起重機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種起重機(jī)，特別是用于起重方向本科生教學(xué)所用液壓變頻驅(qū)動(dòng)、可進(jìn)行力、傳動(dòng)測(cè)試的起重機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]起重機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)重機(jī)機(jī)械方向?qū)W生運(yùn)用所學(xué)到的相關(guān)知識(shí)，用實(shí)驗(yàn)方法研究起重機(jī)械，解決起重機(jī)械工程實(shí)際問題能力的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，也是引導(dǎo)學(xué)生能夠從結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)和控制多方面系統(tǒng)地掌握起重機(jī)械性能、操縱方法、作業(yè)安全等因素相互作用原理的綜合教學(xué)方法。為了滿足實(shí)驗(yàn)課的需要，同時(shí)能在樓層內(nèi)存放，則其必須滿足樓板所能承重即:250Kg/m2。該教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能完成如下的實(shí)驗(yàn)1.演示實(shí)驗(yàn):起重機(jī)的回轉(zhuǎn)、變幅、起升，讓實(shí)驗(yàn)者熟悉起重機(jī)機(jī)構(gòu)的基本構(gòu)造，對(duì)整體有概念性的了解。對(duì)應(yīng)課程:起重機(jī)設(shè)計(jì)。
2.力學(xué)分析綜合實(shí)驗(yàn)，在不同的控制模式下，通過結(jié)構(gòu)應(yīng)力測(cè)試和分析，掌握載荷、運(yùn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)受力的相互作用關(guān)系。對(duì)應(yīng)課程:起重機(jī)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、金屬結(jié)構(gòu)、液壓傳動(dòng)等。3.開放性實(shí)驗(yàn)I)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，得出?shí)驗(yàn)結(jié)果；2)自己編寫PLC程序，完成起重機(jī)某一特定功能。
[0003]目前，已經(jīng)出現(xiàn)了一些能夠用于起重機(jī)教學(xué)的技術(shù)方案，例如專利號(hào)CN200820169615.7的技術(shù)文獻(xiàn)中提到一種橋式起重機(jī)半實(shí)物模型，能夠進(jìn)行演示實(shí)際橋式起重機(jī)的操作過程的起重機(jī)教學(xué)。這類的專利都是僅僅用于演示性的教學(xué)，同時(shí)由于實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)較小，采用了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，不能很好模擬實(shí)際起重機(jī)械廣泛采用的液壓傳動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性。一般的金屬結(jié)構(gòu)臂架焊接中為了方便焊接進(jìn)行了工藝處理，如果進(jìn)行測(cè)試其應(yīng)力，其結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)力學(xué)模型計(jì)算的結(jié)果相差較大，不適合本科生實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備中也沒有模擬傾斜工況，同時(shí)能動(dòng)態(tài)測(cè)試支腿承載分布的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是填補(bǔ)了現(xiàn)有起重機(jī)模型的不足，提供適用于起重方向本科生教學(xué)所用的起重機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0006]—種起重機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該起重機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的最大提升載荷50kg最大提升速度0.4m/s，額定回轉(zhuǎn)速度2.0r/min，變幅周期20s，最大起升高度2.5m ;其包括機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)和測(cè)試三部分；
[0007]起升機(jī)構(gòu):如圖1、圖3和圖4所示，后滑輪2-1和臂架總成I繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，后滑輪2-1上纏繞有鋼絲繩，前滑輪2-2安裝在臂架總成I頭部的銷軸上，繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，后滑輪2-1和前滑輪2-2的鋼絲繩用于改變鋼絲繩的纏繞方向，使其纏繞到卷筒10上；卷筒10連接在起升減速器13的輸出軸的左端，起升馬達(dá)12通過起升馬達(dá)輸入轉(zhuǎn)接盤11連接在起升減速器13的輸入端，起升編碼器14通過起升編碼器轉(zhuǎn)接盤15連接在起升減速器13輸出軸的右端；當(dāng)起升馬達(dá)12旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)纏繞固定在卷筒10上的鋼絲繩8提升砝碼9 ;起升機(jī)構(gòu)通過起升減速器13固定在轉(zhuǎn)臺(tái)3上；
[0008]變幅機(jī)構(gòu):如圖1和圖2所示，臂架總成I鉸接在轉(zhuǎn)載轉(zhuǎn)臺(tái)3的銷軸上，繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)；變幅液壓缸4伸出桿和臂架總成I鉸接，變幅液壓缸4的尾部和轉(zhuǎn)臺(tái)3鉸接；當(dāng)液壓缸伸長(zhǎng)時(shí)改變臂架的幅度，臂架在最大幅度成水平，也是臂架的起始位置；
