一种非固定式导向结构的起升装置及防摇摆方法与流程

1.本发明涉及起重机技术领域，具体地，一种非固定式导向结构的起升装置及防摇摆方法。


背景技术：

2.随着自动化的发展，智能起重机在工业现场应用愈加广泛，智能起重机是提高起重机运行速度和定位精度的有效途径，起重机的工作效率直接影响工业现场的生产效率。
3.在一些特殊使用起重运输设备的行业，如机械加工行业用的部分起重机，对吊运物品的精确定位和限制吊具晃动有严苛的要求，目前的起重机都是通过绳缆连接吊运装置，起重机在吊运过程中，吊运装置晃动明显，无法将被吊运的物体精确安装定位。
4.现有技术cn2019110418933公开了一种起重机双起升装置及钢丝绳缠绕方法，具体公开了：
5.包括卷筒组、吊梁(2)和起重机小车，其特征在于，所述卷筒组包括第一卷筒(101)和第二卷筒(102)，所述第一卷筒(101)和第二卷筒(102)对应设置于起重机小车的上端，第一卷筒(101)下部设置有第一定滑轮组(3)，第二卷筒(102)下部设置有第二定滑轮组(4)，所述第一定滑轮组(3)和第二定滑轮组(4)关于起重机小车中位线对称设置，第一卷筒(101)与起重机小车之间设置有第一导向机构，第二卷筒(102)与起重机小车之间设置有第二导向机构，所述第一导向机构和第二导向机构用于双起结构保持平衡，所述吊梁(2)上对应设置有第一动滑轮组(9)和第二动滑轮组(10)，所述第一动滑轮组(9)和第二动滑轮组(10)与吊梁(2)固定连接，所述第一卷筒(101)、第二卷筒(102)、第一定滑轮组(3)、第二定滑轮组(4)、第一导向机构、第二导向机构、第一动滑轮组(9)和第二动滑轮组(10)通过钢丝绳连接。
6.现有技术中虽然公开了一种利用钢丝连接起重机与小车的起升装置，但是仍然存在以下问题：
7.现在技术公开的技术方案，无法起到小车在吊运过程中的防摇摆作用。


技术实现要素：

8.本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种可防摇摆的一种非固定式导向结构的起升装置，以及利用此装置防摇摆方法。
9.本发明的目的通过以下技术方案实现：
10.一种非固定式导向结构的起升装置，所述装置包括固定架、以及将物料进行吊运的吊运架；所述固定架上至少设置一个卷扬机，所述卷扬机通过绳缆连接吊运架；所述固定架的底部设置至少两根空心筒管，所述空心筒管内套设有导向管，所述空心筒管与导向管之间设置有弹簧；所述导向管远离空心筒管的端面上设置有凸起；所述吊运架的顶部上固定设置有导向柱，所述导向柱远离吊运架的端面上设置有内凹，所述凸起顶抵连接所述内凹。
11.优选地，所述吊运架顶部设置有平衡臂，所述卷扬机通过绳缆连接平衡臂。
12.优选地，所述吊运架的顶部还设置有动滑轮、所述固定架的底部设置有定滑轮，所述卷扬机通过绳缆依次连接所述动滑轮、定滑轮、平衡臂。
13.优选地，动滑轮以及定滑轮对应设置四个，所述平衡臂设置两个。
14.优选地，所述动滑轮对称设置在吊运架的顶部，所述定滑轮对称设置在固定架的顶部。
15.优选地，所述平衡臂对称设置在吊运架的顶部中心区域。
16.一种非固定式导向结构的起升装置的防摇摆方法，使用上述非固定式导向结构的起升装置，所述防摇摆方法包括以下步骤：
17.s1：采集吊物以及吊具的最大动能ek、吊具以及吊物重量和m、吊具最大运动速度v、圆头凸起与锥形内凹之间的表面摩擦力f、圆头凸起摇摆最大摆幅s的相关数据；
18.s2：利用以上相关数据计算摇摆周期，所述摇摆周期的计算方法为：
19.n＝int(ek/j1)+1；ek＝1/2mv2；j1＝2fs。式中n是吊物摇摆周期的个数，j1为一个摆动周期中摩擦力做功；
