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QTZ40 塔式起重机 系统 设计 包含 PDF 图纸 CAD 制图 文档

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内容简介：

河北建筑工程学院毕业实习报告系 别 机械工程系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机091班 姓 名 周文斌 学 号 2009307107 指导教师 李常胜 实习成绩 毕业实习报告1、实习目的毕业实习是大学生完成四年的全部课程之后的最重要的实践环节。也是在进行毕业设计或毕业论文时必不可少的实践性教学环节。它对于培养我们的动手能力有很大的意义，而且可以使我们了解传统的机械制造工艺和现代机械制造技术。毕业实习为大学生提供了培养和造就实践能力和创新能力的必要物质基础和良好的环境，这次毕业实习对我们毕业生来说意义非常的重大，因此每位同学都必须珍惜这一难得的机会，有效地利用宝贵的毕业实习时间，把培养实践能力和打造创新能力作为毕业实习和毕业设计的指导思想。2、 实习内容老师为了我们更加感性的认识塔式起重机，安排我们去长春机械展销会参观实习。因为对塔式起重机比较陌生，所以我们对这次的实习抱很大希望，首先要对塔式起重机有个全面的了解，其次对于自己要设计的起升机构更要弄明白。我们3月19日出发，经过一天的坐火车我们来到东北老工业基地长春。第二天在老师的带领下我们观看了塔式起重机以及大型挖掘机等重要机械，让我们着实的开了眼界。各个生产商都摆放着他们的代表性产品。我们详细的看了每个部件，塔身、臂架、标准节、等等很多部件。当然我仔细看了起升机构的结构并照下了很多照片以便下来自己再细细研究。在老师的介绍下我们对塔式起重机有了初步的认识。 塔式起重机是一种塔身竖立起重臂会转到起重机械。在工业与民用建筑施工中塔式起重机是完成预制构件与其他建筑材料与工具等吊装工作的主要设备。在高层建筑施工中，它的幅度利用率比其他类型起重机高。塔式起重机在高层工业和民用建筑施工的使用中一直处于领先地位。应用塔式起重机对于加快施工进度、缩短工期、降低工程造价起着重要的作用。由于塔式起重机性能参数不断完善，使建筑工艺也有可能进行许多重大改革，比如采用大型砌块、大板结构设置箱形结构后，建筑物结构件的预制装备化、工厂化达到了很高的水平。塔式起重机是在第二次世界大战后才真正获得发展的。在中国塔式起重机的生产与应用已有40多年的历史，经历了一个从侧回到自行设计制造的过程。经过多年的发展，中国塔式起重机行业随着全国范围建筑任务的增加而进入了一个新的兴盛时期，至此，无论从生产规模、应用范围和塔式起重机总量等角度来衡量，中国均堪称塔式起重机大国。根据国内外一些技术资料介绍，塔式起重机的发展趋势可具体归纳为吊臂长度加长、工作速度提高且能调速、改善操纵条件、更多的采用组装式结构四个方面。塔式起重机一般有四大工作机构，它们是起升机构、变幅机构、回转机构、行走机构。起升机构用来实现载荷的升降，它是塔式起重机中最重要也是最基本的机构，起升机构的性能将直接影响到整台塔式起重机的工作性能。变幅机构是塔式起重机改变工作幅度的机构，用以扩大塔式起重机的工作范围，提高工作效率。通过变幅机构能将所运输的物料运送到工作面上。回转机构是塔式起重机的主要工作机构之一，它能将起升在空间的物料绕塔式起重机垂直轴线作圆周运动，扩大塔式起重机的工作面。行走机构的作用是驱动塔式起重机沿着轨道行驶、配合其他机构完成水平运输及垂直运输工作。塔式起重机的自重和载荷重量通过行走机构的行走轮传给轨道。塔式起重机的起升机构通常由电机、制动器、减速器、卷筒、钢丝绳、滑轮组及吊钩等零部件组成。