一种垂直升降结构及其设计方法技术

本发明专利技术公开了一种垂直升降结构及其设计方法，属于升降驱动装置技术领域。该结构包括卷扬机系统和钢丝绳、环形的固定支撑基础和位于固定支撑基础内的环形钢结构；环形钢结构包括的钢内圈、钢中圈和钢外圈；卷扬机系统安装在固定支撑基础的底部；钢外圈的底部、钢中圈的底部和顶部以及钢内圈的底部和顶部均固定有滑轮，固定支撑基础的顶部设有滑轮；钢丝绳一端绕在卷扬机上，另一端依次绕过固定支撑基础顶部的滑轮、钢内圈底部的滑轮、钢内圈顶部的滑轮、钢中圈底部的滑轮、钢中圈顶部的滑轮和钢外圈底部的滑轮并固定在钢外圈的顶部。本发明专利技术保证了望远镜观测时防护罩下降使望远镜无障碍的进行观测，观测完毕后将钢结构进行升起对望远镜进行保护。起对望远镜进行保护。起对望远镜进行保护。

【技术实现步骤摘要】
一种垂直升降结构及其设计方法


[0001]本专利技术涉及到升降驱动装置
，特别涉及一种垂直升降结构及其设计方法。

技术介绍

[0002]随着现代电子技术、无线电通信、雷达技术、望远镜技术的快速发展，天文观测技术方法得到长足的进步。作为天文主要探测工具的光学远镜，口径越来越大，精度越来越高，其对工作环境的要求也越来越苛刻，因此现在许多望远镜均采用了防护罩设计。随着望远镜口径的不断增大，要求防护罩尺寸越来越大，重量越来越重，收展行程越来越大，传统防护收展过程已不能满足要求。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种垂直升降结构及其设计方法。该结构保证了望远镜观测时防护罩下降使望远镜无障碍的进行观测，观测完毕后将钢结构进行升起对望远镜进行保护。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：
[0005]一种垂直升降结构，包括卷扬机系统和钢丝绳；还包括环形的固定支撑基础和位于固定支撑基础内的环形钢结构；所述环形钢结构包括半径依次减小的钢内圈、钢中圈和钢外圈；所述卷扬机系统安装在固定支撑基础的底部；所述钢外圈的底部、钢中圈的底部和顶部以及钢内圈的底部和顶部均固定有滑轮，所述固定支撑基础的顶部设有滑轮；所述钢丝绳一端绕在卷扬机上，另一端依次绕过固定支撑基础顶部的滑轮、钢内圈底部的滑轮、钢内圈顶部的滑轮、钢中圈底部的滑轮、钢中圈顶部的滑轮和钢外圈底部的滑轮并固定在钢外圈的顶部。
[0006]进一步的，还包括拉力传感器，所述固定支撑基础的底部还设有第一滑轮；在卷扬机和固定支撑基础顶部的滑轮之间的钢丝绳还穿过拉力传感器并绕过第一滑轮。
[0007]进一步的，所述卷扬机系统包括两个电机，两个电机分别连接在卷筒的两端，并均别通过制动器和减速器连接。
[0008]进一步的，所述钢外圈上还设有用于减小钢丝绳最大受力的配重。
[0009]进一步的，所述钢外圈在钢中圈的导轨上上下移动，钢中圈在钢内圈的导轨上上下移动，钢内圈在固定支撑基础的导轨上上下移动。
[0010]进一步的，所述钢外圈的顶部与固定支撑基础底部之间连接有拉线编码器；所述拉线编码器的拉线延伸方向和固定支撑基础底面垂直。
[0011]进一步的，设计如上述的一种垂直升降结构，具体步骤如下：
[0012]步骤1，根据钢结构的最大重量G、质心在钢结构坐标系的位置(X，Y，Z)和钢丝绳承载力F，对钢丝绳数量N进行估算，估算原则为N＞G/F；
[0013]步骤2，确定好钢丝绳数量后，将垂直升降钢丝绳连接点的参数即钢丝绳与钢结构
各连接点在钢结构坐标系中的坐标B
i
＝(X
i
，Y
i
，Z
i
),其中i＝1、2、3
···
N，以及钢丝绳与固定支撑基础各连接点在大地坐标系中的坐标即第一滑轮的坐标a
i
＝(x
i
，y
i
，z
i
),其中i＝1、2、3
···
N，作为优化对象计算出各钢丝绳上的受力f
i
,其中i＝1、2、3
···
N。
[0014]步骤3，最后通过编程优化得到结构的最优参数。
[0015]进一步的，F
×
N＞1.5G。
[0016]进一步的，所述作为优化对象计算出各钢丝绳上的受力f
i
,具体过程如下，
[0017]步骤201，建立各钢丝绳的受力f与G、(X，Y，Z)的关系表达式；
[0018]步骤202，计算各钢丝绳受力f
i
,并保存；
[0019]步骤203，判断在该受力f
i
下，钢丝绳对应的钢结构部分是否起升到位；
[0020]步骤204，在未起升到位的情况下，重复步骤202；
[0021]步骤205，在起升到位的条件下，求出全起升过程中各钢丝绳受力的最小值，并保存；
[0022]步骤206，通过改变钢丝绳的分布参数；重复步骤202、203、204和205；
