專利名稱：橋式起重機(jī)試驗(yàn)臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計(jì)了橋式起重機(jī)試驗(yàn)臺。為研究橋式起重機(jī)動(dòng)力學(xué)特性提供試驗(yàn)設(shè)備，
探索實(shí)現(xiàn)橋式起重機(jī)自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)，降低故障率、提高工作效率、安全性、可靠性。屬于起重運(yùn)輸機(jī)械技術(shù)。
背景技術(shù)：
橋式起重機(jī)大量用于制造業(yè)、港口運(yùn)輸業(yè)，但目前是以人工操作為主，自動(dòng)化程度低，而且事故率高。為了有效解決這些技術(shù)問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了橋式起重機(jī)試驗(yàn)臺，用于研究橋式起重機(jī)動(dòng)力學(xué)特性和控制策略的有效性，以及提高起重機(jī)安全性、穩(wěn)定性、可靠性的措施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的內(nèi)容是按照QD型A5抓斗橋式起重機(jī)，以1 : 30的比例設(shè)計(jì)橋式起重機(jī)試驗(yàn)臺。設(shè)計(jì)了試驗(yàn)臺的大車機(jī)構(gòu)、小車機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。橋式起重機(jī)試驗(yàn)臺主視圖和俯視圖如圖1、圖2所示。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
1.大車機(jī)構(gòu)技術(shù)方案 大車機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案如圖1所示。大車機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)橋移動(dòng)，最大移動(dòng)距離為6. Om，額定運(yùn)動(dòng)速度為lm，s—、大車機(jī)構(gòu)采用齒輪齒條傳動(dòng)，車輪行走式結(jié)構(gòu)。大車機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)l通過大車聯(lián)軸器2及驅(qū)動(dòng)齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪齒條傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)大車6沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。齒輪齒條傳動(dòng)的大車機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)力大、運(yùn)動(dòng)精度高。
2.小車機(jī)構(gòu)技術(shù)方案 小車機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案如圖2所示。小車機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)，最大移動(dòng)距離為3. Om，額
定運(yùn)動(dòng)速度為0.5m，s—、小車機(jī)構(gòu)采用運(yùn)行小車式機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)方案采用同步帶傳動(dòng)。由小
車電動(dòng)機(jī)10通過小車聯(lián)軸器11驅(qū)動(dòng)小車機(jī)構(gòu)主動(dòng)軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)軸12與同步帶輪13之
間采用鍵連接，從而驅(qū)動(dòng)同步帶輪13、小車機(jī)構(gòu)從動(dòng)軸15轉(zhuǎn)動(dòng)，小車9固定在同步帶14上，
使小車9沿著小車導(dǎo)軌8運(yùn)動(dòng)。同步帶傳動(dòng)的小車機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)力大、運(yùn)動(dòng)精度高、運(yùn)
動(dòng)平穩(wěn)、振動(dòng)小。 3.起升機(jī)構(gòu)技術(shù)方案 起升機(jī)構(gòu)采用巻筒和滑輪組的傳動(dòng)方案，如圖3所示。起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)21驅(qū)動(dòng)巻
筒16回轉(zhuǎn)，鋼絲繩一端固定在巻筒16上，另一端固定在吊鉤20上，中間有起升機(jī)構(gòu)導(dǎo)向輪
17支撐。巻筒16的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鋼絲繩18放開或巻入，從而實(shí)現(xiàn)吊鉤20的下降或上升運(yùn)動(dòng)，
達(dá)到升降貨物的目的。 4.運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)方案 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)采用三軸聯(lián)動(dòng)控制器27，如圖4所示。橋式起重機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)由PC機(jī)23控制兩套伺服系統(tǒng)和一套步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，分別驅(qū)動(dòng)大車機(jī)構(gòu)、小車機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)運(yùn)行。伺服系統(tǒng)由運(yùn)動(dòng)控制器27、伺服驅(qū)動(dòng)器26、伺服電動(dòng)機(jī)1、10組成，11線2500P/r增量式光電編碼器24、25裝在伺服電動(dòng)機(jī)軸上，測量伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速，間接測量大
車和小車的運(yùn)行位移和速度。CCD攝像頭22固定在小車上，記錄載荷相對于懸掛點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)
軌跡，經(jīng)過圖像處理算法計(jì)算載荷的運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)一步計(jì)算載荷的擺動(dòng)角度和角速度。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確模擬橋式起重機(jī)的大車機(jī)構(gòu)、小車機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和
載荷的擺動(dòng)。這一試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)和建成為研究橋式起重機(jī)的動(dòng)力學(xué)特性提供可靠的試驗(yàn)數(shù)
據(jù)，對實(shí)現(xiàn)橋式起重機(jī)自動(dòng)化，降低故障率，提高工作效率、安全性、可靠性有著重要的意義
和價(jià)值。


圖1是橋式起重機(jī)試驗(yàn)臺總體方案機(jī)械結(jié)構(gòu)主視圖。
圖2是橋式起重機(jī)試驗(yàn)臺總體方案機(jī)械結(jié)構(gòu)俯視圖。
圖3是橋式起重機(jī)試驗(yàn)臺起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案示意圖。
圖4是橋式起重機(jī)試驗(yàn)臺運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)方案圖。 圖1是橋式起重機(jī)試驗(yàn)臺總體方案機(jī)械結(jié)構(gòu)主視圖1、大車電動(dòng)機(jī)，2、大車聯(lián)軸
器，3、齒輪，4、車輪，5、車輪軸，6、大車，7、小車座，8、小車導(dǎo)軌，9、小車。 圖2是橋式起重機(jī)試驗(yàn)臺總體方案機(jī)械結(jié)構(gòu)俯視圖10、小車電動(dòng)機(jī)；11、小車聯(lián)
