一种大型起重机械演示装置及其安全监控管理系统的制作方法

本发明涉及起重机械实验室演示设备，具体是一种大型起重机械演示装置及其安全监控管理系统。

背景技术：

由于工业生产规模不断扩大，生产效率日益提高，以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加，促使大型或高速起重机的需求量不断增长，起重量越来越大，工作速度越来越高，并对能耗和可靠性提出更高的要求；起重机械安全监控管理系统是大型起重机械运行过程的“黑匣子”，是大型起重机械安全运行的重要保障，为大型起重机械的生产单位、使用单位及检验人员更好的了解、学习、研究安全监控管理系统安装过程、作用原理、监控项目及检验要求，因此，基于起重机械安全与节能实验室设计，制作一套功能齐全的大型起重机械安全监控管理系统的试验演示装置具有重要的意义。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种针对大型起重机械运行的模拟演示装置及其安全监控管理系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种大型起重机械演示装置，其特征在于，本装置包括模拟桥架、运行小车及电气控制系统；所述模拟桥架由两根平行主梁利用高强度螺栓固定在左右两竖向支撑的门架上形成，所述门架通过底部焊接钢板立在地面，门架作为大型起重机械的模拟端梁与两主梁一起组成大型起重机械演示装置的模拟桥架；所述主梁上方通过断续焊接的方式将方形钢管固定在主梁上形成小车的运行轨道；所述运行小车横置在运行轨道上，运行小车的车轮踏面与运行轨道接触，提供驱动摩擦力；所述运行小车通过变频电气控制系统控制起升减速电机带动卷筒转动实现钢丝绳下方的吊钩升降。

进一步的，所述模拟桥架主梁两端上设置运行限位撞尺，与小车运行行程限位器配合使用，限制小车运行的位置；所述模拟桥架主梁两端设置小车运行端部止档，防止运行小车脱轨；所述模拟桥架主梁一侧设有滑线导轨，支撑滑线与小车同步运行；所述模拟端梁一端设有风速仪，用于模拟监控环境风速；所述模拟端梁一端设有激光测距仪，用于模拟监控起重机大车运行行程；所述模拟端梁底部具有行走轮，行走轮搁置在固定滑轨上以模拟起重机大车的横向移动。

进一步的，所述运行小车由变频电气控制系统控制运行减速电机驱动运行小车车轮运行；所述运行小车设有安全保护装置，所述安全保护装置包括，缓冲器、运行行程限位器、起重量限制器、起升高度和下降深度限位器；所述缓冲器设置在小车架主梁两端用于缓冲运行小车撞击的端部止档的冲击力；所述运行行程限位器设置在小车架一侧主梁两端用于与运行限位撞尺配合使用，限制小车的运行位置；所述起重量限制器安装在运行小车的起升钢丝绳上，用于限制吊运载荷的重量；所述起升高度和下降深度限位器安装在运行小车的卷筒轴上，用于限制吊运载荷的起升高度和下降深度。

进一步的，本发明还提供一种针对上述演示装置的，其特征在于：本监控管理系统由工作状态监控管理系统、运行安全监控管理系统、起升安全监控管理系统、外部环境监测管理系统及视频监控管理系统的信号接受装置集成至控制柜内形成，控制柜内集成信息显示屏及信息储存装置。

进一步的，所述工作状态监控管理系统为PLC控制器安装在安全监控系统控制柜内部，实时采集操作站、按钮、变频电气控制系统、减速电机、制动器、安全保护装置的相应状态。

所述运行安全监控管理系统包括速度编码器、行程传感器，所述速度编码器、行程传感器一体安装在运行小车架的一侧，通过弹簧张紧轮与小车运行同步运动，采集小车的运行速度和运行行程；所述速度编码器、行程传感器一体安装在支撑桥架底部，模拟并采集大车的运行速度和运行行程。

所述起升安全监控管理系统包括高度编码器、重量传感器；所述高度编码器安装在卷筒一侧，高度编码器与起升高度和下降深度限位器连接，采集小车起升高度和下降深度数据，监控载荷起升和下降的安全，若起升高度或下降深度超限，监控管理系统发出警示信号并切断危险方向运行的电源；所述重量传感器安装于钢丝绳上用以监控起重重量，重量传感器与起重量限制器一体化，实时采集起升载荷的重量，监控起升载荷的安全，若超载，监控管理系统发出警示信号并切断向危险方向运行的电源。

所述外部环境监控管理系统包括激光传感器、风速传感器；所述激光传感器安装在支撑门架一侧上方的激光测距仪内，采集模拟大车运行的前方的障碍物数据，监测大车运行过程的安全，若超限，监控管理系统发出警示信号；所述风速传感器一体化安装在风速仪内，采集环境的模拟风速，模拟监控外部环境的运行安全，若超速，监控管理系统发出警示信号。

