基于惯量补偿的抓斗防摇稳定机构的制作方法

本发明涉及起重抓斗稳定与机械惯量补偿，具体涉及一种通过改变补偿组件连接位置和支承约束，使同一惯量补偿组件在差动防摇与同向张紧缓冲之间转换的抓斗防摇稳定机构。

背景技术：

1、抓斗通过主起升绳悬挂于起重小车下方，在小车加减速、抓取载荷变化及风载作用下容易产生摆动。采用两侧辅助绳约束抓斗时，吊运摆动主要表现为两侧绳端运动不一致；抓斗接触料堆、落地或辅助绳失去张力后，重新收绳又会出现两侧绳端同向运动与长度偏差调整。这两类运动对应的支承要求不同。

2、公开号为cn114890313a的中国专利文献公开了一种基于模糊控制的抓斗防摇方法，通过划分运行阶段并调节小车加速度或绳长实现防摇。公开号为cn107140517a的中国专利文献公开了一种集装箱起重机及其减摇装置，利用牵引体带动吊具上的阻尼轮，并通过阻尼器作用于绳路运动。上述方案分别提供了运动控制和绳路耗能的实现方式。

3、公开号为cn108591396a的中国专利文献公开了一种基于变胞原理的可变惯质惯容器，其通过连杆与配重轮构成的机构改变惯质特性。公开号为cn109253210a的中国专利文献公开了一种稳态切换的滚珠丝杠式惯容器装置，通过两个飞轮和单向离合器处理换向过程。可见，改变惯容参数以及切换飞轮传动关系均已有公开。

4、对于抓斗两侧辅助绳，若将惯量补偿组件始终连接在固定支点的偏心位置，则该组件主要作用于两绳的差动运动，重新张紧时的同向运动仍可能沿固定支点直接传递。若仅释放支点而保留偏心连接，两侧绳长均衡与同向缓冲又会相互耦合；切换中若先释放支点而后确定新的连接位置，还可能产生暂时失去约束的运动。因此，需要从连接点与支点约束的联动关系入手，使同一补偿组件能够作用于不同运动，并形成明确的机械换接顺序。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于惯量补偿的抓斗防摇稳定机构，通过偏心连接与同轴连接的转换以及双端联锁销的重叠插接，使同一惯量补偿组件分别参与吊运差动防摇和辅助绳重新张紧缓冲，并限制未完成定位时的约束释放。

2、为实现上述目的，本发明提供的抓斗防摇稳定机构包括安装架、升降随动座、平衡梁、换接滑块、惯量补偿组件和双端联锁销。安装架固定于抓斗上承架，升降随动座沿安装架竖向滑动，并由弹性复位件向下牵引；平衡梁通过水平的中空枢轴转动支承于升降随动座，两端分别连接向起重小车引出的辅助绳。

3、换接滑块沿平衡梁移动，其连接轴颈能够处于偏离中空枢轴的工作位置，也能够处于与中空枢轴同轴的中心换接位置。惯量补偿组件两端分别与安装架和连接轴颈铰接，通过伸缩传动机构带动飞轮转动，并通过阻尼器耗散运动能量。

4、双端联锁销沿中空枢轴轴向移动，其两端分别与换接滑块的中心锁孔和安装架的座体锁止孔配合。换接滑块上的联锁挡板覆盖定位端的轴向投影，挡板仅在中心锁孔对准时允许定位端进入。安装架在座体锁止孔周围设置覆盖随动座竖向行程的阻挡壁。联锁销的长度、孔位和行程形成正的重叠插接区间，使任一原有锁止关系解除前，另一锁止关系已经建立。

5、在差动补偿状态，联锁销锁定随动座的高度并释放换接滑块，滑块保持于偏心工作位置；两侧绳端差动使平衡梁转动，偏心连接轴颈带动补偿组件伸缩。在同向缓冲状态，联锁销将滑块保持于中心换接位置并释放随动座，平衡梁能够绕与连接轴颈重合的轴线转动以均衡绳长，随动座的竖向运动则驱动同一补偿组件。

