發(fā)明涉及一種起重機(jī)起吊系統(tǒng)，尤其涉及一種吊點(diǎn)間平衡的起重機(jī)起吊系統(tǒng)，屬于起重機(jī)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

起重機(jī)的起吊系統(tǒng)一般都具有多個(gè)起吊點(diǎn)，所謂起吊點(diǎn)指的是平衡梁上與鋼絲繩固定的點(diǎn)，鋼絲繩的另一端是固定在卷揚(yáng)筒機(jī)構(gòu)的卷揚(yáng)筒上的，卷揚(yáng)筒轉(zhuǎn)動時(shí)，卷揚(yáng)筒將鋼絲繩卷上或者放開，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的起吊與降下，由于鋼絲繩的直徑、彈性模量、受力大小、磨損情況、以及卷揚(yáng)筒直徑和磨損情況絕對不會是一樣的，這就使得鋼絲繩與重物連接點(diǎn)的升降速度不完全一樣，形成各吊點(diǎn)之間不同步，吊點(diǎn)間的不同步程度會隨著起升高度的增加而增加，甚至?xí)蛊鸬鯔C(jī)構(gòu)不能正常工作，甚至造成事故。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明的目的是提供一種吊點(diǎn)間平衡的起重機(jī)起吊系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中因各起吊點(diǎn)上的鋼絲繩之間的差異而造成的各起吊點(diǎn)的升降速度不同致使起重機(jī)不能正常工作的問題。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種吊點(diǎn)間平衡的起重機(jī)起吊系統(tǒng)，具有平衡梁，平衡梁的兩端分別連接有鋼絲繩，兩鋼絲繩的一端固定在平衡梁上，兩鋼絲繩的另一端一一對應(yīng)分別固定在兩卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的卷揚(yáng)筒上，所述卷揚(yáng)筒上徑向滑動設(shè)置有凸柱，卷揚(yáng)筒上設(shè)置有供凸柱的外端伸出的滑孔，凸柱的內(nèi)段處在卷揚(yáng)筒內(nèi)，卷揚(yáng)筒內(nèi)轉(zhuǎn)動裝配有凸輪軸，凸柱與卷揚(yáng)筒之間設(shè)置有將凸柱的內(nèi)端頭壓緊在凸輪軸的凸輪上的壓簧，卷揚(yáng)筒與凸輪軸之間設(shè)置有止轉(zhuǎn)限位結(jié)構(gòu)。

所述的凸柱相對于卷揚(yáng)筒的外表面的伸出量為a，以a為未知數(shù)的方程為：2{[(r+a)²+r²-r²]^1/2+r}-2r{arctan[r/(r+a)]+arctan{[(r+a)²+r²-r²]^1/2/r}}+2{[(r+a+d)²+r²-(r+d)²]^1/2+r}-2(r+d){arctan[r/(r+a)]+arctan{[(r+a)²+r²-r²]^1/2/r}}+…+2{[(r+a+(k-1)d)²+r²-(r+(k-1)d)²]^1/2+r}-2[r+(k-1)d]{arctan[r/(r+a)]+arctan{[(r+a)²+r²-r²]^1/2/r}}＝l，其中，l為平衡梁升到頂部，剩余未纏繞在卷揚(yáng)筒上的鋼絲繩部分較長的比較短的長出來的長度，r為卷揚(yáng)筒的半徑，r為凸柱的半徑，d為鋼絲繩的直徑，k為大于零的自然數(shù)，指的是鋼絲繩的纏繞層數(shù)，r、r、d、k均為已知數(shù)。

所述的凸柱的外端面為靠近卷揚(yáng)筒兩端的部分高、中間低的弧形面。

所述的凸輪軸的驅(qū)動裝置為具有斷電抱死裝置的變頻電機(jī)，所述的止轉(zhuǎn)限位結(jié)構(gòu)為所述斷電抱死裝置。

所述的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)上設(shè)置有檢測鋼絲繩移動距離的位移傳感器，位移傳感器與中央控制器相連，位移傳感器將鋼絲繩移過的長度傳遞給中央控制器，若鋼絲繩移過的長度小于鋼絲繩的應(yīng)該移過的長度，下次起升前，中央控制器將控制變頻電機(jī)轉(zhuǎn)動驅(qū)動凸柱外伸，若鋼絲繩移過的長度大于鋼絲繩的應(yīng)該移過的長度，下次起升前，中央控制器將控制變頻電機(jī)轉(zhuǎn)動驅(qū)動凸柱內(nèi)縮。