[0023]步骤207，最终得出，起升到位并钢丝绳受力f
i
最优值对应的结构参数。
[0024]本专利技术采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
[0025]1、本专利技术通过钢内圈、钢外圈和钢中圈起升，顶升力量大、顶升效果好，保证了望远镜观测时防护罩下降使望远镜无障碍的进行观测，观测完毕后将钢结构进行升起对望远镜进行保护。
[0026]2、本专利技术通过双电机同时工作不仅能够提供更大的力，而且两者可以作为彼此的备份，保证结构在工作时的安全。
附图说明
[0027]图1是本专利技术实施例的俯视结构示意图。
[0028]图2是本专利技术实施例的升降过程截面示意图。
[0029]图3是本专利技术实施例的初始状态结构示意图。
[0030]图4是本专利技术实施例的卷扬机系统的结构示意图。
[0031]图5是本专利技术实施例的系统参数优化流程图。
[0032]图中：电机1—1、电机2—2、卷扬机系统—3、钢丝绳—4、配重—5、滑轮—6、钢结构—7、固定支撑基础—8、固定滑轮—9、随动滑轮—10、钢外圈—11、钢中圈—12、钢内圈—13、制动器1—14、制动器2—15、减速器1—16、减速器2—17、卷筒—18、拉力传感器—19、拉绳编码器—20。
具体实施方式
[0033]下面，结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]一种垂直升降结构，包括卷扬机系统和钢丝绳；还包括环形的固定支撑基础和位于固定支撑基础内的环形钢结构；所述环形钢结构包括半径依次减小的钢内圈、钢中圈和
钢外圈；所述卷扬机系统安装在固定支撑基础的底部；所述钢外圈的底部、钢中圈的底部和顶部以及钢内圈的底部和顶部均固定有滑轮，所述固定支撑基础的顶部设有滑轮；所述钢丝绳一端绕在卷扬机上，另一端依次绕过固定支撑基础顶部的滑轮、钢内圈底部的滑轮、钢内圈顶部的滑轮、钢中圈底部的滑轮、钢中圈顶部的滑轮和钢外圈底部的滑轮并固定在钢外圈的顶部。
[0036]进一步的，还包括拉力传感器，所述固定支撑基础的底部还设有第一滑轮；在卷扬机和固定支撑基础顶部的滑轮之间的钢丝绳还穿过拉力传感器并绕过第一滑轮。
[0037]进一步的，所述卷扬机系统包括两个电机，两个电机分别连接在卷筒的两端，并均别通过制动器和减速器连接。
[0038]进一步的，所述钢外圈上还设有用于减小钢丝绳最大受力的配重。
[0039]进一步的，所述钢外圈在钢中圈的导轨上上下移动，钢中圈在钢内圈的导轨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直升降结构，包括卷扬机系统和钢丝绳；其特征在于，还包括环形的固定支撑基础和位于固定支撑基础内的环形钢结构；所述环形钢结构包括半径依次减小的钢内圈、钢中圈和钢外圈；所述卷扬机系统安装在固定支撑基础的底部；所述钢外圈的底部、钢中圈的底部和顶部以及钢内圈的底部和顶部均固定有滑轮，所述固定支撑基础的顶部设有滑轮；所述钢丝绳一端绕在卷扬机上，另一端依次绕过固定支撑基础顶部的滑轮、钢内圈底部的滑轮、钢内圈顶部的滑轮、钢中圈底部的滑轮、钢中圈顶部的滑轮和钢外圈底部的滑轮并固定在钢外圈的顶部；所述钢外圈在钢中圈的导轨上上下移动，钢中圈在钢内圈的导轨上上下移动，钢内圈在固定支撑基础的导轨上上下移动；所述钢中圈的顶部、钢内圈的顶部和固定支撑基础的顶部均设有极限位的挡块，分别用于限制钢外圈、钢中圈和钢内圈的上升高度。2.根据权利要求1所述的一种垂直升降结构，其特征在于，还包括拉力传感器，所述固定支撑基础的底部还设有第一滑轮；在卷扬机和固定支撑基础顶部的滑轮之间的钢丝绳还穿过拉力传感器并绕过第一滑轮。3.根据权利要求1所述的一种垂直升降结构，其特征在于，所述卷扬机系统包括两个电机，两个电机分别连接在卷筒的两端，并均通过制动器和减速器连接。4.根据权利要求1所述的一种垂直升降结构，其特征在于，所述钢外圈的顶部与固定支撑基础底部之间连接有拉线编码器；所述拉线编码器的拉线延伸方向和固定支撑基础底面垂直。5.一种垂直升降结构的设计方法，其特征在于，设计如权利要求1～4任意一项所述的一种垂直升降结构，具体步骤如下：步骤1，根据钢结构的最大重量G、质心在钢结构坐标系的位置(X，Y，Z)和钢丝绳承载力F，对钢丝绳数量N进行估算，估算原则为N＞G/F；步骤2，确定好钢丝绳数量后，将垂直升降钢丝绳连...

【专利技术属性】
技术研发人员：段艳宾，张建立，李建军，王大为，卢建尧，郭晓坡，李聪聪，曹雪刚，王丰，窦玉超，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：