20.s3：对应调整吊物以及吊具的最大动能ek、吊具以及吊物重量和m、吊具最大运动速度v、圆头凸起与锥形内凹之间的表面摩擦力f、圆头凸起摇摆最大摆幅s中的至少一项数据，从而将摇摆周期个数控制在固定范围内。
21.优先地，所述摇摆周期控制在2以内。
22.优选地，所述防摇摆方法还包括调整外界作用使得凸起与内凹发生偏位的侧向力f3从而控制摇摆周期，具体步骤为：
23.s10：采集凸起与内凹之间的摩擦系数u、凸起相对内凹的导向重力g1、锥形内凹斜面的倾斜角度a；
24.s11：计算侧向力f3；所述侧向力f3的计算方法为：f3≥ug1+g1/cos(a)*sin(a)；
25.s12：对应调整凸起与内凹之间的摩擦系数u；凸起相对内凹的导向重力g1；锥形内凹斜面的倾斜角度a中的至少一项数据，从而调整摇摆周期的个数，
26.当f3增大时，摇摆周期个数变小；
27.当f3变小时，摇摆周期个数变大。
28.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
29.本技术中，通过设置有卷扬机的固定架(起重机)通过绳缆连接吊运架(吊运装置)，同时固定架的底部设置至少两根空心筒管，空心筒管内套设有导向管，通过此非固定式的配合连接，通过空心筒管与导向管之间的顶抵连接，从而起到吊运架在吊运过程中的防摇摆、晃动，那么连接在吊运架上的吊运物体就能稳定被吊运，从而能够按照要求精确的定位。凸起为垂直布置的钢性导向机构，当吊运架3摇摆时，内凹会将导向管向上顶，从而将摇摆动能转换为导向管上升高度的势能，从而减少摇摆幅度，在摆动过程中，通过凸起和内凹的运动摩擦，以及导向管与空心筒管之间的摩擦消耗动能，从而能让摆动停止下来。通过此设计，有效的起到吊运过程中的防摇摆。
30.本技术的有益效果为：
31.1)本发明通过设计可空心筒管以及导向管，有效的起到吊运过程中的防摇摆；
32.2)设置定滑轮、动滑轮、平衡臂，保证了卷扬机在起吊过程中能够稳定、平滑的将
吊运架吊起。
33.3)设计弹簧，可以避免固定架与吊运架之间作用力过大时，在刚性作用下损坏筒体。
34.4)利用本发明防摇摆方法，能够计算出摇摆周期的个数，最终起到防摇摆定位的目的。
附图说明
35.图1为一种非固定式导向结构的起升装置的结构示意图；
36.图2为一种非固定式导向结构的起升装置的受力分析图；
37.图3为一种非固定式导向结构的起升装置中导向管的结构示意图。
具体实施方式
38.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
39.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是，本技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
40.另外，在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
41.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
42.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
43.实施例1
44.如图1所示，提供一种非固定式导向结构的起升装置，包括固定架1、以及将物料进
行吊运的吊运架3；固定架1上至少设置一个卷扬机2，卷扬机2通过绳缆连接吊运架3；固定架1的底部设置至少两根空心筒管4，空心筒管4内套设有导向管5，空心筒管4与导向管5之间设置有弹簧；导向管5远离空心筒管4的端面上设置有凸起6；吊运架3的顶部上固定设置有导向柱7，导向柱7远离吊运架3的端面上设置有内凹，凸起6顶抵连接内凹。
