起重機教學實驗平臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種起重機，特別是用于起重方向本科生教學所用液壓變頻驅動、可進行力、傳動測試的起重機教學實驗平臺系統。
【背景技術】
[0002]起重機專業實驗是培養重機機械方向學生運用所學到的相關知識，用實驗方法研究起重機械，解決起重機械工程實際問題能力的重要實踐環節，也是引導學生能夠從結構、傳動和控制多方面系統地掌握起重機械性能、操縱方法、作業安全等因素相互作用原理的綜合教學方法。為了滿足實驗課的需要，同時能在樓層內存放，則其必須滿足樓板所能承重即:250Kg/m2。該教學實驗平臺能完成如下的實驗1.演示實驗:起重機的回轉、變幅、起升，讓實驗者熟悉起重機機構的基本構造，對整體有概念性的了解。對應課程:起重機設計。
2.力學分析綜合實驗，在不同的控制模式下，通過結構應力測試和分析，掌握載荷、運動、結構受力的相互作用關系。對應課程:起重機設計、結構力學、金屬結構、液壓傳動等。3.開放性實驗I)學生自己設計實驗步驟、實驗目的，得出實驗結果；2)自己編寫PLC程序，完成起重機某一特定功能。
[0003]目前，已經出現了一些能夠用于起重機教學的技術方案，例如專利號CN200820169615.7的技術文獻中提到一種橋式起重機半實物模型，能夠進行演示實際橋式起重機的操作過程的起重機教學。這類的專利都是僅僅用于演示性的教學，同時由于實驗系統較小，采用了機械傳動系統，不能很好模擬實際起重機械廣泛采用的液壓傳動的動態特性。一般的金屬結構臂架焊接中為了方便焊接進行了工藝處理，如果進行測試其應力，其結果和標準的結構力學模型計算的結果相差較大，不適合本科生實驗。現有的實驗設備中也沒有模擬傾斜工況，同時能動態測試支腿承載分布的實驗設備。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是填補了現有起重機模型的不足，提供適用于起重方向本科生教學所用的起重機教學實驗平臺系統。
[0005]本發明的技術方案:
[0006]—種起重機教學實驗平臺，該起重機教學實驗平臺的最大提升載荷50kg最大提升速度0.4m/s，額定回轉速度2.0r/min，變幅周期20s，最大起升高度2.5m ;其包括機構、傳動和測試三部分；
[0007]起升機構:如圖1、圖3和圖4所示，后滑輪2-1和臂架總成I繞軸轉動，后滑輪2-1上纏繞有鋼絲繩，前滑輪2-2安裝在臂架總成I頭部的銷軸上，繞軸轉動，后滑輪2-1和前滑輪2-2的鋼絲繩用于改變鋼絲繩的纏繞方向，使其纏繞到卷筒10上；卷筒10連接在起升減速器13的輸出軸的左端，起升馬達12通過起升馬達輸入轉接盤11連接在起升減速器13的輸入端，起升編碼器14通過起升編碼器轉接盤15連接在起升減速器13輸出軸的右端；當起升馬達12旋轉時帶動纏繞固定在卷筒10上的鋼絲繩8提升砝碼9 ;起升機構通過起升減速器13固定在轉臺3上；
[0008]變幅機構:如圖1和圖2所示，臂架總成I鉸接在轉載轉臺3的銷軸上，繞軸轉動；變幅液壓缸4伸出桿和臂架總成I鉸接，變幅液壓缸4的尾部和轉臺3鉸接；當液壓缸伸長時改變臂架的幅度，臂架在最大幅度成水平，也是臂架的起始位置；
