[发明专利]船用起重机的起吊限位装置及其设置方法

权利要求书

1.一种船用起重机的起吊限位装置，其特征在于：包括水平设置在塔身上机械室内的提升丝杠设置及变幅丝杠，提升丝杠设置在变幅丝杠下方，提升卷筒输出轴通过提升传动机构驱动提升丝杠转动，变幅卷筒输出轴通过变幅传动机构驱动变幅丝杠转动；

机械室内在变幅丝杠上方设有变幅刻度轴，变幅刻度轴上自左向右布置有位置可调的变幅停止限位开关、变幅下限开关和变幅上限开关；

在变幅丝杠上活动套设有变幅限位滑块，变幅限位滑块跟随船用起重机的变幅作业在变幅丝杠上来回移动，且在移动过程中变幅限位滑块的顶部可与变幅停止限位开关、变幅下限开关以及变幅下限开关底部的触点接触；提升丝杠上活动套设有提升限位滑块，在提升滑块的顶部安装有碰撞限位开关，碰撞限位开关可与变幅滑块的底部接触；机械室内在提升丝杠的下方位置设有提升刻度轴，提升刻度轴上自左向右依次设置有提升下限开关和提升上限开关。

2.如权利要求1所述的一种船用起重机的起吊限位装置，其特征在于：所述提升传动机构包括套设在提升卷筒输出轴上的提升驱动链轮，提升驱动链轮通过提升链条与套设在提升丝杠上的提升从动链轮相连接。

3.如权利要求1或2所述的一种船用起重机的起吊限位装置，其特征在于：所述变幅传动机构包括套设在变幅卷筒输出轴上的变幅驱动链轮，变幅驱动链轮通过变幅链条与套设在变幅丝杠上的变幅从动链轮相连接。

4.如权利要求1-3中任一项所述的船用起重机的起吊限位装置的设置方法，包括以下步骤：

步骤1，变幅停止限位开关位置定义，具体如下：

吊臂处于水平位置时即吊臂与水平面的夹角β为零时，设定为吊臂的停止位置；将限位开关盒中的变幅停止限位开关放置在变幅刻度轴的起始刻度处，并以其此时所在位置为原点，建立坐标系，令变幅停止限位开关的坐标为(0,0)；

步骤2，吊臂变幅上限与下限开关位置定义

步骤2-1，最大工作半径定义：根据实际情况设定货物的最大起吊半径R_max和最大起吊半径R_min；

步骤2-2，变幅极限角计算：此时船用起重机的吊臂下限与水平方向的夹角为：吊臂上限与水平方向的夹角为：式中L_d为吊臂的固有长度；

步骤2-3，变幅钢丝绳变化长度分析：处于变幅变动状态的钢丝绳的长度为：式中：

N_b为变幅定滑轮对数；L_d为吊臂的固有长度；L_f为吊臂在塔身上的转轴中心到塔身定滑轮组中心的间距；α为L_f与水平位置的夹角；j＝{1,2,3}，j＝1表示变幅停止极限，此时β＝0°；j＝2表示变幅下限；j＝3表示变幅上限；

变幅时变动的钢丝的最大长度为式中，a＝{1,2,3}；

z＝{1,2,3}；

步骤2-4，变幅极限位置钢丝绳伸缩量：以变幅停止极限位置为基准，则变幅的下限与上限位置，变幅机构需收缩的钢丝绳长度分别为：

步骤2-5，变幅螺距计算：计变幅机构驱动链轮与从动链轮的减速比为i_b，变幅丝杠的螺距为p_b，螺纹线数为m_b，D_b为变幅卷筒直径；则变幅下限开关距变幅停止极限开关的距离为：变幅上限开关距变幅停止极限开关的距离为：即变幅下限开关的坐标为(0，x_b1)，变幅上限开关的坐标为(0，x_b2)。

