專利名稱：塔式起重機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計(jì)了塔式起重機(jī)試驗(yàn)臺(tái)。為研究塔式起重機(jī)動(dòng)力學(xué)特性提供試驗(yàn)設(shè)備，
探索消除起重機(jī)載荷擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)塔式起重機(jī)自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)。屬于起重運(yùn)輸機(jī)械技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
塔式起重機(jī)大量用于建筑業(yè)，但目前是以人工操作為主，自動(dòng)化程度低，而且故障 率高。為了從根本上解決這些技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)塔式起重機(jī)試驗(yàn)臺(tái)，用于研究塔式起 重機(jī)動(dòng)力學(xué)特性和控制策略的有效性，實(shí)現(xiàn)塔式起重機(jī)自動(dòng)化，提高起重機(jī)的安全性、穩(wěn)定 性、可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的內(nèi)容是按照QTZ-135塔式起重機(jī)，以1 : 30的比例設(shè)計(jì)塔式起重機(jī)試驗(yàn) 臺(tái)，如圖l所示。設(shè)計(jì)了試驗(yàn)臺(tái)的變幅機(jī)構(gòu)6、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)11、起升機(jī)構(gòu)9和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。本 發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
1.變幅機(jī)構(gòu)的技術(shù)方案 變幅機(jī)構(gòu)是改變工作幅度的機(jī)構(gòu)，用來(lái)擴(kuò)大起重機(jī)的工作范圍，提高生產(chǎn)率。本試 驗(yàn)臺(tái)的變幅機(jī)構(gòu)是采用運(yùn)行小車(chē)式變幅機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)方案采用同步帶傳動(dòng)。變幅機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方 案如圖2所示。由變幅機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)5通過(guò)變幅機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器15帶動(dòng)主動(dòng)軸13旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)軸 13與同步帶主動(dòng)輪14之間采用鍵和螺釘連接，從而帶動(dòng)同步帶主動(dòng)輪14和同步帶從動(dòng)輪 19轉(zhuǎn)動(dòng)，小車(chē)17固定在同步帶16上，隨同步帶16沿著導(dǎo)軌18移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)變幅運(yùn)動(dòng)。
小車(chē)式變幅機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，易于就位，效率高，變幅范圍大。
2.回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的技術(shù)方案 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是由回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置兩部分組成，回轉(zhuǎn)支承裝置采用轉(zhuǎn)柱 式支撐?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案如圖3所示?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)4的外殼固定于電動(dòng)機(jī)支撐座 23上，電動(dòng)機(jī)4的輸出軸通過(guò)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器22與回轉(zhuǎn)軸20相聯(lián)接，回轉(zhuǎn)軸20通過(guò)螺釘 固定在塔身1上，電動(dòng)機(jī)支撐座23固定在起重臂7上，與起重臂7同步回轉(zhuǎn)，由深溝球軸承 24和推力軸承25支撐著平衡臂2、起重臂7、配重3以及回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4的外殼回轉(zhuǎn)，而 回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)軸20與塔身1固定不動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)柱式回轉(zhuǎn)支承裝置結(jié)構(gòu)緊湊、 摩擦小、制造方便。
3.起升機(jī)構(gòu)的技術(shù)方案 要實(shí)現(xiàn)重物升降運(yùn)動(dòng)就必須有起升機(jī)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案如圖4所示。本發(fā)明 的提升機(jī)構(gòu)采用導(dǎo)向輪27、定滑輪和動(dòng)滑輪組成滑輪組28的運(yùn)動(dòng)方案，起升電動(dòng)機(jī)10驅(qū)動(dòng) 巻筒26轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)滑輪組29提升載荷。采用滑輪組吊鉤的優(yōu)點(diǎn)是便于增大倍率，降低起升 鋼絲繩的內(nèi)力；通過(guò)增大倍率，可在不加大起升電動(dòng)機(jī)功率的情況下提高起重量；通過(guò)變 換倍率，可得到多種起升速度。
3
4.底座的技術(shù)方案 塔式起重機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的底座是整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)的支撐部分，本發(fā)明采用鋼管塔身l，底座 12采用鑄鐵圓盤(pán)，塔身1鋼管與底座12圓盤(pán)焊接而成。
5.運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)方案 塔式起重機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)由一臺(tái)PC機(jī)29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)變幅機(jī)構(gòu)6、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)11和起升機(jī)構(gòu)9運(yùn)行。伺服系統(tǒng)由運(yùn)動(dòng)控制 器33、伺服驅(qū)動(dòng)器32、伺服電動(dòng)機(jī)4、5組成，驅(qū)動(dòng)器采用日本松下MSDA043A1A伺服驅(qū)動(dòng)器 32，電動(dòng)機(jī)采用日本松下小慣量MSMA022A1C伺服電動(dòng)機(jī)4、5， 11線2500P/r增量式光電編 碼器裝在伺服電機(jī)軸上30、31，測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。 本發(fā)明可為研究塔式起重機(jī)的動(dòng)力學(xué)特性提供可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)塔式起重 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是塔式起重機(jī)試驗(yàn)臺(tái)總圖。 圖2是變幅機(jī)構(gòu)技術(shù)方案示意圖。 圖3是回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)技術(shù)方案示意圖。 圖4是起升機(jī)構(gòu)技術(shù)方案示意圖。 圖5是塔式起重機(jī)試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)示意圖。 圖l塔式起重機(jī)試驗(yàn)臺(tái)總圖1、塔身，2、平衡臂，3、配重，4、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，5、變 幅運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，6、變幅機(jī)構(gòu)，7、起重臂，8、攝像頭，9、起升機(jī)構(gòu)，10、起升運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，11、回 轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，12、底座。 圖2變幅機(jī)構(gòu)技術(shù)方案示意圖13、變幅機(jī)構(gòu)主動(dòng)軸，14、同步帶主動(dòng)輪，15、變幅 機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器，16、同步帶，17、小車(chē)，18、導(dǎo)軌，19、同步帶從動(dòng)輪。 圖3回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)技術(shù)方案示意圖20、回轉(zhuǎn)軸，21、套筒，22、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器，23、電 動(dòng)機(jī)支撐座，24、深溝球軸承，25、推力軸承。 圖4起升機(jī)構(gòu)技術(shù)方案示意圖26、巻筒，27、導(dǎo)向輪，28、滑輪組。 圖5運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)示意圖29、 PC機(jī)，30、回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)編碼器，31、變幅電動(dòng)機(jī)編碼