45.固定架1可以是框架结构，也可以是平台结构，固定架1可与起重装置连接。在固定架1上安装设置卷扬机2，固定架1通过卷扬机2的绳缆连接吊运架3。同时，在固定架1的底部固定连接至少两根空心筒管4，空心筒管4内部设置有具有弹性回复的弹性部件，如弹簧。同时在空心筒管4内套设有可沿空心筒管4轴向方向上下的导向管5。导向管5的凸起6活动顶抵在导向柱7的内凹中，空心筒管4、弹性部件、导向管5以及导向柱7形成非固定式导向结构。设置弹簧，可以避免固定架1与吊运架3之间作用力过大时，在刚性作用下损坏空心筒管4。当待转载物体连接在吊运架3上时，固定架1通过绳缆将吊运架3以及待转载物体进行吊运，并且通过非固定式导向结构这一特殊设计，避免在吊运过程中，吊运架的晃动，从而保证待装载物体到达指定位置后的放置精度。当吊运架3上装配好待转载物体后，卷扬机2开始正转，绳缆将被卷扬机2回收，此时吊运架3在绳缆的作用下将逐步靠近固定架1。吊运架3在靠近固定架1的过程中，弹性部件将逐步被压缩，那么导向管5上的凸起6与导向柱7上的内凹之间的作用力也将逐步增加，固定架1与吊运架3的相对位置也将更加稳定。由于凸起6与内凹之间存在的作用力(摩擦力等)，因此当固定架1带动吊运架3做水平方向的运动时，在非固定式导向机构的作用下，能够很好的减少运动过程中吊运架3相对固定架1的摇摆幅度以及降低其摇摆周期，从而保证当到达指定位置，能够保证待转载物的放置精度。凸起6为垂直布置的钢性导向机构，当吊运架3摇摆时，内凹会将导向管5向上顶，从而将摇摆动能转换为导向管5上升高度的势能，从而减少摇摆幅度，在摆动过程中，通过凸起6和内凹的运动摩擦，以及导向管5与空心筒管4之间的摩擦消耗动能，从而能让摆动停止下来。通过此设计，有效的起到吊运过程中的防摇摆。
46.实施例2
47.如图1所示，提供一种非固定式导向结构的起升装置，包括固定架1、以及将物料进行吊运的吊运架3；固定架1上至少设置一个卷扬机2，卷扬机2通过绳缆连接吊运架3；固定架1的底部设置至少两根空心筒管4，空心筒管4内套设有导向管5，空心筒管4与导向管5之间设置有弹簧；导向管5远离空心筒管4的端面上设置有凸起6；吊运架3的顶部上固定设置有导向柱7，导向柱7远离吊运架3的端面上设置有内凹，凸起6顶抵连接内凹。
48.本实施例与实施例1的区别点在于：吊运架3顶部设置有平衡臂8，卷扬机2通过绳缆连接平衡臂8。即固定架1上的卷扬机2与吊运架3上的平衡臂8直接连接。当然，也可以在吊运架3的顶部还设置有动滑轮9、固定架1的底部设置有定滑轮10，卷扬机2通过绳缆依次连接动滑轮9、定滑轮10、平衡臂8。通过增加动滑轮9以及定滑轮10，从而保证卷扬机2在运行时，吊运架3相对固定架1的上下运动能够更加平稳，从而提高整个起升装置的运动稳定性。
49.在本实施例中，动滑轮9以及定滑轮10对应设置四个，平衡臂8设置两个。具体可以将动滑轮9对称设置在吊运架3的顶部，最优设置在四角落，定滑轮10对称设置在固定架1的顶部，最优设置在四角落。以及将平衡臂8对称设置在吊运架3的顶部中心区域，通过此设计，相对于固定架1通过六个连接点连接吊运架3，且六个连接点是均匀分布在吊运架3顶部
的，确保了吊运架3的受力平衡，保证了在运动过程中，吊运架3在六个连接点的作用下，能够平稳运行。
50.实施例3
