起重機減振系統的製作方法

2023-05-02 07:21:11 1

專利名稱：起重機減振系統的製作方法
技術領域：
通常使用貨櫃起重機作為裝卸裝置對貨櫃船進行裝卸作業。通過貨櫃起重 機在水側從船上吊起貨櫃，利用行車運動將其送向岸邊放下，然後再從這裡運走。當行車 運動時，會激勵貨櫃起重機在行車行進方向發生振動。視貨櫃起重機的結構型式和大 小而定，這種振動的幅度可能會達到一米。風力還會強化這種振動。
背景技術：
除此之外，在吊起和放下貨櫃時還要注意公差限度。在船中或岸上吊起或放下 貨櫃時，通常可以允許大約IOmm以下的偏差。如果貨櫃起重機振動過於強烈，則必須 等待減振到能夠允許的最小值，才能繼續進行裝卸作業。在貨櫃轉運過程中，這種等待會 耗費許多時間，並且會因此而產生並非所願的附加費用。如果要減小貨櫃起重機的振動，可以採用的方式例如有建造更加穩定的龍門 架。單純採用更厚的鋼板並不足以達到目的。為了設計更加穩定的龍門架，通常必須改變 跨距、橫截面以及貨櫃起重機上的通過高度。但這在許多貨櫃起重設備中是特別棘手 的問題。除了改變貨櫃起重機的結構之外，也可以使用減振器(Tilger)。減振器通常包 括具有彈性元件的阻尼器，其核心作用元件是與被減振對象反向振動的自身振動質量。對 貨櫃起重機的減振器進行調整使其與起重機振動頻率相一致。振動質量與阻尼器共同構 成擺錘，起重機振動的動能被傳遞給擺錘，通過擺錘將其阻尼。減振器的擺錘質量越大，則 減振器愈加有效，因為較大的質量可以傳遞較高的力。但是為了有效減振，在貨櫃起重機 中需要重量在幾十噸範圍內的非常大的振動質量。

發明內容
本發明的任務在於，提供一種便於集成在貨櫃起重設備之中有效使起重機架 減振的系統。採用具有權利要求1所述特徵的一種系統，即可解決這一任務。相關從屬權利要 求所述均為本發明的有益改進實施方式。本發明所述的貨櫃起重機減振系統包括可以安裝在起重機架上的振動傳感器， 此外在還有可以安裝在起重機架上的直線電機；本發明所述的系統還包括可以通過直線電 機移動的、並且可以與起重機架機械耦合的質量；此外還設有控制裝置，其被測量輸入端與 振動傳感器相連，並且其控制量輸出端與直線電機相連。可通過直線電機移動的質量僅為 傳統型被動減振器的振動質量的幾分之一。除此之外，基本上可以在不對貨櫃起重機進 行結構改動的情況下將本發明所述的系統集成在現有設備之中。


