专利汇可以提供基于并联机构的多自由度主动式波浪补偿模拟器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于并联机构的多 自由度 主动式波浪补偿模拟系统,以 液压缸 驱动六自由度并联平台的运动,具有完全模拟补给船和被补给船受波浪影响的运动,以 液压 马 达 作为动 力 源的转动系统驱动波浪补偿绞车及吊机,模拟将货物从补给船转动一定 角 度通过波浪补偿吊放到被补给船,波浪补偿终端并联平台用于消除吊机在转动过程中的摇晃和进行多自由度波浪补偿,最终实现两船之间货物的补给。本发明 专利 以液压缸、液压马达驱动,具有能够形象的模拟两船之间的货物吊放及其波浪补偿补给的特点,可用于波浪补偿器的研制和性能测试。,下面是基于并联机构的多自由度主动式波浪补偿模拟器专利的具体信息内容。
1.基于并联机构的多自由度主动式波浪补偿模拟器,其特征在于,它包括:补给船波浪模拟并联平台(1)、转动系统(2)、波浪补偿绞车及吊机(4)、波浪补偿终端并联平台(3)、钢丝绳(5)、被吊放货物(6)、被补给船波浪模拟并联平台(7);所述的转动系统(2)一端与所述的补给船波浪模拟并联平台(1)固定连接,另一端与所述的波浪补偿绞车及吊机(4)固定连接,所述的波浪补偿终端并联平台(3)一端通过所述的钢丝绳(5)与所述的波浪补偿绞车及吊机(4)相连,另一端通过所述的钢丝绳(5)与所述的被吊放货物(6)相连;
所述的补给船波浪模拟并联平台(1)包括补给船波浪模拟固定平台(12)、补给船波浪模拟液压缸一(21)、补给船波浪模拟运动平台(8);
所述的转动系统(2)包括液压马达一(32)、马达固定平板(30)、主动齿轮(34)、从动齿轮(26);
所述的波浪补偿绞车及吊机(4)包括转动底板(45)、绞车(42)、导向轮三(52)、吊机立柱(40)、吊机吊臂(37)、固定轴一(39)、导向轮一(35)、导向轮二(46)、液压缸二(49)、吊机液压缸底座(50);所述的绞车(42)包括支座(71)、卷筒(72)和液压马达二(75);
所述的波浪补偿终端并联平台(3)包括吊钩一(54)、波浪补偿终端固定平台(55)、波浪补偿终端液压缸装配体、波浪补偿终端运动平台(62)、吊钩二(63)。
各部件之间的连接关系如下:
所述的补给船波浪模拟固定平台(12)可转动地连接所述的液压缸一(21),所述的液压缸一(21)可转动地连接所述的补给船波浪模拟运动平台(8);
所述的补给船波浪模拟运动平台(8)固定连接所述的转动系统(2)的所述的液压马达一(32)的一端,所述的液压马达一(32)的另一端固定连接在所述的马达固定平板(30),所述的液压马达一(32)的输出轴与所述的主动齿轮(34)相连,所述的从动齿轮(26)与所述的主动齿轮(34)相啮合,所述的从动齿轮(26)与所述的波浪补偿绞车及吊机(4)中的所述的转动底板(45)固定连接;
所述的转动底板(45)上固定连接所述的绞车(42)、导向轮三(52)、吊机立柱(40),所述的吊机吊臂(37)通过所述的固定轴一(39)与所述的吊机立柱(40)可转动连接,所述的导向轮一(35)、导向轮二(46)分别固定连接在所述的吊机吊臂(37)的两端,所述的吊机液压缸底座(50)一端与所述的吊机立柱(40)固定连接,另一端与所述的液压缸二(49)的一端可转动连接;所述的液压缸二(49)的另一端与所述的吊机吊臂(37)中部可转动连接;所述的液压缸二(49)驱动所述的吊机吊臂(37)的升降;
所述的支座(71)与所述的卷筒(72)可转动连接,所述的液压马达二(75)与所述的卷筒(72)同轴连接;
所述的波浪补偿终端并联平台(3)的所述的吊钩一(54)与所述的波浪补偿终端固定平台(55)固定连接,所述的波浪补偿终端液压缸装配体一端可转动地连接在所述的波浪补偿终端固定平台(55),另一端可转动地连接所述的波浪补偿终端运动平台(62),所述的波浪补偿终端运动平台(62)的下表面固定连接所述的吊钩二(63),所述的吊钩一(54)通过所述的钢丝绳与所述的导向轮二(46)、导向轮一(35)、导向轮三(52)、绞车(42)相连,所述的吊钩二(63)通过钢丝绳与所述的被吊放货物(6)相连;
