一种起重器超载监测装置
阅读说明：本技术 一种起重器超载监测装置 (Overload monitoring device for jack ) 是由 周杰 周红 刘斌 宋凯 王向前 于 2021-08-13 设计创作，主要内容包括：本发明涉及起重机械技术领域,具体涉及一种起重器超载监测装置。包括固定轴、收缩机构、三联传动件、中心齿轮、转动盘和传动齿条；固定轴设置于起重臂；收缩机构可转动且可收缩的安装于固定轴；三联传动件包括第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮,第三齿轮安装于收缩机构；中心齿轮能够与第二齿轮啮合；转动盘转动设于固定轴；传动齿条设于转动盘,传动齿条的外端与第一齿轮啮合、内端能够与固定轴摩擦传动。本发明在收缩机构收缩至中心齿轮与第二齿轮啮合时,起升机构停止,使得起升机构切断前重物已做减速运动,减小制动后重物反向下落的冲击力；后收缩机构反转至传动齿条的内端顶紧后停转转,使得重物小幅下降后平稳停下,进一步减小冲击力小。(The invention relates to the technical field of hoisting machinery, in particular to a crane overload monitoring device. Comprises a fixed shaft, a contraction mechanism, a triple transmission piece, a central gear, a rotating disc and a transmission rack; the fixed shaft is arranged on the crane boom; the contraction mechanism is rotatably and retractably arranged on the fixed shaft; the triple transmission piece comprises a first gear, a second gear and a third gear, and the third gear is arranged on the contraction mechanism; the sun gear is capable of meshing with the second gear; the rotating disc is rotatably arranged on the fixed shaft; the rolling disc is located to the driving rack, and the outer end and the first gear engagement of driving rack, inner can with fixed axle friction drive. When the contraction mechanism contracts to the state that the central gear is meshed with the second gear, the lifting mechanism stops, so that the heavy object performs deceleration motion before the lifting mechanism cuts off, and the impact force of the heavy object falling reversely after braking is reduced; the rear contraction mechanism rotates reversely to the inner end of the transmission rack to be tightly propped and stops rotating, so that the heavy object stably stops after being descended in a small range, and the impact force is further reduced.)
技术领域
本发明涉及起重机械技术领域，具体涉及一种起重器超载监测装置。
背景技术
