一种起重机防晃装置的制作方法

本实用新型涉及一种船用起重机，特别是一种起重机防晃装置。

背景技术：

船用克令吊能够实现船与船之间货物的过驳，是提高我国海上物资保障及运输能力的重要装备。受海浪及海风的影响，船体本身发生横摇、纵摇等六维运动，在这种工况下克令吊还要实现起重过程中的回转、起升、变幅等动作，加之具有随机特性的风力对货物的扰动，导致吊机柔性绳索下的货物由于惯性发生空间摆动现象，而该现象在海况条件恶化时尤为突出。所以需亟需对传统克令吊防晃改造或改进的技术。现有技术仍无法针对船舶克令吊防晃改装提出较好的电动解决方案。专利US6439407B1中提出采用单滑块起重，并在滑块侧面增加两个防晃牵绳，再将重物通过一六自由度并联绳牵机构连接至滑块底部，其缺点是需要控制的部分过多，且六自由度并联绳牵机构本身就需要一定的占用空间。专利EP2526042B1提出了一种能沿吊臂方向与其垂直方向防晃的起重机，其缺点是升降部分不能适应狭窄的货物存放环境；专利CN201621218272.X提出了一种能减少吊臂方向晃动的起重机，其缺点是在多级活动臂末端的支撑臂重量与力臂过大，占用空间，且只能单一维度防晃。专利CN105621275A提出了一种应用并联机构防晃的吊机，其在吊机下方增加了一个三分支的并联机构，其缺点是吊机重力过大，对并联机构出力要求较高。专利US7367464B1，该专利提出了一种以两根转动梁控制并防晃重物在沿吊臂方向晃动的起重机，其缺点是只能单一维度防晃。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种负载大、起吊空间域广的可快速抑制载重物沿吊臂以及垂直吊臂方向晃动的起重机防晃装置。

本实用新型主要包括拉索机构、载重索机构、牵索机构、载重索作动装置、牵索作动装置、拉块、拉块动滑轮和载重滑轮，其中，拉块包括矩形框架和三个结构相同的滑轮，三个滑轮通过轴依次设在矩形框架内，拉块动滑轮与载重滑轮共同设在吊钩上面，构成滑轮组；拉索机构包括拉索驱动装置和拉索，拉索驱动装置设在吊机吊臂的中部下方，拉索的一端固定在拉索驱动装置的绞车上，其另一端从拉索驱动装置引出，绕过设在吊臂顶端载重索驱动装置下方的定滑轮上，又绕过拉块中间的滑轮，再绕过拉块动滑轮，最后固定在拉块的矩形框架上；

载重索机构包括载重索末端定滑轮、载重索压轮、载重索作动装置、载重索驱动装置和载重索，其中载重索末端定滑轮设在吊车吊臂中部上方，载重索驱动装置设在吊车吊臂的前端；载重索驱动装置内设有一个绞车和两个定滑轮，绞车设在两个定滑轮中间，载重索作动装置包括载重索作动器、载重索作动器缸筒以及两个压轮，其中载重索作动装置设在载重索末端定滑轮与载重索驱动装置之间的吊车吊臂上面，载重索作动器缸筒下端固连在吊车吊臂上，缸筒上端连接载重索作动器下端，载重索作动器上端设有一个载重索作动器压紧滑轮，两个载重索压轮固定在载重索作动器缸筒的两侧，载重索末端定滑轮固连在吊臂中部上方；载重索的一端固定在载重索驱动装置内的绞车上，其另一端从载重索驱动装置内的绞车引出，经过拉块最左边的滑轮和吊钩上的两个载重滑轮，绕过拉块最右边滑轮，再绕过载重索驱动装置内的两个定滑轮，经右侧载重索压轮上部并压紧，接着穿过载重索作动器压紧滑轮下部并压紧，然后绕过左侧载重索压轮上部并压紧，最后固定在载重索末端定滑轮上；

牵索机构包括牵索驱动装置、支撑架、牵索、牵索压轮、牵索定滑轮和牵索作动装置，其中支撑架与吊车吊臂固定连接，牵索驱动装置、牵索作动装置以及牵索定滑轮依次通过支撑架固连在吊车吊臂上,牵索作动装置包括牵索作动器、牵索作动器缸筒以及两个牵索压轮，其中牵索作动器缸筒下端固连在支撑架中部，牵索作动器缸筒上端连接牵索作动器下端，牵索作动器上端设有一个牵索作动器压紧滑轮，两个牵索压轮固定在牵索作动器缸筒的两侧；牵索的一端固定在拉块矩形框架一侧的伸出连接块上，其另一端从牵索驱动装置引出，绕过内侧牵索压轮上部并压紧，接着穿过牵索作动器压紧滑轮下部并压紧，然后绕过外侧牵索压轮上部并压紧，又绕过牵索定滑轮，最后固定在拉块矩形框架另一侧面的伸出连接块上。

