塔式起重机仿真测试平台系统设计

程 军，董浩明

(武汉市特种设备监督检验所，湖北 武汉 430044)

塔式起重机仿真测试平台系统设计

程 军，董浩明

(武汉市特种设备监督检验所，湖北 武汉 430044)

设计开发了一套塔式起重机仿真测试平台，可以优化塔式起重机新装置、新设备的研究与测试，为相关研究工作提供高效和可靠地测试平台。

塔式起重机；仿真；测试

随着塔式起重机行业的不断发展，对相关设备进行测试分析、载荷计算、受力分析、新装置测试等试验也变得越来越重要。但在实际过程中，如果用真实设备进行这些试验和测试会提高相关工作的操作成本，安全性也难以保证，因此有必须以真实设备为基础，开发出能代替实际塔式起重机工作特征的仿真平台。

塔式起重机仿真模型平台的研究与开发将对现有设备及相关安全装置的制造、设计、运动状态等环节产生积极影响，能使这些环节在投入实际使用前，得到有效的测试和分析，保证相关设备、装置或数据的有效性和可靠性。

目前，国内外有一些通过计算机仿真技术开发仿真模型。这些模型可以通过计算机技术来分析设备的受力情况。但这并不是实物模型，无法在上面进行安全装置的测试，随意的设置应力测试点等。而这类模型操作又复杂，使用人员需要具备专业的知识，因而这类模型的使用面不高，应用不广泛。

1 开发思路

为了解决以上问题，本文拟以真实塔式起重机为工作环境为基础，设计出一套结构、材质、电气控制方式均以实物一致，且操作简单的计算机的仿真平台。同时，针对现有技术存在的上述不足，提供一种塔式起重机械仿真控制测试平台系统，该系统结构、材质、电气控制方式均以实物为基础，操作简单，能满足各类人员在该平台上进行操作、练习、实验与分析的需要。

1.1 结构设计方案

塔式起重机机械仿真控制测试平台系统，应用于按照起重机械实体尺寸比例缩小制作的仿真塔式起重机机械主体上，仿真塔式起重机机械主体自下而上依次包括底架、塔身、回转支座、回转台、塔顶、臂架、起重臂、起升电机、卷筒、起升钢丝绳机构、行走机构（小车），另设有操作台单独放置。

1.2 安全保护系统设计方案

本系统的操作监控系统包括起重量限制器、力矩限制器、回转限位器、变幅限位器、起升限制器。各部分的主要特征如下：

（1）起重量限制器为称重仪，设置在起升钢丝绳机构上；

（2）力矩限制器设置在起重臂根部；

（3）回转限位器设置在回转台上，用于获取起重机械旋转的最大限位，限制其任一方向的回转圈数；

（4）变幅限位器设置在行走机构（小车）轨道两端，行走机构（小车）两端的限位推杆触动轨道端部的限位开关来限制行走位置；

（5）起升限制器设置在卷筒轴端。

以上部分以实际安全装置的功能为基础，并有数字化信号的I/O和无线通讯功能。

1.3 监测系统

该系统包括状态控制系统、操作监控系统、数据存储器和计算机。其主要组成如图1所示。

图1 测试系统功能图

2 系统主要功能

该平台系统在保证其本身结构与稳定性的同时，兼顾了相关起重机械的实际的机械结构和安装方式；各状态控制系统包括回转传感器、变幅传感器、起升传感器，可以实时的获取各个机构的运行情况，实现仿真环境交互；各操作监控系统可以实时的采集到每个设备的工作状况，包括起升高、变幅角度、位移量、旋转角度等的读数，实现远程行为监控。

本塔式起重机仿真测试系统可以近似的对相关设备的受力情况、运行状态和安全装置的工作情况等进行测试和分析，大大提高相关工作的效率，降低测试和分析成本，为起重机制造与使用企业减轻负担。该测试平台系统结构、材质、电气控制方式均以实物为基础，操作简单，能满足各类人员在该平台上进行操作、练习、实验与分析的需要。开发出的系统如图2、图3所示。

图2 操作平台

图3 塔式起重机仿真平台与电气控制柜

3 结束语

通过这类平台，可以近似的对相关设备的受力情况、运行状态和安全装置的工作情况等进行测试和分析，大大提高相关工作的效率，降低测试和分析成本，为塔式起重机制造与使用企业减轻负担。

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 军（1968—），男，工程师，湖北武汉人，从事特种设备安全管理和检验检测技术研究工作。