所述的凸輪的輪面與凸柱的內(nèi)端面之間設(shè)置有滾動體。

所述的凸輪的輪面上開設(shè)有環(huán)形槽，所述的滾動體與環(huán)形槽的槽底滾動配合，滾動體與環(huán)形槽的兩側(cè)槽壁限位配合，所述的凸柱的內(nèi)端面上開設(shè)有與凸輪軸的軸線一致的條狀槽，所述滾動體與條狀槽滾動配合。

所述的凸柱為外段直徑小、內(nèi)段直徑大的臺階圓軸，所述的壓簧套設(shè)在凸柱外段，壓簧的內(nèi)端壓緊在凸柱的臺階面上，壓簧的外端頂壓在卷揚(yáng)筒的內(nèi)表面上。

所述的凸輪軸的兩端通過軸承與卷揚(yáng)筒轉(zhuǎn)動裝配，所述的凸柱處在卷揚(yáng)筒的中間部位。

所述的止轉(zhuǎn)限位結(jié)構(gòu)為電磁離合器。

發(fā)明的卷揚(yáng)筒上設(shè)置有徑向滑動的凸柱，凸柱由轉(zhuǎn)動裝配在卷揚(yáng)筒內(nèi)部的凸輪驅(qū)動伸出卷揚(yáng)筒并在壓簧的作用下內(nèi)縮，在凸柱外伸時(shí)會擠占卷揚(yáng)筒上的空間，使得鋼絲繩更早的升到第二層，卷揚(yáng)筒轉(zhuǎn)過同樣的圈數(shù)，鋼絲繩上升的長度將更長，起吊點(diǎn)升高越高，從而調(diào)整各起吊點(diǎn)之間的高度，實(shí)現(xiàn)兩起吊點(diǎn)之間的位置平衡，保證起重機(jī)能正常工作。

發(fā)明的凸柱的外端面為靠近卷揚(yáng)筒兩端的部分高、中間低的弧形面，鋼絲繩繞在凸柱的外端頭上時(shí)，會與弧形面配合，不會隨便移動位置。

發(fā)明的驅(qū)動裝置為具有斷電抱死裝置的變頻電機(jī)，在卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)上設(shè)置有檢測鋼絲繩移動距離的位移傳感器，位移傳感器與中央控制器相連，位移傳感器將鋼絲繩移過的長度傳遞給中央控制器，若鋼絲繩移過的長度小于鋼絲繩的應(yīng)該移過的長度，下次起升前，中央控制器將控制變頻電機(jī)轉(zhuǎn)動驅(qū)動凸柱外伸，若鋼絲繩移過的長度大于鋼絲繩的應(yīng)該移過的長度，下次起升前，中央控制器將控制變頻電機(jī)轉(zhuǎn)動驅(qū)動凸柱內(nèi)縮，從而實(shí)現(xiàn)凸柱應(yīng)該伸出長度的實(shí)際學(xué)習(xí)。

發(fā)明的凸輪的輪面與凸柱的內(nèi)端面之間設(shè)置有滾動體，使得凸輪與凸柱之間能可靠實(shí)現(xiàn)移動。

附圖說明

圖1是發(fā)明實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中a處的局部剖視圖；

圖3是凸柱上繞了第一層鋼絲繩的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是凸柱上繞了第二層鋼絲繩的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是凸輪軸在凸輪處的橫截面示意圖。

具體實(shí)施方式

一種吊點(diǎn)間平衡的起重機(jī)起吊系統(tǒng)的實(shí)施例，在圖1和圖2中，其平衡梁1的兩端分別連接有鋼絲繩2，這兩根鋼絲繩2的一端分別固定在平衡梁1的兩端，兩鋼絲繩2的另一端一一對應(yīng)固定在兩卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的卷揚(yáng)筒3上，也就是說，一根鋼絲繩2的另一端固定在一個(gè)卷揚(yáng)筒3上，另一根鋼絲繩2的另一端固定在另一個(gè)卷揚(yáng)筒3上。在卷揚(yáng)筒3內(nèi)轉(zhuǎn)動裝配有凸輪軸4，凸輪軸4的兩端通過軸承與卷揚(yáng)筒3轉(zhuǎn)動裝配，在卷揚(yáng)筒3內(nèi)設(shè)置有凸柱5，凸柱5是沿著卷揚(yáng)筒3的徑向滑動設(shè)置的，凸柱5處在卷揚(yáng)筒3的中間部位。凸柱5的內(nèi)端頭頂壓在凸輪軸4的凸輪6上，在卷揚(yáng)筒3上開設(shè)有滑孔7，凸柱5的外段可以由滑孔7中滑動伸出，凸柱5為外段直徑小、內(nèi)段直徑大的圓軸，在凸柱5的外段上套設(shè)有壓簧8，壓簧8的內(nèi)端壓緊在凸柱5的臺階面上，壓簧8的外端壓緊在卷揚(yáng)筒3的內(nèi)表面上，卷揚(yáng)筒3的內(nèi)段處在卷揚(yáng)筒3內(nèi)。凸柱5的外端面為靠近卷揚(yáng)筒3兩端的部分高、中間低的弧形面，這樣，在鋼絲繩纏繞在凸柱5的端頭上時(shí)，可以卡在弧形面內(nèi)，不會軸向移動。