6、进一步地，滑移导轨设置于平衡梁，移位执行器驱动换接滑块，中心锁孔和连接轴颈同轴；中心锁孔内的衬套允许滑块绕已插入的定位端转动，补偿组件两端通过杆端轴承适应连接点改变产生的倾斜。

7、进一步地，惯量补偿组件采用止转伸缩杆、滚珠螺母及轴向定位的滚珠丝杠，滚珠丝杠经可控离合器连接飞轮，并直接连接旋转阻尼器的转子。离合器分离时，飞轮惯量与伸缩传动断开，而旋转阻尼器仍作用于伸缩运动。

8、进一步地，随动座由两条竖向导轨导向，导轨端部设置行程挡块；平衡梁与随动座之间设置复中扭簧和角度限位块。主起升绳直接连接抓斗主吊接头，两根辅助绳分别由随动卷扬装置收放并检测张力。

9、进一步地，控制器根据主吊张力、辅助绳张力、平衡梁角度、随动座位移及位置确认信号，控制移位执行器、联锁执行器、可控离合器和随动卷扬装置。换接时先降低运动速度并断开飞轮，再完成几何位置与锁止关系切换；待飞轮与丝杠之间的转速差满足条件后逐渐恢复连接。

10、进一步地，偏心工作位置可设置为不同偏心距的多个位置，在载荷稳定阶段确定工作位置并由执行器保持，以改变平衡梁侧的等效惯量；整个调整范围内，联锁挡板均覆盖定位端的轴向投影。

11、本发明还提供利用上述机构进行防摇稳定的方法，包括差动补偿、中心换接、同向缓冲及恢复偏心连接。进入同向缓冲前，先将滑块移至中心位置，再由双端联锁销先锁滑块后放开随动座；恢复时先使随动座回到锁止高度，再由双端联锁销先锁随动座后释放滑块。状态请求采用张力阈值及持续时间判定，恢复阈值高于松绳阈值。

12、与现有技术相比，本发明利用连接轴颈从偏心位置移至枢轴同轴位置，使惯量补偿组件的输入由平衡梁转动转换为随动座升降。在同轴状态下，梁的转动不改变补偿组件长度，从几何关系上解除绳长均衡与惯量缓冲之间的耦合，同一飞轮和阻尼器因而能够承担两种作业阶段的稳定作用。

13、双端联锁销与两侧阻挡实体共同构成机械顺序约束。滑块未回中时，挡板阻止释放随动座；随动座未回到锁止高度时，安装架的阻挡壁阻止释放滑块。换接中保留双端重叠插接，可减少单纯依赖控制时序形成的约束空档。

14、在辅助绳重新张紧阶段，平衡梁可通过转动吸收两侧长度偏差，同向位移则进入随动座的弹性行程并驱动惯量补偿组件，限制随动座过快运动及回弹。吊运阶段恢复偏心连接，惯量反力通过平衡梁作用于两侧绳端，配合阻尼耗能抑制目标方向的摆动。

15、偏心距调节与中心换接共用滑块及驱动结构，能够兼顾不同载荷下的参数匹配和作业状态转换。换接前分离飞轮、换接后控制转速差接合，有利于减小连接位置变化引起的附加惯性冲击。

1.基于惯量补偿的抓斗防摇稳定机构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的抓斗防摇稳定机构，其特征在于，所述平衡梁（4）设有滑移导轨（43）和移位执行器（53），所述换接滑块（5）与滑移导轨（43）配合；所述中心锁孔（51）沿连接轴颈（52）的轴线开设，中心锁孔（51）内设有允许滑块定位端（71）与换接滑块（5）相对转动的衬套，惯量补偿组件（6）通过杆端轴承与连接轴颈（52）连接。

3.根据权利要求1所述的抓斗防摇稳定机构，其特征在于，所述联锁挡板（55）沿滑块的移动方向延伸，在换接滑块（5）离开中心换接位置时，以实体部阻挡滑块定位端（71）的继续插入，阻挡时座体锁止端（72）仍与座体锁止孔（22）插接；所述安装架（2）在座体锁止孔（22）周围设有覆盖升降随动座（3）竖向行程的阻挡壁，阻挡壁能够在随动座未回到锁止高度时阻止滑块定位端（71）退出中心锁孔（51）。