軸器，12、小車機(jī)構(gòu)主動(dòng)軸，13、同步帶輪，14、同步帶，15、小車機(jī)構(gòu)從動(dòng)軸。 圖3是起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案示意圖16、巻筒，17、定滑輪，18、鋼絲繩，19、動(dòng)滑輪，
20、吊鉤，21、起升運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，22、攝像頭。 圖4是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)方案圖23、 PC機(jī)，24、大車電動(dòng)機(jī)編碼器，25、小車電動(dòng)機(jī)編碼器，26、伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，27、運(yùn)動(dòng)控制器，28、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
具體實(shí)施例方式
大車機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)1通過大車聯(lián)軸器2驅(qū)動(dòng)齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪齒條傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)大車6沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。小車電動(dòng)機(jī)10通過小車聯(lián)軸器11驅(qū)動(dòng)小車機(jī)構(gòu)主動(dòng)軸12旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)軸12與同步帶輪13之間采用鍵連接，從而驅(qū)動(dòng)同步帶輪13、小車機(jī)構(gòu)從動(dòng)軸15轉(zhuǎn)動(dòng)，小車9固定在同步帶14上，同步帶14使小車9沿著小車導(dǎo)軌8運(yùn)動(dòng)。起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)21通過巻筒16驅(qū)動(dòng)滑輪組轉(zhuǎn)動(dòng)，通過鋼絲繩18提升吊鉤20，從而升降載荷，實(shí)現(xiàn)載荷的運(yùn)輸。CCD攝像頭22實(shí)時(shí)測量載荷的擺動(dòng)，基于時(shí)滯控制策略，有效消除載荷擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)載荷的精確定位。本發(fā)明的試驗(yàn)臺能準(zhǔn)確模擬橋式起重機(jī)的三大機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和載荷擺動(dòng)特性，為研究橋式起重機(jī)的動(dòng)力學(xué)特性，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)自動(dòng)化提供了可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
橋式起重機(jī)試驗(yàn)臺由大車機(jī)構(gòu)、小車機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)組成。大車機(jī)構(gòu)采用齒輪齒條傳動(dòng)，車輪行走式結(jié)構(gòu)。大車電動(dòng)機(jī)通過大車聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪齒條傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)大車沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。小車機(jī)構(gòu)采用運(yùn)行小車式機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)方案采用同步帶傳動(dòng)。小車電動(dòng)機(jī)通過小車聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)小車機(jī)構(gòu)主動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)軸與同步帶輪之間采用鍵連接，驅(qū)動(dòng)同步帶輪、小車機(jī)構(gòu)從動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，小車固定在同步帶上，使小車沿著小車導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。起升機(jī)構(gòu)采用卷筒和滑輪組的傳動(dòng)方案。起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)通過卷筒驅(qū)動(dòng)滑輪組轉(zhuǎn)動(dòng)，通過鋼絲繩提升吊鉤，從而升降載荷。試驗(yàn)臺由一套PC機(jī)控制兩套伺服系統(tǒng)和一套步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，分別驅(qū)動(dòng)大車機(jī)構(gòu)、小車機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)運(yùn)行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的橋式起重機(jī)試驗(yàn)臺，其特征在于大車機(jī)構(gòu)采用齒輪齒條傳動(dòng)，車輪行走式結(jié)構(gòu)；小車機(jī)構(gòu)采用同步帶傳動(dòng)，小車固定在同步帶上，使小車沿著小車導(dǎo)軌隨著同步帶運(yùn)動(dòng)；起升機(jī)構(gòu)采用了巻筒和滑輪組的傳動(dòng)方案。
全文摘要
本發(fā)明是橋式起重機(jī)試驗(yàn)臺，屬于起重運(yùn)輸機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。設(shè)計(jì)了橋式起重機(jī)試驗(yàn)臺的大、小車及起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。大車機(jī)構(gòu)采用齒輪齒條傳動(dòng)，車輪行走式結(jié)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)通過齒輪齒條傳動(dòng)，拖動(dòng)大車沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)；小車機(jī)構(gòu)采用運(yùn)行小車式機(jī)構(gòu)，同步帶傳動(dòng)。小車電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)小車主動(dòng)軸，從而帶動(dòng)固定在同步帶上的小車沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)；起升機(jī)構(gòu)采用卷筒和滑輪組的傳動(dòng)方案。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)由一臺PC機(jī)控制兩套伺服系統(tǒng)和一套步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，采用以DSP為核心的運(yùn)動(dòng)控制卡實(shí)現(xiàn)對試驗(yàn)臺的控制。本發(fā)明可為研究橋式起重機(jī)特性提供可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對消除載荷擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)橋式起重機(jī)自動(dòng)化，提高工作效率、可靠性有著重要的意義和價(jià)值。
文檔編號G01M99/00GK101750222SQ20081023852
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者徐書娟, 李長安, 胡長濤, 脫建智, 董明曉 申請人:董明曉