称重装置及起重机的制作方法

本发明涉及起重机技术领域，具体地，涉及一种称重装置及起重机。

背景技术：

塔式起重机(简称塔机)是垂直运送货物的起重设备，广泛应用于现代工业与民用建筑施工。起重量称重装置是塔机吊重物品时读取物品重量的重要安全保护装置。起重量称重装置安装在高耸的塔机结构上方，现有技术中的起重量称重装置如图1、图2所示，主要由传感器轴4(含变送器和传感器)、滑轮架12和滑轮1组成。其中滑轮1通过传感器轴4安装在滑轮架12上，滑轮架12设置在臂架7上方。吊重物品时，起升钢丝绳11通过一个包角合力作用在滑轮1上，滑轮1再将钢丝绳11包角合力传递给传感器轴4；传感器轴4受外力作用时，其内部传感器发出信号，经过内部的变送器的信号转换与放大，传送到电控系统进行运算，最后在显示屏上显示吊重物品的重量。

但是目前的起重量称重装置存在以下问题：1.高空使用时传感器轴内部的变送器最容易被雷击而损坏，变送器损坏后，整个传感器轴都必须更换，增加了维护成本。2.受该结构形式的制约，更换传感器轴时，需要让塔机吊钩着地使起升钢丝绳松弛，然后将起升钢丝绳移出滑轮，最后需要在2～3个工人共同协作下，将传感器轴从滑轮架和滑轮中拆离出来。这个拆卸过程较复杂，工作量大，且高空多人作业不安全，易造成人或物的坠落危险。3.现有的传感器轴轴径较大，使用采购成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种称重装置，该装置利用杠杆原理对起重物的重量进行计量，解决了高空安装和拆卸称重单元的难题。

本发明一方面提供一种称重装置，包括：

横梁，所述横梁包括用于安装在起重机臂架上的安装部；

滑轮总成，所述滑轮总成设置在所述横梁上的第一位置并用于在起吊状态下承载吊重物品；

称重单元，所述称重单元包括传感器轴，所述传感器轴设置在所述横梁上不同于所述第一位置的第二位置，所述传感器轴用于承受所述滑轮总成对所述横梁施加的压力并对所述横梁提供反向作用力；

其中，所述横梁能够在所述滑轮总成和所述传感器轴的共同作用下保持平衡。

优选地，所述横梁沿长度方向上依次设有用于安装所述滑轮总成的多个安装孔，以使所述滑轮总成能够在多个所述第一位置中选择。

优选地，所述横梁上设有在所述起吊状态下用作支点的第一耳板，所述横梁通过所述第一耳板与所述臂架转动连接。

优选地，所述滑轮总成和所述称重单元位于所述第一耳板的同侧，且所述滑轮总成位于所述第一耳板和所述称重单元之间。

优选地，所述称重单元包括与所述传感器轴分离设置的变送器，所述变送器用于对所述传感器轴将承受压力所转变为的电信号进行转换和放大。

优选地，所述称重装置包括活动板，所述横梁上设有第二耳板，所述活动板的一端与所述第二耳板转动连接，所述活动板的另一端转动连接有固设在所述臂架上的第一固定座，所述传感器轴穿设于所述第一固定座和所述活动板。

优选地，所述活动板的另一端通过第三销轴与所述第一固定座转动连接，所述活动板与所述第三销轴间隙配合。

优选地，所述称重单元还包括防雷模块，所述防雷模块分别与所述传感器轴和所述变送器相连。

优选地，所述滑轮总成上沿所述滑轮总成的外缘搭设有用于起吊重物的钢丝绳，所述横梁上设有跨过所述滑轮总成顶部的挡绳架，所述钢丝绳被限制在所述滑轮总成和所述挡绳架之间。

本发明第二方面提供一种起重机，包括臂架及以上任意方案所述的称重装置，所述安装部安装于所述臂架上。

通过上述技术方案，本发明称重装置将称重单元和滑轮总成分开设置，利用杠杆原理对起重物的重量进行计量，解决了高空安装和拆卸称重单元的难题，同时减轻了称重单元的承受力，既提高了称重单元的精准性，又极大地降低操作强度和使用成本。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有技术中的起重量称重装置的主视图；