所述视频监控管理系统由多个工业摄像头安装在主梁及运行小车四周组成，用于监控起升和运行周围的环境情况。

本发明的有益效果是：本演示装置将大型起重机械安全监控管理系统功能在实验室条件下实现，让起重机械检验人员、使用单位更好的了解和熟悉安全监控管理系统的原理、作用，便于进行教学、模拟及其他技术分析。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图；

附图2为本发明的安全监控示意图；

图中：1、运行小车；2、主梁；3、门架；4、钢板；5、方形钢管；6、起升减速电机；7、卷筒；8、钢丝绳；9、吊钩；10、限位撞尺；11、限位器；12、端部止档；13、滑线导轨；14、风速仪；15、激光测距仪；16、缓冲器；17、起升高度和下降深度限位器；18、起重量限制器；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，以下仅为本发明的优选实施例，并不限定于本发明，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

如附图所示，一种大型起重机械演示装置，其特征在于，本装置包括模拟桥架、运行小车1及电气控制系统；所述模拟桥架由两根平行主梁2利用高强度螺栓固定在左右两竖向支撑的门架3上形成，所述门架通过底部焊接钢板4立在地面，门架作为大型起重机械的模拟端梁与两主梁一起组成大型起重机械演示装置的模拟桥架；所述主梁上方通过断续焊接的方式将方形钢管5固定在主梁上形成小车的运行轨道；所述运行小车1横置在运行轨道上，运行小车的车轮踏面与运行轨道接触，提供驱动摩擦力；所述运行小车通过变频电气控制系统控制起升减速电机6带动卷筒7转动实现钢丝绳8下方的吊钩9升降。

优选的，所述模拟桥架主梁两端上设置运行限位撞尺10，与小车运行行程限位器11配合使用，限制小车运行的位置；所述模拟桥架主梁两端设置小车运行端部止档12，防止运行小车脱轨；所述模拟桥架主梁2一侧设有滑线导轨13，支撑滑线与小车同步运行；所述模拟端梁一端设有风速仪14，用于模拟监控环境风速；所述模拟端梁一端设有激光测距仪15，用于模拟监控起重机大车运行行程；所述模拟端梁底部具有行走轮，行走轮搁置在固定滑轨上以模拟起重机大车的横向移动。

优选的，所述运行小车由变频电气控制系统控制运行减速电机驱动运行小车车轮运行；所述运行小车上还设有安全保护装置，所述安全保护装置包括，缓冲器16、起重量限制器18、起升高度和下降深度限位器17；所述缓冲器16设置在小车架主梁两端用于缓冲运行小车撞击的端部止档的冲击力；所述起重量限制器安装在运行小车的起升钢丝绳上，用于限制吊运载荷的重量；所述起升高度和下降深度限位器17安装在运行小车1的卷筒轴上，用于限制吊运载荷的起升高度和下降深度。

优选的，对应上述演示装置，本监控管理系统由工作状态监控管理系统、运行安全监控管理系统、起升安全监控管理系统、外部环境监测管理系统及视频监控管理系统的信号接受装置集成至控制柜内形成，控制柜内集成信息显示屏及信息储存装置。

优选的，所述工作状态监控管理系统为PLC控制器安装在安全监控系统控制柜内部，实时采集操作站、按钮、变频电气控制系统、减速电机、制动器、安全保护装置的相应状态。

优选的，所述运行安全监控管理系统包括速度编码器、行程传感器，所述速度编码器、行程传感器一体安装在运行小车架的一侧，通过弹簧张紧轮与小车运行同步运动，采集小车的运行速度和运行行程；所述速度编码器、行程传感器还一体安装在支撑桥架底部，模拟并采集大车的运行速度和运行行程。

优选的，所述起升安全监控管理系统包括高度编码器、重量传感器、起升高度和下降深度限位器、起重限制器；所述高度编码器安装在卷筒一侧，高度编码器与起升高度和下降深度限位器连接，采集小车起升高度和下降深度数据，监控载荷起升和下降的安全，若起升高度或下降深度超限，监控管理系统发出警示信号并切断危险方向运行的电源；所述重量传感器安装于钢丝绳上用以监控起重重量，重量传感器与起重量限制器一体化，实时采集起升载荷的重量，监控起升载荷的安全，若超载，监控管理系统发出警示信号并切断向危险方向运行的电源。

优选的，所述外部环境监控管理系统包括激光传感器、风速传感器；所述激光传感器安装在支撑门架一侧上方的激光测距仪内，采集模拟大车运行的前方的障碍物数据，监测大车运行过程的安全，若超限，监控管理系统发出警示信号；所述风速传感器一体化安装在风速仪内，采集环境的模拟风速，模拟监控外部环境的运行安全，若超速，监控管理系统发出警示信号。

优选的，所述视频监控管理系统由多个工业摄像头安装在主梁及运行小车四周组成，用于监控起升和运行周围的环境情况。

本发明的原理是：通过本演示装置能够在室内指导起重机操作人员进行教学或科研分析工作，通过各种传感器及探头采集起重机在运行过程中应参考的各种数据，监测分析起重机运行过程中的外部环境及内部结构限定，为研发生产出更为科学的起重机作模拟分析。