[0009]回轉機構:回轉機構總成6起到連接底座總成7和轉臺3的作用；如圖5所示，回轉馬達16通過回轉馬達轉接盤17固定在回轉減速器19的輸入端的左端，動力經回轉馬達轉接軸18傳遞到回轉減速器19，回轉編碼器22通過回轉編碼器連接軸20和回轉編碼器轉接盤21，連接在回轉減速器19的輸入端的右端；回轉減速器19為蝸輪蝸桿減速器，其內圈通過回轉減速器連接下法蘭25和底座24固連，其外圈和轉臺相連，回轉馬達16動力經過減速后驅動轉臺3的回轉。如圖6所示，左接近傳感器23-1和右接近傳感器23-2，通過固定架安裝并固定在24底座上，關于底座24軸線對稱且在一條直線上，回轉減速器連接下法蘭25焊接在底座24上，并和回轉減速器19的內圈相接；
[0010]調平機構:如圖7，稱重傳感器26上部通過法蘭連接在底座24上，下部的球頭壓在支腳內圈28上部的凹槽中，支腳外圈27和內圈28采用M60的細牙螺紋配合；采用圓柱銷固定內圈不動，擰動外圈調節支撐高度，模擬起重機傾斜工況；
[0011]變幅機構的臂架結構:如所圖8和圖9，臂架總成由兩個中間臂節30連接起底節29和頂節32，均采用鉸接；過卷限位33安裝在頂節32上，采用重錘式限位，傾角傳感器34安裝在底節和臂架整體成45°角；左應變片31-1和右應變片31-2分別貼在第一個中間臂節30的兩個上弦桿上表面；
[0012]系統動力源:采用容積調速的液壓傳動，采用如所圖12和13所示，變頻電機35固定在油箱蓋板42上，油箱蓋板42固定在油箱43上；齒輪栗39通過齒輪栗轉接盤36固定在變頻電機35輸出端，變頻電機35的輸出軸和齒輪栗39的輸入軸通過彈性聯軸器37以及齒輪栗轉接軸套38相連接，其中，變頻電機35的輸出軸插入彈性聯軸器37的主動端的內孔中，齒輪栗轉接軸套38的外圈插入彈性聯軸器37從動端的內圈；齒輪栗39的輸入軸插入齒輪栗轉接軸套38中；變頻電機35帶動齒輪栗39運轉，從油箱43中吸油；齒輪栗轉接軸套38加粗了齒輪栗的輸入軸，使其和所選的聯軸器相配合；回油過濾器41安裝在油箱蓋板42上；溢流閥40接在齒出輪栗39的油口，其T 口和回油過濾器相連，當壓力超過設定壓力的時候，溢流閥打開，系統的壓力油經過回油過濾器41回油箱；
[0013]整機的傳動:如圖15所示栗站的出油口接控制閥組，控制閥組的油路分別連接回轉馬達16、起升馬達12和變幅液壓缸4。控制閥組控制通過控制油路的通斷，控制回轉馬達16、起升馬達12和變幅液壓缸4的運動，完成實驗臺的起升、回轉和變幅。當需要改變起升、回轉和變幅運動的速度及加速度時，通過PLC控制變頻器改變變頻電機35的轉速，進而改變齒輪栗39的轉速，即改變了系統的流量，起升、回轉和變幅機構的運動速度也隨之改變。
[0014]測試部分:系統起升的速度和加速度通過輸出軸上的起升編碼器14測得，回轉速度和加速度通過安裝在起升減速器19上的回轉編碼器22測得，臂架的傾角由安裝在臂架上的傾角傳感器34測得，變幅速度由安裝在液壓系統中的流量計測得的流量換算得到，四個支撐腳的荷重由安裝在實驗臺底部的四個稱重傳感器26測得；起升機構配有過卷限位33，回轉機構配有左接近開關23-1和右接近開關23-2，當轉臺24上焊接的擋板轉動到左接近開關23-1或者右接近開關23-2正上方時，回轉急停，限制轉臺24的回轉角度在0° -180°內；變幅液壓缸4的無桿腔裝有壓力變送器，用于測定變幅過程系統壓力隨幅度變化，同時壓力變送器連接PLC作為變幅到位的邏輯判斷；上述采集到的信號都可通過上位機監測顯示。
[0015]所述的系統動力源采用1.5Kw變頻電機帶動排量為8mL/r定量齒輪栗作為液壓變頻動力源，回轉機構和起升機構采用擺線馬達。
[0016]所述的臂架實現三種臂長，除臂架頂節和底節不同外，中間臂節完全相同，加長或縮短臂架，對應不同的要求；在第一個中間臂節上弦桿上部貼有應變片，通過應變儀將動態應力輸出到上位機上。
[0017]所述的臂架采用壁厚12*12*0.7的06Crl9Ni