所述的被补给船波浪模拟并联平台(7)的结构与所述的补给船波浪模拟并联平台(1)相同;
所述的补给船波浪模拟运动平台(8)带动波浪补偿绞车及吊机(4)模拟补给船波浪运动,所述的主动齿轮(34)带动所述的波浪补偿绞车及吊机(4)转动到合适的位置吊放被吊放货物(6)到被补给船波浪模拟并联平台(7),通过控制所述的波浪补偿终端液压缸装配体消除所述的转动底板(45)随着所述的液压马达一(32)转动引起的摇晃和摆动或进行波浪补偿。
2.一种控制上述权利要求所述的基于并联机构的多自由度主动式波浪补偿模拟器的系统,其还包括制动油缸一(74)、换向阀一(76)、比例溢流阀(77)、减压阀一(78)、换向阀二(79)、平衡阀一(80)、梭阀一(81)、多路比例阀一(82)、减压阀二(83)、溢流阀(84)、压力平衡阀一(85)、梭阀二(86)、变量泵(87)、油箱(88)、制动油缸二(89)、减压阀三(90)、平衡阀二(91)、梭阀三(92)、多路比例阀二(93)、压力平衡阀二(94)、梭阀四(95)、平衡阀三(96)、平衡阀四(97)、多路比例阀三(98)、压力平衡阀三(99)、梭阀五(100)、平衡阀五(101)、平衡阀六(102)、液压锁(103)、多路比例阀四(104)、压力平衡阀四(105)、梭阀六(106)、计算机(107)、数据采集卡(108)、拉线式位移传感器(109)、倾角传感器一(110)、倾角传感器二(111)、压力传感器一(112)、压力传感器二(113)、角度传感器(114)、压力传感器三(115)、压力传感器四(116)、拉力传感器(117)、倾角传感器三(118);
其中,所述的拉线式位移传感器(109)同时与所述的吊机吊臂(37)、所述的被补给船波浪模拟并联平台(7)的上端平台相连;所述的倾角传感器一(110)设置在所述的波浪补偿终端运动平台(62)上;所述的倾角传感器二(111)设置在所述的补给船波浪模拟运动平台(8)上;所述的倾角传感器三(118)设置在所述的被补给船波浪模拟并联平台(7)的上端平台上;所述的压力传感器一(112)、压力传感器二(113)分别设置在液压缸一(21)的有杆腔和无杆腔;所述的压力传感器三(115)、压力传感器四(116)分别设置在所述的液压缸二(49)的有杆腔和无杆腔;所述的角度传感器(114)同轴安装在所述的固定轴一(39)上;所述的拉力传感器(117)通过所述的钢丝绳(5)连接于所述的导向轮二(46)和所述的波浪补偿终端固定平台(55)之间;
所述的换向阀一(76)、比例溢流阀(77)、换向阀二(79)、多路比例阀一(82)、多路比例阀二(93)、多路比例阀三(98)、多路比例阀四(104)、拉线式位移传感器(109)、倾角传感器一(110)、倾角传感器二(111)、压力传感器一(112)、压力传感器二(113)、角度传感器(114)、压力传感器三(115)、压力传感器四(116)、拉力传感器(117)、倾角传感器三(118)均与所述的数据采集卡(108)相连,所述的数据采集卡(108)与所述的计算机(107)相连;
该控制系统的液压回路为:
油箱(88)连接变量泵(87)的进油口,变量泵(87)的出油口分别连接减压阀二(83)和溢流阀(84)的进油口,溢流阀(84)的出油口连接油箱(88),减压阀二(83)的出油口通过压力平衡阀一(85)与多路比例阀一(82)相连、通过压力平衡阀二(94)与多路比例阀二(93)相连、通过压力平衡阀三(99)与多路比例阀三(98)相连、通过压力平衡阀四(105)与多路比例阀四(104)相连;
所述的液压马达二(75)的液压回路如下:
当多路比例阀一(82)在上位工作时,多路比例阀一(82)的出油口同时连接换向阀二(79)、平衡阀一(80)的进油口,换向阀二(79)和平衡阀一(80)的出油口同时连接液压马达二(75)的第一油口(B1)和换向阀一(76)的进油口,换向阀一(76)的出油口通过比例溢流阀(77)连接油箱(88),液压马达二(75)的第二油口(A1)同时连接梭阀一(81)和多路比例阀一(82)的进油口,梭阀一(81)的出油口通过减压阀一(78)与制动油缸一(74)相连,多路比例阀一(82)的出油口与油箱(88)相连;
