本發(fā)明屬于起重機技術領域，具體涉及一種起重機吊具防搖機構(gòu)及防搖拉繩張力控制系統(tǒng)。

背景技術：

各種具有專用吊具的起重機，特別是在鐵路和港口大量使用的集裝箱起重機，工作級別高，運行速度快，對吊具防搖功能有很高的要求。為了解決這一問題，目前普遍使用力矩電機與單向離合器和制動器相組合的裝置，液壓阻尼裝置，或簡單力矩電機的方案來解決吊具搖擺的問題。 現(xiàn)有的吊具防搖方案，有的方案機械機構(gòu)太復雜，成本太高，維護困難，有的方案防搖效果差，實際應用的效果都不甚理想。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是具有專用吊具的起重機，特別是集裝箱起重機的吊具搖擺問題，各個防搖拉繩的張力的控制，拉繩張力控制器也可在需要時對吊具的位置做微小的調(diào)整控制，為解決上述問題，本發(fā)明提供一種起重機吊具防搖機構(gòu)及防搖拉繩張力控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是以下述方式實現(xiàn)的：

起重機吊具防搖機構(gòu)，包括起重機小車，還包括防搖拉繩，防搖拉繩的一端纏繞在防搖拉繩卷筒上，防搖拉繩卷筒通過減速器與防搖拉繩卷筒電機連接，防搖拉繩卷筒電機與吊具搖擺動態(tài)檢測器連接，吊具搖擺動態(tài)檢測器與變頻器連接，變頻器與拉繩張力控制器連接；防搖拉繩的另一端纏繞在起升卷筒上，防搖拉繩穿過固定于吊具上的第一動滑輪和固定于起重機小車上的定滑輪；還包括起升繩，起升繩的一端固定在起重機小車上，另一端與防搖拉繩以相同的纏繞方向一起纏繞在起升卷筒上，起升繩穿過固定于吊具上的第二動滑輪；所述吊具搖擺動態(tài)檢測器還與防搖拉繩卷筒或防搖拉繩卷筒電機連接，所述防搖拉繩卷筒、減速器、防搖拉繩卷筒電機、吊具搖擺動態(tài)檢測器、變頻器和拉繩張力控制器均設置在起重機小車上。

所述起重機吊具防搖機構(gòu)為兩組，兩組起重機吊具防搖機構(gòu)沿吊具的垂直中心面對稱設置，并以相同的斜角分別向兩個角的斜側(cè)方向拉緊吊具。

所述起重機吊具防搖機構(gòu)為至少四組，且為偶數(shù)組，起重機吊具防搖機構(gòu)沿吊具的垂直中心面對稱設置，并以相同的斜角分別向斜側(cè)方向拉緊吊具。

所述第一動滑輪、定滑輪和第二動滑輪均為至少一個，且第一動滑輪、定滑輪和第二動滑輪的數(shù)量相等。

所述吊具搖擺動態(tài)檢測器為安裝于防搖拉繩卷筒或防搖拉繩卷筒電機上的旋轉(zhuǎn)編碼器。

應用于上述起重機吊具防搖機構(gòu)的防搖拉繩張力控制系統(tǒng)，所述拉繩張力控制器根據(jù)從安裝在防搖拉繩卷筒電機上的吊具搖擺動態(tài)檢測器得到的信號計算各個防搖拉繩的收繩或放繩速度，進而判斷吊具的搖擺狀態(tài)；根據(jù)吊具的搖擺狀態(tài)，拉繩張力控制器通過可直接回饋能量的變頻器控制各個防搖拉繩卷筒電機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或防搖拉繩卷筒的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，使防搖拉繩對吊具的作用力始終指向吊具搖擺的相反方向，并讓防搖拉繩的張力最大化，從而一方面防止吊具產(chǎn)生搖擺，另一方面在吊具已經(jīng)搖擺的情況下，消耗載荷的搖擺能量，使吊具的搖擺幅值減小直至完全停止搖擺。