凸輪軸4的驅(qū)動裝置為具有斷電抱死裝置的變頻電機(jī)9，變頻電機(jī)9是隨著卷揚(yáng)筒一起轉(zhuǎn)動的，所以，變頻電機(jī)9的供電結(jié)構(gòu)需要設(shè)置電滑環(huán)結(jié)構(gòu)，這是一種現(xiàn)有技術(shù)，也就是供電電線的一部分是轉(zhuǎn)動的，另一部分是不動的，防止電線隨著變頻電機(jī)9的轉(zhuǎn)動而繞死，無法工作。斷電抱死裝置可以抱死防止凸輪軸轉(zhuǎn)動，即為凸輪軸4的止轉(zhuǎn)限位結(jié)構(gòu)，可以為凸輪軸4定位，具有斷電抱死裝置的變頻電機(jī)為市購件，這類電機(jī)很常見，一般的變頻電機(jī)及伺服電機(jī)都會在斷電時(shí)抱死，所謂抱死也就是，電機(jī)的輸出軸無法轉(zhuǎn)動。

在凸輪6的輪面上開設(shè)有環(huán)形槽10，在凸柱5的內(nèi)端面上開設(shè)有與凸輪軸4的軸線一致的條狀槽11，在環(huán)形槽10與條狀槽11形成的空間內(nèi)設(shè)置有滾珠12，滾珠12與環(huán)形槽10的槽底滾動配合，滾珠12與環(huán)形槽10的兩側(cè)槽壁限位配合，滾珠12與條狀槽11也滾動配合。

在卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)上設(shè)置有位移傳感器13，位移傳感器固定在卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，也就是相對于安裝起重機(jī)的土建基礎(chǔ)不動的位置上，位移傳感器13用于檢測鋼絲繩移動的距離，位移傳感器13與中央控制器傳輸相連，位移傳感器13會將鋼絲繩移過的距離傳輸給中央控制器，在起升結(jié)束后，中央控制器會采集位移傳感器13傳來的數(shù)據(jù)，與事先輸入到中央控制器內(nèi)的鋼絲繩應(yīng)該移過的長度相比，如若鋼絲繩移過的長度小于鋼絲繩的應(yīng)該移過的長度，下次起升前，中央控制器將控制變頻電機(jī)轉(zhuǎn)動驅(qū)動凸柱外伸，若鋼絲繩移過的長度大于鋼絲繩的應(yīng)該移過的長度，下次起升前，中央控制器將控制變頻電機(jī)轉(zhuǎn)動驅(qū)動凸柱內(nèi)縮，以此來微調(diào)凸柱的伸出長度。這里的中央處理器是采用plc編程的處理器，卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的斷電和復(fù)電信號均傳輸給中央處理器，以此來判斷起升結(jié)束和起升開始的時(shí)刻。具體程序的編寫以及控制的實(shí)現(xiàn)對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說屬于常規(guī)技術(shù)，無需花費(fèi)創(chuàng)造性勞動，在此不再詳述。