图2是图1的起重量称重装置的俯视图；

图3是本发明一种实施方式的称重装置的结构示意图；

图4是图3的称重装置的俯视图；

图5是图3中a-a面剖视图；

图6是图3中b-b面剖视图；

图7是图3中c-c面剖视图；

图8是图3的称重装置中横梁的主视图；

图9是图8的横梁的侧视图；

图10是图3中横梁的受力示意图；

图11是图3的称重装置工作流程图。

附图标记说明

1—滑轮总成、11—钢丝绳、2—横梁、21—第一耳板、22—第二耳板、23—挡绳架、24—安装孔、25—方钢、26—内贴加强板、27—筋板、28—连接槽钢、29—第四销轴、3—活动板、4—传感器轴、5—防雷模块、6—变送器、7—臂架、71—第一固定座、72—第二固定座、8—第一销轴、9—第二销轴、10—第三销轴、12—滑轮架。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

结合图3，根据本发明的一个方面，提供了一种称重装置，包括：

横梁2，所述横梁2包括用于安装在起重机臂架7上的安装部；

滑轮总成1，所述滑轮总成1设置在所述横梁2上的第一位置并用于在起吊状态下承载吊重物品；

称重单元，所述称重单元包括传感器轴4，所述传感器轴4设置在所述横梁2上不同于所述第一位置的第二位置，所述传感器轴4用于承受所述滑轮总成1对所述横梁2施加的压力并对所述横梁2提供反向作用力；

其中，所述横梁2能够在所述滑轮总成1和所述传感器轴4的共同作用下保持平衡。

通过上述技术方案，本发明称重装置将滑轮总成和称重单元分开设置，即分别设置在所述第一位置和所述第二位置，改变了传统的将滑轮总成和称重单元设置在横梁上同一位置的实施方式，利用杠杆原理对起重物的重量进行计量，减轻了称重单元的承受力，防止称重单元受损，进而提高了称重单元的精准性；同时，由于滑轮总成和称重单元二者的分开设置，使得本装置在拆装称重单元的过程中，无需触动滑轮总成，解决了高空安装和拆卸称重单元的难题，极大地降低了操作强度和使用成本。特别地，所述称重单元包括传感器轴4，所述传感器轴4的工作原理类似于压力传感器，主要用于将承受的压力转变为电信号，在本实施方式中，将所述传感器轴4单独设置在所述第二位置，便于后续的维护。

在本发明的实施方式中，所述横梁2包括平行并列设置的一对横梁杆，所述滑轮总成1设置在一对所述横梁杆之间，所述臂架7包括一对间隔设置的臂架梁以及用于连接一对所述臂架梁的连接梁，所述横梁2位于一对所述臂架梁之间并通过所述安装部安装在所述连接梁上。结合图8、图9，一对所述横梁杆之间设有筋板27和内贴加强板26，以增强所述横梁2的强度和稳定性，另外，两个横梁杆之间通过连接槽钢28和方钢25相连。

可以理解地，在上述杠杆原理中，所述横梁2承受来自所述称重单元和所述滑轮总成1的两个力，所述称重单元和所述滑轮总成1的安装位置决定了两个力的力臂长短，而力臂的变化将改变所述称重单元所承受力的大小，因此，实际操作中，可根据需要改变二者的安装位置。本发明中，作为一种便于实现的实施方式，选择改变所述滑轮总成1的安装位置，具体地，所述横梁2沿长度方向上依次设有用于安装所述滑轮总成1的多个安装孔24，以使所述滑轮总成1能够在多个所述第一位置中进行选择，以改变所述滑轮总成1对所述横梁2所施加的力的力臂长短，最终改变所述称重单元所承受力的大小，从而起到保护所述称重单元的作用。

为保证滑轮总成1运行过程中的平衡稳定，所述安装孔24与所述滑轮总成1的中心相对应，并通过第四销轴29穿设所述安装孔24与所述滑轮总成1的中心将所述滑轮总成1可转动地固定在所述横梁2上。

