CN103342295B - 塔式起重机及其变幅机构和变幅方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种塔式起重机及其变幅机构和变幅方法。变幅机构包括：变幅电机、导向件、移动配重、配重驱动绳和驱动滚轮；驱动滚轮与变幅电机驱动连接；导向件沿竖直方向设置在变幅电机的下方；移动配重与导向件配合并可沿导向件上下运动；配重驱动绳绕在驱动滚轮上，且配重驱动绳的第一端与移动配重的上端连接，配重驱动绳的第二端与移动配重的下端连接；移动配重包括配重体和用于连接塔式起重机的变幅绳的变幅绳连接部。本发明具有成本低、变幅电机功率小、节能、经济性好的特点。

Description

塔式起重机及其变幅机构和变幅方法

技术领域

本发明涉及起重机械领域，更具体地，涉及一种塔式起重机及其变幅机构和变幅方法。

背景技术

如图1和图2所示，现有技术中的塔式起重机（例如动臂式塔机）包括起重臂16、塔身14、平衡臂15、支架17（例如A字架）和变幅机械等，其变幅主要由起重臂的上下摆动来实。变幅机构包括变幅电机1和变幅卷筒。起重臂16的第一端与平衡臂15可枢转地连接，其第二端通过变幅拉板18与变幅绳6后，与变幅机构的变幅卷筒连接。

如图2所示，起升机构、变幅机构、支架17、配重22等安装在平衡臂15上。在需要较小的工作幅度时，变幅机构上的变幅卷筒旋转，使绕在其上的变幅绳6收绳，于是，起重臂16在变幅绳6的作用下，仰角变大，即其工作幅度变小。当达到所需工作行程时，变幅机构停止运动，即完成幅度的变化。在需要使用大幅度的工作半径时，变幅机构放绳，起重臂16在自身重力的作用下，逐渐下降，工作幅度增加。

如图1和图2所示，使用现有技术中的变幅机构进行变幅时，由于起重臂16以及吊重的重量较大，所需要的变幅电机功率十分大，因此会造成变幅机构的体积以及减速机的体积庞大，这将直接导致变幅机构的成本增加。同时，由于在平衡臂15上布置的部件较多，这会造成平衡臂15的长度变长，使得塔式起重机在一些狭小工作场所不能使用，同时，由于变幅功率较大，导致塔式起重机在使用过程中电力的耗费较大，经济性较差。

发明内容

本发明旨在提供一种结构简单、体积小、成本低、变幅电机功率小、节能、经济性好的塔式起重机及其变幅机构和变幅方法。

为解决上述技术问题，根据本发明的第一个方面，提供了一种塔式起重机的变幅机构，包括：变幅电机、导向件、移动配重、配重驱动绳和驱动滚轮；驱动滚轮与变幅电机驱动连接；导向件沿竖直方向设置在变幅电机的下方；移动配重与导向件配合并可沿导向件上下运动；配重驱动绳绕在驱动滚轮上，且配重驱动绳的第一端与移动配重的上端连接，配重驱动绳的第二端与移动配重的下端连接；移动配重包括配重体和用于连接塔式起重机的变幅绳的变幅绳连接部。

进一步地，变幅机构还包括：异常检测单元，用于检测移动配重的运动是否异常；制动装置，安装在驱动滚轮的一侧，用于对驱动滚轮制动；控制单元，与异常检测单元和制动装置连接，控制单元在异常检测单元检测到移动配重运动异常时，控制制动装置将驱动滚轮制动。

进一步地，异常检测单元是力传感器，当力传感器受到移动配重的撞击力大于预定的值时，控制单元控制制动装置将驱动滚轮制动。

进一步地，变幅机构还包括缓冲单元和移动配重挡块，缓冲单元安装在移动配重挡块上，移动配重挡块设置在与移动配重的工作行程相对应的位置。

进一步地，变幅机构还包括位于导向件下端一侧的驱动变向滑轮，配重驱动绳绕过驱动变向滑轮。

进一步地，变幅绳连接部包括与变幅绳配合的配重滑轮，配重滑轮与移动配重的配重体可枢转地连接。

进一步地，移动配重还包括与配重体连接的导向部，导向件穿设在导向部的导向孔内。

根据本发明的第二个方面，提供了一种塔式起重机，包括：塔身、平衡臂、起重臂、支架、变幅拉板、变幅绳和变幅机构，变幅机构是上述的变幅机构；平衡臂与塔身固定连接，起重臂的第一端与平衡臂可枢转地连接；起重臂的第二端依次通过变幅拉板、变幅绳与变幅机构的变幅绳连接部连接；变幅机构的变幅电机安装在支架的顶部。

