船舶起重机减摇装置设计与试验研究
发布时间：2021-11-08 04:28
船舶起重机作为重要的甲板机械,在进行货物转运过程中起到重要作用。由于海上环境存在一定的不确定性,作业船舶受到风、浪、流、涌等海洋环境载荷的影响,起重机的吊重会出现较大的摇晃,影响起重机的作业效率和安全性,同时在恶劣海况下作业时存在很大的安全隐患。因此,针对起重机吊重摇摆的抑制问题,设计了一种船舶起重机减摇装置,减小起重机作业过程中吊重产生的摆动,对提升起重机的作业效率及安全性具有重要的意义。本文设计了基于位置-张力控制的船舶起重机减摇装置,利用三根减摇索在吊钩处形成一个稳定的力三角形,形成吊重运动的阻尼力,并减小吊重的摆幅,进而达到有效的限制吊重摇摆的目的。系统的建立了起重机吊重系统的空间几何模型和减摇索的张力模型,从理论上解决三根减摇索的位置同步和张力设定问题。根据减摇装置的控制方案,完成减摇试验样机的机械结构设计,利用Solidworks三维绘图软件进行三维设计和强度的校核,按照模型的动作要求进行液压系统的原理设计及电气系统的设计和选型,最后完成试验平台搭建。进行了减摇装置的仿真研究,利用牛顿-欧拉法建立起重机吊重系统的动力学模型,并利用Matlab/Simulink软件进行仿真分...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．３位置控制框图２??Ｆｉｇ．?２．３?Ｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｄｉａｇｒａｍ?２??
数字量输入／输出模块由ＰＬＣ自身提供。??２．?５机械结构设计??所设计的样机的三维结构图，如图２．６所示。??１）起重机本体，２）减摇索Ｉ?，?３）起重机底座，４）减摇索ＩＩ，?５）吊臂，６）减摇索ＩＩＩ，?７）??带减摇环吊钩，８）折叠减摇臂，９）外伸杆支架，１０）外伸杆，１丨）变幅绳索，１２）主吊索??图２．６减摇试验样机三维图??Ｆｉｇ．?２．６?Ｇｒａｐｈｉｃ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ａｎｔｉ－ｓｗｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ?ｆｏｒ?ｃｒａｎｅ??根据所选马达的尺寸、卷筒的设计尺寸及编码器的尺寸，综合考虑５套绞车??的工作空间，将５套液压绞车均匀的安装在起重机底座中，起升、变幅吊索及三根??减摇索均通过相应的滑轮变向后连接到相应的位置，减摇臂对称的安装在吊臂两??侧，并具有折叠功能，减摇臂主要由外伸杆、外伸杆支架及其他连接件等组成。??１７??
根据设计要求，所设计起重机最大的起重量为５０ｋｇ，吊臂的加工材料选用??Ｑ２３５，长度为２ｍ，宽度为５０ｍｍ，两侧减摇臂为可折叠式，通过油缸来驱动，总??长度为１．５米，吊臂的三维图如图２．７所示。??图２．７吊臂的三维图??Ｆｉｇ．?２．７?Ｇｒａｐｈｉｃ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｂｅａｍ??利用Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ的Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?Ｅｘｐｒｅｓｓ模块对起重机的吊臂进行强度分析，选??取满足吊臂设计强度所需钢板的厚度。将吊臂的一端固定，另一端施加５００Ｎ的力，??这样设计吊臂强度为实际强度的２倍，具有一定的裕量。选取厚度为５ｍｍ厚的钢??板，经过受力分析后，应力分布图如图２．８所示，形变分布图如图２．９所示，最大??的应力为３７．５７Ｍｐａ，所选材料的许用应力为５５１Ｍｐａ，最大的形变为４．３４６ｍｍ，所??以该吊臂满足设计要求。??１８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于输入整形的回转式起重机吊摆系统防摆控制器的设计与分析[J]. 潘凌云,姜银方,姬胜杰,刘桥振. 机械制造与自动化. 2017(04)