为实现所述横梁2的安装，并保证所述横梁2能够实现杠杆的作用，所述横梁2上设有在所述起吊状态下用作支点的第一耳板21，所述横梁2通过所述第一耳板21与所述臂架7转动连接。更具体来说，所述臂架7上设有第二固定座72，所述第一耳板21与所述第二固定座72通过所述第一销轴8转动连接，如图7所示。

进一步地，在本发明的实施方式中，所述滑轮总成1和所述称重单元位于所述第一耳板21的同侧，且所述滑轮总成1位于所述第一耳板21和所述称重单元之间。由此，以所述第一耳板21为支点的情况下，所述滑轮总成1对所述横梁2的压力的力臂为所述第四销轴29距所述第一耳板21之间的距离，所述称重单元对所述横梁2的反向作用力的力臂则为所述称重单元距所述第一耳板21之间的距离。

其中，所述称重单元可以采用任意适宜的结构形式。优选地，所述称重单元包括与所述传感器轴4分离设置的变送器6，所述变送器6用于对传感器轴4将承受压力所转变为的电信号进行转换和放大。现有技术中所述传感器轴4和所述变送器6往往设置在一起，但由于变送器较容易损坏，一旦损坏，必须更换整个传感器轴，导致增加维护成本。而本发明中，所述变送器6设置在所述臂架7上，通过将所述传感器轴4和所述变送器6分离设置，解决了现有技术中所述变送器6难以更换或不能够更换的问题，直接降低了使用维护成本，间接提高了起重机的可靠性。

由于在起吊过程中，随着吊重物品重量的变化，所述滑轮总成1对所述横梁2施加力会相应发生变化。为了在所述滑轮总成1施加力波动下，便于所述横梁2感应力的变化并保持受力平衡，所述称重装置包括活动板3，所述横梁2上设有第二耳板22，所述活动板3的一端与所述第二耳板22转动连接，具体地，通过所述第二销轴9转动连接，所述活动板3的另一端转动连接有固设在所述臂架7上的第一固定座71，所述传感器轴4穿设于所述第一固定座71和所述活动板3，此处采用所述传感器轴4既能起到连接的作用，又可实现感知压力的目的。由此实现了所述横梁2相对于所述臂架7的活动连接，所述滑轮总成1对所述横梁2施加的压力通过所述活动板3传递至所述传感器轴4，同时所述传感器轴4将产生反向作用力并通过所述活动板3作用在所述横梁2上。

结合图5，所述活动板3的另一端通过第三销轴10与所述第一固定座71转动连接，所述活动板3与所述第三销轴10间隙配合，使得所述第三销轴10不承担任何力，以便所述传感器轴4能够单独承受来自所述横梁2的作用力，而所述第三销轴10的主要作用是方便所述传感器轴4的安装。

需要说明的是，为防止所述变送器6被雷击而损坏，进一步提高所述称重装置的可靠性，所述称重单元还包括防雷模块5，所述防雷模块5分别与所述传感器轴4和所述变送器6相连。为方便实现各自的功能，所述变送器6设置在所述臂架上，所述防雷模块5优选地设置在所述变送器6旁边，以起到保护所述变送器6防雷击的作用。

在本发明的实施方式中，所述称重装置还包括用于计算吊重物品重量的安全监控模块以及用于显示重量的显示屏。结合图11，本发明具体称重过程为：当所述传感器轴4受到经所述活动板3传递的来自横梁2的外作用力后，其内部传感器将发出信号，该信号经过所述防雷模块5的过滤，再经过所述变送器6的转换与放大，然后传送到所述安全监控模块进行运算，最终在所述显示屏上显示出当前吊重物品的重量，从而完成测量。

为保证称重过程的安全性，实际使用中还可增设蜂鸣器。当所述安全监控模块计算出的吊重物品的重量超过安全监控模块预设的最大允许重量时，蜂鸣器将发出警告声音。同时当变送器6受到雷击作用时，所述防雷模块5将起到保护作用，有效防止所述变送器6被雷击损坏。