进一步地，变幅绳的端部绕过变幅绳连接部的配重滑轮后，与支架固定连接。

进一步地，塔式起重机还包括变幅滚轮和导向轮，变幅滚轮和导向轮安装在支架的顶部，变幅绳依次绕过变幅滚轮和导向轮后，与变幅绳连接部连接。

进一步地，变幅绳是扁平绳。

进一步地，变幅机构的导向件位于支架的两根后撑杆之间。

进一步地，塔式起重机还包括固定配重，固定配重安装在平衡臂上，且固定配重和移动配重的总重量等于塔式起重机所需的配重重量。

根据本发明的第三个方面，提供了一种塔式起重机的变幅方法，包括：提供变幅电机、导向件、移动配重、配重驱动绳和驱动滚轮；将驱动滚轮与变幅电机驱动连接；将导向件沿竖直方向设置在变幅电机的下方；将移动配重与导向件配合安装，并使移动配重可沿导向件上下运动；将配重驱动绳绕在驱动滚轮上，且配重驱动绳的第一端与移动配重的上端连接，配重驱动绳的第二端与移动配重的下端连接；将塔式起重机的变幅绳与移动配重连接；在塔式起重机的工作幅度由大变小的过程中，变幅电机通过配重驱动绳驱动移动配重向下运动，并利用变幅电机及移动配重的自重提供变幅力。

进一步地，变幅方法还包括：提供力传感器，当力传感器受到移动配重的撞击力大于预定的值时，将驱动滚轮制动。

进一步地，将塔式起重机所需的配重重量中一部分分离出来作为移动配重。

在变幅的过程中，变幅绳除了受到来自变幅电机的作用力外，还受到来自移动配重的自重的作用力，因此，降低了变幅电机的功率，同时也降低了减速机的体积，因此，本发明具有成本低、变幅电机功率小、节能、经济性好的特点。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了现有技术中的塔式起重机的结构示意图；

图2示意性示出了图1的局部放大图；

图3示意性示出了本发明中的塔式起重机的在大工作幅度时示意图；

图4示意性示出了本发明中的塔式起重机的在小工作幅度时的局部示意图；

图5示意性示出了本发明中的变幅机构在小工作幅度时的一个示意图；

图6示意性示出了本发明中的变幅机构在小工作幅度时的另一个示意图；

图7示意性示出了本发明中的变幅机构在大工作幅度时的一个示意图；

图8示意性示出了本发明中的变幅机构在大工作幅度时的另一个示意图；

图9示意性示出了本发明中的变幅机构的一个示意图；

图10示意性示出了本发明中的变幅机构的另一个示意图；

图11示意性示出了缓冲单元和移动配重挡块的安装示意图；

图12示意性示出了移动配重与导向件之间的安装示意图；

图13示意性示出了配重滑轮与变幅绳的一个连接示意图；

图14示意性示出了配重滑轮与变幅绳的另一个连接示意图；以及

图15示意性示出了变幅绳与变幅拉板的连接示意图。

图中附图标记：1、变幅电机；2、导向件；3、移动配重；4、配重驱动绳；5、驱动滚轮；6、变幅绳；7、异常检测单元；8、制动装置；9、缓冲单元；10、移动配重挡块；11、驱动变向滑轮；12、配重滑轮；13、导向部；14、塔身；15、平衡臂；16、起重臂；17、支架；18、变幅拉板；19、变幅滚轮；20、导向轮；21、固定配重；22、配重；23、安装架；24、减速机；25、接头。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

