技术领域
[0001] 本
发明涉及吊装机械技术领域，具体涉及一种利用
非牛顿流体的起重机防摇机构。
背景技术
[0002] 非牛顿流体，是指不满足牛顿黏性实验定律的流体，即其剪应
力与
剪切应变率之间不是线性关系的流体。当非牛顿流体受力较小或者冲击速度较小时，其整体特性与液体相似，但当其受到突变的
能量冲击时，非牛顿流体会迅速变为韧性极强的胶状物。其物理表现为，在低速时输出阻尼力增加
块，而高速时输出阻尼力增加慢。因此，非牛顿流体成为了一种性能优良的消能减振装置。目前，非牛顿流体已被作为建筑、
桥梁等设备上极为有效的减振效能材料而广泛适用。
[0003] 在现代工业生产以及转运过程中，对效率的要求越来越高，这便要求在这过程中使用的吊具的运动速度越来越快。当吊具以一定速度运动后突然停止时，由于惯性的原因，吊具会进行复摆运动，复摆运动的产生一方面会使得吊具在停止之前很难进行升降的工作，另一方面也会产生大量的安全问题。所以一台高效率的起重机便需要对其复摆运动的时间以及幅度提出要求。
[0004] 目前在起重机防摇方法上主要为机械防摇、液压防摇和
电子式防摇三种。机械防摇结构简单，但其在恶劣工况下防摇性能较差；液压防摇防摇性能较好，但其需要安装液压油路，且维修较为复杂；电子式防摇适用性能广泛，但生产研发成本相对较高。
[0005] 因此需要有一种具有良好防摇性能，适用工况较广，整体结构较为简单的防摇方法来对起重机的防摇性能进行提升。
发明内容
[0006] 本发明要解决的技术问题是，针对
现有技术存在的上述
缺陷，提供了一种利用非牛顿流体的起重机防摇机构，实现起重机吊具防摇的目的，大幅度降低吊具在升降过程中的摆动，从而增加起重机的工作效率以及安全性能。
[0007] 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0008] 一种利用非牛顿流体的起重机防摇机构，包括起重小车和吊具，起重小车上设有起升卷筒，吊具上分布有多个起升定
滑轮，起升卷筒通过升降绳与起升定滑轮连接，带动吊具升降，起重小车上还分布有多个支臂定滑轮和多个曲面卷筒，吊具上分布有多个非牛顿流体阻尼器，起重小车和吊具之间还设有多个防摇绳，防摇绳的一端缠绕于曲面卷筒上，防摇绳的另一端经相应的支臂定滑轮，与下方吊具上的非牛顿流体阻尼器连接，曲面卷筒与起升卷筒连接，使曲面卷筒与起升卷筒同步转动。
[0009] 按照上述技术方案，每个曲面卷筒均对应分布有两个支臂定滑轮，每个曲面卷筒的两端均缠绕有1根防摇绳，另一端从相应侧的支臂定滑轮绕过。
[0010] 按照上述技术方案，每个曲面卷筒连接的两个防摇绳交叉分布。
[0011] 按照上述技术方案，非牛顿流体阻尼器包括汽缸、非牛顿流体和蓄能仓，汽缸的腔体内设有
活塞，活塞将汽缸的内腔一份为二，分别为第一腔室和第二腔室，非牛顿流体填充于第一腔室和第二腔室内，蓄能仓设置于第一腔室的外侧；阻尼器采用非牛顿流体作为填充剂，利用非牛顿流体在受力状态下巨大的粘滞特性，大幅度减小吊具摆动程度。
[0012] 按照上述技术方案，第一腔室内套设有导杆，导杆的一端与活塞连接，导杆的另一端依次从第一腔室和蓄能仓穿出，第二腔室内设有
弹簧，弹簧的两端分别与活塞和汽缸的腔体底部
接触。
[0013] 按照上述技术方案，汽缸腔体的两端均设有
密封件。
[0014] 按照上述技术方案，蓄能仓内设有撑杆，撑杆沿导杆的中
心轴周向分布。
[0015] 按照上述技术方案，蓄能仓与第一腔室之间设有控制
阀。
[0016] 按照上述技术方案，防摇绳为防摇
钢丝绳。
[0017] 本发明具有以下有益效果：
[0018] 起重机通过防摇绳与吊具上的非牛顿流体阻尼器连接，通过非牛顿流体阻尼器对起重机吊具在急起与急停过程中吊具所产生的摆
动能量进行吸收，并转化为非牛顿流体内在的
热能释放出来，使得起重机吊具能够迅速回正，实现起重机吊具防摇的目的，大幅度降低吊具在升降过程中的摆动，从而增加起重机的工作效率以及安全性能。
