专利名称：塔式起重机试验台的制作方法
技术领域：
本发明设计了塔式起重机试验台。为研究塔式起重机动力学特性提供试验设备，
探索消除起重机载荷摆动，实现塔式起重机自动化的关键技术。属于起重运输机械技术领 域。
背景技术：
塔式起重机大量用于建筑业，但目前是以人工操作为主，自动化程度低，而且故障 率高。为了从根本上解决这些技术问题，本发明设计塔式起重机试验台，用于研究塔式起 重机动力学特性和控制策略的有效性，实现塔式起重机自动化，提高起重机的安全性、稳定 性、可靠性。

发明内容
本发明的内容是按照QTZ-135塔式起重机，以1 : 30的比例设计塔式起重机试验 台，如图l所示。设计了试验台的变幅机构6、回转机构11、起升机构9和运动控制系统。本 发明通过如下技术方案实现
1.变幅机构的技术方案 变幅机构是改变工作幅度的机构，用来扩大起重机的工作范围，提高生产率。本试 验台的变幅机构是采用运行小车式变幅机构，传动方案采用同步带传动。变幅机构传动方 案如图2所示。由变幅机构电动机5通过变幅机构联轴器15带动主动轴13旋转，主动轴 13与同步带主动轮14之间采用键和螺钉连接，从而带动同步带主动轮14和同步带从动轮 19转动，小车17固定在同步带16上，随同步带16沿着导轨18移动，从而实现变幅运动。
小车式变幅机构的特点是运动平稳，易于就位，效率高，变幅范围大。
2.回转机构的技术方案 回转机构是由回转支承装置和回转驱动装置两部分组成，回转支承装置采用转柱 式支撑。回转机构的传动方案如图3所示。回转机构电动机4的外壳固定于电动机支撑座 23上，电动机4的输出轴通过回转机构联轴器22与回转轴20相联接，回转轴20通过螺钉 固定在塔身1上，电动机支撑座23固定在起重臂7上，与起重臂7同步回转，由深沟球轴承 24和推力轴承25支撑着平衡臂2、起重臂7、配重3以及回转运动电动机4的外壳回转，而 回转电动机轴20与塔身1固定不动，从而实现回转运动。转柱式回转支承装置结构紧凑、 摩擦小、制造方便。
3.起升机构的技术方案 要实现重物升降运动就必须有起升机构。起升机构运动方案如图4所示。本发明 的提升机构采用导向轮27、定滑轮和动滑轮组成滑轮组28的运动方案，起升电动机10驱动 巻筒26转动，通过滑轮组29提升载荷。采用滑轮组吊钩的优点是便于增大倍率，降低起升 钢丝绳的内力；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。
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4.底座的技术方案 塔式起重机试验台的底座是整个试验台的支撑部分，本发明采用钢管塔身l，底座 12采用铸铁圆盘，塔身1钢管与底座12圆盘焊接而成。
5.运动控制系统技术方案 塔式起重机试验台的运动控制系统由一台PC机29控制两套伺服系统和一套步进 电机驱动系统，分别驱动变幅机构6、回转机构11和起升机构9运行。伺服系统由运动控制 器33、伺服驱动器32、伺服电动机4、5组成，驱动器采用日本松下MSDA043A1A伺服驱动器 32，电动机采用日本松下小惯量MSMA022A1C伺服电动机4、5， 11线2500P/r增量式光电编 码器装在伺服电机轴上30、31，测量电机的转角和转速。 本发明可为研究塔式起重机的动力学特性提供可靠的试验数据，对实现塔式起重 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。


图1是塔式起重机试验台总图。 图2是变幅机构技术方案示意图。 图3是回转机构技术方案示意图。 图4是起升机构技术方案示意图。 图5是塔式起重机试验台运动控制系统示意图。 图l塔式起重机试验台总图1、塔身，2、平衡臂，3、配重，4、回转运动电动机，5、变 幅运动电动机，6、变幅机构，7、起重臂，8、摄像头，9、起升机构，10、起升运动电动机，11、回 转机构，12、底座。 图2变幅机构技术方案示意图13、变幅机构主动轴，14、同步带主动轮，15、变幅 机构联轴器，16、同步带，17、小车，18、导轨，19、同步带从动轮。 图3回转机构技术方案示意图20、回转轴，21、套筒，22、回转机构联轴器，23、电 动机支撑座，24、深沟球轴承，25、推力轴承。 图4起升机构技术方案示意图26、巻筒，27、导向轮，28、滑轮组。 图5运动控制系统示意图29、 PC机，30、回转电动机编码器，31、变幅电动机编码
器，32、伺服电动机驱动器，33、运动控制器，34、步进电动机驱动器。
具体实施例方式
变幅运动电动机5通过变幅机构联轴器15驱动主动轴13旋转，主动轴13通过主 动轮14及同步带16驱动从动轮19转动，小车17随同步带16沿着导轨18移动，从而实现 变幅运动。回转运动电动机4通过回转机构联轴器22驱动回转轴20转动，回转轴20通过 螺钉固定在塔身1上，由于回转电动机4的外壳21通过电动机支撑座23固定在起重臂7 上，与起重臂7同步回转，而回转电动机轴20与塔身1固定不动，从而实现回转运动。起升 运动电动机10驱动巻筒26转动，通过滑轮组28升降载荷。CCD摄像头8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。本发明的试验台模拟 塔式起重机的三大机构的运动和载荷摆动，为研究塔式起重机的动力学特性提供了可靠的 试验数据。
权利要求
塔式起重机试验台由变幅机构、回转机构、起升机构和运动控制系统组成。变幅机构采用运行小车式变幅机构，传动方案采用同步带传动。由变幅运动电动机通过联轴器带动主动轴旋转，主动轴与同步带轮之间采用键和螺钉连接，从而带动同步带轮转动，小车固定在同步带上，随同步带沿着导轨运动。回转机构是由回转支承装置和回转驱动装置两部分组成，回转支承装置采用了转柱式回转机构，回转运动电动机的输出轴通过联轴器与回转轴相连接，回转轴通过螺钉固定在塔身上，电动机外壳固定在起重臂上，与起重臂同步回转，而回转电动机轴与塔身固定不动，从而实现回转运动。起升机构采用了定滑轮和动滑轮组成的滑轮组传动方案。
2. 根据权利要求书1所述的塔式起重机试验台，其特征在于变幅机构采用运行小车 式变幅机构，传动方案采用同步带传动；回转支承装置采用了转柱式回转机构，且电动机外 壳固定在起重臂上，与起重臂同步回转，而回转电动机轴与塔身固定不动，从而实现回转运 动；起升机构采用了定滑轮和动滑轮组成的滑轮组传动方案。
全文摘要
本发明是塔式起重机试验台，属于起重运输机械技术领域。本发明设计了塔式起重机试验台的变幅机构、回转机构、起升机构和运动控制系统。变幅机构采用运行小车式变幅机构，传动方案采用同步带传动；回转机构由回转支承装置和回转驱动装置两部分组成，回转支撑装置采用了转柱式机构。起升运动是通过滑轮组来实现的。运动控制系统是由一台PC机控制两套伺服系统和一套步进电机驱动系统，分别驱动变幅机构、回转机构和起升机构运行。本发明为研究塔式起重机的动力学特性提供了可靠的试验数据，对实现塔式起重机自动化，降低事故率，提高工作效率、安全性、可靠性有着重要的理论意义和实用价值。
文档编号G01M99/00GK101750223SQ20081023852
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月18日 优先权日2008年12月18日
发明者崔毅, 徐书娟, 胡长涛, 脱建智, 董明晓 申请人:董明晓