作为本发明的第一方面，提供了一种塔式起重机的变幅机构，特别地，可应用于小型动臂式塔式起重机。如图3、图4和图5所示，该变幅机构包括：变幅电机1、导向件2、移动配重3、配重驱动绳4和驱动滚轮5；驱动滚轮5与变幅电机1驱动连接；导向件2沿竖直方向设置在变幅电机1的下方；移动配重3与导向件2配合并可沿导向件2上下运动；配重驱动绳4绕在驱动滚轮5上，且配重驱动绳4的第一端与移动配重3的上端连接，配重驱动绳4的第二端与移动配重3的下端连接，这样，绕在驱动滚轮5上的配重驱动绳4的两侧可同步地进行放绳与收绳，并带动其上的移动配重3上升或下降；移动配重3包括配重体和用于连接塔式起重机的变幅绳6的变幅绳连接部。优选地，导向件2可以是导轨等。

请参考图5、图6和图9，当需要将塔式起重机的工作幅度由大变小时，操作变幅电机1驱动驱动滚轮5转动，从而带动绕在其上的配重驱动绳4的两侧同步地进行放绳与收绳，于是，与配重驱动绳4连接的移动配重3向下运动。由于变幅绳6与移动配重3连接，因此，当移动配重3向下运动时，变幅绳6进行收绳操作，于是，起重臂16向上仰起，从而使塔式起重机的工作幅度变小。在变幅的过程中，变幅绳6除了受到来自变幅电机1的作用力外，还受到来自移动配重3的自重的作用力，因此，降低了变幅电机1的功率，同时也降低了减速机24的体积，因此，本发明具有成本低、变幅电机功率小、节能、经济性好的特点。

请参考图7至图9，当需要将塔式起重机的工作幅度由小变大时，操作变幅电机1驱动驱动滚轮5反向转动，从而带动绕在其上的配重驱动绳4的两侧同步地进行收绳与放绳，于是，与配重驱动绳4连接的移动配重3沿导向件2向上运动。起重臂16则在其自身重力的作用下，仰角缓慢地变小。由于起重臂16的仰角变小，塔式起重机的工作幅度变大，当动作到所需的工作幅度时，变幅电机1停止运转。

特别地，由于变幅电机1的功率较小，变幅电机1和减速机24的尺寸也变小，因此，可将其通过安装架23安装在塔式起重机的支架17（例如A字架）的头部，以使得在塔式起重机的平衡臂15上布置的部件减少，从而大幅度地缩短平衡臂15的长度。

另外，由于本发明没有使用现有技术中的变幅卷筒，因而，可将变幅绳6的整个长度都作为工作长度使用，故不需要变幅卷筒容绳，降低了制作成本。

由于起重臂16与吊重的重量主要由变幅绳6来承受，如果出现变幅机构溜绳的现象，将会使得起重臂16下坠，而塔式起重机则存在倒塔的危险。为了解决这个问题，优选地，请参考图5至图10，变幅机构还包括：异常检测单元7，用于检测移动配重3的运动是否异常；制动装置8，安装在驱动滚轮5的一侧，用于对驱动滚轮5制动；控制单元，与异常检测单元7和制动装置8连接，控制单元在异常检测单元7检测到移动配重3运动异常时，控制制动装置8将驱动滚轮5制动。

由于在驱动滚轮5上安装有了用于紧急制动的制动装置8，因此，当出现起重臂16下坠等异常动作时，异常检测单元7可实时检测出异常，并及时通过控制装置8对驱动滚轮5制动，从而避免了故事的发生，提高了系统的安全性和可靠性。另外，在动臂式塔式起重机不需要进行变幅时，也可利用制动装置8进行制动。

优选地，在一个实施例中，异常检测单元7是力传感器，当力传感器受到移动配重3的撞击力大于预定的值时，控制单元控制制动装置8将驱动滚轮5制动。显然，异常检测单元7也可以是其它类型的传感器，例如，可以是速度传感器，当其检测到移动配重3的速度超过一定限度时，即认为发生的异常。