器，32、伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，33、運(yùn)動(dòng)控制器，34、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
具體實(shí)施例方式
變幅運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5通過(guò)變幅機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器15驅(qū)動(dòng)主動(dòng)軸13旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)軸13通過(guò)主 動(dòng)輪14及同步帶16驅(qū)動(dòng)從動(dòng)輪19轉(zhuǎn)動(dòng)，小車(chē)17隨同步帶16沿著導(dǎo)軌18移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn) 變幅運(yùn)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)4通過(guò)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器22驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)軸20轉(zhuǎn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)軸20通過(guò) 螺釘固定在塔身1上，由于回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)4的外殼21通過(guò)電動(dòng)機(jī)支撐座23固定在起重臂7 上，與起重臂7同步回轉(zhuǎn)，而回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)軸20與塔身1固定不動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。起升 運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10驅(qū)動(dòng)巻筒26轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)滑輪組28升降載荷。CCD攝像頭8實(shí)時(shí)測(cè)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(tái)模擬 塔式起重機(jī)的三大機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和載荷擺動(dòng)，為研究塔式起重機(jī)的動(dòng)力學(xué)特性提供了可靠的 試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
塔式起重機(jī)試驗(yàn)臺(tái)由變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)組成。變幅機(jī)構(gòu)采用運(yùn)行小車(chē)式變幅機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)方案采用同步帶傳動(dòng)。由變幅運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)主動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)軸與同步帶輪之間采用鍵和螺釘連接，從而帶動(dòng)同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，小車(chē)固定在同步帶上，隨同步帶沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是由回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置兩部分組成，回轉(zhuǎn)支承裝置采用了轉(zhuǎn)柱式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與回轉(zhuǎn)軸相連接，回轉(zhuǎn)軸通過(guò)螺釘固定在塔身上，電動(dòng)機(jī)外殼固定在起重臂上，與起重臂同步回轉(zhuǎn)，而回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)軸與塔身固定不動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。起升機(jī)構(gòu)采用了定滑輪和動(dòng)滑輪組成的滑輪組傳動(dòng)方案。
2. 根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的塔式起重機(jī)試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于變幅機(jī)構(gòu)采用運(yùn)行小車(chē) 式變幅機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)方案采用同步帶傳動(dòng)；回轉(zhuǎn)支承裝置采用了轉(zhuǎn)柱式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，且電動(dòng)機(jī)外 殼固定在起重臂上，與起重臂同步回轉(zhuǎn)，而回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)軸與塔身固定不動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)；起升機(jī)構(gòu)采用了定滑輪和動(dòng)滑輪組成的滑輪組傳動(dòng)方案。
全文摘要
本發(fā)明是塔式起重機(jī)試驗(yàn)臺(tái)，屬于起重運(yùn)輸機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明設(shè)計(jì)了塔式起重機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。變幅機(jī)構(gòu)采用運(yùn)行小車(chē)式變幅機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)方案采用同步帶傳動(dòng)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置兩部分組成，回轉(zhuǎn)支撐裝置采用了轉(zhuǎn)柱式機(jī)構(gòu)。起升運(yùn)動(dòng)是通過(guò)滑輪組來(lái)實(shí)現(xiàn)的。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是由一臺(tái)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)變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)運(yùn)行。本發(fā)明為研究塔式起重機(jī)的動(dòng)力學(xué)特性提供了可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)塔式起重機(jī)自動(dòng)化，降低事故率，提高工作效率、安全性、可靠性有著重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G01M99/00GK101750223SQ20081023852
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者崔毅, 徐書(shū)娟, 胡長(zhǎng)濤, 脫建智, 董明曉 申請(qǐng)人:董明曉