CN101750222A

CN101750222A - 桥式起重机试验台

Info

Publication number: CN101750222A
Application number: CN200810238524A
Authority: CN
Inventors: 董明晓; 脱建智; 徐书娟; 胡长涛; 李长安
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2010-06-23

Abstract

本发明是桥式起重机试验台，属于起重运输机械技术领域。设计了桥式起重机试验台的大、小车及起升机构和运动控制系统。大车机构采用齿轮齿条传动，车轮行走式结构，电动机通过齿轮齿条传动，拖动大车沿导轨运动；小车机构采用运行小车式机构，同步带传动。小车电动机通过联轴器驱动小车主动轴，从而带动固定在同步带上的小车沿导轨运动；起升机构采用卷筒和滑轮组的传动方案。运动控制系统由一台PC机控制两套伺服系统和一套步进电机驱动系统，采用以DSP为核心的运动控制卡实现对试验台的控制。本发明可为研究桥式起重机特性提供可靠的试验数据，对消除载荷摆动，实现桥式起重机自动化，提高工作效率、可靠性有着重要的意义和价值。

Description

桥式起重机试验台

技术领域

本发明设计了桥式起重机试验台。为研究桥式起重机动力学特性提供试验设备，探索实现桥式起重机自动化的关键技术，降低故障率、提高工作效率、安全性、可靠性。属于起重运输机械技术。

背景技术

桥式起重机大量用于制造业、港口运输业，但目前是以人工操作为主，自动化程度低，而且事故率高。为了有效解决这些技术问题，本发明设计了桥式起重机试验台，用于研究桥式起重机动力学特性和控制策略的有效性，以及提高起重机安全性、稳定性、可靠性的措施。

发明内容

本发明的内容是按照QD型A5抓斗桥式起重机，以1∶30的比例设计桥式起重机试验台。设计了试验台的大车机构、小车机构、起升机构和运动控制系统。桥式起重机试验台主视图和俯视图如图1、图2所示。本发明通过如下技术方案实现：

1.大车机构技术方案

大车机构传动方案如图1所示。大车机构驱动桥移动，最大移动距离为6.0m，额定运动速度为1m·s^-1。大车机构采用齿轮齿条传动，车轮行走式结构。大车机构电动机1通过大车联轴器2及驱动齿轮3转动，齿轮齿条传动驱动大车6沿着导轨运动。齿轮齿条传动的大车机构的特点是驱动力大、运动精度高。

2.小车机构技术方案

小车机构传动方案如图2所示。小车机构驱动小车运动，最大移动距离为3.0m，额定运动速度为0.5m·s^-1。小车机构采用运行小车式机构，传动方案采用同步带传动。由小车电动机10通过小车联轴器11驱动小车机构主动轴12转动，主动轴12与同步带轮13之间采用键连接，从而驱动同步带轮13、小车机构从动轴15转动，小车9固定在同步带14上，使小车9沿着小车导轨8运动。同步带传动的小车机构的特点是驱动力大、运动精度高、运动平稳、振动小。

3.起升机构技术方案

起升机构采用卷筒和滑轮组的传动方案，如图3所示。起升机构电动机21驱动卷筒16回转，钢丝绳一端固定在卷筒16上，另一端固定在吊钩20上，中间有起升机构导向轮17支撑。卷筒16的转动带动钢丝绳18放开或卷入，从而实现吊钩20的下降或上升运动，达到升降货物的目的。

4.运动控制系统方案

运动控制系统采用三轴联动控制器27，如图4所示。桥式起重机试验系统由PC机23控制两套伺服系统和一套步进电机驱动系统，分别驱动大车机构、小车机构和起升机构运行。伺服系统由运动控制器27、伺服驱动器26、伺服电动机1、10组成，11线2500P/r增量式光电编码器24、25装在伺服电动机轴上，测量伺服电动机的转角和转速，间接测量大车和小车的运行位移和速度。CCD摄像头22固定在小车上，记录载荷相对于悬挂点的运动轨迹，经过图像处理算法计算载荷的运动轨迹，进一步计算载荷的摆动角度和角速度。

本发明的优点是准确模拟桥式起重机的大车机构、小车机构、起升机构的运动和载荷的摆动。这一试验台的设计和建成为研究桥式起重机的动力学特性提供可靠的试验数据，对实现桥式起重机自动化，降低故障率，提高工作效率、安全性、可靠性有着重要的意义和价值。

附图说明

图1是桥式起重机试验台总体方案机械结构主视图。

图2是桥式起重机试验台总体方案机械结构俯视图。

图3是桥式起重机试验台起升机构传动方案示意图。

图4是桥式起重机试验台运动控制系统方案图。

图1是桥式起重机试验台总体方案机械结构主视图：1、大车电动机，2、大车联轴器，3、齿轮，4、车轮，5、车轮轴，6、大车，7、小车座，8、小车导轨，9、小车。

图2是桥式起重机试验台总体方案机械结构俯视图：10、小车电动机；11、小车联轴器，12、小车机构主动轴，13、同步带轮，14、同步带，15、小车机构从动轴。

图3是起升机构传动方案示意图：16、卷筒，17、定滑轮，18、钢丝绳，19、动滑轮，20、吊钩，21、起升运动电动机，22、摄像头。

图4是运动控制系统方案图：23、PC机，24、大车电动机编码器，25、小车电动机编码器，26、伺服电动机驱动器，27、运动控制器，28、步进电动机驱动器。

具体实施方式

大车机构电动机1通过大车联轴器2驱动齿轮3转动，齿轮齿条传动驱动大车6沿着导轨运动。小车电动机10通过小车联轴器11驱动小车机构主动轴12旋转，主动轴12与同步带轮13之间采用键连接，从而驱动同步带轮13、小车机构从动轴15转动，小车9固定在同步带14上，同步带14使小车9沿着小车导轨8运动。起升机构电动机21通过卷筒16驱动滑轮组转动，通过钢丝绳18提升吊钩20，从而升降载荷，实现载荷的运输。CCD摄像头22实时测量载荷的摆动，基于时滞控制策略，有效消除载荷摆动，实现载荷的精确定位。本发明的试验台能准确模拟桥式起重机的三大机构的运动和载荷摆动特性，为研究桥式起重机的动力学特性，实现起重机自动化提供了可靠的试验数据。

Claims

1.桥式起重机试验台由大车机构、小车机构、起升机构和运动控制系统组成。大车机构采用齿轮齿条传动，车轮行走式结构。大车电动机通过大车联轴器驱动齿轮转动，齿轮齿条传动驱动大车沿着导轨运动。小车机构采用运行小车式机构，传动方案采用同步带传动。小车电动机通过小车联轴器驱动小车机构主动轴旋转，主动轴与同步带轮之间采用键连接，驱动同步带轮、小车机构从动轴转动，小车固定在同步带上，使小车沿着小车导轨运动。起升机构采用卷筒和滑轮组的传动方案。起升机构电动机通过卷筒驱动滑轮组转动，通过钢丝绳提升吊钩，从而升降载荷。试验台由一套PC机控制两套伺服系统和一套步进电机驱动系统，分别驱动大车机构、小车机构和起升机构运行。

2.根据权利要求书1所述的桥式起重机试验台，其特征在于：大车机构采用齿轮齿条传动，车轮行走式结构；小车机构采用同步带传动，小车固定在同步带上，使小车沿着小车导轨随着同步带运动；起升机构采用了卷筒和滑轮组的传动方案。