一种龙门吊全方位转向装置及方法与流程

本发明涉及移动式龙门吊转向技术领域，特别是一种龙门吊全方位转向装置及方法。

背景技术：

以下对本发明的相关技术背景进行说明，但这些说明并不一定构成本发明的现有技术。

当今大型移动式龙门吊技术在国内已经比较成熟，大型移动式龙门吊外形尺寸较大，一般采用轨道式和轮胎式移动方式，两者实现全方位转向比较困难，尚未见相关报道。国内的移动式龙门吊装置不具有全方位转向的功能。

目前轮胎式的龙门吊装置可以走弧线完成从一个位置到另一位置的转向，但转向到位不仅需要较大的场地，而且行走位置产生偏差后需要倒车后重新校正，不适合大多数吊装作业环境，效率低下。

轨道式车辆设备均采用弧形轨道式转向方式，该转向装置由弧形导轨、转向架和车体等组成，转向架通过一颗立轴与车体铰接，转向架可相对车体转动，转向架上的车轮踏面支承在导轨顶面上，通过车轮轮缘与导轨侧面的接触实现转向架相对车体的偏转，最终完成车体的转向。轨道式龙门吊移动位置有限，钢轨需要定期更换，成本较高。

因此，现有技术中需要一种能够解决龙门吊转向困难的问题的技术方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种龙门吊全方位转向装置及方法，能够实现龙门吊全方位转向。

根据本发明的一个发明，提供一种龙门吊全方位转向装置，包括：设置在龙门吊支腿下端的行走梁，设置在行走梁两端的行走转向机构，和设置在行走梁中间的顶升机构；顶升机构用于将行走梁顶起或降下；行走转向机构包括：行走轮系、行走台架和回转机构；其中，

回转机构设置在行走梁的下方，包括回转轴承、回转驱动电机和齿轮；回转轴承的内圈与所述行走梁连接，外圈与行走台架连接；齿轮安装在回转驱动电机的输出轴上，且与回转轴承的外圈啮合；

行走轮系包括行走轮、法兰盘、车轮轴和调心滚子轴承；行走轮通过螺栓固定在法兰盘上，法兰盘套设在车轮轴上、且通过平键与车轮轴连接；车轮轴的两端分别通过调心滚子轴承设置在行走台架上；

每个行走轮系包括一个、两个或更多个行走轮。

优选地，回转机构进一步包括：设置在回转轴承外圈上端面的角度指示码盘。

优选地，行走台架包括：行走车轮架、回转支承法兰和轴承座；行走车轮架具有开口朝下的凹腔结构；凹腔结构的两侧分别设置一个用于安装调心滚子轴承的轴承座；回转支承法兰设置在行走车轮架的上端，且与回转轴承的外圈连接。

优选地，行走转向机构进一步包括：行走驱动机构；行走驱动机构包括：行走驱动电机、90°转角减速机和减速机法兰；行走驱动电机与所述90°转角减速机连接，90°转角减速机的输出端与车轮轴通过平键连接；

减速机法兰安装在所述90°转角减速机的上端面；行走台架进一步包括：设置在行走车轮架上的行走驱动支架；减速机法兰通过加强螺栓与行走驱动支架连接。

优选地，顶升机构包括：球头靴、蜗杆升降机和安装座；安装座为“T”型结构，安装座的上端与行走梁连接，下端与蜗杆升降机的输出轴的上端连接；蜗杆升降机水平安装在安装座的下端，蜗杆升降机的输出轴为螺纹牙口；球头靴设置在蜗杆升降机的输出轴的下端。

优选地，龙门吊两个支腿下端的行走梁相互平行，每条行走梁上的两个行走转向机构之间的间距相等，每个龙门吊下端的四个行走转向机构俯视时形成一个矩形布局。

优选地，行走梁的两端分别设置一个行走转向机构法兰，行走梁的中间设置有顶升机构法兰；行走转向机构通过行走转向机构法兰与行走梁连接，顶升机构通过顶升机构法兰与行走梁连接。