通常情况下，为方便起重，所述滑轮总成1上沿所述滑轮总成1的外缘搭设有用于起吊重物的钢丝绳11，具体来说，所述钢丝绳11的一端连接有重物，另一端与起升机构相连，在本实施方式中，该起升机构为起重机。

起吊重物的过程中，所述钢丝绳11将对所述滑轮总成1产生一个包角合力，在所述吊重物品重量不变的情况下，所述滑轮总成1安装位置的变化，即选择不同位置的安装孔24对所述滑轮总成1进行安装时，不仅会改变力臂的长短，还会改变上述包角合力的大小，这是因为当所述滑轮总成1位置改变后，搭接在滑轮总成1上的所述钢丝绳11的角度会发生变化，从而导致包角合力大小的变化。

可见，通过改变滑轮总成1的安装位置，将同时导致力和力臂的大小发生变化，根据杠杆原理，最终会导致所述称重单元承力的大小发生改变。因此，实际应用中，可通过选择所述滑轮总成1适宜的安装位置，使得所述称重单元所需承力尽可能的降低，从而保护所述称重单元正常工作，防止损坏。

为防止所述钢丝绳11在所述滑轮总成1上脱落，所述横梁2上设有跨过所述滑轮总成1顶部的挡绳架23，所述钢丝绳11被限制在所述滑轮总成1和所述挡绳架23之间，如图4、图6所示。具体地，由于所述横梁2包括一对横梁杆，因此，所述挡绳架23跨过所述滑轮总成1后，两端分别固定在所述横梁杆上。可以理解地，当所述滑轮总成1的安装位置改变的时候，需相应的调整所述挡绳架23的安装位置，以充分发挥所述挡绳架23的作用。

结合图10，从受力的角度详细来说，在起吊重物时，所述钢丝绳在滑轮总成1上形成一个包角合力f合，作用在所述横梁2的穿设于所述安装孔24的第四销轴29处，该合力f合可分为f合x和f合y，且f合y到所述第一耳板21处的力臂距离为l1。所述横梁2上在所述第一销轴8处受到分力fax和fay的作用，即所述臂架7对它的支撑力。所述横梁2受到所述滑轮总成1的压力后将通过所述活动板3作用给所述传感器轴4，同时所述传感器轴4会提供一个反向作用力，因此所述横梁2上在所述第二销轴9处受到分力fcx和fcy的作用，且fcy到所述第一销轴8处力臂距离为l2。

起吊重物过程中，上述六个力共同作用在横梁2上且维持平衡。基于力学平衡原理fcy×l2+fay×0+f合y×l1＝0,那么fcy＝-f合y×l1/l2,而l2大于l1，所以fcy小于f合y。可以理解地，所述传感器轴4上的受到方向向下压力f与销轴c处的fcy是大小相等，方向相反，因此所述传感器轴4上的受到方向向下压力f小于f合y，进一步地更有所述传感器轴4上的受到方向向下压力f将远小于f合。

传统的结构形式中，将传感器轴4设置在所述滑轮总成1的中心，即设置在所述第四销轴29处，其受到的力为f合，而本申请中通过改变安装位置和结构形式，巧妙的利用杠杆原理，使得所述传感器轴4承受的压力f远小于f合。常见地，所述传感器轴的轴径越大，其所能承受的力越大，可见，本申请的称重装置相比于传统的结构形式，由于所述传感器轴所需承受的压力的降低，相应地，可以减小传感器轴的轴径大小，从而有效地降低了采购成本。

在受力计算时，还可通过改变所述滑轮总成1在所述横梁2上的安装位置，分别计算所述传感器轴4受力大小，从而确定所述传感器轴4的承力范围，使用过程中需保证不能超过所述传感器轴4的承力范围，以减小对所述传感器轴4的冲击，增加整个称重装置的可靠性，提高称重的精准性。

本发明还提供了一种起重机，包括臂架7及以上任意方案所述的称重装置，所述安装部安装于所述臂架7上。可以理解地，所述第一耳板21、所述第二耳板22和所述活动板3共同组成所述横梁2的安装部。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。