[2]船用起重机减摇装置建模与试验[J]. 韩广冬,张桐,陈海泉,张金男,孙玉清,王生海. 科学技术与工程. 2017(23)
[3]基于Adams的船用起重机伸缩套管减摇装置的原理及运动仿真分析[J]. 韩广冬,李航,陈海泉,孙玉清,张金男,王生海. 机床与液压. 2017(03)
[4]船用起重机吊重摇摆的动态分析[J]. 韩广冬,张桐,陈海泉,王生海,张金男. 山东大学学报(工学版). 2017(01)
[5]船用起重机伸缩套管减摇装置原理和试验[J]. 韩广冬,李航,陈海泉,孙玉清,张金男,王生海. 船舶工程. 2016(06)
[6]回转式起重机吊摆系统的建模与仿真分析[J]. 姜银方,姬胜杰,潘凌云,刘桥振,蒋俊俊. 电子科技. 2015(10)
[7]船用起重机防摇装置设计研究[J]. 王阳. 舰船科学技术. 2013(07)
[8]回转旋臂式船用起重机的动力学分析与建模[J]. 王鹏程,方勇纯,相吉磊,赵振杰. 机械工程学报. 2011(20)
[9]船用起重机消摆系统的专家PID控制[J]. 杨立秋,宋立忠. 计算机仿真. 2011(10)
[10]规则波作用下起重船吊重动力学仿真[J]. 王学林,尤心一,胡于进. 中国机械工程. 2010(09)
博士论文
[1]起重机自适应智能防摆控制方法及其仿真研究[D]. 黄凯.南京林业大学 2007
硕士论文
[1]液压起重机消摆控制系统开发[D]. 姚亮.集美大学 2015
[2]船用起重机吊物波浪补偿控制研究[D]. 李震震.大连理工大学 2014
[3]桥式起重机减摆控制技术[D]. 刘毅.西安电子科技大学 2014
[4]基于无源性的桥式起重机防摆控制方法研究[D]. 李彭安.太原科技大学 2013
[5]起重船吊物动力响应及主动控制研究[D]. 刘伟.大连理工大学 2013
[6]起重机安全监控与防摇控制研究[D]. 乐昭.南京邮电大学 2012
[7]基于ADAMS的船载特种起重机动力学仿真与控制研究[D]. 王存刚.哈尔滨工程大学 2010
[8]船用起重机和波浪补偿控制系统设计研究[D]. 方晓旻.哈尔滨工程大学 2009
[9]起重船吊物系统的摆动分析及其控制研究[D]. 芮光六.天津大学 2004
[10]舰载起重机转载控制及仿真[D]. 薛树功.哈尔滨工程大学 2004
本文编号：3483004
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．３位置控制框图２??Ｆｉｇ．?２．３?Ｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｄｉａｇｒａｍ?２??
数字量输入／输出模块由ＰＬＣ自身提供。??２．?５机械结构设计??所设计的样机的三维结构图，如图２．６所示。??１）起重机本体，２）减摇索Ｉ?，?３）起重机底座，４）减摇索ＩＩ，?５）吊臂，６）减摇索ＩＩＩ，?７）??带减摇环吊钩，８）折叠减摇臂，９）外伸杆支架，１０）外伸杆，１丨）变幅绳索，１２）主吊索??图２．６减摇试验样机三维图??Ｆｉｇ．?２．６?Ｇｒａｐｈｉｃ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ａｎｔｉ－ｓｗｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ?ｆｏｒ?ｃｒａｎｅ??根据所选马达的尺寸、卷筒的设计尺寸及编码器的尺寸，综合考虑５套绞车??的工作空间，将５套液压绞车均匀的安装在起重机底座中，起升、变幅吊索及三根??减摇索均通过相应的滑轮变向后连接到相应的位置，减摇臂对称的安装在吊臂两??侧，并具有折叠功能，减摇臂主要由外伸杆、外伸杆支架及其他连接件等组成。??１７??
