基于弓形板的塔机力矩传感器研制

发布时间：2020-10-27 03:47

　　 随着我国城市化进程的加快,塔式起重机(下称塔机)在施工建设中的应用越来越广泛,但其安全问题也随之而来,受到人们的重视。力矩限制器是塔机上最重要的安全装置,它的可靠性和稳定性是决定塔机能否安全运行的关键。但是现阶段市面上的塔机力矩限制器,都存在着无法显示实时力矩、人为失效、误差较多或环境干扰等各种问题。本文结合现有的机械式和电子式力矩限制器的优缺点,研制了一种新型的基于弓形板的塔机力矩传感器,主要工作如下:以双环式重量传感器的拉力环为主体部分,设计了力矩限制器的结构,并通过计算确定了各部分的尺寸。在此基础上在拉力环的弓形板位置设计了一种位移传感器,确定了具体结构和尺寸,可以将弓形板的相对位移量转换为电信号,对力矩信号的可靠性实现双保险,同时对基于弓形板的塔机力矩传感器进行抗干扰设计。完成了基于弓形板的塔机力矩传感器系统研制,不但可以通过起重量和幅度乘积取得力矩信号,还可以通过位移传感器得到实时力矩,经由显示屏进行数字化显示,在载荷状态下实现力矩信息的校验,提高了塔机力矩信号的准确性和可靠性。设计了相应的远程平台,对塔机力矩传感器上传的数据进行归纳、处理。在现有塔机上完成了基于弓形板的塔机力矩传感器样机测试。
【学位单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH213.3;TP212
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 塔式起重机相关介绍
        1.2.1 塔机力矩限制器的种类
        1.2.2 塔机力矩限制器的原理和作用
    1.3 国外针对塔机力矩限制器的研究现状
    1.4 国内针对塔机力矩限制器的研究现状
    1.5 国内针对塔机力矩限制器的专利现状
    1.6 国内塔机力矩限制器产品研发现状
    1.7 现有塔机力矩限制器存在的问题及发展方向
        1.7.1 存在的问题
        1.7.2 发展方向
    1.8 本文主要研究内容
第二章 基于弓形板的塔机力矩传感器设计
    2.1 基于弓形板的塔机力矩传感器组成方案
    2.2 塔机力矩限制器+位移传感器设计方案
    2.3 远程管理平台系统方案
    2.4 基于弓形板的塔机力矩传感器技术参数
    2.5 基于弓形板的塔机力矩传感器功能和特点
    2.6 基于弓形板的塔机力矩传感器主要硬件选型
        2.6.1 力矩限制器主体部分的选型
        2.6.2 位移传感器中信号数字化模块的选型
        2.6.3 主控单元的选型
    2.7 力矩传感器显示屏的按键设计
    2.8 基于弓形板的塔机力矩传感器的抗干扰措施
        2.8.1 力矩传感器的硬件抗干扰措施
        2.8.2 力矩传感器的软件抗干扰措施
    2.9 本章小结
第三章 基于弓形板的塔机力矩传感器机械结构
    3.1 力矩限制器的设计
        3.1.1 拉力环的三维建模及ANSYS导入
        3.1.2 对拉力环模型的单元类型和材料属性进行定义
        3.1.3 对拉力环模型进行网格划分并施加载荷
        3.1.4 ANSYS结果及分析
        3.1.5 力矩限制器整体尺寸设计
    3.2 位移传感器的设计
        3.2.1 位移传感器的结构设计
        3.2.2 位移传感器的尺寸和力矩传感器的量程、分辨率确定
        3.2.3 弓形板变形量与塔机力矩的关系
        3.2.4 位移传感器的空间结构设计
    3.3 本章小结
第四章 基于弓形板的塔机力矩传感器软件设计
    4.1 力矩传感器主程序设计
    4.2 力矩传感器软件模块的介绍
        4.2.1 硬件自检模块
        4.2.2 按键检测模块
        4.2.3 数据采集
        4.2.4 数据计算和处理
        4.2.5 超限判断和报警/断电
        4.2.6 界面显示
    4.3 远程管理平台设计
        4.3.1 力矩传感器与远程管理平台双工通信协议
        4.3.2 远程管理平台系统架构
    4.4 本章小结
第五章 基于弓形板的塔机力矩传感器样机测试
    5.1 基于弓形板的塔机力矩传感器样机测试方案
    5.2 基于弓形板的塔机力矩传感器样机测试流程
        5.2.1 基于弓形板的塔机力矩传感器硬件的测试流程
        5.2.2 基于弓形板的塔机力矩传感器通信测试
        5.2.3 基于弓形板的塔机力矩传感器远程管理平台测试
    5.3 基于弓形板的塔机力矩传感器样机测试结论
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间论文发表及科研情况

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本文编号：2857987