起重机是在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械，因能够极大的减轻人力劳动且使用便捷，在市场上的应用也越来越广泛。起重器在起吊重物的过程中，因钢索磨损、设备疲劳、突发状况等因素的影响，可能出现起吊负载超过额定负载的情况。此时应停止起吊工作，在起重器的起升机构停止前重物有向上的速度，突然停止后重物向上做减速运动后向下加速，对钢索和起重臂产生冲击载荷，容易导致钢索断裂、重物脱落，引发安全事故。
现有的起重器通常在起升用电机或起升用减速器的轴端设置制动器，在监测到异常后紧急制动，冲击力大，无法停稳。
发明内容
根据现有技术的至少一个不足之处，本发明提出了一种起重器超载监测装置，以解决现有的超载监测装置在监测到超载并采取制动后冲击力大的的问题。
本发明的一种起重器超载监测装置采用如下技术方案：包括：
固定轴，设置于起重臂且向上延伸；
收缩机构，可转动的安装于固定轴且能够沿固定轴的径向有阻力的收缩；钢绳在收缩机构外侧缠绕预设圈数，起吊重物时收缩机构顺时针转动；
三联传动件，包括从下至上依次连接的第三齿轮、第二齿轮和第一齿轮，第三齿轮安装于收缩机构，在重物超载时，收缩机构收缩并驱动第三齿轮逆时针转动；
中心齿轮，固定设置于固定轴且和固定轴之间设置有连接起升机构的压力传感器，配置成在收缩机构收缩至预设位置后与第二齿轮啮合，以触发压力传感器，使起升机构停止工作；
转动盘，可转动地设置于固定轴且位于中心齿轮的上方；转动盘上表面的中心设置有呈三角形的凹槽，凹槽的三个顶点处设置有与凹槽连通的导向滑槽；导向滑槽的逆时针侧的限定面设置有弹性垫；和
三个传动齿条，分别设置于一个导向滑槽，传动齿条的外端与第一齿轮啮合传动，传动齿条的内端运动至与固定轴接触后能够与固定轴摩擦传动；且
在三个传动齿条运动至其内端相抵时，中心齿轮与第二齿轮啮合，起升机构停止；之后在重物的下落作用下，收缩机构反向转动，传动齿条压缩弹性垫继续向内运动，直至传动齿条的内端顶紧，收缩机构停转，重物停止下落。
可选地，收缩机构包括沿圆周方向围合一周的若干收缩单元，每个收缩单元均包括通过铰接轴相铰接的第一收缩件和第二收缩件，相邻两个收缩单元对应设置的第一收缩件和第二收缩件有阻力的滑动插接，且插接后第一收缩件和第二收缩件在径向方向具有间隙；收缩机构通过铰接轴可转动且可收缩的安装于固定轴；钢绳在第二收缩件外侧缠绕预设圈数。
可选地，还包括同步机构，同步机构包括限位盘和若干限位杆，限位盘可转动地设置于固定轴且位于中心齿轮的下方，若干限位杆圆周方向均布且沿径向可滑动地插装于安装槽；
限位杆圆周方向的两侧分别设置有方套和方杆，相邻两个限位杆中，沿顺时针方向前一个限位杆上的方杆滑动插设于后一个限位杆的方套内；
转动盘的外周壁沿圆周方向均布有若干安装条，安装条上设置有滑动槽，铰接轴连接在限位杆的上端面并延伸至滑动槽内。
可选地，第一收缩件包括第一铰接座、安装于第一铰接座一侧的第一弧板和第一弧套，第一弧板和第一弧套同轴间隔设置且第一弧板位于第一弧套的外侧；
第二收缩件包括第二铰接座、安装于第二铰接座一侧的第二弧板和第二弧套，第二弧板和第二弧套同轴间隔设置且第二弧板位于第二弧套的内侧；
每一个收缩单元中沿顺时针方向第一收缩件位于第二收缩件的前侧，相邻的两个收缩单元中，第一弧板单向插装于第二弧套，第二弧板单向插装于第一弧套。
可选地，第一弧套和第二弧套上设置有齿牙，第三齿轮位于第一弧套和第二弧套之间且与第一弧套和第二弧套相啮合。
可选地，第二弧套的上下两侧均设置有挡板，钢绳在第二弧套的外侧壁缠绕。
可选地，第一弧板和第二弧套以及第二弧板和第一弧套上均设置有棘齿结构，棘齿结构阻碍第一弧板和第二弧板反向抽出。
可选地，相邻两个导向滑槽的交接处形成一个支撑角。
可选地，第一铰接座上设置有第一铰接孔，第二铰接座上设置有第二铰接孔，铰接轴穿过第一铰接孔和第二铰接孔将第一收缩件和第二收缩件铰接连接。
一种起重器超载的监测方法，使用了上述起重器超载监测装置，具体包括以下步骤：
(1)将本发明的起重器超载监测装置安装于起重臂的中部；
(2)将钢绳从起升机构拉出在起重器超载监测装置的收缩机构外侧缠绕预设圈数，然后从起重臂的悬臂端的端部下落起吊重物；
(3)启动起升机构，收缩机构转动收卷钢绳起吊重物；
(5)在重物超过额定载荷时，收缩机构收缩使得重物减速上升，待收缩机构收缩至预设位置后触发压力传感器，传递超载信号，切断起升机构；
(6)重物反向下落使得收缩机构反向运动，直至传动齿条的内端抵紧后收缩机构停转，重物停稳不再下落。
可选地，第二齿轮的直径大于第三齿轮的直径，第二齿轮位于收缩机构的上方。
