅱ，然后和 吊钩装置上的滑轮相连接。当吊重摆动时，主吊索5带动弧形转臂Ⅰ和Ⅱ转 动，进而带动角度传感器Ⅱ13-2和角度传感器Ⅰ13-1转动分别测得吊重面内 角θ₁和面外角θ₂。

面内角摆动工况：当吊重的面内角θ₁发生如图3所示的变化时，主吊索 上方的角度传感器会将该信号传送到上位机，然后上位机将控制信号发送给 电机，电机通过收紧钢丝绳减摇索Ⅲ，放松钢丝绳减摇索Ⅰ，完成对吊重面 内角的摆动抑制。即与吊重运动方向相反方向的钢索保持张紧以抑制吊重摆 动，对称布置的另一钢索则处于随动放绳状态，两根钢索的合力始终为阻碍 吊重相对运动的状态。

面外角摆动工况：当吊重的角度传感器感受到面外角θ₂发生如图3所示 的变化时，主吊索上方的角度传感器会将相应信号传送到上位机，然后上位 机将控制信号发送给电机，电机通过收紧钢丝绳减摇索Ⅱ，放松钢丝绳减摇 索Ⅳ，完成对吊重面外角的摆动抑制。同样与吊重运动方向相反的钢索保持 张紧以抑制吊重摆动，对称布置的另一钢索则处于随动放绳状态，两根钢索 的合力始终为阻碍吊重相对运动的状态。

吊重的复合摆动工况：利用安装在主吊索上的角度传感器将相应的信号 传送到上位机，然后将其复合摆动分解为吊臂平面的面内角摆动和与吊臂平 面垂直的面外角摆动，即通过减摇索Ⅰ和减摇索Ⅲ抑制面内角，通过减摇索 Ⅱ和减摇索Ⅳ抑制面外角，如此实现吊重面内角和面外角的解耦控制。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

为了解决背景技术中的不足，本发明提出一种在吊钩装置处安装两组十 字式滑轮并且利用起重机底座内的电机牵引滑轮上的钢丝绳来实现吊重相对 稳态的一种十字型四绳牵引吊重减摆***。该***最显著的特点是：将吊重 的复杂运动状态正交分解为面内角和面外角，并采用面内方向的两根减摇索 抑制面内角，采用面外方向的两根减摇索抑制面外角，以此实现吊重面内 角、面外角的解耦控制。

1、本发明提供的十字型四绳牵引吊重减摆***，通过与主吊索与减摇 ***的配合，使得吊重的摆动控制逻辑更加精准简单；

2、本发明提供的十字型四绳牵引吊重减摆***，控制逻辑便于控制程 序的编写，而且操作简单，有助于降低生产成本，同时也可以降低操作者的 操作培训成本，经济性好；

3、本发明提供的十字型四绳牵引吊重减摆***，充分利用主吊索的承 载能力，有效降低减摆绳索驱动***的功率配置。

综上，应用本发明的技术方案解决了现有技术中的各种形式减摆装置存 在的影响有效作业半径、基座或环境扰动影响的吊重摆动、增加起重机的功 率配置等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下 面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在 不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明角度传感器结构示意图；

图3为本发明起重机减摇***原理图。

图中：1、回转盘 2、起重机底座 3、起重机本体 4、变幅绳索 5、 主吊索 6、吊臂7、减摇索Ⅰ 8、减摇索Ⅲ 9、减摇索Ⅱ 10、减摇索Ⅳ 11、外伸杆 12、带减摇环吊钩 13、角度传感器

13-1、角度传感器Ⅰ 13-2、角度传感器Ⅱ 13-3、转轴Ⅰ 13-4、转 轴Ⅱ 13-5、中心管 13-6、弧形转臂Ⅰ 13-7、弧形转臂Ⅱ 13-8安装架。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特 征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本 发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术 人员在没有做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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意 图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外 明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当 在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步 骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布 置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描 述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对 于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在 适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这 里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不 是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意 到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一 个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、 右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关 系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或 元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对 本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、 “在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所 示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空 间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的 不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造 上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或 构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上 方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其 他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相 对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件， 仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有 特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图所示，本发明提供了一种十字型四绳牵引吊重减摆***，包括：起 重机机座和减摆***；