[0009]回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu):回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總成6起到連接底座總成7和轉(zhuǎn)臺(tái)3的作用；如圖5所示，回轉(zhuǎn)馬達(dá)16通過回轉(zhuǎn)馬達(dá)轉(zhuǎn)接盤17固定在回轉(zhuǎn)減速器19的輸入端的左端，動(dòng)力經(jīng)回轉(zhuǎn)馬達(dá)轉(zhuǎn)接軸18傳遞到回轉(zhuǎn)減速器19，回轉(zhuǎn)編碼器22通過回轉(zhuǎn)編碼器連接軸20和回轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)接盤21，連接在回轉(zhuǎn)減速器19的輸入端的右端；回轉(zhuǎn)減速器19為蝸輪蝸桿減速器，其內(nèi)圈通過回轉(zhuǎn)減速器連接下法蘭25和底座24固連，其外圈和轉(zhuǎn)臺(tái)相連，回轉(zhuǎn)馬達(dá)16動(dòng)力經(jīng)過減速后驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)3的回轉(zhuǎn)。如圖6所示，左接近傳感器23-1和右接近傳感器23-2，通過固定架安裝并固定在24底座上，關(guān)于底座24軸線對(duì)稱且在一條直線上，回轉(zhuǎn)減速器連接下法蘭25焊接在底座24上，并和回轉(zhuǎn)減速器19的內(nèi)圈相接；
[0010]調(diào)平機(jī)構(gòu):如圖7，稱重傳感器26上部通過法蘭連接在底座24上，下部的球頭壓在支腳內(nèi)圈28上部的凹槽中，支腳外圈27和內(nèi)圈28采用M60的細(xì)牙螺紋配合；采用圓柱銷固定內(nèi)圈不動(dòng)，擰動(dòng)外圈調(diào)節(jié)支撐高度，模擬起重機(jī)傾斜工況；
[0011]變幅機(jī)構(gòu)的臂架結(jié)構(gòu):如所圖8和圖9，臂架總成由兩個(gè)中間臂節(jié)30連接起底節(jié)29和頂節(jié)32，均采用鉸接；過卷限位33安裝在頂節(jié)32上，采用重錘式限位，傾角傳感器34安裝在底節(jié)和臂架整體成45°角；左應(yīng)變片31-1和右應(yīng)變片31-2分別貼在第一個(gè)中間臂節(jié)30的兩個(gè)上弦桿上表面；
[0012]系統(tǒng)動(dòng)力源:采用容積調(diào)速的液壓傳動(dòng)，采用如所圖12和13所示，變頻電機(jī)35固定在油箱蓋板42上，油箱蓋板42固定在油箱43上；齒輪栗39通過齒輪栗轉(zhuǎn)接盤36固定在變頻電機(jī)35輸出端，變頻電機(jī)35的輸出軸和齒輪栗39的輸入軸通過彈性聯(lián)軸器37以及齒輪栗轉(zhuǎn)接軸套38相連接，其中，變頻電機(jī)35的輸出軸插入彈性聯(lián)軸器37的主動(dòng)端的內(nèi)孔中，齒輪栗轉(zhuǎn)接軸套38的外圈插入彈性聯(lián)軸器37從動(dòng)端的內(nèi)圈；齒輪栗39的輸入軸插入齒輪栗轉(zhuǎn)接軸套38中；變頻電機(jī)35帶動(dòng)齒輪栗39運(yùn)轉(zhuǎn)，從油箱43中吸油；齒輪栗轉(zhuǎn)接軸套38加粗了齒輪栗的輸入軸，使其和所選的聯(lián)軸器相配合；回油過濾器41安裝在油箱蓋板42上；溢流閥40接在齒出輪栗39的油口，其T 口和回油過濾器相連，當(dāng)壓力超過設(shè)定壓力的時(shí)候，溢流閥打開，系統(tǒng)的壓力油經(jīng)過回油過濾器41回油箱；
[0013]整機(jī)的傳動(dòng):如圖15所示栗站的出油口接控制閥組，控制閥組的油路分別連接回轉(zhuǎn)馬達(dá)16、起升馬達(dá)12和變幅液壓缸4?？刂崎y組控制通過控制油路的通斷，控制回轉(zhuǎn)馬達(dá)16、起升馬達(dá)12和變幅液壓缸4的運(yùn)動(dòng)，完成實(shí)驗(yàn)臺(tái)的起升、回轉(zhuǎn)和變幅。當(dāng)需要改變起升、回轉(zhuǎn)和變幅運(yùn)動(dòng)的速度及加速度時(shí)，通過PLC控制變頻器改變變頻電機(jī)35的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而改變齒輪栗39的轉(zhuǎn)速，即改變了系統(tǒng)的流量，起升、回轉(zhuǎn)和變幅機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度也隨之改變。
[0014]測(cè)試部分:系統(tǒng)起升的速度和加速度通過輸出軸上的起升編碼器14測(cè)得，回轉(zhuǎn)速度和加速度通過安裝在起升減速器19上的回轉(zhuǎn)編碼器22測(cè)得，臂架的傾角由安裝在臂架上的傾角傳感器34測(cè)得，變幅速度由安裝在液壓系統(tǒng)中的流量計(jì)測(cè)得的流量換算得到，四個(gè)支撐腳的荷重由安裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)底部的四個(gè)稱重傳感器26測(cè)得；起升機(jī)構(gòu)配有過卷限位33，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)配有左接近開關(guān)23-1和右接近開關(guān)23-2，當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)24上焊接的擋板轉(zhuǎn)動(dòng)到左接近開關(guān)23-1或者右接近開關(guān)23-2正上方時(shí)，回轉(zhuǎn)急停，限制轉(zhuǎn)臺(tái)24的回轉(zhuǎn)角度在0° -180°內(nèi)；變幅液壓缸4的無桿腔裝有壓力變送器，用于測(cè)定變幅過程系統(tǒng)壓力隨幅度變化，同時(shí)壓力變送器連接PLC作為變幅到位的邏輯判斷；上述采集到的信號(hào)都可通過上位機(jī)監(jiān)測(cè)顯示。
[0015]所述的系統(tǒng)動(dòng)力源采用1.5Kw變頻電機(jī)帶動(dòng)排量為8mL/r定量齒輪栗作為液壓變頻動(dòng)力源，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)采用擺線馬達(dá)。
[0016]所述的臂架實(shí)現(xiàn)三種臂長(zhǎng)，除臂架頂節(jié)和底節(jié)不同外，中間臂節(jié)完全相同，加長(zhǎng)或縮短臂架，對(duì)應(yīng)不同的要求；在第一個(gè)中間臂節(jié)上弦桿上部貼有應(yīng)變片，通過應(yīng)變儀將動(dòng)態(tài)應(yīng)力輸出到上位機(jī)上。
[0017]所述的臂架采用壁厚12*12*0.7的06Crl9Ni