CN121757724A - 一种起重机的角动量纠偏系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种起重机的角动量纠偏系统，包括：偏移检测装置和纠偏装置；所述偏移检测装置安装在起重机的支脚底部的行走轮下方，所述纠偏装置安装在所述起重机的支脚的中部；所述支脚通过回转轴承支撑起重机的主梁；所述偏移检测装置包括：弹簧，伸缩杆，滑轮和支撑结构；所述纠偏装置包括：第一转轴、外壳、飞轮以及第二转轴。本发明提供的起重机的角动量纠偏系统，通过第一转轴和第二转轴的旋转，根据角动量守恒原理带动起重机支架进行旋转，进而实现纠偏；通过移动量传感器，实时的检测当前起重机支架的偏移；采用回转轴承的设计确保主梁在纠偏过程中保持不动，这样即使支脚发生旋转，货物也不会受到影响，从而保证了操作的稳定性。

Description

一种起重机的角动量纠偏系统

技术领域

本发明涉及一种起重机的角动量纠偏系统，属于装载机械技术领域。

背景技术

桥、门式起重机在工业生产中得到了广泛的应用，是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。这些起重机具有大跨度和高效率的特点。然而，由于其结构特点，如跨度大、水平刚度低以及复杂的传动机构，桥、门式起重机在运行过程中常常会出现不同程度的跑偏或啃轨现象。这种现象不仅影响了起重机的正常运行，还可能对设备本身造成严重的损害，增加了运行维护成本，降低了生产安全性和效率。尤其是起重机运行时间长以后，行走轮和轨道使用寿命大大降低。

发明内容

本发明要解决技术问题是：克服上述技术的缺点，提供一种能够在起重机的行走轮相对轨道发生偏移时，利用角动量守恒来实现行走轮的纠偏的系统。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种起重机的角动量纠偏系统，包括：偏移检测装置和纠偏装置；所述偏移检测装置安装在起重机的支脚底部的行走轮下方，所述纠偏装置安装在所述起重机的支脚的中部；

所述偏移检测装置包括：弹簧，伸缩杆，滑轮和支撑结构；所述支撑结构的一端连接所述起重机的支脚，另一端延伸至所述起重机的支脚底部的行走轮下方；所述伸缩杆的一端连接在所述支撑结构上，另一端安装所述滑轮；所述滑轮接触与所述起重机的支脚底部的行走轮配合的轨道；所述弹簧套设在所述伸缩杆上，并具有使得所述伸缩杆的活动端朝向所述轨道移动的趋势；所述伸缩杆连接有移动量传感器；所述移动量传感器输出至控制装置；

所述纠偏装置包括：第一转轴、外壳、飞轮以及第二转轴；所述第一转轴分别连接所述起重机的支脚和所述外壳，所述第一转轴能够带动所述外壳转动；所述飞轮置于所述外壳内，由所述第二转轴支撑；所述第二转轴能够带动所述飞轮转动；所述控制装置控制所述外壳与飞轮的转动角度与速度。

上述方案进一步的改进在于：所述移动量传感器是置于所述弹簧与所述伸缩杆的固定端之间的压力传感器。

上述方案进一步的改进在于：所述移动量传感器是置于所述伸缩杆的活动端与固定端之间的距离传感器。

上述方案进一步的改进在于：所述偏移检测装置对称的布置在所述轨道两侧。

本发明提供的起重机的角动量纠偏系统，通过第一转轴和第二转轴的旋转，根据角动量守恒原理带动起重机支架进行旋转，进而实现纠偏；通过移动量传感器，实时的检测当前起重机支架的偏移，可以有效防止起重机偏离轨道，减少因偏移导致的翻车或其他安全事故；采用回转轴承的设计确保主梁在纠偏过程中保持不动，这样即使支脚发生旋转，货物也不会受到影响，从而保证了操作的稳定性。本发明提供的起重机的角动量纠偏系统，不仅可应用在门式起重机上，还可应用在其他重型机械上，具有良好的功能拓展性。