起重机机座包括：回转盘1、起重机底座2、起重机本体3、变幅绳索4、 主吊索5、吊臂6；起重机本体3通过起重机底座2装于回转盘1上，并通过 起重机底座2内电机的驱动下在回转盘1上转动；吊臂6的底端与起重机底 座2铰接，顶端为自由端，并通过变幅绳索4及主吊索5牵引；变幅绳索4 的一端与装于起重机底座2内的电机相连接，另一端与吊臂6的上部相连接， 在电机的作用下驱动吊臂完成起升、变幅；主吊索5的一端与装于起重机底 座2内的电机相连接，另一端绕过吊臂6的上部，穿过减摆***后与带减摇 环吊钩12相连接；

起重机减摇***包括：外伸杆11、减摇锁Ⅰ7、减摇索Ⅲ8、减摇索Ⅱ9、 减摇索Ⅳ10、角度传感器13及带减摇环吊钩12；外伸杆11为两根，对称铰 接于吊臂6的两侧，并与装于吊臂6上的液压缸驱动刚性连接，实现外伸杆 11的位置调整；减摇锁Ⅰ7的一端与起重机底座2内的电机相连接，另一端 经过起重机本体3上的滑轮以及吊臂6上端的换向滑轮，与带减摇环吊钩12 的前端相连接；减摇索Ⅲ8的一端与起重机底座2内的电机相连接，另一端 经过起重机本体3上边的滑轮以及吊臂6下端的换向滑轮，连接在带减摇环 吊钩12的后侧，与带减摇环吊钩12前侧连接的减摇锁Ⅰ7形成对称关系； 减摇索Ⅱ9和减摇索Ⅳ10的一端分别与带减摇环吊钩12水平方向的两侧相连 接；另一端分别与吊臂6两侧的外伸杆11相连接；角度传感器13装于吊臂 6上，与主吊索5一起在空间上形成一个稳定的受力结构，从而达到简要的 效果。

角度传感器13包括：角度传感器Ⅰ13-1、角度传感器Ⅱ13-2、转轴 Ⅰ13-3、转轴Ⅱ13-4、中心管13-5、弧形转臂Ⅰ13-6、弧形转臂Ⅱ13-7和安 装架13-8；所述的安装架13-8呈十字形结构；中心管13-5装于安装架13-8 上部中心处，中心管13-5上的通孔穿过安装架13-8与下部相通；角度传感 器Ⅰ13-1和转轴Ⅰ13-3相对设置与一个安装架13-8的两端内侧；角度传感 器Ⅱ13-2和转轴Ⅱ13-4相对设置与另一个安装架13-8的两端内侧；弧形转 臂Ⅰ13-6为半弧形结构，两端分别与角度传感器Ⅱ13-2和转轴Ⅱ13-4相连 接；弧形转臂Ⅱ13-7为半弧形结构，两端分别与角度传感器Ⅰ13-1和转轴 Ⅰ13-3相连接；在弧形转臂Ⅰ13-6和弧形转臂Ⅱ13-7中部设置有随弧形的 条孔，两个调控呈十字形交叉重叠，重合处形成一个通孔。

主吊索5由吊臂6上部绕过后由中心管13-5上的通孔穿过，再由弧形转 臂Ⅰ13-6和弧形转臂Ⅱ13-7交叉处的通孔穿过后与带减摇环吊钩12相连接。

后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其 限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技 术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并 不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种十字型四绳牵引吊重减摆***，其特征在于，所述的十字型四绳牵引吊重减摆***包括：起重机机座和减摆***；