附图说明
[0019] 图1是本发明
实施例中利用非牛顿流体的起重机防摇机构的示意图；
[0020] 图2是本发明实施例中非牛顿流体阻尼器的结构示意图；
[0021] 图中，1-起重小车，2-支臂定滑轮，3-防摇
钢丝绳，4-吊具，5-非牛顿流体阻尼器，6-起升定滑轮，7-起升钢丝绳，8-曲面卷筒，9-导杆，10-汽缸，11-
控制阀，12-非牛顿流体，
13-高强度密封件，14-弹簧，15-第一腔室，16-活塞，17-第二腔室，18-蓄能仓，19-撑杆，20-密封件。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
[0023] 参照图1～图2所示，本发明提供的一个实施例中的利用非牛顿流体的起重机防摇机构，包括起重小车1和吊具4，起重小车1上设有起升卷筒，吊具4上分布有多个起升定滑轮6，起升卷筒通过升降绳与起升定滑轮连接，带动吊具4升降，其特征在于，起重小车1上还分布有多个支臂定滑轮2和多个曲面卷筒8，吊具4上分布有多个非牛顿流体阻尼器5，起重小车1和吊具4之间还设有多个防摇绳，防摇绳的一端缠绕于曲面卷筒8上，防摇绳的另一端经相应的支臂定滑轮2，与下方吊具4上的非牛顿流体阻尼器5连接，曲面卷筒8与起升卷筒连接，使曲面卷筒与起升卷筒同步转动，保证同时升降；起重机通过防摇绳与吊具4上的非牛顿流体阻尼器5连接，通过非牛顿流体阻尼器5对起重机吊具4在急起与急停过程中吊具4所产生的摆动能量进行吸收，并转化为非牛顿流体12内在的热能释放出来，使得起重机吊具4能够迅速回正，实现起重机吊具4防摇的目的，大幅度降低吊具4在升降过程中的摆动，从而增加起重机的工作效率以及安全性能。
[0024] 进一步地，曲面卷筒通过开启式
齿轮与起升卷筒连接，开启式齿轮是相对于闭合式齿轮而言的，闭合式齿轮是一个在封闭环境下的齿轮转动，开启式齿轮是一个在开放环境下的
齿轮传动。
[0025] 进一步地，每个曲面卷筒8均对应分布有两个支臂定滑轮2，每个曲面卷筒8的两端均缠绕有1根防摇绳，另一端从相应侧的支臂定滑轮2绕过；曲面卷筒8的两端的直径大，中部的直径小，每根防摇绳均固定在曲面卷筒8直径较大的端头上。
[0026] 进一步地，每个曲面卷筒8连接的两个防摇绳交叉分布；通过防摇绳的交叉相连的方式增加防摇
角度。
[0027] 进一步地，每个曲面卷筒8连接的两个防摇绳交叉分布具体是指两个防摇绳的上端经过相应侧的支臂定滑轮2与曲面卷筒8的两端连接，防摇绳的下端交叉后与下方吊具4上对侧的非牛顿流体阻尼器5连接，即将左侧支臂定滑轮2与右侧非牛顿流体阻尼器5相连接，右侧支臂定滑轮2与左侧非牛顿流体阻尼器5相连接。
[0028] 进一步地，曲面卷筒8的个数为2个，支臂定滑轮2的个数为4个，每个曲面卷筒8的两端的防摇绳分别与相应的2个支臂定滑轮2经过。
[0029] 进一步地，非牛顿流体阻尼器5包括汽缸10、非牛顿流体12和蓄能仓18，汽缸10的腔体内设有活塞16，活塞16将汽缸10的内腔一份为二，分别为第一腔室15和第二腔室17，非牛顿流体12填充于第一腔室15和第二腔室17内，蓄能仓18设置于第一腔室15的外侧；阻尼器采用非牛顿流体12作为填充剂，利用非牛顿流体12在受力状态下巨大的粘滞特性，大幅度减小吊具4摆动程度。
[0030] 进一步地，第一腔室15内套设有导杆9，导杆9的一端与活塞16连接，导杆9的另一端依次从第一腔室15和蓄能仓18穿出，第二腔室17内设有弹簧14，弹簧14的两端分别与活塞16和汽缸10的腔体底部接触。
[0031] 进一步地，汽缸10腔体的两端均设有密封件。
[0032] 进一步地，设置于汽缸10腔体底部的密封件为高强度密封件13。
[0033] 进一步地，蓄能仓18内设有撑杆19，撑杆19沿导杆9的中心轴周向分布；撑杆19的两端分别与蓄能仓18的两端连接。
[0034] 进一步地，蓄能仓18与第一腔室15之间设有控制阀11。
