一种大车能在曲线轨道上走行的龙门吊及其走行控制方法

摘要

本发明公开了一种大车能在曲线轨道上走行的龙门吊及其走行控制方法，该龙门吊包括龙门架和大车走行机构，大车走行机构包括分别安装在左支腿前后两侧下方的走行轮一和走行轮三以及分别安装在右支腿前后两侧下方的走行轮二和走行轮四；走行轮一和走行轮四的外径均为D1，走行轮二和走行轮三的外径均为D2，r1和R1为内外侧圆弧形轨道的半径；其走行控制方法包括步骤：一、当前轨道段走行，过程如下：轨道段形状判断、直线轨道段走行和圆弧形轨道段走行；二、多次重复步骤一，直至完成走行轨道的走行过程。本发明结构简单、设计合理、安装布设方便且使用操作简便、使用效果好，大车能在曲线轨道上走行，并且不会产生啃轨。

说明书

技术领域

本发明属于龙门吊应用技术领域，尤其是涉及一种大车能在曲线轨道上 走行的龙门吊及其走行控制方法。

背景技术

龙门吊（也称为门式起重机）主要用于室外的货场、料场货与散货的 装卸作业，它具有作业范围大、适应面广、通用性强等特点，现已得到广 泛使用。一般情况下，龙门吊的大车仅能在直线轨道上进行走行。随着土 地资源日益紧张和实际条件的限制，出现了龙门吊大车轨道的部分区段被 设计成曲线的情况。由于大车的部分轨道设计为曲线，因而当龙门吊大车 在曲线轨道运行时，车轮的轮缘与轨道的侧面接触，所产生的水平侧向推 力会给龙门吊的正常运行带来许多负面影响，其主要危害包括以下方面： 第一、引起轮缘和轨道的磨损，严重时可导致轮缘及轨道侧面的金属剥落 及轮缘外翘变形，降低了车轮和轨道的使用寿命；第二、增加运行阻力， 使电动机和传动机构超载运行和能源消耗增加，严重时还会造成电动机烧 毁或传动机构损坏；第三、龙门吊工作噪音增大；第四、龙门吊大车可能 发生脱轨，造成设备或人身安全事故。因此，有必要研发一种大车可以在 曲线轨道上走行的龙门吊。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一 种结构简单、设计合理、安装及操作简便且无需对常规龙门吊结构作较大 调整、使用效果好的大车能在曲线轨道上走行的龙门吊。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种大车能在曲线轨 道上走行的龙门吊，其特征在于：包括龙门架和带动所述龙门架沿走行轨 道进行整体移动的大车走行机构，所述龙门架包括主梁、安装在主梁左侧 下方的左支腿和安装在主梁右侧下方的右支腿，所述左支腿和右支腿呈左 右对称布设；所述大车走行机构包括分别安装在左支腿前后两侧下方的走 行轮一和走行轮三以及分别安装在右支腿前后两侧下方的走行轮二和走 行轮四，所述走行轮一和走行轮二呈左右对称布设，所述走行轮三和走行 轮四呈左右对称布设，所述走行轮一、走行轮二、走行轮三和走行轮四分 别布设在一个矩形的四个顶点上；所述走行轨道中包括圆弧形轨道段，所 述圆弧形轨道段包括外侧圆弧形轨道和布设在外侧圆弧形轨道内侧的内 侧圆弧形轨道，所述外侧圆弧形轨道所在圆弧线的半径R1＞内侧圆弧形轨 道所在圆弧线的半径r1。所述走行轮一与走行轮二之间以及走行轮三与走 行轮四之间的间距均与所述走行轨道的轨距相同，所述走行轮一和走行轮 四的外径相同且二者的外径均为D1，所述走行轮二和走行轮三的外径相同 且二者的外径均为D2，

上述一种大车能在曲线轨道上走行的龙门吊，其特征是：所述走行轮 一、走行轮二、走行轮三和走行轮四的结构均相同，所述走行轮一、走行 轮二、走行轮三和走行轮四均包括轮体和对轮体进行驱动的驱动机构，所 述轮体的轮轴与所述驱动机构进行传动连接且二者之间设置有离合器。