电机通过联轴器与减速器相连。减速器的输出轴上装有卷筒，它通过钢丝绳和安装在塔身或塔顶上导向滑轮及滑轮组与吊钩相连。电机工作时，卷筒将钢丝绳卷进或放出，通过滑轮组使吊钩上的物品起升或下降。当电机停止工作时，制动器通过弹簧力将制动轮刹住。塔式起重机的变幅机构按工作性质可分为非工作性变幅机构和工作性变幅机构。非工作性变幅机构指只在空载时改变幅度，调整取物装置的作业位置，而在重物装卸英东过程中幅度不再改变。这种变幅机构变幅次数少，变幅时间对起重机的生产效率影响小，一般采用较低的变幅速度，其优点是构造简单、自重轻。工作性变幅机构是指能在带载条件下变幅的机构。变幅过程是起重机工作循环主要环节，变幅时间对起重机的生产效率有直接影响，一般采用较高的变幅速度。其优点是生产率高，能更好地满足装卸工作地需要。工作性变幅机构驱动功率较大，而且要求安装限速和防止超载的安全装置，与非工作性变幅机构相比，构造复杂，自重也较大。塔式起重机的变幅机构按机构运动形式分为臂架摆动式变幅机构和运行小车式变幅机构。动臂式变幅机构式通过吊臂俯仰摆动实现变幅。小车变幅塔式起重机是指通过起重小车沿起重臂运行进行变幅的塔式起重机。综合变幅塔式起重机是指根据作业的需要臂架可以弯折的塔式起重机。塔式起重机的回转机构能使塔机的起重臂架作360度回转，这样就扩大了塔式起重机的工作面。塔式起重机回转机构包括回转支撑装置和驱动机构两部分。回转支撑装置为塔机的回转部分提供稳定、牢固的支撑，并将回转部分的载荷传递给塔身部分；驱动机构驱动塔机的回转部分，使其相对塔机的固定部分实现回转。塔式起重机的回转支撑装置一般有柱式回转支撑装置和滚动轴承式回转支撑装置。塔式起重机上一般采用电动回转驱动装置。回转驱动装置通常安装在塔机的回转部分上，电动机经减速器带动最后一级小齿轮，小齿轮与装在塔机固定部分上的大齿圈相啮合，以实现回转运动。行走机构用以支撑起重机本身的重量和起重载荷，并使起重机水平运行。起重机的行走方式分为有轨行走机构和无轨行走机构两类。有轨行走是指车轮在专门铺设的轨道上行走；无轨行走则采用轮胎或履带，可以在普通的道路上行驶，机动性强。通过老师的讲解使我们更深入的了解的塔式起重机的构造和功用。为我们的毕业设计做了很好的铺垫。3、实习结果实习结束了,该次实习使我们不仅掌握了有关起升机构的知识还了解了关于塔式起重机的其他部件。以前在课本上不能理解的问题都有了更深刻的认识。这次实习以及前一段时间查阅的大量资料为我的毕业设计提供了良好的基础，使我深深地体会到要想搞好设计，就必须耐心仔细地查找与设计相关的资料和信息（包括设计产品的基本功能、主要结构、应用特点及其发展前途，市场效益等）。我国目前制造业的发展状况也粗步了解了机械制造的发展趋势。在新的世纪里,科学技术必将以更快的速度发展，更快更紧密得融合到各个领域中,而这一切都将大大拓宽机械制造业的发展方向。将来的机械制造将会向“四个化”发展，即柔性化、灵捷化、智能化、信息化。即使工艺装备与工艺路线能适用于生产各种产品的需要，能适用于迅速更换工艺、更换产品的需要,使其与环境协调的柔性,使生产推向市场的时间最短且使得企业生产制造灵活多变的灵捷化,还有使制造过程物耗,人耗大大降低,高自动化生产,追求人的智能与机器智能高度结合的智能化，以及借助于物质和能量的力量生产出价值的信息化。4、实习总结或体会毕业实习是我们从学校到社会的一座桥梁，是从理论到实际的一条纽带。加强我们综合能力的培养，使得我们既要掌握专业的基本理论和基本知识，又具有对于所学知识的运用能力以及独立工作的能力，为我们在毕业设计中、甚至为毕业后的实际工作打下了良好的基础。通过此次毕业实习我们了解到目前机械制造的发展趋势，也使我们清晰地定位我们所处的位置，对我们以后走上工作岗位起到一个良好的模范作用。