根据本发明的第二方面，提供采用上述装置的龙门吊全方位转向方法，包括如下步骤：

利用所述顶升机构将行走梁顶起，使龙门吊下端四个行走轮悬空；

通过回转驱动电机驱动所述回转轴承转动，直至龙门吊下端四个行走轮的运动方向达到预设方向；

利用顶升机构将行走梁降落，然后驱动行走轮滚动，使龙门吊沿着预设方向向前或向后直线移动。

根据本发明的第三方面，提供采用上述装置的龙门吊全方位转向方法，包括如下步骤：

根据龙门吊下端四个行走轮的位置确定每个行走轮的第一旋转角度；其中，第一旋转角度是指所述行走轮处四个行走轮外接圆的切线与所述行走轮所在行走梁之间的夹角；

依据每个行走轮的旋转角度，通过回转驱动电机驱动回转轴承转动，直至龙门吊下端四个行走轮的运动方向与外接圆相切；

利用顶升机构将行走梁降落，然后驱动行走轮滚动，使龙门吊实现原地转向。

根据本发明的第四方面，提供采用上述装置的龙门吊全方位转向方法，包括如下步骤：

根据龙门吊下端一个行走梁上的顶升机构、以及另一个行走梁上的两个行走转向机构的位置，确定另一个行走梁上的行走轮的第二旋转角度；其中，第二旋转角度是指所述另一个行走梁上的行走轮处的转向圆切线与所述另一个行走梁之间的夹角；转向圆是指以所述一个行走梁上的顶升机构为圆心、所述另一个行走梁上的行走轮到圆心的距离为半径的圆；

依据第二旋转角度，通过所述另一个行走梁上的回转驱动电机驱动回转轴承转动，直至所述另一个行走梁上的行走轮的运动方向与转向圆相切；

通过所述一个行走梁上的回转驱动电机驱动对应回转轴承转动，使所述一个行走梁上的行走轮的运行方向与行走梁垂直；

利用顶升机构将行走梁降落，然后驱动行走轮滚动，使龙门吊以所述一个行走梁上的顶升机构为圆心转动。

本发明的龙门吊全方位转向装置包括：设置在龙门吊支腿下端的行走梁，设置在行走梁两端的行走转向机构，和设置在行走梁中间的顶升机构；行走转向机构包括：行走轮系、行走台架和回转机构。通过顶升机构能够将行走梁顶起或降下，使行走轮系悬空；通过回转机构能够改变行走轮系的运动方向，使行走梁上的龙门吊实现全方位转向，进而扩大吊装设备作业环境的使用范围。此外，回转机构包括回转轴承、回转驱动电机和齿轮，通过回转驱动电机和齿轮驱动回转轴承转动，能够准确控制行走轮系的运动方向，提高吊装作业的精确度。根据本发明的龙门吊全方位转向装置及方法能够实现全方位转向，作业准确度和精确度高，适用范围广，在大型目标的吊装、运输和准确定位方面具有极大的应用价值。

附图说明

通过以下参照附图而提供的具体实施方式部分，本发明的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中：

图1是本发明龙门吊全方位转向装置的结构示意图；

图2是本发明龙门吊全方位转向装置的左视图；

图3是本发明行走梁的结构示意图；

图4是本发明行走轮系的结构示意图；

图5是本发明行走台架的结构示意图；

图6是本发明回转机构的结构示意图；

图7是本发明行走驱动机构的结构示意图；

图8是本发明顶升机构的结构示意图；

图9是本发明龙门吊全方位转向装置的原地转向模式示意图；

图10是本发明龙门吊全方位转向装置的单点支承转向模式示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。

根据本发明的一个方面，提供了一种龙门吊全方位转向装置，参见图1，包括：行走梁1，设置在行走梁1两端的行走转向机构2，和设置在行走梁1中间的顶升机构3。行走梁1设置在龙门吊支腿的下端，用于支撑龙门吊。行走梁1的结构和形状根据实际情况进行设计，本发明不做具体限定，例如行走梁1为由板材拼焊而成的结构件，呈桁架式或中空外实的箱型结构。同一龙门吊下端两个行走梁1可以通过桁架或其他连接件连接在一起，如图9或10所示，两个行走梁1通过桁架40连接。行走转向机构2和顶升机构3可以直接与行走梁1固定或可拆卸连接，也可以通过其他连接件连接。在图3示出的优选实施例中，行走梁1的两端分别设置一个行走转向机构法兰4，行走梁1的中间设置有顶升机构法兰5。行走转向机构2通过行走转向机构法兰4与行走梁1连接，顶升机构3通过顶升机构法兰5与行走梁1连接。

行走转向机构2包括：行走轮系6、行走台架7和回转机构8，如图2所示。回转机构8设置在行走梁1的下方，包括回转轴承20、回转驱动电机21和齿轮22，参见图6。回转轴承20的内圈与行走梁1连接，外圈与行走台架7连接；齿轮22安装在回转驱动电机21的输出轴上，且与回转轴承20的外圈啮合。回转驱动电机21转动驱动齿轮22转动，齿轮22通过啮合驱动回转轴承20的外圈转动，进而改变行走轮系6的运动方向。