优选地，请参考图11，变幅机构还包括缓冲单元9和移动配重挡块10，缓冲单元9安装在移动配重挡块10上，移动配重挡块10设置在与移动配重3的工作行程相对应的位置（例如工作行程的极限位置）,以缓冲移动配重3在工作时与其它部件接触产生的碰撞力。另外，当出现起重臂下坠等异常情况时，移动配重3将与移动配重挡块10接触，从而防止移动配重3冲出工作行程。

例如，可将移动配重挡块10安装在塔式起重机的支架17（例如A字架）的头部，优选地，异常检测单元7可以由缓冲单元9触发。这样，当移动配重3与缓冲单元9的碰撞力超过预定的值时，制动装置8动作，从而锁住驱动滚轮5。

另外，由于移动配重3必须在其预定的工作行程内运动，因而，在其移动路径的一侧或两侧的终点处设置移动配重挡块10和缓冲单元9，并在移动配重挡块10上设置相应的位置检测单元（未示出），例如行程开关等，将位置检测单元输出的信号提供给控制单元，从而可以控制变幅电机1的启停，从而降低了起重臂16下坠的可能性。

优选地，正常的变幅动作中，移动配重3不会触发安装在缓冲单元9中的异常检测单元7（例如力传感器），因此，安装在驱动滚轮5上的制动装置8不进行制动，工作过程中的制动动作主要由变幅电机1及其安全装置完成。当出现起重臂下坠等异常情况时，异常检测单元7所采集的值超过某一预定的值时，信号传递至制动装置8，此时，制动装置8动作，以锁定驱动滚轮5；同时，移动配重挡块10能够确保与变幅绳6连接的移动配重3不冲出其工作行程，这也防止了起重臂下坠的情况发生，为塔式起重机提供双重保护。

优选地，请参考图5至图11，变幅机构还包括位于导向件2下端一侧的驱动变向滑轮11，配重驱动绳4绕过驱动变向滑轮11，从而提高了配重驱动绳4的运动可靠性。

优选地，请参考图12，移动配重3还包括与配重体连接的导向部13，导向件2穿设在导向部13的导向孔内。导向件2保证了移动配重3在工作变幅过程中只能沿其上下移动，提高了安全性。优选地，可根据导向部13与导向件2之间摩擦力的大小，在导向部13内设置滑动轴承。

请参考图13和图14，如果移动配重3的工作行程小于变幅绳6在变幅过程中的变化长度，优选地，变幅绳连接部包括与变幅绳6配合的配重滑轮12，配重滑轮12与移动配重3的配重体可枢转地连接。此时，变幅绳6的末端可固定在位于支架17顶部的变幅绳末端固定点处，此时，变幅绳6的工作行程将扩大一倍。相应地，这时须适当增加移动配重3的重量。

作为本发明的第二方面，提供了一种塔式起重机，包括：塔身14、平衡臂15、起重臂16、支架17、变幅拉板18、变幅绳6和变幅机构。其中，该变幅机构是上述的变幅机构；平衡臂15与塔身14固定连接，起重臂16的第一端与平衡臂15可枢转地连接；起重臂16的第二端依次通过变幅拉板18、变幅绳6与变幅机构的变幅绳连接部连接；变幅机构的变幅电机1安装在支架17的顶部。优选地，变幅机构的导向件2位于支架17的两根后撑杆之间。

优选地，变幅绳6的端部绕过变幅绳连接部的配重滑轮12后，与支架17固定连接。此时，变幅绳6的末端可固定在位于支架17顶部的变幅绳末端固定点处，此时，变幅绳6的工作行程将扩大一倍。相应地，这时须适当增加移动配重3的重量。

优选地，塔式起重机还包括变幅滚轮19和导向轮20，变幅滚轮19和导向轮20安装在支架17的顶部，变幅绳6依次绕过变幅滚轮19和导向轮20后，与变幅绳连接部连接。优选地，变幅绳6从导向轮20下方绕过，并压在变幅滚轮19上。在变幅滚轮19的前侧设置导向轮20，将变幅绳6绕过导向轮20再与变幅滚轮19接触，可以利用导向轮20保证起重臂16在大仰角时，变幅绳6与变幅滚轮19接触良好，从而保证了塔式起重机的使用安全。