5.如权利要求4所述的船用起重机的起吊限位装置的设置方法，其特征在于：还包括提升极限开关位置定义方法，具体步骤如下：

步骤1，提升极限开关y轴定义：

提升极限开关的y轴坐标是由极限开关尺寸、滑块尺寸以及丝杠尺寸共同决定的，相关组件选好型号后，提升极限开关的y轴坐标为一个固定值，记为y_t；

步骤2，提升下限开关位置计算：

吊臂处于变幅停止限位处即当船用起重机不工作提升机构将吊钩下放至船舶甲板上进行固定时，将此时吊臂与舱底的高度差记为H_f；而船用起重机提升的下极限即提升时确保船用起重机在回转作业时货物不会与船体之间发生碰撞的最小高度记为H_min；

步骤2-1，最小提升高度判定：依据实际使用情况确定H_min后，判断其与吊臂变幅下极限的关系；若则转至步骤2-2；若则转至步骤2-3；

步骤2-2，提升下限坐标计算1：此时由于提升下限小于变幅下限，提升机构相较于变幅下极限位置还需提升的高度，提升下限开关与变幅下限开关的横坐标差值为：

式中，L_d为吊臂的固有长度；i_t为提升机构驱动链轮与从动链轮的减速比，D_t为提升卷筒直径；p_t为提升丝杠的螺距，m_t为螺纹线数；即可得出此时提升下限开关的横坐标x_t1＝x_b1-Δx_t1，提升下限的坐标为：(x_t1，y_t)；

步骤2-3，提升下限坐标计算2：此时由于提升下限大于变幅下限，且吊钩与吊臂之间设置有防碰撞限位开关，两者相互不能碰撞，因此提升下限开关坐标的位置为吊臂变幅后所在位置；

变幅后吊臂与水平面的夹角：

将所得β_t角带入前述分析，可得提升下限的横坐标为：

式中，N_b为变幅定滑轮对数；D_b为变幅卷筒直径；L_d为吊臂的固有长度；L_f为吊臂在塔身上的转轴中心到塔身定滑轮组中心的间距；α为L_f与水平位置的夹角；i_t为提升机构驱动链轮与从动链轮的减速比，p_t为提升丝杠的螺距，m_t为螺纹线数；

此时提升机构的下限开关坐标为：(x_t1，y_t)；

步骤3，提升上限开关位置计算

步骤3-1，钢丝绳提升总收缩量计算：提升钢丝绳在船用起重机的整个提升过程中，需要缠绕在提升卷筒上的钢丝绳长度包含三部分，一是提升卷筒预留长度，二是塔身提升定滑轮组与吊臂提升定滑轮组之间随吊臂变幅的长度，三是吊钩从舱底至变幅上限的长度，其中：

(a)变幅卷筒预留钢丝绳长度为：S_ty＝πD_tn_t，式中n_t为保证使用安全卷筒上的钢丝绳需预留圈数，D_t为提升卷筒的直径；

(b)定滑轮间钢丝绳变化长度为：在塔顶提升定滑轮组和吊臂提升定滑轮组之间一直处于变动状态的钢丝绳的长度为式中，N_t为提升定滑轮对数；L_d为吊臂的固有长度；L_f为吊臂在塔身上的转轴中心到塔身定滑轮组中心的间距；α为L_f与水平位置的夹角；j＝{1,2,3}，j＝1表示变幅停止极限，此时β＝0°；j＝2表示变幅下限；j＝3表示变幅上限；

变幅时变动的提升钢丝的最大长度为

(c)吊钩钢丝绳变化长度为：吊钩钢丝绳变化的最大值为从舱底至吊臂变幅上限时定滑轮的间距，S_tg＝(L_d+R_min)^1/2(L_d-R_min)^1/2+H_f-H_d，式中H_d为吊钩自身的高度；

得提升卷筒上缠绕的钢丝绳总长度为S_t＝S_ty+ΔS_tc+S_tg；

步骤3-2，提升上限开关坐标计算：提升机构未能缠绕的钢丝绳最短长度为H_r＝S_tg-S_g；S_g为船用起重机提升卷筒的容绳量上限；提升机构的提升上限相较于下限增加了：

ΔH＝(L_d+R_min)^1/2(L_d-R_min)^1/2-(H_min-H_f-H_d)-H_r＝2H_d+S_g-H_min；

提升上限横坐标相较于下限横坐标增加了此时提升上限横坐标x_t2＝x_t1+Δx_t2，提升上限坐标为(x_t2，y_t)。