当多路比例阀一(82在下位工作时,多路比例阀一(82)的出油口同时连接液压马达二(75)第二油口(A1)和梭阀一(81)的进油口,梭阀一(81)通过减压阀一(78)与制动油缸一(74)相连,马达二(75)第一油口(B1)同时连接换向阀一(76)、换向阀二(79)、平衡阀一(80)的进油口,换向阀一(76)通过比例溢流阀(77)连接油箱(88),换向阀一(76)、换向阀二(79)的出油口与多路比例阀一(82)的进油口相连,多路比例阀一(82)的出油口与油箱(88)相连;
所述的液压马达一(32)的液压回路如下:
当多路比例阀二(93)在上位工作,多路比例阀二(93)的出油口连接平衡阀二(91)的进油口,平衡阀二(91)的出油口连接液压马达一(32)的第一油口(B2),液压马达一(32)的第二油口(A2)连接梭阀三(92)的进油口,梭阀三(92)的出油口通过减压阀三(90)与制动油缸二(89)相连,多路比例阀二(93)的出油口与油箱(88)相连;
当多路比例阀二(93)在下位工作时,多路比例阀二(93)的出油口同时连接液压马达一(32)的第二油口(A2)和梭阀三(92)的进油口,梭阀三(92)的出油口通过减压阀三(90)与制动油缸二(89)相连,液压马达一(32)的第一油口(B2)连接油箱(88);
所述的液压缸一(21)的液压回路如下:
当多路比例阀三(98)在上位工作时,多路比例阀三(98)的出油口与平衡阀四(97)的进油口相连,平衡阀四(97)的出油口与液压缸一(21)的有杆腔相连,液压缸一(21)的无杆腔与平衡阀三(96)的进油口相连,平衡阀三(96)的出油口与多路比例阀三(98)的进油口相连,多路比例阀三(98)的出油口与油箱(88)相连;
当多路比例阀三(98)在下位工作时,多路比例阀三(98)的出油口与平衡阀三(96)的进油口相连,平衡阀三(96)的出油口与液压缸一(21)的无杆腔相连,液压缸一(21)的有杆腔与平衡阀四(97)的进油口相连,平衡阀四(97)的出油口与多路比例阀三(98)的进油口相连,多路比例阀三(98)的出油口与油箱(88)相连;
所述的液压缸二(49)的液压回路如下:
当多路比例阀四(104)在上位工作时,多路比例阀四(104)的出油口与液压锁(103)的进油口相连,液压锁(103)的出油口与平衡阀六(102)的进油口相连,平衡阀六(102)的出油口与液压缸二(49)的有杆腔相连,液压缸二(49)的无杆腔与平衡阀五(101)的进油口相连,平衡阀五(101)的出油口与液压锁103的进油口相连,液压锁(103)的出油口与多路比例阀四(104)的进油口相连,多路比例阀四(104)的出油口与油箱(88)相连;
当多路比例阀四(104)在下位工作时,多路比例阀四(104)的出油口与液压锁(103)的进油口相连,液压锁(103)的出油口与平衡阀五(101)的进油口相连,平衡阀五(101)的出油口与液压缸二(49)的无杆腔相连,液压缸二(49)的有杆腔与平衡阀六(102)的进油口相连,平衡阀六(102)的出油口与液压锁(103)的进油口相连,液压锁(103)的出油口与多路比例阀四(104)的进油口相连,多路比例阀四(104)的出油口与油箱(88)相连;
所述的波浪补偿终端并联平台(3)和被补给船波浪模拟并联平台(7)中的液压缸的液压回路与所述液压缸一(21)的回路相同;
该液压系统的工作过程如下:
打开电源,按下启动按钮,变量泵(87)开始向系统供油,通过调节溢流阀(84)的压力确定向系统供油的最大压力,液压油首先经过作为三通补偿器使系统实时负载适应的减压阀二(83),然后经过系统各支路的使单个油路实现负载压力补偿的压力平衡阀一(85)、压力平衡阀二(94)、压力平衡阀三(99)、压力平衡阀四(105)分别向多路比例阀一(82)、多路比例阀二(93)、多路比例阀三(98)、多路比例阀四(104)供油;当多路比例阀一(82)、多路比例阀二(93)、多路比例阀三(98)、多路比例阀四(104)处于中位时,分别通过梭阀二(86)、梭阀四(95)、梭阀五(100)、梭阀六(106)反馈给变量泵(87)停止供油;