优选地，变幅绳6是扁平绳。请参考图15，变幅绳6的一端通过接头25与变幅拉板18连接，另一端绕过变幅滚轮19与移动配重3连接。由于本发明中的变幅机构不受滑轮槽的限制，因此，变幅绳6可设置成单绳钢丝绳组，也可使用拉伸强度较高的扁状材料，以提高变幅绳的抗拉安全性，降低变幅绳断裂的潜在危险性。同时，使用大宽度的变幅绳6替代钢丝绳，可降低成本，提高变幅机构的运作安全性。

优选地，塔式起重机还包括固定配重21，固定配重21安装在平衡臂15上，且固定配重21和移动配重3的总重量等于塔式起重机所需的配重重量。

作为本发明的第三方面，提供了一种塔式起重机的变幅方法，包括：提供变幅电机1、导向件2、移动配重3、配重驱动绳4和驱动滚轮5；将驱动滚轮5与变幅电机1驱动连接；将导向件2沿竖直方向设置在变幅电机1的下方；将移动配重3与导向件2配合安装，并使移动配重3可沿导向件2上下运动；将配重驱动绳4绕在驱动滚轮5上，且配重驱动绳4的第一端与移动配重3的上端连接，配重驱动绳4的第二端与移动配重3的下端连接；将塔式起重机的变幅绳6与移动配重3连接；在塔式起重机的工作幅度由大变小的过程中，变幅电机1通过配重驱动绳4驱动移动配重3向下运动，并利用变幅电机及移动配重3的自重提供变幅力。

优选地，变幅方法还包括：提供力传感器，当力传感器受到移动配重3的撞击力大于预定的值时，将驱动滚轮5制动。

优选地，将塔式起重机所需的配重重量中一部分分离出来作为移动配重3。

本发明在不增加部件重量和成本的前提下，通过从固定配重中分离出的移动配重3，借助其重力作用，可大幅减少变幅机构的额定功率，降低了成本，同时由于变幅机构体积的缩小，可将其布置在A字架的顶部，这极大的改善了平衡臂上部件布置拥挤的现象，使得平衡臂的长度可大幅缩短。

由于与现有的变幅机构的工作原理不同，要发明可去掉现有技术中的变幅卷筒这一部件。因此，其变幅绳可不受滑轮槽的限制，并可根据需要将变幅绳6替换为宽度较宽、抗拉性较好的变幅绳，从而增加了变幅机构的安全性。另外，由于变幅绳6与移动配重3连接，而移动配重3的工作路径已经确定，因此，杜绝了由于变幅绳6断裂导致起重臂下坠的潜在危险。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种塔式起重机的变幅机构，包括：变幅电机(1)和驱动滚轮(5)，所述驱动滚轮(5)与所述变幅电机(1)驱动连接，其特征在于，所述塔式起重机的变幅机构还包括导向件(2)、移动配重(3)和配重驱动绳(4)；

所述导向件(2)沿竖直方向设置在所述变幅电机(1)的下方；所述移动配重(3)与所述导向件(2)配合并可沿所述导向件(2)上下运动；

所述配重驱动绳(4)绕在所述驱动滚轮(5)上，且所述配重驱动绳(4)的第一端与所述移动配重(3)的上端连接，所述配重驱动绳(4)的第二端与所述移动配重(3)的下端连接；

所述移动配重(3)包括配重体和用于连接所述塔式起重机的变幅绳(6)的变幅绳连接部。

2.根据权利要求1所述的变幅机构，其特征在于，所述变幅机构还包括：

异常检测单元(7)，用于检测所述移动配重(3)的运动是否异常；

制动装置(8)，安装在所述驱动滚轮(5)的一侧，用于对所述驱动滚轮(5)制动；

控制单元，与所述异常检测单元(7)和所述制动装置(8)连接，所述控制单元在所述异常检测单元(7)检测到所述移动配重(3)运动异常时，控制所述制动装置(8)将所述驱动滚轮(5)制动。

3.根据权利要求2所述的变幅机构，其特征在于，所述异常检测单元(7)是力传感器，当所述力传感器受到所述移动配重(3)的撞击力大于预定的值时，所述控制单元控制所述制动装置(8)将所述驱动滚轮(5)制动。