上述一种大车能在曲线轨道上走行的龙门吊，其特征是：所述轮体的 轮轴与所述驱动机构之间通过传动机构进行传动连接，所述离合器布设在 轮体的轮轴与传动机构之间。

上述一种大车能在曲线轨道上走行的龙门吊，其特征是：所述驱动机 构为驱动电机，所述走行轮一、走行轮二、走行轮三和走行轮四的驱动电 机的额定转速和额定功率均相同。

上述一种大车能在曲线轨道上走行的龙门吊，其特征是：所述传动机 构与所述驱动机构之间设置有制动器。

上述一种大车能在曲线轨道上走行的龙门吊，其特征是：所述走行轮 一、走行轮二、走行轮三和走行轮四的驱动电机的额定功率均不小于式中K_d为电动机起动时惯性影响的功率增大系数，且K_d=1.1～1.3， P_j是龙门吊满载运行时驱动电机的静功率。

上述一种大车能在曲线轨道上走行的龙门吊，其特征是：所述离合器 为电磁离合器。

同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理且实现方便、实 用价值高的龙门吊走行控制方法，所走行的走行轨道包括两道钢轨，两道 所述钢轨之间的轨距为L；所述走行轨道由前至后包括由前至后布设的多 个轨道段，所述轨道段为圆弧形轨道段或直线轨道段；所述圆弧形轨道段 包括外侧圆弧形轨道和内侧圆弧形轨道，所述外侧圆弧形轨道和内侧圆弧 形轨道所在圆弧线的圆心相同；所述直线轨道段包括两道呈平行布设的直 线轨道，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、当前轨道段走行，过程如下：

步骤101、轨道段形状判断：对当前所走行轨道段的形状进行判断： 当当前所走行轨道段为直线轨道段时，进入步骤102；当当前所走行轨道 段为圆弧形轨道段时，进入步骤103；

步骤102、直线轨道段走行：权利要求1所述龙门吊以走行轮一和走 行轮四作为主动轮且以走行轮二和走行轮三作为从动轮沿当前所走行轨 道段向前移动，直至完成当前轨道段的走行过程；

步骤103、圆弧形轨道段走行：当当前所走行轨道段的外侧圆弧形轨 道位于所述龙门吊左侧时，所述龙门吊以走行轮一和走行轮二作为主动轮 且以走行轮三和走行轮四作为从动轮沿当前所走行轨道段向前移动；当当 前所走行轨道段的外侧圆弧形轨道位于所述龙门吊右侧时，所述龙门吊以 走行轮三和走行轮四作为主动轮且以走行轮一和走行轮二作为从动轮沿 当前所走行轨道段向前移动，直至完成当前轨道段的走行过程；

步骤二、多次重复步骤一，直至完成所述走行轨道的走行过程。

上述方法，其特征是：所述走行轮一、走行轮二、走行轮三和走行轮 四的结构均相同，所述走行轮一、走行轮二、走行轮三和走行轮四均包括 轮体和对轮体进行驱动的驱动机构，所述轮体的轮轴与所述驱动机构进行 传动连接且二者之间设置有离合器，所述驱动机构为驱动电机，所述走行 轮一、走行轮二、走行轮三和走行轮四的驱动电机的额定转速和额定功率 均相同；所述离合器为电磁离合器；

步骤102中所述龙门吊以走行轮一和走行轮四作为主动轮且以走行轮 二和走行轮三作为从动轮时，所述走行轮一和走行轮四的驱动电机处于通 电状态且二者的离合器处于吸合状态，所述走行轮二和走行轮三的驱动电 机处于断电状态且二者的离合器处于分离状态；

步骤103中所述龙门吊以走行轮一和走行轮二作为主动轮且以走行轮 三和走行轮四作为从动轮时，所述走行轮一和走行轮二的驱动电机处于通 电状态且二者的离合器处于吸合状态，所述走行轮三和走行轮四的驱动电 机处于断电状态且二者的离合器处于分离状态；

步骤103中所述龙门吊以走行轮三和走行轮四作为主动轮且以走行轮 一和走行轮二作为从动轮时，所述走行轮三和走行轮四的驱动电机处于通 电状态且二者的离合器处于吸合状态，所述走行轮一和走行轮二的驱动电 机处于断电状态且二者的离合器处于分离状态。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、设计合理且投入成本低。

2、无需对现有龙门吊的结构作较大调整，只需在现有龙门吊左右两 侧走行轮的轮径进行调整，因而实现非常简便。

3、所采用走行轮的驱动结构简单、加工制作及安装方便且投入成本 低，使用效果好。

4、走行控制方法步骤简单、设计合理且实现方便。

5、使用效果好且实用价值高，经济实用，龙门吊大车可以在曲线轨 道上走行，不会产生啃轨。实际在曲线轨道上走行时，龙门吊大车两侧走 行轮以相同的角速度在圆弧形轨道段中的内外侧圆弧形轨道上走行，保证 了龙门吊的起重主梁轴线在轨道平面的投影与圆曲线轨道保持正交，避免 龙门吊大车在曲线轨道上走行产生啃轨现象。