在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，凸柱的外伸量可以如此確定，凸柱縮在卷揚(yáng)筒內(nèi)，將平衡梁升到頂部，測出剩余未纏繞在卷揚(yáng)筒上的鋼絲繩部分較長的比較短的長出來的長度l。在凸柱伸出以后，圖3所示的是凸柱上繞了第一層鋼絲繩的結(jié)構(gòu)示意圖，凸柱的伸出量為a，a為有效伸出量，也就是凸柱外端頭的最低點(diǎn)與卷揚(yáng)筒外表面之間的距離，凸柱的半徑為r，卷揚(yáng)筒的半徑為r，凸柱的邊沿與卷揚(yáng)筒之間的長度為x，其中r、r為已知數(shù)，鋼絲繩處在凸柱與卷揚(yáng)筒之間的部分為y，x²＝(r+a)²+r²，y²＝x²-r²＝(r+a)²+r²-r²，那么，鋼絲繩處在其與卷揚(yáng)筒的兩個(gè)切點(diǎn)之間的部分的長度為：2(y+r)＝2{[(r+a)²+r²-r²]^1/2+r}。而，在凸柱沒有伸出卷揚(yáng)筒時(shí)，鋼絲繩處在其與卷揚(yáng)筒的兩個(gè)切點(diǎn)之間的部分的角度為θ，θ＝2(α+β)，tanα＝r/(r+a)；tanβ＝y(tǒng)/r；α＝arctan[r/(r+a)]，β＝arctan(y/r)；θ＝2{arctan[r/(r+a)]+arctan(y/r)}，那么，鋼絲繩處在其與卷揚(yáng)筒的兩個(gè)切點(diǎn)之間的部分的長度就等于rθ，其中：tanα為α的正切。那么，因?yàn)橥怪斐龆嗬@的第一層鋼絲繩長度即為：2(y+r)-rθ＝2{[(r+a)²+r²-r²]^1/2+r}-2r{arctan[r/(r+a)]+arctan{[(r+a)²+r²-r²]^1/2/r}}。

圖4所示的是凸柱上繞了第二層鋼絲繩的結(jié)構(gòu)示意圖，凸柱的伸出量為a，a為有效伸出量，也就是凸柱外端頭的最低點(diǎn)與卷揚(yáng)筒外表面之間的距離，凸柱的半徑為r，卷揚(yáng)筒的半徑為r，鋼絲繩的直徑為d，凸柱的邊沿與卷揚(yáng)筒之間的長度為x1，鋼絲繩處在凸柱與卷揚(yáng)筒之間的部分為y1，其中r、r、d為已知數(shù)，x1²＝(r+a+d)²+r²，y1²＝x1²-(r+d)²＝(r+a+d)²+r²-(r+d)²，那么，鋼絲繩處在其與卷揚(yáng)筒的兩個(gè)切點(diǎn)之間的部分的長度為：2(y1+r)＝2{[(r+a+d)²+r²-(r+d)²]^1/2+r}。而，在凸柱沒有伸出卷揚(yáng)筒時(shí)，第二層鋼絲繩處在其與卷揚(yáng)筒纏繞了第一層鋼絲繩后的結(jié)構(gòu)的兩個(gè)切點(diǎn)之間的部分的角度仍為θ，θ＝2(α+β)，tanα＝r/(r+a)；tanβ＝y(tǒng)/r；α＝arctan[r/(r+a)]，β＝arctan(y/r)；θ＝2{arctan[r/(r+a)]+arctan(y/r)}，那么，第二層鋼絲繩處在其與卷揚(yáng)筒纏繞了第一層鋼絲繩后的結(jié)構(gòu)的兩個(gè)切點(diǎn)之間的部分的長度就等于(r+d)θ，其中：tanα為α的正切。那么，因?yàn)橥怪斐龆嗬@的第二層鋼絲繩長度即為：2(y1+r)-(r+d)θ＝2{[(r+a+d)²+r²-(r+d)²]^1/2+r}-2(r+d){arctan[r/(r+a)]+arctan{[(r+a)²+r²-r²]^1/2/r}}。

以此類推，因?yàn)橥怪斐龆嗬@的第k層鋼絲繩長度即為：2{[(r+a+(k-1)d)²+r²-(r+(k-1)d)²]^1/2+r}-2[r+(k-1)d]{arctan[r/(r+a)]+arctan{[(r+a)²+r²-r²]^1/2/r}}。其中k為大于零的自然數(shù)，指的是鋼絲繩的纏繞層數(shù)，為已知數(shù)，可以根據(jù)鋼絲繩的長度事先估計(jì)出來，因?yàn)?，在凸柱伸出后，即便卷揚(yáng)筒上一層的鋼絲繩的總長度會增加，凸柱伸出前后，需要纏繞的鋼絲繩全部纏完后，卷揚(yáng)筒上的鋼絲繩層數(shù)也不會有一層的差別，因?yàn)?，本來?yīng)鋼絲繩的性質(zhì)差異而造成的各鋼絲繩之間長度差異就非常微小。