4.根据权利要求1所述的变幅机构，其特征在于，所述变幅机构还包括缓冲单元(9)和移动配重挡块(10)，所述缓冲单元(9)安装在所述移动配重挡块(10)上，所述移动配重挡块(10)设置在与所述移动配重(3)的工作行程相对应的位置。

5.根据权利要求1所述的变幅机构，其特征在于，所述变幅机构还包括位于所述导向件(2)下端一侧的驱动变向滑轮(11)，所述配重驱动绳(4)绕过所述驱动变向滑轮(11)。

6.根据权利要求1所述的变幅机构，其特征在于，所述变幅绳连接部包括与所述变幅绳(6)配合的配重滑轮(12)，所述配重滑轮(12)与所述移动配重(3)的配重体可枢转地连接。

7.根据权利要求1所述的变幅机构，其特征在于，所述移动配重(3)还包括与所述配重体连接的导向部(13)，所述导向件(2)穿设在所述导向部(13)的导向孔内。

8.一种塔式起重机，包括：塔身(14)、平衡臂(15)、起重臂(16)、支架(17)、变幅拉板(18)、变幅绳(6)和变幅机构，其特征在于，所述变幅机构是权利要求1至7中任一项所述的变幅机构；

所述平衡臂(15)与所述塔身(14)固定连接，所述起重臂(16)的第一端与所述平衡臂(15)可枢转地连接；所述起重臂(16)的第二端依次通过所述变幅拉板(18)、所述变幅绳(6)与所述变幅机构的变幅绳连接部连接；所述变幅机构的变幅电机(1)安装在所述支架(17)的顶部。

9.根据权利要求8所述的塔式起重机，其特征在于，所述变幅绳(6)的端部绕过所述变幅绳连接部的配重滑轮(12)后，与所述支架(17)固定连接。

10.根据权利要求8所述的塔式起重机，其特征在于，所述塔式起重机还包括变幅滚轮(19)和导向轮(20)，所述变幅滚轮(19)和导向轮(20)安装在所述支架(17)的顶部，所述变幅绳(6)依次绕过所述变幅滚轮(19)和导向轮(20)后，与所述变幅绳连接部连接。

11.根据权利要求8所述的塔式起重机，其特征在于，所述变幅绳(6)是扁平绳。

12.根据权利要求8所述的塔式起重机，其特征在于，所述变幅机构的导向件(2)位于所述支架(17)的两根后撑杆之间。

13.根据权利要求8所述的塔式起重机，其特征在于，所述塔式起重机还包括固定配重(21)，所述固定配重(21)安装在所述平衡臂(15)上，且所述固定配重(21)和所述移动配重(3)的总重量等于所述塔式起重机所需的配重重量。

14.一种塔式起重机的变幅方法，其特征在于，包括：

提供变幅电机(1)、导向件(2)、移动配重(3)、配重驱动绳(4)和驱动滚轮(5)；

将所述驱动滚轮(5)与所述变幅电机(1)驱动连接；

将所述导向件(2)沿竖直方向设置在所述变幅电机(1)的下方；

将所述移动配重(3)与所述导向件(2)配合安装，并使所述移动配重(3)可沿所述导向件(2)上下运动；

将所述配重驱动绳(4)绕在所述驱动滚轮(5)上，且所述配重驱动绳(4)的第一端与所述移动配重(3)的上端连接，所述配重驱动绳(4)的第二端与所述移动配重(3)的下端连接；

将所述塔式起重机的变幅绳(6)与所述移动配重(3)连接；

在所述塔式起重机的工作幅度由大变小的过程中，所述变幅电机(1)通过所述配重驱动绳(4)驱动所述移动配重(3)向下运动，并利用所述变幅电机及所述移动配重(3)的自重提供变幅力。

15.根据权利要求14所述的变幅方法，其特征在于，所述变幅方法还包括：

提供力传感器，当所述力传感器受到所述移动配重(3)的撞击力大于预定的值时，将所述驱动滚轮(5)制动。

16.根据权利要求14所述的变幅方法，其特征在于，将所述塔式起重机所需的配重重量中一部分分离出来作为所述移动配重(3)。