附图说明

图1为本发明的一个优选的实施例结构示意图。

图2为本发明的一个优选的实施例中的偏移检测装置结构示意图。

图3为本发明的一个优选的实施例中的纠偏装置的结构示意图。

图中标号示意如下：10-主梁，20-回转轴承，30-起重机支脚，40-纠偏装置，41-第一转轴，42-外壳，43-飞轮，44-第二转轴，50-起重机行走轮，60-偏移检测装置，61-弹簧，62-伸缩杆，63-滑轮，64-支撑，65-压力传感器，70-轨道。

具体实施方式

实施例：本实施例的起重机的角动量纠偏系统，如图1所示，纠偏装置40和偏移检测装置60。

起重机则包括：主梁10，回转轴承20，起重机支脚30，起重机行走轮50。主梁10是起重机的关键部分，用于搭载和搬运作业中的货物。它被安装在回转轴承20的上方，确保在操作过程中能够平稳地移动和旋转货物。回转轴承20位于主梁10下方，不仅支撑着主梁10，还允许主梁10相对于起重机支脚30进行水平方向的自由旋转。这种设计使得主梁10能够在不同角度下工作，同时保持其垂直稳定性。起重机支脚30是整个起重机结构的基础，它们直接与地面接触，并通过回转轴承20与主梁10相连。

在起重机支脚30的中间位置，安装纠偏装置40，这是实现自动纠偏的核心组件。纠偏装置40利用物理学中的角动量守恒原理从而在检测到偏移时进行纠正。偏移检测装置60则设置在起重机支脚30下方，并与轨道70接触，偏移检测装置60可以实时监测起重机行走轮50的位置变化。当偏移检测装置60检测到起重机行走轮50发生偏移时，控制结构会立即控制纠偏装置40进行调整。

如图2所示，偏移检测装置60，包括弹簧61，伸缩杆62，滑轮63，支撑64。支撑64连接在起重机支脚30上，为偏移检测装置60提供安装位置，支撑64的底端布置伸缩杆62，弹簧61套设在伸缩杆62上，弹簧61的两端分别连接伸缩杆62的固定端和活动端，滑轮63安装在伸缩杆62的活动端，并贴紧轨道70。压力传感器65布置在弹簧61与伸缩杆62的固定端之间。

偏移检测装置60是整个纠偏系统的眼睛。当起重机在轨道70上移动时，滑轮63始终与轨道保持接触。弹簧61给伸缩杆62提供了一个朝向轨道70的弹力，使得滑轮63能够紧密贴合轨道70表面。这种设计确保了即使轨道有轻微的不平或弯曲，滑轮63也能跟随轨道形状变化而调整位置。当起重机行走轮50偏离中心线时，轨道70两侧的距离会发生变化。安装在伸缩杆62上的压力传感器65可以精确测量这种压力变化，并将数据传递给控制结构。控制结构根据这些信息判断是否需要启动纠偏操作及纠偏的方向和程度。

本实施例中偏移检测装置对称的布置在轨道两侧，根据实际需要，可以左侧右侧独立检测，也可以一侧检测，一侧校验等不同的实施方式。

根据实际需要，压力传感器65可以替换成其他的移动量检测传感器，例如位移传感器、距离传感器等。

如图3所示，纠偏装置40是一种基于角动量守恒原理设计的关键组件，用于自动纠正起重机在运行过程中的偏移。纠偏装置40包括：第一转轴41、外壳42、飞轮43以及第二转轴44。第一转轴41设置在外壳42的外部，并直接与起重机支脚30相连。这种连接方式使得第一转轴41能够将飞轮的旋转运动角动量传递给整个纠偏装置40。外壳42是整个纠偏装置40的主体框架，它包裹并保护内部的飞轮43和第二转轴44。飞轮43是一个具有较大转动惯量的部件。第二转轴44设置在外壳42的内部中间，并与飞轮43同轴连接。第一转轴41和第二转轴44由必要的动力进行驱动。

