[发明专利]起重机械控制卷扬机构排绳的装置和方法

说明书

本发明涉及卷扬控制领域，具体地涉及起重机械控制卷扬机构排绳的装置和方法。所述卷扬机构包括用于缠绕绳索的卷筒，该装置包括：夹绳单元，用于限制所述绳索在排绳方向上偏离垂直方向的偏斜角；动力单元，被配置为与所述夹绳单元耦合；以及控制单元，用于：当所述排绳位置位于安全区域时：确定所述夹绳单元的当前位置；以及根据所述排绳位置和所述夹绳单元的当前位置控制所述动力单元，从而控制夹绳单元的第一移动速度；当排绳位置位于安全区域以外时：根据所述位置偏移控制动力单元，从而控制夹绳单元的第一移动速度，第一移动速度使得夹绳单元位于偏离垂直方向预定角度范围内的位置。该装置和方法不仅能够实现顺利排绳，还能够降低排绳控制过程的功耗。

技术领域

本发明涉及卷扬控制领域，具体地涉及起重机械控制卷扬机构排绳的装置和方法。

背景技术

卷扬机构常用于起重机械完成起升作业，也用于其他机械实现变幅、牵引等动作；卷扬机构把原动机产生的驱动力传递给绳索并把卷筒的回转运动转变为绳索的直线运动。

卷筒缠绕时的乱绳现象经常出现在长卷筒或多层缠绕的工作情形，乱绳会严重影响绳索的使用寿命。绳索在卷筒上绕进时，相对卷筒表面的绳槽通常存在一个偏斜角度，若卷筒较长，则绳索在卷筒端部绕进时的偏斜角度较大，其无法准确进入绳槽，从而产生乱绳现象。多层缠绕时，绳索上层排列在下层形成的空隙中，彼此相互挤压和摩擦，容易造成乱绳现象。绳索在卷筒上排列而缠绕于卷筒上的过程可称作排绳。

对于大型机械使用的卷扬机构，小型卷筒无法满足容绳量的要求，使用长卷筒或多层缠绕是必然的选择。为避免长卷筒缠绕或多层缠绕造成乱绳，有必要使用相应的自动排绳装置来调整绳索绕进状态，避免发生乱绳现象。自动排绳装置需要额外增加导向和运动机构，也需要额外的驱动力。在重载情况下，自动排绳机构的功耗不容忽视，采用自动排绳机构时有必要考虑降低能耗的问题。

目前卷扬机构自动排绳装置的使用集中在矿用绞车上，起重机械卷扬机构普遍采用自然排绳的方式，少数高端塔机设备使用了排绳装置，但价格昂贵，功耗较大，未能大量推广使用。自动排绳机构按驱动力来源可分为机械式、液压式、电动式三种。图1-3示出了现有技术中的三种排绳机械的示意图，其中图1为机械式自动排械机构，图2是液压式自动排绳机构，图3是电动式自动排绳机构。机械式自动排绳机构是指排绳系统的驱动力取自卷扬转动，不需要另外设置原动机，通过改变绕进时绳索的角度，达到避免乱绳的目的。液压式自动排绳机构的驱动力来源于单独的液压泵，其驱动力大，适用于重载工况。电动式自动排绳机构的驱动力来源于单独的电动机，其无需复杂的传动系统，且便于实现对自动排绳机构的控制。

目前自动排绳机构的主要局限在于：重载工况下调整入绳状态所需的作用力很大，需要匹配足够的驱动功率和传动机构，现有自动排绳机构难以应对重载工况。机械式自动排绳机构需要一套特定的传动系统，其传动比率固定，对卷筒不同转速、不同绕进位置的适用性不足，无法适用于各种不同的工作状态。电动或液压驱动的自动排绳机构可以实现对排绳机构动作的单独控制，但现有控制逻辑简单，只考虑了排绳机构的换向，排绳机构采用匀速运动，造成了自动排绳机构的功耗浪费，在高速重载工况下更加凸显。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种起重机械控制卷扬机构排绳的装置和方法，该装置和方法不仅能够实现顺利排绳，还能够降低排绳控制过程的功耗。