一方面，本发明回转轴承20的外圈可以在回转驱动电机21和齿轮22的驱动下进行360°转动，从而使行走轮系6实现全方位转动，与现有的轮胎式转向装置或者轨道式转向装置相比，转向范围更大，并且成本更低。

另一方面，目前轮胎式的龙门吊装置转向时需要较大的场地，对于带有急转弯等的道路，轮胎式转向装置很难同行；现有轨道式转向装置则需要借助车轮轮缘与导轨侧面的接触实现转向。本发明的全方位转向装置无需占用较大场地，也无需借助车轮轮缘与导轨侧面的接触实现转向，通过顶升机构3将行走梁1顶起使行走轮悬空、通过回转机构8改变行走轮系6的运动方向即可实现原地转向，对各用使用环境的适用性强，从而扩大吊装设备作业环境的使用范围。

此外，由于采用回转驱动电机21驱动实现转向，通过控制回转驱动电机21的转动角度即可准确控制行走轮系6的转向角度，因此作业准确度和精确度高，无需重新校正行走轮系6的转向角度，适用范围广，成本低，在大型目标的吊装、运输和准确定位方面具有极大的应用价值。

为了便于直观了解行走轮系6的转向角度，可以在回转轴承20的外圈的上端面设置角度指示码盘23，通过角度指示码盘23获取每个行走轮的运动方向。当行走梁1上两个角度指示码盘23的数值相等时，表明该行走梁1上两个行走轮系6的运动方向相同。

如图4所示，行走轮系6包括行走轮10、法兰盘11、车轮轴12和调心滚子轴承13。行走轮10通过螺栓固定在法兰盘11上，法兰盘11套设在车轮轴12上，且通过平键与车轮轴12连接。车轮轴12的两端分别通过调心滚子轴承13设置在行走台架7上。每个行走轮系6包括一个、两个或更多个行走轮10。在图4示出的优选实施例中，每个行走轮系6包括两个行走轮10。行走轮10可以与车轮轴12可拆卸地设置在一起，也可以是一体化结构，以便于维修和安装。行走轮10可以是一体化的金属圆盘结构，也可以是包括轮毂15和橡胶轮胎14的轮胎结构。采用轮胎结构能够防止因底面不平整导致的行走过程中震动，提高转动及运动过程中的稳定性。

在图5示出的优选实施例中，行走台架7包括：行走车轮架16、回转支承法兰17和轴承座18。行走车轮架16具有开口朝下的凹腔结构，凹腔结构的两侧分别设置一个用于安装调心滚子轴承13的轴承座18。回转支承法兰17设置在行走车轮架16的上端，且与回转轴承20的外圈连接。回转轴承20的外圈在齿轮22的驱动下转动时，整个行走台架7转动，由于行走轮系6设置在行走台架7上，因此行走轮系6能够跟随行走台架7一起转动，实现运动方向的。

实际使用过程中，可以人工推动或者借助其他外力推动行走轮10转动。当然，也可以在行走转向机构2中设置行走驱动机构9。在图7示出的优选实施例中，行走驱动机构包括：行走驱动电机24、90°转角减速机25和减速机法兰26。行走驱动电机24与90°转角减速机25连接，90°转角减速机25的输出端与车轮轴12通过平键连接；减速机法兰26安装在90°转角减速机25的上端面。行走台架7可以进一步包括：设置在行走车轮架16上的行走驱动支架19，由于用于安装固定行走台架7。减速机法兰26通过加强螺栓与行走驱动支架19连接。采用电机驱动行走轮10转动，能够准确控制行走轮10的转动角度，防止溜车。选用90°转角减速机25，能够节省安装空间，防止减速机影响行走轮10转向，因为减速机也要一起转动。此外，采用90°转角减速机25也节省线缆的铺设长度。

顶升机构3用于将行走梁1顶起或降下。在图8示出的优选实施例中，顶升机构包括：球头靴27、蜗杆升降机28和安装座29。安装座29为“T”型结构，安装座29的上端与行走梁1连接，下端与蜗杆升降机28的输出轴的上端连接。蜗杆升降机28水平安装在安装座29的下端，蜗杆升降机28的输出轴为螺纹牙口。球头靴27设置在蜗杆升降机28的输出轴的下端。采用球头靴27能够实现行走梁转动。例如，蜗杆升降机28将行走梁1顶起时，行走梁系6悬空，通过回转驱动电机驱动回转轴承转动，直至龙门吊下端四个行走轮的运动方向与四个行走轮外接圆相切，然后通过蜗杆升降机28将行走梁1降落，驱动行走轮滚动，即可使行走梁1以球头靴27为中心实现原地转向。