本发明的有益效果是：本发明的一种起重器超载监测装置，钢绳在收缩机构上缠绕预设圈数，起吊重物时收缩机构转动，避免钢绳和收缩机构之间的摩擦造成的钢绳磨损，安全性高。在重物超载后，钢绳对收缩机构的束紧力增加，束紧力克服第一收缩件和第二收缩件之间的运动阻力使收缩机构向内收缩，通过三联传动件与收缩机构、中心齿轮及传动齿条的配合，在收缩机构收缩至第二齿轮与中心齿轮啮合后触发压力传感器，切断起升机构，使得起升机构切断前重物已经做减速运动(减速上升)，制动时不急停，减小重物反向下落的冲击力。之后在重物的下落作用下，收缩机构反向转动，传动齿条进一步向内运动直至顶紧，对收缩机构进行反向制动，使得重物小幅下降后平稳停下，进一步减小冲击力小。在重物停止后，仅靠传动齿条、第二齿轮和弹性垫的配合使重物不再下降，无须起升机构提供动力，更为可靠。
在本发明中，传动齿条的内端与固定轴采用摩擦传动的形式，在压力传感器触发后，由于数据传输的影响起升机构可能延迟停止，此时因传动齿条和固定轴能够发生打滑，起升机构继续运转的过程中，传动齿条能够被向外抽出，对机构起到过载保护的作用，避免收缩机构卡死造成钢绳断裂，同时避免机构损坏。
进一步地，第一收缩件和第二收缩件在径向方向双层插装，在收缩机构收缩使得第三齿轮自转时，使得第三齿轮相对于转动盘逆时针转动，配合相邻导向滑槽的交接的支撑角结构，第一齿轮推动传动齿条相对于支撑角逆时针转动，传动齿条的内端与固定轴压紧，传动齿条和固定轴之间的摩擦传动更加可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。
图1为本发明的一种起重器超载监测装置安装于起重器的使用示意图；
图2为本发明的一种起重器超载监测装置的俯视图；
图3为本发明的一种起重器超载监测装置的仰视图；
图4为图2中A-A处剖视图；
图5为本发明中第一收缩件的结构示意图；
图6为本发明中第二收缩件的结构示意图；
图7为本发明中铰接轴、限位杆等零件的结构示意图；
图8为本发明中转动盘及其上零件的结构示意图；
图9为本发明的一种起重器超载监测装置第二齿轮与中心齿轮啮合时的状态示意图；
图10为本发明的一种起重器超载监测装置传动齿条相互顶紧后的状态示意图。
图中：1、车体；2、起重器超载监测装置；3、起重臂；4、钢绳；5、重物；6、挡板；7、第一弧板；8、第二弧板；9、第一弧套；10、方套；11、方杆；12、铰接轴；13、第一齿轮；14、第二齿轮；15、传动齿条；16、弹性垫；17、转动盘；18、固定轴；19、中心齿轮；20、限位杆；21、限位盘；22、第二弧套；23、第一铰接孔；24、第二铰接孔；26、导向滑槽；27、滑动槽；28、支撑角；31、第三齿轮；32、第一收缩件；33、第二收缩件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图10所示，本发明的一种起重器超载监测装置2用于起重器在起吊重物5时的超载监测，起重器由车体1搭载且包括起重臂3、起升机构(图中未示出)和钢绳4，本发明安装于起重臂3的中部，钢绳4从起升机构的卷筒拉出后在本发明上缠绕，然后在起重臂3的悬臂端的端部下垂悬吊重物5。
本发明的一种起重器超载监测装置2包括固定轴18、收缩机构、三联传动件、中心齿轮19、转动盘17和传动齿条15。固定轴18固定设置于起重臂3且向上延伸。收缩机构可转动的安装于固定轴18且能够沿固定轴18的径向有阻力的收缩；钢绳4在收缩机构外侧缠绕预设圈数，起吊重物5时收缩机构顺时针转动。
三联传动件包括从下至上依次连接的第三齿轮31、第二齿轮14以及第一齿轮13，第三齿轮31设置于收缩机构，在重物5超载时，收缩机构受到钢绳4的束紧力收缩并驱动第三齿轮31逆时针转动，第二齿轮14的直径大于第三齿轮31的直径，且第二齿轮14位于收缩机构的上方，以阻碍第三齿轮31向下掉落。中心齿轮19固定设置于固定轴18且和固定轴18之间设置有连接起升机构的压力传感器；在收缩机构收缩至预设位置后中心齿轮19与第二齿轮14啮合，以触发压力传感器，使得起升机构停止工作。转动盘17可转动地设置于固定轴18且位于中心齿轮19的上方；转动盘17上表面的中心设置有呈三角形的凹槽，凹槽的三个顶点处设置有与凹槽连通的导向滑槽26；相邻两个导向滑槽26的交接处形成一个支撑角28，导向滑槽26的逆时针侧的限定面设置有弹性垫16。
传动齿条15设置有三个，分别设置于一个导向滑槽26内，传动齿条15的外端与第一齿轮13啮合传动，传动齿条15的内端在与固定轴18接触后能够与固定轴18摩擦传动。在三个传动齿条15运动至其内端相抵时，中心齿轮19与第二齿轮14啮合，起升机构停止工作；之后在重物5的下落作用下，收缩机构反向转动，传动齿条15压缩弹性垫16继续向内运动，直至传动齿条15的内端顶紧，起升机构停转，重物5停止下落。