第二种连接方式：所述拉块为矩形框架，两个结构相同的滑轮通过轴并排设在矩形框架内，两个结构相同的载重滑轮设在吊钩上面，拉索机构中的拉索驱动装置设在吊机吊臂的中部下方，拉索的一端固定在拉索驱动装置的绞车上，其另一端从拉索驱动装置引出，绕过设在吊臂前部下面的定滑轮，又经过拉块左边滑轮，再经过重载滑轮，最后固定在拉块的矩形框架上；载重索驱动装置设在靠吊车一侧的吊车吊臂上，载重索作动器设在吊车吊臂前部，载重索作动装置中的载重索作动器的缸筒下端固连在吊车吊臂上，缸筒上端连接载重索作动器下端，载重索作动器上端设有一个载重索作动器压紧滑轮，两个载重索压轮固定在载重索作动器缸筒的两侧；载重索的一端固定在载重索驱动装置的绞车上，其另一端从载重索驱动装置引出，绕过左侧载重索压轮上部并压紧，接着绕过载重索作动器压紧滑轮下部并压紧，然后绕过右侧载重索压轮上部并压紧，再绕过吊车吊臂前端的滑轮和拉块右边的滑轮，最后固定在滑轮组上方的连接板上。

第三种连接方式：在吊车基座上设有立柱，立柱的顶端设有一对起重索驱动装置，两根起重索的一端分别从立柱顶端的两个起重索驱动装置引出，其另一端分别固定在吊臂前部两侧板顶端上，左右两根支撑架承重索的一端分别与起重索中部固连，其另一端分别与支撑架的两端连接。吊臂依靠起重索起吊，左右两根支撑架承重索，用来平衡支撑架受牵索的拉力，减少支撑架产生的变形，使受力更加合理。

本实用新型的工作过程及原理如下：

载重物沿吊臂水平方向位置主要由翅膀形支撑架，拉块以及载重索驱动装置三个点组成的三角形形状决定，载重物垂直方向的位置主要由载重索机构和拉索机构的速度差决定。载重滑轮由载重索的长度控制，拉块的位置是由载重索与拉索共同决定的。在牵索长度不变的前提下，当载重索的速度是拉索的两倍时，拉块与载重滑轮以相同的速度升降；当载重索的速度与拉索的速度相同时，以地面为坐标系，拉块静止不动，载重滑块位置可任意变动。当载重索与拉索长度不变时，牵索的长度变化可控制拉块以固定点为圆心转动。

在上述理论基础之上，进行载重物防晃分析。当载重物受外界环境影响而沿吊臂方向晃动时，可同步驱动牵索作动器与载重索作动器，使牵索沿吊臂方向做微小幅度，不同频率的晃动，以此抑制载重物沿吊臂方向的晃动。当载重物在外界环境与运动停止的复合影响下，沿垂直于吊臂方向晃动时，可同时反向驱动牵索作动器，使牵索左右两边的长度反向变化，从而控制拉块沿吊臂垂直方向的晃动，以此抑制载重物沿吊臂垂直方向的晃动。同理，在实际情况，沿吊臂方向以及垂直方向的晃动均存在，因此，可根据受力反馈进行动力学建模，并在此基础上控制作动器，以此抑制载重物的复合方向晃动。

本实用新型的驱动原理为：拉块通过牵索驱动装置，拉索驱动装置，载重索驱动装置共同驱动，由载重索驱动装置与拉索驱动装置的收拉共同决定其竖直方向位置。由拉索驱动装置驱动决定拉块绕空间某点转动半径，再由牵索驱动装置决定绕此点及半径转动角度，从而确定拉块的空间位置。载重滑轮：通过牵索驱动装置，拉索驱动装置，载重索驱动装置共同驱动，由载重索驱动装置的收拉决定其竖直方向位置。载重滑轮与拉块在相同竖直方向上。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1、可抑制载重物沿吊臂方向和垂直于吊臂方向的晃动。海上环境通常多变而复杂，而传统防晃方式只能抑制载重物沿吊臂方向的晃动，依靠载重索作动装置以及翅膀形支撑架上的两个牵索作动装置共同控制拉块的空间位置，使载重物晃动幅度快速减小，从而降低复杂海况带来的起吊难度。