根据设计要求，所设计起重机最大的起重量为５０ｋｇ，吊臂的加工材料选用??Ｑ２３５，长度为２ｍ，宽度为５０ｍｍ，两侧减摇臂为可折叠式，通过油缸来驱动，总??长度为１．５米，吊臂的三维图如图２．７所示。??图２．７吊臂的三维图??Ｆｉｇ．?２．７?Ｇｒａｐｈｉｃ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｂｅａｍ??利用Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ的Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?Ｅｘｐｒｅｓｓ模块对起重机的吊臂进行强度分析，选??取满足吊臂设计强度所需钢板的厚度。将吊臂的一端固定，另一端施加５００Ｎ的力，??这样设计吊臂强度为实际强度的２倍，具有一定的裕量。选取厚度为５ｍｍ厚的钢??板，经过受力分析后，应力分布图如图２．８所示，形变分布图如图２．９所示，最大??的应力为３７．５７Ｍｐａ，所选材料的许用应力为５５１Ｍｐａ，最大的形变为４．３４６ｍｍ，所??以该吊臂满足设计要求。??１８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于输入整形的回转式起重机吊摆系统防摆控制器的设计与分析[J]. 潘凌云,姜银方,姬胜杰,刘桥振. 机械制造与自动化. 2017(04)
[2]船用起重机减摇装置建模与试验[J]. 韩广冬,张桐,陈海泉,张金男,孙玉清,王生海. 科学技术与工程. 2017(23)
[3]基于Adams的船用起重机伸缩套管减摇装置的原理及运动仿真分析[J]. 韩广冬,李航,陈海泉,孙玉清,张金男,王生海. 机床与液压. 2017(03)
[4]船用起重机吊重摇摆的动态分析[J]. 韩广冬,张桐,陈海泉,王生海,张金男. 山东大学学报(工学版). 2017(01)
[5]船用起重机伸缩套管减摇装置原理和试验[J]. 韩广冬,李航,陈海泉,孙玉清,张金男,王生海. 船舶工程. 2016(06)
[6]回转式起重机吊摆系统的建模与仿真分析[J]. 姜银方,姬胜杰,潘凌云,刘桥振,蒋俊俊. 电子科技. 2015(10)
[7]船用起重机防摇装置设计研究[J]. 王阳. 舰船科学技术. 2013(07)
[8]回转旋臂式船用起重机的动力学分析与建模[J]. 王鹏程,方勇纯,相吉磊,赵振杰. 机械工程学报. 2011(20)
[9]船用起重机消摆系统的专家PID控制[J]. 杨立秋,宋立忠. 计算机仿真. 2011(10)
[10]规则波作用下起重船吊重动力学仿真[J]. 王学林,尤心一,胡于进. 中国机械工程. 2010(09)
博士论文
[1]起重机自适应智能防摆控制方法及其仿真研究[D]. 黄凯.南京林业大学 2007
硕士论文
[1]液压起重机消摆控制系统开发[D]. 姚亮.集美大学 2015
[2]船用起重机吊物波浪补偿控制研究[D]. 李震震.大连理工大学 2014
[3]桥式起重机减摆控制技术[D]. 刘毅.西安电子科技大学 2014
[4]基于无源性的桥式起重机防摆控制方法研究[D]. 李彭安.太原科技大学 2013
[5]起重船吊物动力响应及主动控制研究[D]. 刘伟.大连理工大学 2013
[6]起重机安全监控与防摇控制研究[D]. 乐昭.南京邮电大学 2012
[7]基于ADAMS的船载特种起重机动力学仿真与控制研究[D]. 王存刚.哈尔滨工程大学 2010
[8]船用起重机和波浪补偿控制系统设计研究[D]. 方晓旻.哈尔滨工程大学 2009
[9]起重船吊物系统的摆动分析及其控制研究[D]. 芮光六.天津大学 2004
[10]舰载起重机转载控制及仿真[D]. 薛树功.哈尔滨工程大学 2004
本文编号：3483004
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3483004.html