综上所述，本发明结构简单、设计合理、安装布设方便且使用操作简 便、使用效果好，大车能在曲线轨道上走行，并且不会产生啃轨。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明大车能在曲线轨道上走行的龙门吊的使用状态参考图。

图2为本发明走行轮一、走行轮二、走行轮三和走行轮四的结构示意 图。

附图标记说明:

1—主梁；               2-1—左支腿；            2-2—右支腿；

3-1—走行轮一；         3-2—走行轮二；          3-3—走行轮三；

3-4—走行轮四；         4-1—轮体；              4-2—离合器；

4-3—传动机构；         4-4—制动器；            4-5—驱动电机；

5-1—外侧圆弧形轨道；   5-2—内侧圆弧形轨道；    6—直线轨道。

具体实施方式

如图1所示的一种大车能在曲线轨道上走行的龙门吊，包括龙门架和 带动所述龙门架沿走行轨道进行整体移动的大车走行机构，所述龙门架包 括主梁1、安装在主梁1左侧下方的左支腿2-1和安装在主梁1右侧下方 的右支腿2-2，所述左支腿2-1和右支腿2-2呈左右对称布设。所述大车 走行机构包括分别安装在左支腿2-1前后两侧下方的走行轮一3-1和走行 轮三3-3以及分别安装在右支腿2-2前后两侧下方的走行轮二3-2和走行 轮四3-4，所述走行轮一3-1和走行轮二3-2呈左右对称布设，所述走行 轮三3-3和走行轮四3-4呈左右对称布设，所述走行轮一3-1、走行轮二 3-2、走行轮三3-3和走行轮四3-4分别布设在一个矩形的四个顶点上。 所述走行轨道中包括圆弧形轨道段，所述圆弧形轨道段包括外侧圆弧形轨 道5-1和布设在外侧圆弧形轨道5-1内侧的内侧圆弧形轨道5-2，所述外 侧圆弧形轨道5-1所在圆弧线的半径R1＞内侧圆弧形轨道5-2所在圆弧线 的半径r1。所述走行轮一3-1与走行轮二3-2之间以及走行轮三3-3与走 行轮四3-4之间的间距均与所述走行轨道的轨距相同，所述走行轮一3-1 和走行轮四3-4的外径相同且二者的外径均为D1，所述走行轮二3-2和走 行轮三3-3的外径相同且二者的外径均为D2，

所述圆弧形轨道段中外侧圆弧形轨道5-1和内侧圆弧形轨道5-2的圆 心相同。

所走行的走行轨道包括两道钢轨，两道所述钢轨之间的轨距为L。本 实施例中，所述走行轨道的轨距L=25m，所述走行轨道为圆曲线轨道。所 述圆曲线轨道包括圆弧形轨道段一、位于所述圆弧形轨道段一后侧的圆弧 形轨道段二以及连接于所述圆弧形轨道段一和所述圆弧形轨道段二之间 的直线形轨道段。

所述圆弧形轨道段一和所述圆弧形轨道段二中外侧圆弧形轨道5-1所 在圆弧线的半径R1均为741m，所述圆弧形轨道段一和所述圆弧形轨道段 二中内侧圆弧形轨道5-2所在圆弧线的半径r1均为（741m－25m）=716m。 其中，所述圆弧形轨道段一中外侧圆弧形轨道5-1和内侧圆弧形轨道5-2 的曲率半径均为负，且所述圆弧形轨道段二中外侧圆弧形轨道5-1和内侧 圆弧形轨道5-2的曲率半径均为正。

如图2所示，本实施例中，所述走行轮一3-1、走行轮二3-2、走行轮 三3-3和走行轮四3-4的结构均相同，所述走行轮一3-1、走行轮二3-2、 走行轮三3-3和走行轮四3-4均包括轮体4-1和对轮体4-1进行驱动的驱 动机构，所述轮体4-1的轮轴与所述驱动机构进行传动连接且二者之间设 置有离合器4-2。

本实施例中，所述轮体4-1的轮轴与所述驱动机构之间通过传动机构 4-3进行传动连接，所述离合器4-2布设在轮体4-1的轮轴与传动机构4-3 之间。

本实施例中，所述传动机构4-3与所述驱动机构之间设置有制动器 4-4。

本实施例中，所述驱动机构为驱动电机4-5，并且驱动电机4-5为交 流异步电动机。所述走行轮一3-1、走行轮二3-2、走行轮三3-3和走行 轮四3-4的驱动电机4-5的额定转速和额定功率均相同。