將各層多出來的鋼絲繩長度相加就可以計(jì)算出因?yàn)橥怪斐龆嗬@的所有鋼絲繩的長度，這個(gè)長度為：2{[(r+a)²+r²-r²]^1/2+r}-2r{arctan[r/(r+a)]+arctan{[(r+a)²+r²-r²]^1/2/r}}+2{[(r+a+d)²+r²-(r+d)²]^1/2+r}-2(r+d){arctan[r/(r+a)]+arctan{[(r+a)²+r²-r²]^1/2/r}}+…+2{[(r+a+(k-1)d)²+r²-(r+(k-1)d)²]^1/2+r}-2[r+(k-1)d]{arctan[r/(r+a)]+arctan{[(r+a)²+r²-r²]^1/2/r}}，這個(gè)總長度應(yīng)該等于l，也就得出一個(gè)一元一次方程，其中未知數(shù)即為a，解出這個(gè)方程即可得出a的具體值，也就是凸柱的具體伸出量。

上述計(jì)算方法為簡化了的數(shù)學(xué)模型，因?yàn)橹圃煺`差、各部件之間的裝配間隙還有相鄰圈鋼絲繩之間的纏繞間隙等問題，在實(shí)際工程中難免會與計(jì)算結(jié)果存在少許偏差，因此，本實(shí)施例采用中央控制器對凸柱的伸出量進(jìn)行微調(diào)，同時(shí)，由于實(shí)際工程中，并需要不像數(shù)學(xué)那樣的確切，因?yàn)榧幢阌猩僭S的誤差，也就是即便是兩起吊點(diǎn)不是那么的同步也不會影響起重機(jī)的工作，只要兩起吊點(diǎn)之間的高低差異不是影響起重機(jī)的正常工作，有點(diǎn)不同步也無所謂，也正因?yàn)槿绱?，凸柱的伸出量也可以由試?yàn)得出，只是不夠精確而已，但是也不影響起重機(jī)的工作，本發(fā)明的方案也可以實(shí)現(xiàn)。

圖5是凸輪軸在凸輪處的橫截面示意圖，并且將坐標(biāo)軸的原點(diǎn)設(shè)置在凸輪軸的中心位置，所示的是凸柱伸出量a與凸輪軸所在位置之間的關(guān)系，若凸輪軸的a點(diǎn)與凸柱接觸時(shí)，凸柱剛好與卷揚(yáng)筒的外表面平齊，而當(dāng)凸輪軸的b點(diǎn)處與凸柱接觸時(shí)，凸柱的伸出量a即為a點(diǎn)與原點(diǎn)之間的距離與b點(diǎn)與原點(diǎn)之間的距離之差，在凸輪設(shè)計(jì)出來，結(jié)構(gòu)確定后，就可以根據(jù)a計(jì)算出相對于a點(diǎn)凸輪軸需要繼續(xù)轉(zhuǎn)動的角度，一次控制凸輪軸的轉(zhuǎn)動規(guī)律，當(dāng)然，這個(gè)規(guī)律也可以通過實(shí)驗(yàn)獲得，最終使得凸柱的伸出量為a即可，可能不夠準(zhǔn)確，但是在工程當(dāng)中是不需要精確到確定值的，在一定的誤差下，起重機(jī)也是可以工作的。本實(shí)施例中的凸輪的輪廓線是由兩段弧線和兩根與兩段弧線均相切的直線組成的，在其他的實(shí)施例中，可以選擇其他的曲線類型。

本實(shí)施例中的止轉(zhuǎn)限位結(jié)構(gòu)為變頻電機(jī)的斷電抱死裝置，在其他實(shí)施例中也可以為電磁離合器，這時(shí)，可以手動為電磁鐵通斷電，手動轉(zhuǎn)動凸輪軸。當(dāng)然，止轉(zhuǎn)限位結(jié)構(gòu)也可以為其他的止轉(zhuǎn)限位結(jié)構(gòu)，如機(jī)械止轉(zhuǎn)限位結(jié)構(gòu)。

本實(shí)施例中的凸柱是依據(jù)附圖給出的一種具體的結(jié)構(gòu)，在其他實(shí)施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的、可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)也可以采用。

本實(shí)施例中的滾動體為滾珠，在其他實(shí)施例中，滾動體也可以選擇圓柱滾子或者圓錐滾子。

在本實(shí)施例中，凸柱的外端頭為弧形面，在其他實(shí)施例中，凸柱的外端頭也可以是平面。