所述的起重机机座包括：回转盘(1)、起重机底座(2)、起重机本体(3)、变幅绳索(4)、主吊索(5)、吊臂(6)；起重机本体(3)通过起重机底座(2)装于回转盘(1)上，并通过起重机底座(2)内电机的驱动下在回转盘(1)上转动；吊臂(6)的底端与起重机底座(2)铰接，顶端为自由端，并通过变幅绳索(4)及主吊索(5)牵引；变幅绳索(4)的一端与装于起重机底座(2)内的电机相连接，另一端与吊臂(6)的上部相连接，在电机的作用下驱动吊臂完成起升、变幅；主吊索(5)的一端与装于起重机底座(2)内的电机相连接，另一端绕过吊臂(6)的上部，穿过减摆***后与带减摇环吊钩(12)相连接；

所述的起重机减摇***包括：外伸杆(11)、减摇锁Ⅰ(7)、减摇索Ⅲ(8)、减摇索Ⅱ(9)、减摇索Ⅳ(10)、角度传感器(13)及带减摇环吊钩(12)；外伸杆(11)为两根，对称铰接于吊臂(6)的两侧，并与装于吊臂(6)上的液压缸驱动刚性连接，实现外伸杆(11)的位置调整；减摇锁Ⅰ(7)的一端与起重机底座(2)内的电机相连接，另一端经过起重机本体(3)上的滑轮以及吊臂(6)上端的换向滑轮，与带减摇环吊钩(12)的前端相连接；减摇索Ⅲ(8)的一端与起重机底座(2)内的电机相连接，另一端经过起重机本体(3)上边的滑轮以及吊臂(6)下端的换向滑轮，连接在带减摇环吊钩(12)的后侧，与带减摇环吊钩(12)前侧连接的减摇锁Ⅰ(7)形成对称关系；减摇索Ⅱ(9)和减摇索Ⅳ(10)的一端分别与带减摇环吊钩(12)水平方向的两侧相连接；另一端分别与吊臂(6)两侧的外伸杆(11)相连接；角度传感器(13)装于吊臂(6)上，与主吊索(5)一起在空间上形成一个稳定的受力结构，从而达到简要的效果。

2.根据权利要求1所述的十字型四绳牵引吊重减摆***，其特征在于，所述的角度传感器(13)包括：角度传感器Ⅰ(13-1)、角度传感器Ⅱ(13-2)、转轴Ⅰ(13-3)、转轴Ⅱ(13-4)、中心管(13-5)、弧形转臂Ⅰ(13-6)、弧形转臂Ⅱ(13-7)和安装架(13-8)；所述的安装架(13-8)呈十字形结构；中心管(13-5)装于安装架(13-8)上部中心处，中心管(13-5)上的通孔穿过安装架(13-8)与下部相通；角度传感器Ⅰ(13-1)和转轴Ⅰ(13-3)相对设置与一个安装架(13-8)的两端内侧；角度传感器Ⅱ(13-2)和转轴Ⅱ(13-4)相对设置与另一个安装架(13-8)的两端内侧；弧形转臂Ⅰ(13-6)为半弧形结构，两端分别与角度传感器Ⅱ(13-2)和转轴Ⅱ(13-4)相连接；弧形转臂Ⅱ(13-7)为半弧形结构，两端分别与角度传感器Ⅰ(13-1)和转轴Ⅰ(13-3)相连接；在弧形转臂Ⅰ(13-6)和弧形转臂Ⅱ(13-7)中部设置有随弧形的条孔，两个调控呈十字形交叉重叠，重合处形成一个通孔。

3.根据权利要求1或2所述的十字型四绳牵引吊重减摆***，其特征在于，所述的主吊索(5)由吊臂(6)上部绕过后由中心管(13-5)上的通孔穿过，再由弧形转臂Ⅰ(13-6)和弧形转臂Ⅱ(13-7)交叉处的通孔穿过后与带减摇环吊钩(12)相连接。

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