该控制系统的工作过程如下:
补给船波浪模拟并联平台(1)模拟波浪运动的工作过程:
在计算机(107)的控制程序中输入需要控制的量,数据采集卡(108)输出的模拟量控制多路比例阀三(98),当多路比例阀三(98)在上位工作时,液压油经过平衡阀四(97)向液压缸一(21)的有杆腔供油,进油口连接有压力传感器一(112)实时测量有杆腔的油压,液压缸一(21)的无杆腔连接有压力传感器二(113)实时测量无杆腔的油压,无杆腔的液压油经过平衡阀三(96)、多路比例阀三(98)回油箱(88),此时液压缸一(21)处于回程的工作状态;当液压缸一(21)需要做进程运动时,多路比例阀三(98)切换到下位工作,倾角传感器二(111)测量补给船波浪模拟运动平台(8)的角度,通过运动学反解可以算出每个时刻每个液压缸应有的长度,与压力传感器一(112)、压力传感器二(113)相结合实现对其长度进行实时动态的控制;
被补给船波浪模拟并联平台(7)中的液压缸、波浪补偿终端并联平台(3)的波浪补偿终端液压缸装配体一(56)中的液压缸的工作过程与液压缸一(21)相同;
当不需要做波浪补偿时,数据采集卡(108)输出的模拟量控制多路比例阀一(82),当多路比例阀一(82)在上位工作时,液压油经过平衡阀一(80),进入液压马达二(75)的第一油口(B1),液压马达二(75)的第二油口(A1)一部分通过梭阀一(81)、减压阀一(78)打开制动油缸一(74),另一部分通过多路比例阀一(82)回油箱(88),完成收揽的动作;当需要放缆时,多路比例阀一(82)在下位工作;
液压马达一(32)正转,多路比例阀二(93)在上位工作,液压油通过平衡阀二(91)、液压马达一(32)、梭阀三92)、减压阀三(90)、制动油缸二(89)、多路比例阀二(93),反之,多路比例阀二(93)在下位工作;
当需要进行波浪补偿时,拉线式位移传感器(109)测量补给船波浪模拟并联平台(1)、被补给船波浪模拟并联平台(7)在垂直方向上的相对距离,拉线式位移传感器(109)采集的模拟量通过数据采集卡(108)输入给计算机(107),计算机(107)通过数据采集卡(108)输出开关量使得换向阀一(76)、换向阀二(79)接通状态,计算机(107)通过数据采集卡(108)输出模拟量控制比例溢流阀(77)与溢流阀(84)之间的压差,形成恒定的张力吊放被吊放货物(6),与钢丝绳(5)连接的拉力传感器(117)测量张力的大小,张力通过数据采集卡(108)反馈给计算机(107),进一步调节比例溢流阀(77)的溢流压力,倾角传感器一(110)、倾角传感器三(118)测量波浪补偿终端并联平台(3)、被补给船波浪模拟并联平台(7)的绝对角度,倾角传感器一(110)、倾角传感器三(118)采集的模拟量通过数据采集卡(108)输入给计算机(107),在计算机(107)内部做差,计算波浪补偿终端并联平台(3)、被补给船波浪模拟并联平台(7)之间的相对角度,计算机(107)通过数据采集卡(108)输出模拟量控制波浪补偿终端液压缸装配体的液压缸,实时保证在恒定张力状态下补给船波浪模拟并联平台(1)、被补给船波浪模拟并联平台(7)之间在升沉、横摇、纵摇方向波浪补偿;
数据采集卡(108)输出的模拟量控制多路比例阀四(104),当多路比例阀四(104)在上位工作时,液压油经过液压锁(103)、平衡阀六(102)向液压缸二(49)的有杆腔供油,进油口连接有压力传感器三(115)实时测量有杆腔的油压,液压缸二(49)的无杆腔连接有压力传感器四(116)实时测量无杆腔的油压,无杆腔的液压油经过平衡阀五(101)、液压锁(103)回油箱(88),固定轴一(39)同轴安装的角度传感器(114)实时测量吊机吊臂(37)、吊机立柱(40)之间的相对角度,反之,液压缸二(49)需要做进程运动时,多路比例阀四(104)切换到下位工作,压力传感器三(115)、压力传感器四(116)与角度传感器(114)相结合调节吊机吊臂(37)、吊机立柱(40)之间的相对角度。
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