所述起重機吊具防搖機構(gòu)為四組，四組起重機吊具防搖機構(gòu)沿吊具的垂直中心面對稱設置，并以相同的斜角分別向四個角的斜側(cè)方向拉緊吊具。

所述拉繩張力控制器的防搖拉繩張力控制計算方法如下：

以V_LF、V_LB、V_RF和V_RB分別為左前（Left Front）、左后（Left Back）、右前（Right Front）和右后（Right Back）4條防搖拉繩的收繩速度；當防搖拉繩收繩時其收繩速度為正，放繩時其值為負；以V_A為V_LF、V_LB、V_RF和V_RB的平均值，讓△V_LF= V_LF-V_A，△V_LB= V_LB-V_A，△V_RF= V_RF-V_A和△V_RB= V_RB-V_A，因此△V_LF +△V_LB +△V_RF +△V_RB = 0；讓△V_MIN為可靠識別吊具搖擺動態(tài)所需的最小的防搖拉繩收繩和放繩的速度差；以F_LF、F_LB、F_RF和F_RB分別為左前，左后，右前和右后4條防搖拉繩的張力控制目標值；以F_MAX 為其設計的防搖拉繩張力的最大值；以F_MIN 為其保持防搖拉繩張緊的最小張力；根據(jù)下表中列出的吊具搖擺動態(tài)判定條件，從上到下逐個計算并判定當前吊具的搖擺動態(tài)，并給出相應的各個防搖拉繩張力F_LF、F_LB、F_RF和F_RB的控制目標值：

相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明通過拉繩張力控制器的智能控制，利用具有能量回饋功能的變頻器將吊具及載荷的搖擺能量轉(zhuǎn)換成電能輸送回電網(wǎng)，不僅消除了現(xiàn)有吊具防搖方案中不易解決的機械裝置發(fā)熱的問題，而且節(jié)能環(huán)保。

由于防搖拉繩的另一端同起升機構(gòu)的起升繩以相同的纏繞方向一起纏繞在起升卷筒上，當起升卷筒轉(zhuǎn)動，載荷上升或下降時，防搖拉繩卷筒無需收放繩，因此防搖拉繩卷筒基本不動；只有在載荷搖擺時，防搖拉繩卷筒才需進行收放繩的轉(zhuǎn)動。由于吊具防搖系統(tǒng)的作用，吊具的搖擺很小，因而防搖拉繩卷筒可以做的很小，并且利用減速器變速，選用小功率的拉繩卷筒驅(qū)動電機就可產(chǎn)生很大的防搖拉繩的張力，有效地提高吊具防搖效率。

通過對各個防搖拉繩的張力的控制，拉繩張力控制器也可在需要時對吊具的位置做微小的調(diào)整控制。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1是拉繩張力控制器；2是變頻器；3是吊具搖擺動態(tài)檢測器；4是防搖拉繩卷筒電機；5是減速器；6是防搖拉繩卷筒；7是定滑輪；8是起升卷筒；9是防搖拉繩；10是起升繩；11是第二動滑輪；12是吊具；13是第一動滑輪。

具體實施方式

如附圖1所示，起重機吊具防搖機構(gòu)，包括起重機小車，還包括防搖拉繩9，防搖拉繩9的一端纏繞在防搖拉繩卷筒6上，防搖拉繩卷筒6通過減速器5與防搖拉繩卷筒電機4連接，防搖拉繩卷筒電機4與吊具搖擺動態(tài)檢測器3連接，吊具搖擺動態(tài)檢測器3與變頻器2連接，變頻器2與拉繩張力控制器1連接；防搖拉繩9的另一端纏繞在起升卷筒8上，防搖拉繩9穿過固定于吊具12上的第一動滑輪13和固定于起重機小車上的定滑輪7；還包括起升繩10，起升繩10的一端固定在起重機小車上，另一端與防搖拉繩9以相同的纏繞方向一起纏繞在起升卷筒8上，起升繩10穿過固定于吊具12上的第二動滑輪11；所述吊具搖擺動態(tài)檢測器2還與防搖拉繩卷筒6或防搖拉繩卷筒電機4連接，所述防搖拉繩卷筒6、減速器5、防搖拉繩卷筒電機4、吊具搖擺動態(tài)檢測器3、變頻器2和拉繩張力控制器1均設置在起重機小車上。

起重機吊具防搖機構(gòu)為兩組，兩組起重機吊具防搖機構(gòu)沿吊具12的垂直中心面對稱設置，并以相同的斜角分別向兩個角的斜側(cè)方向拉緊吊具12。

起重機吊具防搖機構(gòu)為至少四組，且為偶數(shù)組，起重機吊具防搖機構(gòu)沿吊具12的垂直中心面對稱設置，并以相同的斜角分別向斜側(cè)方向拉緊吊具12。