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。我深深地感觉到自己所学知识的肤浅和在实际运用中的专业知识的匮乏，一旦接触到实际，才发现自己知道的是多么少，这时才真正领悟到“学无止境”的含义。防止起重机负载摆动的反馈控制指令开关 摘要当起重机在搬运物体工作时，有效载荷经常大振幅度振动。用开环的方法处理这一问题的效果并不理想，闭环方法也被使用，但发动机需要变速工作。本文叙述了在发动机关闭之后持续适时控制单速电机消除实际载荷振动的反馈方法，抑制振动的实验验证方案是在桥式起重机上进行的。 一、绪论 起重机经常被用来在复杂的工作空间搬运物体。一个经常存在的问题就是起重机在负载情况下可以自由摆动。这些摆动构成了安全隐患并能影响到载荷变化或其他在工作场所物体。实际上，一名经验丰富的起重机操作员必需在控制器的帮助下才能保持摆动幅度。最近，有了不同的用于增强操作员技术的控制方法，这些方法分为开环和闭环。 开环采用的办法是输入整形，这种方法被证明在起重机移动时和移动后能有效的减少载荷摆动。整形可以有计划的提高充足的建模不准确性（即缆索长度变化的频率）。另一个办法是开环优化控制，这是基于数学模型系统计算出的离线运动轨迹。但是，如果模型不是准确的，其性能也将受到影响。这种情况也是输入整形，但程度较轻。在此外，最优控制没有使用当前的起重机操作员界面，因为事先是不知道路径的。 反馈控制需要预防的是系统模拟的不确定性和外部干扰。控制器控制小车的位置速度和缆索摆动角或控制小车吊具产生倾斜的命令，以减少负载摆动。吸波控制器调整小车速度，吸收任何正在返回的有效载荷振动，从而消除摆动。给定延迟角，测量后面的理想位置，也同样可以证明有效减少了负载的摆动。索伦森等人开发了一种控制系统，结合了整形和PD反馈控制。反馈控制使用了在高处摄像头的测量，并比较了起重机的模拟成型响应。 帕克及Chang提出了一个远程处理输入整形的“弱命令”，用另一种方法减少了干扰的影响。为了弥补卸载时的摆动，他们引入同等规模的脉冲诱导振动，并且在相反的方向上卸载振动。他们用此方法来减少约75 的摆动以展示它的潜力。然而，适时的脉冲易于校准的问题依然存在。 所有的反馈方法需要速度加速度的精确控制。这里的研究是基于使用测量载荷摆动产生命令简单的开关电机消除载荷摆动，使其适用于更广泛的系列起重机。 二、 基于矢量的输入整形器的计算 布克提供了一个分析框架振荡矢量。singhose等人提供了解如何才能实现对振动消除矢量分析的输入整形器。冲动的应用规模A1的二阶阻尼系统单位质量会诱发反应 (1) 这有一个幅度和相位角为零。同样的，如果一次冲动级2是适用于时间时刻，然后它会导致输出 (2) 这有一个幅度A2和相位角=时刻。本幅度和角度可以转化为矢量符号如图1。总结这些向量进行总振动响应，如在图2。对应的时间响应这些冲动是在图3。后一秒脉冲，总响应匹配振幅和相位等AR。如果系统有阻尼，那么这种方法需要被改性。首先，角度变化 (3)其次，阻尼的振幅衰减随着时间的原因。考虑到衰减，计算使用有效幅度当t=0，结果在规定的幅度时刻T2 (4)一个成型机可以设计这样的总和所有有效的冲动导致零振动，如在图4。为此，该a3eff选择是不同于，图2。得到这一规模取消冲动，它必须被转换到时间就会出现使用（3）和 （5）在现实中，系统不移动的冲量。创建一个实际的命令，脉冲序列卷积与所需的命令。例如图5显示一步命令卷积与脉冲产的步命令。由此产生的命令不产生任何残留振动。 图一 脉冲序列和相应的矢量图图二 总结2载体获得总的反应图三 响应时间脉冲（改编自 18）2、 消除载荷摆动 本研究的目的不是创造的命令结果在无残余振荡点对点运动。相反，实测载荷摆动是用来创建命令，取消任何简单的开关电动机一旦发生振荡。当创建这样的命令，巨大的执行力向量不能任意选择，如电机只能打开和关闭。