为了提高保持龙门吊的结构稳定性，优选地，龙门吊两个支腿下端的行走梁相互平行，每条行走梁上的两个行走转向机构之间的间距相等，每个龙门吊下端的四个行走转向机构俯视时形成一个矩形布局。

根据本发明的第二方面提供了采用上述装置的龙门吊全方位转向方法，包括如下步骤：

利用顶升机构将行走梁顶起，使龙门吊下端四个行走轮悬空；

通过回转驱动电机驱动回转轴承转动，直至龙门吊下端四个行走轮的运动方向达到预设方向；

利用顶升机构将行走梁降落，然后驱动行走轮滚动，使龙门吊沿着预设方向向前或向后直线移动。

根据本发明的第三方面提供了采用上述装置的龙门吊全方位转向方法，包括如下步骤：

根据龙门吊下端四个行走轮的位置确定每个行走轮的第一旋转角度；其中，第一旋转角度是指所述行走轮处四个行走轮外接圆的切线与所述行走轮所在行走梁之间的夹角；例如最小轮距6米最大轮距12米的轮胎式龙门吊的第一旋转角度是27°；

依据每个行走轮的旋转角度，通过回转驱动电机驱动回转轴承转动，直至龙门吊下端四个行走轮的运动方向与外接圆相切；

利用顶升机构将行走梁降落，然后驱动行走轮滚动，使龙门吊实现原地转向。

图9示出了本发明龙门吊全方位转向装置的原地转向模式示意图。图中30表示四个行走轮的外接圆，也即行走转向机构2的运动轨迹。10为四个行走轮的外接圆的圆心，即行走转向机构2的运动轨迹的圆心。20表示行走转向机构2的运动轨迹切线，行走转向机构2所在行走梁与运动轨迹切线20的夹角为第一旋转角，本实施例中第一旋转角为27°。现有龙门吊无法实现原地自转，并且转向时往往需要较大的场地。本发明中，可以使龙门吊两侧的行走轮系以四个行走轮系外接圆的圆心为中心转动，从而实现原地转向，并且占用场地小。

根据本发明的第四方面提供了采用上述装置的龙门吊全方位转向方法，包括如下步骤：

根据龙门吊下端一个行走梁上的顶升机构、以及另一个行走梁上的两个所述行走转向机构的位置，确定所述另一个行走梁上的行走轮的第二旋转角度；其中，第二旋转角度是指所述另一个行走梁上的行走轮处的转向圆切线与所述另一个行走梁之间的夹角；转向圆是指以所述一个行走梁上的顶升机构为圆心、所述另一个行走梁上的行走轮到所述圆心的距离为半径的圆；例如最小轮距6米最大轮距12米的轮胎式龙门吊的第二旋转角度是14°；

依据第二旋转角度，通过所述另一个行走梁上的回转驱动电机驱动所述回转轴承转动，直至所述另一个行走梁上的行走轮的运动方向与所述转向圆相切；

通过所述一个行走梁上的回转驱动电机驱动对应回转轴承转动，使所述一个行走梁上的行走轮的运行方向与所述行走梁垂直；

利用顶升机构将行走梁降落，然后驱动行走轮滚动，使龙门吊以所述一个行走梁上的顶升机构为圆心转动。

图10示出了本发明龙门吊全方位转向装置的单点支承转向模式示意图。图中31表示以龙门吊一侧行走梁上的顶升机构为圆心、另一侧行走梁上的行走轮到该圆心的距离为半径的转向圆，也即龙门吊一侧行走梁上行走转向机构的运动轨迹。11为龙门吊另一侧行走梁上行走转向机构的运动轨迹的圆心。21表示龙门吊另一侧行走梁上行走转向机构的运动轨迹切线，龙门吊另一侧行走梁与上述运动轨迹切线21的夹角为第二旋转角，本实施例中第一旋转角为14°。龙门吊通过带有急转弯等的道路时，往往不容易转向。本发明中，在急转弯处，可以使龙门吊一侧的行走轮系固定不动，另一侧的行走轮系以固定侧的顶升机构为圆心转动，从而实现转向。

与现有技术相比，本发明的龙门吊全方位转向装置能够实现全方位转向，并且成本低、作业准确性和精确性高、适用范围广。

虽然参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于文中详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对所述示例性实施方式做出各种改变。