本实施例的原理是角动量守恒定律，角动量守恒是指在一个没有外力矩作用的系统中，系统的总角动量保持不变。这可以用数学表达式表示为：；

这意味着随着时间的变化，角动量L不会发生变化这意味着随着时间的变化。角动量L是一个矢量，用于描述物体旋转运动的状态。对于一个点质量m以速度v绕定点O旋转时，其相对于点O的角动量可以表示为 ，其中r是从O到质点的位置矢量，p是质点的线性动量。在更一般的情况下，特别是对于刚体或连续分布的质量，角动量可以通过转动惯量I和角速度w来定义，即，转动惯量I是物体抵抗改变其旋转状态的能力的一种度量。它的值取决于物体的质量分布及其相对于旋转轴的位置。

在本实施例中，飞轮43具有较大的转动惯量I，并且可以在第二转轴44上旋转，同时在旋转时储存大量的角动量。当起重机行走轮50因外部因素发生偏移时，偏移检测装置60会检测到这一偏移，并发送给控制结构，控制结构通过调整飞轮43的旋转速度来改变飞轮43的角动量。由于飞轮43和第二转轴44是一个无外力矩作用的封闭系统，因此飞轮43角动量的变化将导致整个系统及飞轮43和起重机支脚30的角动量也必须相应产生相反方向的旋转，以满足角动量守恒的条件。而回转轴承的设计，能够的避免主梁在纠偏过程中发生倾斜等问题，避免其吊装的货物受到影响。

采用本实施例的起重机，运行过程为：

步骤一、系统初始化，电源接通，起重机准备就绪，主梁10上悬挂好待搬运的货物。

步骤二、起重机开始沿着轨道70移动。

步骤三、检测偏移装置60实时检测当前偏移：偏移检测装置60持续监测行走轮50的状态。如果检测到偏移，则进入纠偏流程。如果没有检测到偏移，则继续前进。

步骤四、发生偏移：启动纠偏装置40。控制结构调整飞轮43的旋转速度。通过旋转第二转轴44，根据偏移的方向旋转第一转轴41，实现纠偏。

步骤五、未发生偏移：继续按原计划前进。

步骤六、门式起重机卸下货物，门式起重机复位：完成搬运任务后，起重机返回初始位置。

步骤七、作业流程完成，关闭电源，系统停止工作

总结而言，本实施例的起重机的角动量纠偏系统通过结合先进的传感技术与物理学中的角动量守恒原理，实现了对起重机运行状态的精确控制，为复杂的起重作业提供了可靠的保障。

本发明不局限于上述产品。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种起重机的角动量纠偏系统，其特征在于，包括：偏移检测装置和纠偏装置；所述偏移检测装置安装在起重机的支脚底部的行走轮下方，所述纠偏装置安装在所述起重机的支脚的中部；所述支脚通过回转轴承支撑起重机的主梁；

所述偏移检测装置包括：弹簧，伸缩杆，滑轮和支撑结构；所述支撑结构的一端连接所述起重机的支脚，另一端延伸至所述起重机的支脚底部的行走轮下方；所述伸缩杆的一端连接在所述支撑结构上，另一端安装所述滑轮；所述滑轮接触与所述起重机的支脚底部的行走轮配合的轨道；所述弹簧套设在所述伸缩杆上，并具有使得所述伸缩杆的活动端朝向所述轨道移动的趋势；所述伸缩杆连接有移动量传感器；所述移动量传感器输出至控制装置；

所述纠偏装置包括：第一转轴、外壳、飞轮以及第二转轴；所述第一转轴分别连接所述起重机的支脚和所述外壳，所述第一转轴能够带动所述外壳转动；所述飞轮置于所述外壳内，由所述第二转轴支撑；所述第二转轴能够带动所述飞轮转动；所述控制装置控制所述外壳与飞轮的转动角度与速度。

2.根据权利要求1所述的起重机的角动量纠偏系统，其特征在于：所述移动量传感器是置于所述弹簧与所述伸缩杆的固定端之间的压力传感器。

3.根据权利要求1所述的起重机的角动量纠偏系统，其特征在于：所述移动量传感器是置于所述伸缩杆的活动端与固定端之间的距离传感器。

4.根据权利要求1所述的起重机的角动量纠偏系统，其特征在于：所述移偏移检测装置对称的布置在所述轨道两侧。