塔式起重機仿真測試平臺系統(tǒng)設(shè)計

程 軍，董浩明

(武漢市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗所，湖北 武漢 430044)

塔式起重機仿真測試平臺系統(tǒng)設(shè)計

程 軍，董浩明

(武漢市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗所，湖北 武漢 430044)

設(shè)計開發(fā)了一套塔式起重機仿真測試平臺，可以優(yōu)化塔式起重機新裝置、新設(shè)備的研究與測試，為相關(guān)研究工作提供高效和可靠地測試平臺。

塔式起重機；仿真；測試

隨著塔式起重機行業(yè)的不斷發(fā)展，對相關(guān)設(shè)備進行測試分析、載荷計算、受力分析、新裝置測試等試驗也變得越來越重要。但在實際過程中，如果用真實設(shè)備進行這些試驗和測試會提高相關(guān)工作的操作成本，安全性也難以保證，因此有必須以真實設(shè)備為基礎(chǔ)，開發(fā)出能代替實際塔式起重機工作特征的仿真平臺。

塔式起重機仿真模型平臺的研究與開發(fā)將對現(xiàn)有設(shè)備及相關(guān)安全裝置的制造、設(shè)計、運動狀態(tài)等環(huán)節(jié)產(chǎn)生積極影響，能使這些環(huán)節(jié)在投入實際使用前，得到有效的測試和分析，保證相關(guān)設(shè)備、裝置或數(shù)據(jù)的有效性和可靠性。

目前，國內(nèi)外有一些通過計算機仿真技術(shù)開發(fā)仿真模型。這些模型可以通過計算機技術(shù)來分析設(shè)備的受力情況。但這并不是實物模型，無法在上面進行安全裝置的測試，隨意的設(shè)置應(yīng)力測試點等。而這類模型操作又復(fù)雜，使用人員需要具備專業(yè)的知識，因而這類模型的使用面不高，應(yīng)用不廣泛。

1 開發(fā)思路

為了解決以上問題，本文擬以真實塔式起重機為工作環(huán)境為基礎(chǔ)，設(shè)計出一套結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、電氣控制方式均以實物一致，且操作簡單的計算機的仿真平臺。同時，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種塔式起重機械仿真控制測試平臺系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、電氣控制方式均以實物為基礎(chǔ)，操作簡單，能滿足各類人員在該平臺上進行操作、練習(xí)、實驗與分析的需要。

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

塔式起重機機械仿真控制測試平臺系統(tǒng)，應(yīng)用于按照起重機械實體尺寸比例縮小制作的仿真塔式起重機機械主體上，仿真塔式起重機機械主體自下而上依次包括底架、塔身、回轉(zhuǎn)支座、回轉(zhuǎn)臺、塔頂、臂架、起重臂、起升電機、卷筒、起升鋼絲繩機構(gòu)、行走機構(gòu)（小車），另設(shè)有操作臺單獨放置。

1.2 安全保護系統(tǒng)設(shè)計方案

本系統(tǒng)的操作監(jiān)控系統(tǒng)包括起重量限制器、力矩限制器、回轉(zhuǎn)限位器、變幅限位器、起升限制器。各部分的主要特征如下：

（1）起重量限制器為稱重儀，設(shè)置在起升鋼絲繩機構(gòu)上；

（2）力矩限制器設(shè)置在起重臂根部；

（3）回轉(zhuǎn)限位器設(shè)置在回轉(zhuǎn)臺上，用于獲取起重機械旋轉(zhuǎn)的最大限位，限制其任一方向的回轉(zhuǎn)圈數(shù)；

（4）變幅限位器設(shè)置在行走機構(gòu)（小車）軌道兩端，行走機構(gòu)（小車）兩端的限位推桿觸動軌道端部的限位開關(guān)來限制行走位置；

（5）起升限制器設(shè)置在卷筒軸端。

以上部分以實際安全裝置的功能為基礎(chǔ)，并有數(shù)字化信號的I/O和無線通訊功能。

1.3 監(jiān)測系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括狀態(tài)控制系統(tǒng)、操作監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲器和計算機。其主要組成如圖1所示。

圖1 測試系統(tǒng)功能圖

2 系統(tǒng)主要功能

該平臺系統(tǒng)在保證其本身結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性的同時，兼顧了相關(guān)起重機械的實際的機械結(jié)構(gòu)和安裝方式；各狀態(tài)控制系統(tǒng)包括回轉(zhuǎn)傳感器、變幅傳感器、起升傳感器，可以實時的獲取各個機構(gòu)的運行情況，實現(xiàn)仿真環(huán)境交互；各操作監(jiān)控系統(tǒng)可以實時的采集到每個設(shè)備的工作狀況，包括起升高、變幅角度、位移量、旋轉(zhuǎn)角度等的讀數(shù)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程行為監(jiān)控。

本塔式起重機仿真測試系統(tǒng)可以近似的對相關(guān)設(shè)備的受力情況、運行狀態(tài)和安全裝置的工作情況等進行測試和分析，大大提高相關(guān)工作的效率，降低測試和分析成本，為起重機制造與使用企業(yè)減輕負(fù)擔(dān)。該測試平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、電氣控制方式均以實物為基礎(chǔ)，操作簡單，能滿足各類人員在該平臺上進行操作、練習(xí)、實驗與分析的需要。開發(fā)出的系統(tǒng)如圖2、圖3所示。

圖2 操作平臺

圖3 塔式起重機仿真平臺與電氣控制柜

3 結(jié)束語

通過這類平臺，可以近似的對相關(guān)設(shè)備的受力情況、運行狀態(tài)和安全裝置的工作情況等進行測試和分析，大大提高相關(guān)工作的效率，降低測試和分析成本，為塔式起重機制造與使用企業(yè)減輕負(fù)擔(dān)。

Tower Crane Simulation Test Platform System Design

CHENG Jun，DONGHao-ming
(Wuhan Special Equipment Supervision and Inspection Institute，Wuhan 430044，China)

The design and developmentof a tower crane simulation test platform that can optimize tower crane research and testingofnew devices,new equipment,the related researchwork to provideefficientand reliable testplatform.

tower cranes；simulation；tests

TH213.3

B

1672-545X（2014）04-0049-02

2014-01-08

程 軍（1968—），男，工程師，湖北武漢人，從事特種設(shè)備安全管理和檢驗檢測技術(shù)研究工作。