[发明专利]龙门起重机试验台

说明书

技术领域

本发明设计了龙门起重机试验台，用于研究龙门起重机的动力学特性、安全性、稳定性、可靠性以及控制技术。属于起重运输机械技术。

背景技术

龙门起重机大量用于港口运输业，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难题，本发明设计龙门起重机试验台，用于研究龙门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

本发明设计了龙门起重机试验台的大车机构、小车机构、起升机构和运动控制系统。本发明的目的是为了研究龙门起重机动力学特性，探索实现龙门起重机自动化操作的关键技术，为降低故障率、提高工作效率、安全性、可靠性提供试验设备。龙门起重机试验台如图1所示。

技术方案

1.大车机构的传动技术方案

大车机构驱动桥移动，最大移动距离为10.0m，额定运动速度为1ms^-1。大车机构采用齿轮齿条传动，由大车电动机通过联轴器驱动齿轮转动，通过齿轮齿条传动驱动大车沿着大车导轨运动。大车机构传动方案如图1所示。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.小车机构的传动技术方案

小车机构驱动小车运动，最大移动距离为2.0m，额定运动速度为0.5ms^-1。小车机构采用链传动。由小车电动机通过联轴器驱动链轮轴旋转，链轮轴与链轮之间采用键连接，从而驱动链轮转动，驱动小车沿着小车导轨运动。小车机构传动方案如图2所示。链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.起升机构传动技术方案

要实现货物升降运动就必须有起升机构。本发明采用了定滑轮和动滑轮组成滑轮组的传动方案，滑轮组传动方案的优点：便于增大倍率，改善起升钢丝绳的受力情况；通过增大倍率，可在不加大起升电动机功率的情况下提高起重量；通过变换倍率，可得到多种起升速度。起升机构传动方案如图3所示。

4.运动控制系统方案

龙门起重机试验台由一台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。每一套伺服系统由运动控制器、伺服驱动器、伺服电动机组成，11线2500P/r增量式光电编码器装在伺服电机轴上，测量伺服电机的转角和转速，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。

本发明的优点是模拟龙门起重机的大车机构、小车机构、起升机构的运动，通过编码器测量大车运动、小车运动、起升运动的位移和速度，通过摄像头实时测量载荷的运动及摆动情况。这一试验台的设计和建成为研究龙门起重机的动力学特性提供可靠的试验数据，对实现龙门起重机自动化，降低事故率，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是龙门起重机试验台总体方案图。

图2是小车机构传动方案图。

图3是起升机构传动方案示意图。

图1是龙门起重机试验台总体方案图：1、大车电动机，2、大车联轴器，3、齿轮，4、车轮，5、龙门架，6、小车座，7、链轮轴，8、链条，9、小车导轨，10、小车，11、卷筒，12、钢丝绳，13、定滑轮，14、吊钩。

图2是小车机构传动图：7、链轮轴，8、链条，9、小车导轨，10、小车，15、小车电动机，16、小车联轴器，17、链轮，18、大车。

图3是起升机构传动方案示意图：11、卷筒，12、钢丝绳，13、动滑轮，14、吊钩，19、提升电动机，20、定滑轮，21、摄像头。

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，齿轮齿条传动驱动龙门架5、大车18、小车座6沿着大车导轨运动。小车电动机15通过小车联轴器16驱动小车链轮轴7旋转，链轮轴7与链轮17之间采用键连接，从而驱动链轮17及小车机构运动，小车10固定在链条8上，链条8使小车10沿着小车导轨9运动。起升机构电动机19通过卷筒11驱动滑轮组13和20转动，通过钢丝绳12提升吊钩14，从而升降载荷，实现载荷的运输。CCD摄像头21实时测量载荷的运动和摆动情况，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龙门起重机的三大机构的运动和载荷摆动特性，为研究龙门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。