在本实施例中，收缩机构包括沿圆周方向围合一周的若干收缩单元，每个收缩单元均包括通过铰接轴12相铰接的第一收缩件32和第二收缩件33，相邻两个收缩单元中对应设置的第一收缩件32和第二收缩件33有阻力的滑动插接，且插接后第一收缩件32和第二收缩件33在径向方向具有间隙；收缩机构通过铰接轴12可转动且可收缩的安装于固定轴18，钢绳4在第二收缩件33外侧缠绕预设圈数。
在本实施例中，本发明的起重器超载监测装置2还包括同步机构，同步机构包括限位盘21和若干限位杆20；限位盘21可转动地设置于固定轴18且位于中心齿轮19的下方，限位盘21的内部沿径向方向设置有贯穿其周壁面的安装槽，限位杆20可滑动地插装于安装槽内，限位杆20圆周方向的两侧分别设置有方套10和方杆11，相邻两个限位杆20中，沿顺时针方向前一个限位杆20上的方杆11滑动插设于后一个限位杆20的方套10内。
转动盘17的外周壁沿圆周方向均布有若干安装条，安装条上设置有滑动槽27，铰接轴12连接在限位杆20的上端面并延伸至滑动槽27内。
在本实施例中，如图5和图6所示，第一收缩件32包括第一铰接座、安装于第一铰接座一侧的第一弧板7和第一弧套9，第一弧板7和第一弧套9同轴间隔设置且第一弧板7位于第一弧套9的外侧。
第二收缩件33包括第二铰接座、安装于第二铰接座一侧的第二弧板8和第二弧套22，第二弧板8和第二弧套22同轴间隔设置且第二弧板8位于第二弧套22的内侧。
每一个收缩单元中沿顺时针方向第一收缩件32位于第二收缩件33的前侧，相邻的两个收缩单元中，第一弧板7单向插装于第二弧套22，第二弧板8单向插装于第一弧套9。需要说明的是，第一弧板7插入第二弧套22时，以及第二弧板8插入第一弧套9时具有一定的阻力，且其上设置有棘齿结构插入后不能反向拔出，以保证收缩机构只能向内收缩不能外扩。
第一弧套9和第二弧套22上设置有齿牙，第三齿轮31位于第一弧套9和第二弧套22之间且与第一弧套9和第二弧套22相啮合。
第一铰接座上设置有第一铰接孔23，第二铰接座上设置有第二铰接孔24，铰接轴12穿过第一铰接孔23和第二铰接孔24将第一收缩件32和第二收缩件33铰接连接。
第二弧套22的上下两侧均设置有挡板6，钢绳4在第二弧套22的外侧壁缠绕，挡板6能够防止钢绳4从第二弧套22上脱出。
在本实施例中，第一弧套9和第二弧套22的上表面设置有可拆卸结构，便于第一弧板7和第二弧板8的拆卸。
结合上述实施例，本发明的使用原理和工作过程为：
初始状态如图2、图3所示，起升机构收卷钢绳4起吊重物5，起吊重物5时收缩机构顺时针转动。
当起重的载荷增大超过额定负载后，收缩机构被钢绳4束紧收缩，第三齿轮31在第一收缩件32和第二收缩件33相互靠近的作用下逆时针自转，第三齿轮31自转带动第一齿轮13转动，第一齿轮13驱动传动齿条15向内运动。由于第二弧套22的直径大于第一弧套9的直径，使得第三齿轮31相对于转动盘17逆时针转动，第一齿轮13推动驱动传动齿条15绕支撑角28逆时针小幅转动，弹性垫16被压缩，传动齿条15的内端压紧固定轴18，传动齿条15和固定轴18摩擦传动。
接着传动齿条15被固定轴18带动继续向内移动，收缩机构进一步收缩，直至三个传动齿条15内端相抵(如图9所示)，此时收缩机构收缩至第二齿轮14与中心齿轮19啮合，第二齿轮14有带动中心齿轮19顺时针转动的趋势，中心齿轮19受到第二齿轮14的压力后触发压力传感器，起升机构接收到压力传感器的信号后停转。
起升机构停转后，在重物5下落的作用下，收缩机构逆时针转动带动第二齿轮14绕固定轴18逆时针公转，第二齿轮14公转的过程中在中心齿轮19的作用下逆时针自转，第二齿轮14自转带动第一齿轮13逆时针自转，第一齿轮13驱动传动齿条15进一步内收，直至如图10所示，传动齿条15的内端围成的三角形扩张进一步压缩弹性垫16，直至弹性垫16被压缩至极限位置，传动齿条15内端顶紧，第一齿轮13锁死，收缩机构停转，重物5停稳不再下降。
本发明还提供了一种起重器超载的监测方法，使用了上述起重器超载监测装置，具体包括以下步骤：
(1)将本发明的起重器超载监测装置2安装于起重臂3的中部；
(2)将钢绳4从起升机构拉出在起重器超载监测装置2的收缩机构外侧缠绕预设圈数，然后从起重臂3的悬臂端的端部下落起吊重物5；
(3)启动起升机构，收缩机构转动收卷钢绳4起吊重物5；
(5)在重物5超过额定载荷时，收缩机构收缩使得重物5减速上升，待收缩机构收缩至预设位置后触发压力传感器，传递超载信号，切断起升机构；
(6)重物5反向下落使得收缩机构反向运动，直至传动齿条15的内端抵紧后收缩机构停转，重物5停稳不再下落。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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