第一動滑輪13、定滑輪7和第二動滑輪11均為至少一個，且第一動滑輪13、定滑輪7和第二動滑輪11的數(shù)量相等，防搖拉繩9和起升繩10具有相同的起升倍率。

吊具搖擺動態(tài)檢測器3為安裝于防搖拉繩卷筒6或防搖拉繩卷筒電機4上的旋轉(zhuǎn)編碼器。

應用于上述起重機吊具防搖機構(gòu)的防搖拉繩張力控制系統(tǒng)，拉繩張力控制器1根據(jù)從安裝在防搖拉繩卷筒電機4上的吊具搖擺動態(tài)檢測器3得到的信號計算各個防搖拉繩9的收繩或放繩速度，進而判斷吊具12的搖擺狀態(tài)；根據(jù)吊具的搖擺狀態(tài)，拉繩張力控制器1通過可直接回饋能量的變頻器2控制各個防搖拉繩卷筒電機4的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或防搖拉繩卷筒6的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，使防搖拉繩9對吊具12的作用力始終指向吊具12搖擺的相反方向，并讓防搖拉繩9的張力最大化，從而一方面防止吊具12產(chǎn)生搖擺，另一方面在吊具12已經(jīng)搖擺的情況下，消耗載荷的搖擺能量，使吊具12的搖擺幅值減小直至完全停止搖擺。

起重機吊具防搖機構(gòu)為四組，四組起重機吊具防搖機構(gòu)沿吊具12的垂直中心面對稱設置，并以相同的斜角分別向四個角的斜側(cè)方向拉緊吊具12。

拉繩張力控制器1的防搖拉繩張力控制計算方法如下：

以V_LF、V_LB、V_RF和V_RB分別為左前（Left Front）、左后（Left Back）、右前（Right Front）和右后（Right Back）4條防搖拉繩的收繩速度；當防搖拉繩收繩時其收繩速度為正，放繩時其值為負；以V_A為V_LF、V_LB、V_RF和V_RB的平均值，讓△V_LF= V_LF-V_A，△V_LB= V_LB-V_A，△V_RF= V_RF-V_A和△V_RB= V_RB-V_A，因此△V_LF +△V_LB +△V_RF +△V_RB = 0；讓△V_MIN為可靠識別吊具搖擺動態(tài)所需的最小的防搖拉繩收繩和放繩的速度差；以F_LF、F_LB、F_RF和F_RB分別為左前，左后，右前和右后4條防搖拉繩的張力控制目標值；以F_MAX 為其設計的防搖拉繩張力的最大值；以F_MIN 為其保持防搖拉繩張緊的最小張力；根據(jù)下表中列出的吊具搖擺動態(tài)判定條件，從上到下逐個計算并判定當前吊具的搖擺動態(tài)，并給出相應的各個防搖拉繩張力F_LF、F_LB、F_RF和F_RB的控制目標值：

本發(fā)明的工作過程如下：開啟起重機吊具，吊具通過起升繩的收放上升和下降，若吊具沒有搖擺，則防搖拉繩卷筒無需收放繩，只有在吊具搖擺時，防搖拉繩卷筒才需進行收放繩的轉(zhuǎn)動；拉繩張力控制器1根據(jù)從安裝在防搖拉繩卷筒電機4上的吊具搖擺動態(tài)檢測器3得到的信號計算各個防搖拉繩9的收繩或放繩速度，進而判斷吊具12的搖擺狀態(tài)；根據(jù)吊具的搖擺狀態(tài)，拉繩張力控制器1通過可直接回饋能量的變頻器2控制各個防搖拉繩卷筒電機4的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或防搖拉繩卷筒6的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，使防搖拉繩9對吊具12的作用力始終指向吊具12搖擺的相反方向，并讓防搖拉繩9的張力最大化，從而一方面防止吊具12產(chǎn)生搖擺，另一方面在吊具12已經(jīng)搖擺的情況下，消耗載荷的搖擺能量，使吊具12的搖擺幅值減小直至完全停止搖擺。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領域的技術人員來說，在不脫離本發(fā)明整體構(gòu)思前提下，還可以作出若干改變和改進，這些也應該視為本發(fā)明的保護范圍。