[0035] 进一步地，蓄能仓18内填充有氮气，蓄能仓18的作用在于保护非牛顿流体阻尼器结构，由于非牛顿流体在不同外部条件下其性能会发生变化，利用蓄能仓18可防止在特殊工况下，非牛顿流体性能较差时，无法快速变为胶状体而影响整体阻尼器的防摇性能，所以利用蓄能仓对内部结构做一个保压、保护以及动能吸收能力的一个补偿作用。
[0036] 进一步地，防摇绳为防摇钢丝绳3。
[0037] 本发明的工作原理：
[0038] 如图1所示，起升机构通过在吊具4上布置四个起升定滑轮6，利用起升钢丝绳7与起升
电机相连从而进行起重机的起升工作。防摇机构中，在起重小车1上布置两个曲面卷筒8，曲面卷筒8与起升卷筒用开齿相连，保证同时升降。每个曲面卷筒8两端分别缠绕一根防摇钢丝绳3，共四根防摇钢丝绳3，防摇钢丝绳3连接至支臂定滑轮2处，并斜向交叉连接到固定在吊具4上的四个非牛顿流体阻尼器5上，从而完成防摇机构的绕绳结构。本发明同时采用曲面卷筒8以及大角度交叉绕绳的防摇方式作为非牛顿流体阻尼器5防摇的辅助手段，可以快速大幅度降低起重机吊具的摆幅。
[0039] 如图2所示，在非牛顿流体阻尼器中，通过高强度密封件13、汽缸10和密封件20形成一个封闭的工作环境。当起重机吊具摆动较小时，导杆9带动活塞16向外缓慢运动，此时非牛顿流体12显示流体特性，通过活塞16上的阻尼空进行流体流动，对活塞16阻碍较小，但随着移位的慢慢增大，第一腔室15中的非牛顿流体12受力逐渐增大，开始显现其粘滞性质，非牛顿流体12逐渐变为胶状物，并无法通过活塞16上的阻尼孔，对活塞16提供向内的拉力，并借由导杆9传递给吊具，从而减小了吊具的摆动。当起重机吊具摆动较大时，导杆9带动活塞16向外快速运动，巨大的瞬时动能使得第二腔室17当中的非牛顿流体12迅速由液态变为接近于固体的胶状物，显示出巨大的粘滞性质，将动能迅速吸收转化为内部热能，从而快速降低起重机吊具的摆动幅度。在吊具摆动逐渐结束时，非牛顿流体12再次变为流体状态，活塞在弹簧14的作用下缓慢回到初始
位置。
[0040] 蓄能仓18内部充填氮气即可，蓄能仓18主要作用在于保护非牛顿流体阻尼器结构及对动能吸收能力的补偿作用。由于非牛顿流体12在不同外部条件下其性能会发生变化，利用蓄能仓可防止在特殊工况下即非牛顿流体12性能较差情况下，其无法快速变为胶状体而影响整体阻尼器的防摇性能。同时蓄能仓18还可为第一腔室15和第二腔室17提供稳定的压力，对阻尼器内部起到保压的作用。
[0041] 本发明在起重小车1匀速运动时防摇机构防摇状态是：两边四个非牛顿流体阻尼防摇钢丝绳3处于拉紧状态，但不产生拉力作用。
[0042] 本发明在起重小车1
加速运动时防摇机构防摇状态是：吊具向与运行相反方向摆动，与运行方向相同处的两个非牛顿流体阻尼防摇钢丝绳3产生拉力作用，阻碍吊具的摆动。
[0043] 本发明在起重小车1减速运动时防摇机构防摇状态是：吊具向与运行方向相同方向摆动，与运行方向相反处的两个非牛顿流体阻尼防摇钢丝绳3产生拉力作用，阻碍吊具的摆动。
[0044] 综上所述，本发明采用非牛顿流体作为阻尼器当中的填充物，其可以迅速吸收吊具摆动所产生的动能，帮助吊具快速归正，减小摆动幅度。同时通过防摇曲面卷筒和防摇绳交叉连接的方式进一步增大防摇性能；非牛顿流体会根据所受力的大小及摆动速度的快慢自动变化自身状态及阻尼力，适应摆动状态。所以其防摇系统使用工况广泛，无论工况恶劣与否均可进行适用；与液压防摇相比，其无需复杂的油路设计，每个非牛顿流体阻尼器自身便是一套减振防摇系统，所以整个非牛顿流体防摇系统结构较为简单；非牛顿流体整体性能偏柔性，对冲击能量吸收好，反向作用的冲击力小，对整体防摇结构具有保护作用。
[0045] 以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明
申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。