51.如图1所示，提供一种非固定式导向结构的起升装置，包括固定架1、以及将物料进行吊运的吊运架3；固定架1上至少设置一个卷扬机2，卷扬机2通过绳缆连接吊运架3；固定架1的底部设置至少两根空心筒管4，空心筒管4内套设有导向管5，空心筒管4与导向管5之间设置有弹簧；导向管5远离空心筒管4的端面上设置有凸起6；吊运架3的顶部上固定设置有导向柱7，导向柱7远离吊运架3的端面上设置有内凹，凸起6顶抵连接内凹。
52.本实施例与上述实施例的区别点在于：导向管5上的凸起6为圆头凸起，导向柱7上的内凹的为锥形内凹。正常状态下，圆头凸起刚好顶在锥形内凹中心位置。吊运过程中，当吊运架3相对固定架1产生水平的相对位移时，那么锥形内凹相对圆头凸起就会有相同的位移趋势。因为，圆头凸起与锥形内凹之间本身就在绳缆的作用下是存在挤压力的，因此两者之间的连接关系，能够起到一定的防位移作用。但是，吊运架3与固定架1之间的相对位移趋势较大时，难以避免圆头凸起与锥形内凹之间发生实际位移。通过将内凹设计为锥形内凹，使得圆头凸起在锥形内凹内存在一定的位移允许，当圆头凸起相对锥形内凹的位移量越大，圆头凸起将沿着锥形内凹的内壁逐步远离锥形内凹的中心。通过将此设计，使得凸起6在内凹中存在一定的位移允许，从而避免了当吊运架3发生相对固定架1的相对位移时，圆头凸起可发生位移，避免吊运架3产生相对固定架1的相对位移时，因此刚性作用，从而导致导向管5折断。同时，一旦圆头凸起沿着锥形内凹的内壁移动距离越远，那么圆头凸起与锥形内凹之间的作用力将越大，从而还能够起到很好的防相对位移。
53.实施例4
54.提供一种非固定式导向结构的起升装置的防摇摆方法，防摇摆方法包括以下步骤：
55.s1：采集吊物以及吊具的最大动能ek、吊具以及吊物重量和m、吊具最大运动速度v、圆头凸起与锥形内凹之间的表面摩擦力f、圆头凸起摇摆最大摆幅s的相关数据；
56.s2：利用以上相关数据计算摇摆周期，所述摇摆周期的计算方法为：
57.n＝int(ek/j1)+1；ek＝1/2mv2；j1＝2fs。式中n是吊物摇摆周期的个数，j1为一个摆动周期中摩擦力做功；
58.s3：对应调整吊物以及吊具的最大动能ek、吊具以及吊物重量和m、吊具最大运动速度v、圆头凸起与锥形内凹之间的表面摩擦力f、圆头凸起摇摆最大摆幅s中的至少一项数据，从而将摇摆周期的个数控制在固定范围内。
59.因为吊物以及吊具的最大动能ek、吊具以及吊物重量和m、吊具最大运动速度v、圆头凸起与锥形内凹之间的表面摩擦力f、圆头凸起摇摆最大摆幅s这几项数据均为可调数据，通过对这几项可调数据进行数据调整，并计算新的理论周期个数，最终使得摇摆周期个数在可接受范围内，从而实现防摇摆的目的。实际生产过程中，一般将摇摆周期个数控制在2以内。
60.同时，在本实施例中，还可以通过调整外界作用使得凸起6与内凹发生偏位的侧向力f3从而控制摇摆周期的个数，具体步骤为：
61.s10：采集凸起6与内凹之间的摩擦系数u、凸起6相对内凹的导向重力g1、锥形内凹
斜面的倾斜角度a；
62.s11：计算侧向力f3；所述侧向力f3的计算方法为：f3≥ug1+g1/cos(a)*sin(a)；
63.s12：对应调整凸起6与内凹之间的摩擦系数u；凸起相对内凹的导向重力g1；锥形内凹斜面的倾斜角度a中的至少一项数据，从而调整摇摆周期的个数，
64.当f3增大时，摇摆周期个数变小；
65.当f3变小时，摇摆周期个数变大。
66.易于理解的是，f3的数值越小，则圆头凸起与锥形内凹越容易发生相对偏位，f3的数值越大，则圆头凸起与锥形内凹越不易发生相对偏位。因此，通过此公式，可通过改变g1、u以及a的相关数据，从而对应调整f3的数值，最终，起到防摇摆的目的。
67.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。