以下將根據附圖所示的一種實施例，對本發明進行詳細解釋。附圖如下圖1設有主動減振系統的貨櫃起重機的示意圖。
具體實施例方式附圖所示的貨櫃起重機包括用來使起重機架減振的系統，其具有安裝於起重機 架21上的振動傳感器11。速度受控的直線電機14安裝在與起重機架21相連的懸臂22 上，行車23連同通過吊具25固定的貨櫃26可以沿著該懸臂在碼頭設備31和貨櫃船 的水側的靠泊區32之間運動。直線電機14可以在行車23的行進方向運動。在直線電機 14上固定了可以通過直線電機14沿著行車23的行進方向24運動、並且通過直線電機14 以及懸臂22與起重機架21機械耦合的質量15。除了布置在懸臂22上之外，也可以將直線 電機14與質量15安裝在貨櫃起重機的橋架上。在懸臂22或橋架上安裝配重27，用於穩 定起重機架21。除此之外，起重機架減振系統還包括控制裝置13，其被測量輸入端通過濾波器12 與振動傳感器11相連。控制裝置13的控制量輸出端與直線電機14相連，並且構造用於將 速度額定值Vui傳輸給集成在直線電機13之中的速度控制器。此外附圖所示的減振系統 還包括用來對直線電機14進行控制、換向的直線測量系統。作為對速度控制器的補充或替 代，可以配置配屬於直線電機14的電流控制器或者力控制器。在這種情況下，可通過控制 裝置的控制量輸出端，將力額定值或電流額定值傳輸給力控制器或電流控制器。振動傳感器11和控制裝置13之間的濾波器12與起重機架21的振動頻譜相一致， 並且也可以用來處理例如振動傳感器11所採集的測量信號。除此之外，振動傳感器11還 構造用於檢測行車23行進方向24中的振動。速度受控的直線電機14將質量15加速，使得產生反作用於起重機架21的補償運 動。與質量15的加速方向相反的力通過懸臂22作用於起重機架21，可將其用來給起重機 架21和懸臂22減振。直線電機14的運動保持在受限的範圍內，並且通過控制裝置13的 設置以及通過運動的質量15根據規定的邊界條件進行改變。例如可以利用幹擾優化設置或者阻尼優化設置來實現直線電機的速度控制。所謂 阻尼優化設置，指的是根據起重機架21或懸臂22的待減振的振動頻率，對集成在直線電機 14中的速度控制器的參數進行設置。這樣即使沒有傳感器信號，或者沒有通過控制裝置13 進行控制的情況下，直線電機14和質量15也能作為被動減振器進行工作。例如可以基於 軟體根據直線電機14所移動的有效質量15，對集成有速度控制器的直線電機14的控制剛 度(Regelsteifigkeit)進行設置。利用進行減振的上級的控制裝置13使得直線電機14 變成主動減振器。與被動減振器相比，採用主動減振器可以顯著減小有效質量15。在本實施例中，速度控制器包括比例積分控制器，其增益Kp和積分時間 (NachstellzeiOT,被設置為與起重機架21的諧振頻率&相關並且與直線電機14移動的 質量％ 相關的值。通過增益Kp和積分時間(Nachstellzeit)、確定速度受控的直線電機 14的控制剛度Ckk Creg
1 N根據直線電機14移動的質量％M進行阻尼優化設置時，可適當選擇該控制剛度 CKEe，使得直線電機14的頻率和起重機架或懸臂22的諧振頻率4相當
權利要求
1.起重機減振系統，包括-能安裝在起重機架上的振動傳感器，-能安裝在起重機架上的直線電機，-能通過直線電機移動並且能與起重機架機械耦合的質量，-控制裝置，其被測量輸入端與振動傳感器相連，並且其控制量輸出端與直線電機相連。
2.根據權利要求1所述的系統，其中，設有對直線電機進行控制和換向的直線測量系統。
3.根據權利要求1或2所述的系統，其中，設有配屬於直線電機的速度控制器，且通過 控制裝置的控制量輸出端傳輸的控制量是用於速度控制器的速度額定值。
4.根據權利要求3所述的系統，其中，所述速度控制器包括比例積分控制器，其增益和 積分時間被設置為與起重機架的諧振頻率並且與直線電機移動的質量相關的值。
5.根據權利要求1或2所述的系統，其中，設有配屬於直線電機的電流控制器和/或力 控制器，並且通過控制裝置的控制量輸出端傳輸的控制量是用於力控制器和/或電流控制 器的力額定值和/或電流額定值。
6.根據權利要求1或2所述的系統，其中，設有配屬於直線電機的速度控制器和配屬於 直線電機的電流控制器和/或力控制器，並且通過控制裝置的控制量輸出端傳輸的控制量 是用於力控制器或電流控制器的速度額定值和力額定值和/或電流額定值。
7.根據權利要求1 6中任一項所述的系統，其中，設有配屬於直線電機的級聯控制系 統，其包括電流控制器和/或力控制器、速度控制器和位置控制器連帶能設置參數的控制 迴路環節。
8.根據權利要求7所述的系統，其中，速度控制器這樣進行參數設置，使得形成可根據 振動頻率和阻尼設置參數的可振動的系統，其作為減振器起作用。
9.根據權利要求1 8中任一項所述的系統，其中，處理振動被測量的控制裝置這樣進 行參數設置，使得近似產生在空間中可在直線電機的作用點預先設定的絕對阻尼。
10.根據權利要求9所述的系統，其中，配屬於直線電機的位置控制器和/或速度控制 器這樣進行參數設置，使得可在直線電機的作用點預先設定的絕對阻尼得以保持，同時保 證直線電機在確定的工作範圍內運動。
11.根據權利要求1 10中任一項所述的系統，其中，在振動傳感器和控制裝置之間設 有濾波器，其與起重機架的振動頻譜相一致。
12.根據權利要求1 11中任一項所述的系統，其中，其中振動傳感器構造用於檢測起 重機的行車的行進方向上的振動。
13.根據權利要求1 12中任一項所述的系統，其中，其中直線電機構造用於在行進方 向上移動起重機的行車。
14.根據權利要求1 13中任一項所述的系統，其中，所述能與起重機架機械耦合的質 量被安裝在直線電機上。
15.根據權利要求1 14中任一項所述的系統，其中，直線電機被安裝在起重機的橋架上。
16.根據權利要求1 14中任一項所述的系統，其中，直線電機被安裝在起重機的懸臂上。
全文摘要
一種起重機減振系統，包括可以安裝在起重機架上的振動傳感器。此外在還有可以安裝在起重機架上的直線電機。本發明所述的系統還包括可以通過直線電機移動的並且可以與起重機架機械耦合的質量。此外還設有控制裝置，其被測量輸入端與振動傳感器相連，並且其控制量輸出端與直線電機相連。
文檔編號B66C13/22GK102092638SQ20101062499
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月30日 優先權日2009年11月30日
發明者E·舍費爾斯, U·勒德拉 申請人:西門子公司