也就是说，四个走行轮的驱动电机4-5的转速均相同，且四个走行轮 的驱动电机4-5的功率均相同。本实施例中，四个走行轮的驱动电机4-5 采用同一型号的电动机。

本实施例中，所述走行轮一3-1、走行轮二3-2、走行轮三3-3和走 行轮四3-4的驱动电机4-5的额定功率均不小于式中K_d为电 动机起动时惯性影响的功率增大系数且K_d=1.1～1.3，P_j是龙门吊满载运 行时驱动电机4-5的静功率。静功率，就是起重设备（即所述龙门吊）稳 定运行状态时的功率，即起重设备匀速运动时所消耗的功率。P_j按照公式 求得，其中F_j为运行阻力，v₀为初选运行速度（m/s），η为机 构传动效率且η=0.85～0.95；m为电动机个数。其中，F_j=F_m+F_p+F_w，式中 F_m为摩擦阻力，F_p为坡道阻力，此处取零；F_w为风阻力，此处也取为零。 故F_m=（Q+G）w，式中G为所述龙门吊的自重载荷（N）；Q为起升载荷 （N）；w为摩擦阻力系数。

本实施例中，所述离合器4-2为电磁离合器。

实际使用时，所述离合器4-2也可以采用其它类型的离合器，如磁粉 式离合器、气压式离合器、液压式离合器等。

本实施例中，如果采用通用龙门吊在所述圆曲线轨道上走行，由于其 大车走行轮直径相同，主动轮的传动机构相同，并且龙门吊大车两侧主动 轮的拖动电动机型号相同。因而，当龙门吊大车在所述圆曲线轨道走行时， 如果龙门吊大车两侧主动轮的直径相同，且两侧主动轮转动的角速度相 同，使得龙门吊大车两侧走行轮以相同的线速度在所述圆曲线轨道上走 行。而当龙门吊大车两侧主动走行轮以相同的线速度在圆曲线轨道上走行 时，由于所述圆弧形轨道段中外侧圆弧形轨道5-1和内侧圆弧形轨道5-2 的半径不同，造成龙门吊大车两侧走行轮在所述圆弧形轨道段中外侧圆弧 形轨道5-1和内侧圆弧形轨道5-2上周向线位移（即走行距离）相同，而 角位移（即转弯角度）不同，这就造成龙门吊在所述圆曲线轨道上作业时 龙门吊的起重主梁轴线在轨道平面的投影与所述圆曲线轨道不正交，这就 不可避免地出现龙门吊大车产生啃轨现象，而且所述圆曲线轨道越长，啃 轨现象越严重，将影响龙门吊正常工作，甚至会出现龙门吊大车脱轨事故。

因此，要避免龙门吊大车在所述圆曲线轨道上走行时产生啃轨现象， 就要做到龙门吊大车在圆曲线轨道上走行时，龙门吊的起重主梁轴线在轨 道平面的投影与所述圆曲线轨道保持正交。如果龙门吊大车两侧走行轮以 相同的角速度（即单位时间在所述圆曲线轨道上移动的角位移相同）在所 述圆弧形轨道段中外侧圆弧形轨道5-1和内侧圆弧形轨道5-2上走行，就 可以实现龙门吊的起重主梁轴线在轨道平面的投影与所述圆曲线轨道保 持正交，避免龙门吊大车在曲线轨道上走行产生啃轨现象。此时，龙门吊 大车在所述圆弧形轨道段中外侧圆弧形轨道5-1走行的主动轮的外径D₁和在所述圆弧形轨道段中内侧圆弧形轨道5-2上走行的主动轮的直径D₂满足$D_1/D_2=\frac{R1}{r1}.$

本实施例中，所述圆弧形轨道段一中外侧圆弧形轨道5-1所在圆弧线 的曲率半径R1=－741m，内侧圆弧形轨道5-2所在圆弧线的曲率半径r1= －716m；所述圆弧形轨道段二中外侧圆弧形轨道5-1所在圆弧线的曲率半 径R1=741m，内侧圆弧形轨道5-2所在圆弧线的曲率半径r1=716m。

因而，在曲率半径为负的所述圆弧形轨道段一上走行时，在外侧圆弧 形轨道5-1上走行的主动轮（即走行轮四3-4）的直径D₁和在内侧圆弧形 轨道5-2上走行的主动轮（即走行轮三3-3）的直径D₂之间满足$D_1/D_2=\frac{R1}{r1}=$$(-741m)/(-716m)=1.035.$