然而，把汽车或关闭将导致有效载荷振荡，它可以表示为矢量。不像纯冲振动，这些载体将不会得零分相位角，为使电机不立即停止或加快速度。因此，由时间命令完成，有效载荷将有一些位移和速度，给出一个向量表示类似于图6。向量旋转电机应该有一个类似的规模，但相反，假设和加速度减速动态相似。如果不是，它可以代表了自己的独特的振幅和相位。 该控制器在这里将使用指令开关（开关）消除位置和速度组成部分的振动。控制器需要计算适当时间，这些命令在适当的时间。对于这一计算，矢量三角形的使用，如在图7。三角形的三边的电流振动水平（avib），和振动振幅的“上”和“关闭”命令。如果三角形可以被创建，然后振荡可以被迫回到零（原产地的矢量图。）假设运营商希望起重机在移动，然后命令序列会被“关闭”，等，“对”。某些部分的三角形是众所周知的：目前的规模和振动影响转动起重机（光）和关闭（aoff）。未知的是时间，直到起重机运转，并在现有的振动相位角的起重机应转向“关闭”（振动）。因为它是一个三角形，有一个可能的解决方案，如图7所示。这一时间响应这些解决方案是在图8。在图7是可取，它有一个较小的角，所以直到振动取消短。此外，摇摆角变化小。找到振动，中间角度可以在图9看到。从余弦定理： （6） （7） 从（7）得： （8)如果没有阻尼，则解决方案可以解决直接振动效率。请注意，大多数起重机有近零阻尼，但是如果阻尼是重要的，那么该方程可以用来解决，但必须是迭代求解， （9）用方程（8）初步计算=0。计算出后，从图9可以计算 （10）一旦计算出，可以计算 （11）一旦控制器已关闭，然后等待直到角振动方向相反的上。在这一点上，控制器的电机上。如果校准是完美的，振荡将被淘汰。 如果操作者操作起重机停止，然后振动可以取消移动支持无论是向前或向后。这样的结果是不同的振动相位角，可用于控制器，如图10。在图10（1），相反方向的图基本上是相同的，如图7，除了在此基础上关闭交换。 （12） 如图10（b)，矢量图具有相同的结构和在图10（a），只是通过旋转弧度。因此 （13)该控制器比较现有的振动相位角对（12）和（13）无论哪个角度先发生一次。起重机停止，那么控制器等振荡相位相反，“上升”命令。然后，电机转向。最大振荡幅度可能被取消使用，一个开关命令大约是两倍“诱导振荡”命令。如果当前振荡幅度过大，则控制器计算是基于最大注销水平。作为预防措施，这一最高水平可以减少到极限移动的距离在取消振荡，因此限制角和T .限制这种振荡的消除方法是假定叠加可以用于矢量表征诱导振动。这是唯一真正的电机的时间达到稳态速度之间的载体，所以小载荷的振荡不能消除。因此，一个振荡幅度阈值是可以使用的。图四 总结三个向量得到零振动图五 创建一个楼梯步命令卷积 图六 向量表示旋转电机。 图八 响应时间的矢量图如图7所示 图七 矢量图计算时的电机。 图九角度来计算的命令启动时间3、 控制器的实现该控制器是使用振荡消除第三部分，从技术上体现在大桥式起重机。起重机有一个摄像头安装在车上测量载荷摆动的平面。本相机也可以衡量的有效载荷的高度。所有的行动的控制是基于一个单一的有效载荷的高度。该系统可以在不同的高度和校准时间会调整摄像机测量身高。（1） 、系统校准 该控制器计算（8）-（13）需要量和相位角的振荡造成的“上”和“关闭”。这些计算可以绘图在起重机的输入和响应在同一张图上，如图11。图11（a）表示电机在5.5秒钟被关闭，起重机前进。电动机在大约一秒钟休息后，命令发出。图11（b）表示有效载荷摆角和振动水平是由 （14）在的自然频率系统下。 在时间的零交叉的摆动角度（）和随后的（）的输入变化（）记录。本相位角的振荡（）和随后的（）可以输入计算 （15）其中是一个振荡周期时间。复杂的矢量的输入过程是由 （16） 在和振荡幅度之前及后输入下标表示向前运动。