2、高频、高动态响应地抑制晃动。传统防晃方式抑制晃动的反应较慢，而依靠主动控制的方式能够实现高频率、高动态响应地抑制载重物晃动。

3、负载大、起吊空间域广。由拉块与载重滑轮的双滑块结构增加了起吊载重物的最大起重量，负载变得更大。在一些较复杂的起吊环境下，起吊空间有时会变得较狭窄，由于绳索的牵引角度多变，会导致绳索擦碰到货物或者货箱，而使用拉块与吊钩分离的设计，使拉块上部分有角度绳索构成的三角形来控制重物的水平位置，由拉块下部分的绳索来控制重物垂直方向的位置，在起吊时通过调节载重索与拉索的相对运动速度保持拉块在较高位置，可解决狭窄起吊空间存在的问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的立体示意简图。

图2为本实用新型实施例1牵索机构的示意简图。

图3为本实用新型实施例1拉块的示意简图。

图4为本实用新型实施例1载重索驱动装置示意简图。

图5为本实用新型实施例1拉块与载重滑轮以及牵索、拉索与载重索之间的连接关系示意简图。

图6为本实用新型实施例2的立体示意简图。

图7为本实用新型实施例2拉块、牵索、载重索以及拉索连接关系示意简图。

图8为本实用新型实施例2拉块与载重滑块以及载重索与拉索连接之间的连接关系示意简图。

图9为本实用新型实施例3的立体示意简图。

图中：1、牵索驱动装置，2、翅膀形支撑架，3、拉索驱动装置，4、载重索驱动装置，5、牵索，6、拉索，7、载重索，8、拉块，9、拉块动滑轮，10、载重滑轮，11、载重块，12、牵索压轮，13、牵索定滑轮，14、牵索作动器，15、吊臂，16起重索，17、翅膀形支撑架承重索，18、载重索末端定滑轮，19、载重索压轮，20、载重索作动器，21、吊钩

具体实施方式

实施例1

在图1所示的起重机防晃装置示意图中，拉块8为矩形框架，如图3所示，三个结构相同的滑轮通过轴依次设在矩形框架内，拉块动滑轮9与两个载重滑轮10共同设在吊钩上面，构成滑轮组，如图5所示；拉索机构中的拉索驱动装置3设在吊机吊臂15的中部下方，拉索6的一端固定在拉索驱动装置的绞车上，其另一端从拉索驱动装置引出，绕过设在吊臂顶端载重索驱动装置4下方的定滑轮，又绕过拉块中间的滑轮，再绕过拉块动滑轮，最后固定在拉块的矩形框架上；

载重索机构中的载重索末端定滑轮18设在吊车吊臂中部上方，载重索驱动装置4设在吊车吊臂的顶端；载重索驱动装置内设有一个绞车和两个定滑轮，绞车设在两个定滑轮中间，载重索作动装置设在载重索末端定滑轮与载重索驱动装置之间的吊车吊臂上面，载重索作动装置中的载重索作动器20的缸筒下端固连在吊车吊臂上，缸筒上端连接载重索作动器下端，载重索作动器上端设有一个载重索作动器压紧滑轮，两个载重索压轮19固定在载重索作动器缸筒的两侧，载重索末端定滑轮固连在吊臂中部上方；载重索7的一端固定在载重索驱动装置内的绞车上，其另一端从载重索驱动装置内的绞车引出，经过拉块最左边的滑轮和吊钩上的两个载重滑轮，绕过拉块最右边滑轮，再绕过载重索驱动装置内的两个定滑轮，经右侧载重索压轮上部并压紧，接着穿过载重索作动器压紧滑轮下部并压紧，然后绕过左侧载重索压轮上部并压紧，最后固定在载重索末端定滑轮上；载重块11牵引在载重滑轮下方吊勾21处。

如图2所示，翅膀形支撑架2与载重索末端定滑轮18一侧的吊车吊臂垂直固定连接，牵索定滑轮13设在翅膀形支撑架靠外的一端，牵索驱动装置1设在翅膀形支撑架的另一端，牵索作动装置中的牵索作动器14设在翅膀形支撑架中部，牵索作动器的缸筒下端固连在翅膀形支撑架中部，缸筒上端连接牵索作动器下端，牵索作动器上端设有一个牵索作动器压紧滑轮，两个牵索压轮12固定在牵索作动器缸筒的两侧；牵索5的一端固定在拉块矩形框架一侧的伸出连接块上，其另一端从牵索驱动装置引出，绕过内侧牵索压轮上部并压紧，接着穿过牵索作动器压紧滑轮下部并压紧，然后绕过外侧牵索压轮上部并压紧，又绕过牵索定滑轮，最后固定在拉块矩形框架另一侧面的伸出连接块上。

驱动方式：

拉块8通过牵索驱动装置1、拉索驱动装置3、载重索驱动装置4共同驱动，由载重索驱动装置与拉索驱动装置的收拉共同决定其竖直方向位置。由拉索驱动装置驱动决定拉块绕空间某点转动半径，再由牵索驱动装置决定绕此点及半径转动角度，从而确定拉块的空间位置。载重滑轮10通过牵索驱动装置、拉索驱动装置、载重索驱动装置共同驱动，由载重索驱动装置的收拉决定其竖直方向位置。载重滑轮与拉块在相同竖直方向上。

