桥式起重机起升机构动力学建模与分析

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作者：

刘安

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摘要：

起升机构是起重机械中最主要和最基本的机构,是起重机不可缺少的组成部分,它的工作好坏对整台起重机的性能有着最直接的影响.而随着我国国民经巧的持续发展和科学技术的不断进步,越来越多的企业对桥式起重机起升机构的性能提出了更高的要求.在桥式起重机轻量化生产要求的前提条件下,如何提高起升机构动态响应安全性,改善其动恣品质,实现起升机构工作效率和安全性能的最佳平衡是目前亟待解决的问题.研究桥式起重机起升机构的动态特性,分析影响其动态品质的因素,这对于提升起升机构的设计水平和工作性能具有重要的现实意义.本文论文的主要工作如下:阐述了目前国内外桥式起重机的发展状况,综述了机械动为学的创立和发展情况,并且概况了桥式起重机起升机构动态特性研究状况.介绍了起升机构工作原理和常见的四种工况,分析了起升机构中电动机,减速器,联轴器,滑轮组和钢丝绳的内在性质和动态特性.根据桥式起重机起升机构工作第二和第H阶段,W及吊重悬空上升起动和下降运行四种工况,分别建立起升机构动力学模型,推导出数学微分方程组,并对动力学模型中的质量,刚度和阻尼进斤了等效计算的推导,得到了起升机构的动力学相关参数.针对四种工况分别建立的四个动力学数学微分方程组,将系统方程组转化为求解框图的表达式在Matlab/Simulink软件中进行了仿真分析,尤其对起升机构第二和第H阶段的动力学模型,应用状态空间法进行了对比分析,建立了状态空间的系统微分方程,在Matlab/Simulink中的State-Space模块进斤了仿真分析.从仿真分析中,得到了桥架主梁的位移速度动态特性响应图,电动机和减速器等效部分的转角时间历程图,及钢丝绳拉力的动态响应曲线图.也从仿真结果进一步得到了动载荷系数的值.利用昆明泰德威机电设备有限公司自主搭建的省级创新基金项目实验平台一一40T桥式起重机基础实验平台,在该平台上进行了3t和1化吊重无预紧力上升起动的动态响应实验,iU及1化吊重悬空上升起动和下降运行的动态响应实验.从实验中得到了桥架主梁的位移速度动态特性响应图,钢丝绳拉力的动态响应等.通过认真对比分析实验,分别得到了外负载和不同工况条件对系统动态特性的影响规律.并与Matlab/Simulink仿真结果相对比,更进一步论证了桥式起重机起升机构动为学模型的正确性.总之,通过对桥式起重机起升机构的动力学建模,仿真分析和实验论证,一方面证明了模型的正确性,也较真实地反映起升机构的动态特性,为桥式起重机等各类起重机的起升机构的动力学设计提高了理论依据.

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关键词：

桥式起重机 起升机构 动态特性 状态空间法

被引量：

11