一个类似的程序可以为剩余向量。 图形的绘制，可以启动和停止，为正向和反向，如在图12。平均振荡的幅度=0.052弧度角=1.11（+）弧度（63.6（180）。 （二）、控制器响应用户动作图13显示了响应用户请求的起重机向后移动。图13（a)，用户输入显示使用线的边界。由此产生的小车速度是一条虚线。如图(b)所示之，起重机运动振荡的有效载荷。图13 C显示相位角振荡的它也表明，开关角度计算（11）-（13）。在最初的交叉（约2秒），振荡级不够大（1.7）触发控制行动。它是后一期（约6秒），振荡消除控制行动发生。在这一点上，该控制器简单地关闭起重机电机，如图13a看到的实线。在这一点上的开关角跳动回电机。在第7秒，这个角度发生，以及起重机电机转身。这时候起重机达到全速（约8秒），振荡水平很小（约一个半度）。操作者停止按压反向按钮约11秒，如图13a虚线之时。起重机停止，再次引起振荡。当所需的命令是在休息，有两个开关角度由（12）和（13）可知，作为起重机取消振荡的两个向前和向后的角度。一旦起重机在休息的时候保持很小的振动，第一次角发生在13秒稍后，和移动式起重机稍微向前取消振荡。3、 控制器响应扰动抑制图14显示了该反应的起重机干扰当桥休息。在第一秒后，有效载荷不稳。在大约第三秒，振荡角相位匹配的开关角条件，和控制器指挥车向前移动。在过4秒，相位匹配，那时起重机停止操作。当起重机休息约5.5秒，有效载荷摆动很小。 图15显示了一个非常大的扰动的响应。在第1秒，有效载荷变成了一个扰动，这是一个单一的通断指令且可以抑制。在这种情况下，第一个开关控制行动抑制最大数量，进而控制行动取消剩余振荡就在对面方向。这导致小振荡后起重机在6秒钟内完成了二个命令。 该控制器还可以在起重机的移动中消除干扰，如在图16。当起重机推进小振荡，有效载荷是在1次扰动。该控制器最初给停止命令约1.5秒，停止不久后前振荡相位匹配开关角，没有消除。然后控制器直到等到适当的相位角，在适当的时候停止振动约6秒。起重机开始加速但以时间为基础的安全因素关闭。然而，有效载荷还不稳，所以振荡，导致小振荡时，起重机已返回全速。图十 矢量图时，打开电机 图十一 测量桥式起重机反应的“关闭”命令 图十二 不同命令下的振动向量图十三 响应时间图十四 应对干扰而起重机休息图十五 针对大扰动图十六 应对干扰时5、 结论一个控制的程序已经制定了离合马达消除桥式起重机载荷摆动。控制使用摆动角度的有效载荷，及其衍生物，以决定何时打开和关闭起重机。该方法可以减少振荡，当起重机移动或静止。程序可以实施在大型桥式起重机。许多实验表明，控制系统有效。6、 参考图书（1）斯塔尔，G .P .，“摆动自由悬浮物与运输路径控制的机器人手臂的动态系统，“J .，测量和控制，卷1071985，第97 - 100。（2） feddema，J .，彼特森，罗宾特，河，操作控制系统方法和摆动自由龙门式起重机。美国专利5785191。1998（3） 歌手，singhoseN，”克利库，输入整形控制器使起重机移动而不动摇，发表于答第七专题会议上机器人和远程系统，奥古斯塔，遗传算法，1997。（4） singhose，W，波特，属，凯尼森，M和克利库，”影响吊装在输入整形控制龙门起重机，“控制工程实践，卷8（10），2000，pp .1159-1165。（5） singhose，W . E .，seering，W . P .和歌手，北卡罗来纳，“输入整形减振与指定的不敏感的建模误差，”japan-usa符号。柔性自动化，波士顿，马。1996（6） auernig和特罗格尔”，时间最优控制的起重机吊装载荷，“自动化。23卷（4）1987页。437-447。（7） 哈马雷林，林俊杰，marttinen，答，baha