在曲率半径为正的所述圆弧形轨道段二上走行时，在外侧圆弧形轨道 5-1上走行的主动轮（即走行轮一3-1）的直径D₁和在内侧圆弧形轨道5-2 上走行的主动轮（即走行轮二3-2）的直径D₂之间满足 $D_1/D_2=\frac{R1}{r1}=741m/716m=1.035.$

本实施例中，所述走行轮一3-1和走行轮四3-4均采用外径D1=460mm 的走行轮，所述走行轮二3-2和走行轮三3-3均采用外径D2=（0.966× 460=444.36）mm的走行轮。

实际使用过程中，控制如图1所示的龙门吊在走行轨道上走行时，所 走行的走行轨道包括两道钢轨，两道所述钢轨之间的轨距为L；所述走行 轨道由前至后包括由前至后布设的多个轨道段，所述轨道段为圆弧形轨道 段或直线轨道段；所述圆弧形轨道段包括外侧圆弧形轨道5-1和内侧圆弧 形轨道5-2，所述外侧圆弧形轨道5-1和内侧圆弧形轨道5-2所在圆弧线 的圆心相同；所述直线轨道段包括两道呈平行布设的直线轨道6，该走行 控制方法包括以下步骤：

步骤一、当前轨道段走行，过程如下：

步骤101、轨道段形状判断：对当前所走行轨道段的形状进行判断： 当当前所走行轨道段为直线轨道段时，进入步骤102；当当前所走行轨道 段为圆弧形轨道段时，进入步骤103。

本实施例中，所述外侧圆弧形轨道5-1、内侧圆弧形轨道5-2和直线 轨道6均为钢轨。

步骤102、直线轨道段走行：权利要求1所述龙门吊以走行轮一3-1 和走行轮四3-4作为主动轮且以走行轮二3-2和走行轮三3-3作为从动轮 沿当前所走行轨道段向前移动，直至完成当前轨道段的走行过程。

步骤103、圆弧形轨道段走行：当当前所走行轨道段的外侧圆弧形轨 道5-1位于所述龙门吊左侧时，所述龙门吊以走行轮一3-1和走行轮二3-2 作为主动轮且以走行轮三3-3和走行轮四3-4作为从动轮沿当前所走行轨 道段向前移动；当当前所走行轨道段的外侧圆弧形轨道5-1位于所述龙门 吊右侧时，所述龙门吊以走行轮三3-3和走行轮四3-4作为主动轮且以走 行轮一3-1和走行轮二3-2作为从动轮沿当前所走行轨道段向前移动，直 至完成当前轨道段的走行过程。

步骤二、多次重复步骤一，直至完成所述走行轨道的走行过程。

本实施例中，所述走行轮一3-1、走行轮二3-2、走行轮三3-3和走 行轮四3-4的结构均相同，所述走行轮一3-1、走行轮二3-2、走行轮三 3-3和走行轮四3-4均包括轮体4-1和对轮体4-1进行驱动的驱动机构， 所述轮体4-1的轮轴与所述驱动机构进行传动连接且二者之间设置有离合 器4-2，所述驱动机构为驱动电机4-5；所述离合器4-2为电磁离合器。

步骤102中所述龙门吊以走行轮一3-1和走行轮四3-4作为主动轮且 以走行轮二3-2和走行轮三3-3作为从动轮时，所述走行轮一3-1和走行 轮四3-4的驱动电机4-5处于通电状态且二者的离合器4-2处于吸合状态， 所述走行轮二3-2和走行轮三3-3的驱动电机4-5处于断电状态且二者的 离合器4-2处于分离状态。

步骤103中所述龙门吊以走行轮一3-1和走行轮二3-2作为主动轮且 以走行轮三3-3和走行轮四3-4作为从动轮时，所述走行轮一3-1和走行 轮二3-2的驱动电机4-5处于通电状态且二者的离合器4-2处于吸合状态， 所述走行轮三3-3和走行轮四3-4的驱动电机4-5处于断电状态且二者的 离合器4-2处于分离状态。

步骤103中所述龙门吊以走行轮三3-3和走行轮四3-4作为主动轮且 以走行轮一3-1和走行轮二3-2作为从动轮时，所述走行轮三3-3和走行 轮四3-4的驱动电机4-5处于通电状态且二者的离合器4-2处于吸合状态， 所述走行轮一3-1和走行轮二3-2的驱动电机4-5处于断电状态且二者的 离合器4-2处于分离状态。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是 根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构 变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。