4.根据权利要求1所述的抓斗防摇稳定机构，其特征在于，所述惯量补偿组件（6）包括外壳（61）、相对外壳止转伸缩的伸缩杆（62）、固定于伸缩杆的滚珠螺母（63）以及轴向定位并转动支承于外壳的滚珠丝杠（64）；所述滚珠丝杠（64）与滚珠螺母（63）配合，并通过可控离合器（66）连接飞轮（65），旋转阻尼器（67）的转子与滚珠丝杠（64）连接，其定子与外壳（61）连接。

5.根据权利要求1所述的抓斗防摇稳定机构，其特征在于，所述安装架（2）设有分处中空枢轴（32）两侧的竖向导轨（21），所述升降随动座（3）分别与两条竖向导轨（21）配合；所述弹性复位件（31）为向下牵引升降随动座（3）的预拉伸弹簧，竖向导轨的两端设有行程挡块（23），平衡梁（4）与升降随动座（3）之间设有复中扭簧（44）及角度限位块（24）。

6.根据权利要求1所述的抓斗防摇稳定机构，其特征在于，所述随动卷扬装置（83）具有分别收放两根辅助绳的驱动通道，两根辅助绳的绳路分别设有张力传感器（84）；两根辅助绳在所述平衡梁（4）两端外侧向上张开，抓斗本体（1）的主吊接头（12）直接连接主起升绳（101），以使主起升承载路径与辅助绳承载路径分开。

7.根据权利要求4所述的抓斗防摇稳定机构，其特征在于，还包括控制器（9）、主吊张力传感器（91）、平衡梁的角度传感器（92）、座体位移传感器（93）及用于确认换接滑块和联锁销位置的位置确认开关（94）；控制器（9）分别连接驱动换接滑块的移位执行器（53）、驱动联锁销的联锁执行器（73）、随动卷扬装置（83）和可控离合器（66），并在进行所述两种状态之间的切换时，先分离可控离合器（66），再依次控制换接滑块（5）及双端联锁销（7）换位。

8.根据权利要求7所述的抓斗防摇稳定机构，其特征在于，所述偏心工作位置包括偏心距不同的至少两个可保持位置，控制器（9）根据主吊张力稳定阶段确定的载荷区间选择偏心工作位置；所述移位执行器（53）设有位置反馈和保持制动器，控制器（9）使可控离合器（66）以限矩滑摩方式预同步，并在飞轮（65）与滚珠丝杠（64）之间的转速差低于设定值后，使可控离合器（66）达到完全接合状态。

9.一种利用权利要求7或8所述的抓斗防摇稳定机构进行防摇稳定的方法，其特征在于，包括：在差动补偿状态，将升降随动座（3）锁于安装架（2），将换接滑块（5）保持在偏心工作位置，由平衡梁（4）的转动驱动惯量补偿组件（6）；收到重新张紧请求后，降低辅助绳收放速度，待平衡梁的角度及角速度进入设定范围，分离可控离合器（66），将换接滑块（5）移至中心换接位置，再使双端联锁销（7）先插入中心锁孔（51）后退出座体锁止孔（22）；在同向缓冲状态，利用平衡梁（4）的转动均衡两侧辅助绳的长度偏差，使两绳同向位移带动升降随动座（3）克服弹性复位件（31）的作用运动，并由重新接合飞轮（65）的惯量补偿组件（6）抑制随动座的快速运动；恢复差动补偿状态时，先使升降随动座（3）回到锁止高度，再使座体锁止端（72）插入座体锁止孔（22），随后退出滑块定位端（71），最后将换接滑块（5）移至偏心工作位置。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在两根辅助绳中至少一根的张力低于松绳阈值并持续第一设定时间，或者收到抓斗落地作业信号且主吊张力低于支承判定阈值时，生成所述重新张紧请求；仅在两根辅助绳的张力均高于恢复阈值并持续第二设定时间、升降随动座（3）到达锁止高度且竖向速度低于设定值后，进行恢复差动补偿状态的换位，所述恢复阈值高于所述松绳阈值。