工作过程：

载重物水平位置主要由翅膀形支撑架2，拉块8以及载重索驱动装置4三个点组成的三角形形状决定。载重物垂直方向的位置，主要由载重索机构和拉索机构的速度差决定。如图1所示，载重滑轮10由载重索7的长度控制，拉块的位置是由载重索与拉索6共同决定的。在牵索5长度不变的前提下，当载重索的速度是拉索的两倍时，拉块与载重滑轮以相同的速度升降；当载重索的速度与拉索的速度相同时，以地面为坐标系，拉块静止不动，载重滑块位置可相对拉块竖直方向任意变动。当载重索与拉索长度不变时，牵索的长度变化可控制拉块以固定点为圆心转动。

防晃方式：

在上述理论基础之上，进行载重物防晃分析。当载重物11受外界环境影响而沿吊臂方向晃动时，可同步驱动牵索作动器14与载重索作动器20，使牵索5沿吊臂方向做微小幅度，不同频率的晃动，以此抑制载重物沿吊车吊臂方向的晃动。当载重物在外界环境与运动停止的复合影响下，沿垂直于吊臂方向晃动时，可同时反向驱动牵索作动器，使牵索左右两边的长度反向变化，从而控制拉块8沿吊臂垂直方向的晃动，以此抑制载重物沿吊臂垂直方向的晃动。同理，在实际情况，沿吊臂方向以及垂直方向的晃动均存在，因此，可根据受力反馈进行动力学建模，并在此基础上同时控制牵索作动器与载重索作动器，以此抑制载重物的复合方向晃动。

实施例2

如图6、图7和图8所示，拉块8为矩形框架，两个结构相同的滑轮通过轴并排设在矩形框架内，两个结构相同的载重滑轮10设在吊钩21上面，拉索机构中的拉索驱动装置3设在吊机吊臂15的中部下方，拉索6的一端固定在拉索驱动装置的绞车上，其另一端从拉索驱动装置3引出，绕过设在吊臂前部下面的定滑轮，又经过拉块左边滑轮，再经过两个重载滑轮10，最后固定在拉块的矩形框架上；载重索驱动装置4设在靠吊车一侧的吊车吊臂上，载重索作动器20设在吊车吊臂前部，载重索作动装置中的载重索作动器的缸筒下端固连在吊车吊臂上，缸筒上端连接载重索作动器下端，载重索作动器上端设有一个载重索作动器压紧滑轮，两个载重索压轮19固定在载重索作动器缸筒的两侧；载重索7的一端固定在载重索驱动装置的绞车上，其另一端从载重索驱动装置引出，绕过左侧载重索压轮上部并压紧，接着绕过载重索作动器压紧滑轮下部并压紧，然后绕过右侧载重索压轮上部并压紧，再绕过吊车吊臂前端的滑轮和拉块右边的滑轮，最后固定在吊钩滑轮组上方的连接板上。牵索机构的部件和连接关系与实施例1相同。载重块11牵引在载重滑轮下方吊勾21处。其它部件和连接关系与实施例1相同。

工作过程：

载重物水平位置主要由翅膀形支撑架2，拉块8以及载重索驱动装置4三个点组成的三角形形状决定。载重物垂直方向的位置，主要由载重索机构和拉索机构的速度差决定。载重滑轮10由载重索7的长度控制，拉块的位置是由载重索与拉索6共同决定的。在牵索5长度不变的前提下，当载重索与拉索的速度相同时，拉块与载重滑轮以相同的速度升降；当载重索速度是拉索速度的两倍时，以地面为坐标系，拉块静止不动，载重滑块位置可相对拉块竖直方向任意变动。当载重索与拉索长度不变时，牵索的长度变化可控制拉块以固定点为圆心转动。

实施例2的驱动方式、防晃方式与实施例1相同。

实施例3

如图9所示，在吊车基座上设有立柱，立柱的顶端设有一对起重索驱动装置，两根起重索16的一端分别从立柱顶端的两个起重索驱动装置引出，其另一端分别固定在吊臂前部两侧板顶端上，左右两根翅膀形支撑架承重索17的一端分别与起重索中部固连，其另一端分别与翅膀形支撑架2的两端连接。吊臂依靠起重索起吊，左右两根翅膀形支撑架承重索，用来平衡翅膀形支撑架受牵索的拉力，减少翅膀形支撑架产生的变形，使受力更加合理。

其它部件和连接方式与实施例2相同，驱动方式、工作过程、防晃方式也均与实施例2相同。