全地面起重机塔臂工况回转对主臂力学性能影响研究

发布时间：2017-10-09 18:01

  本文关键词：全地面起重机塔臂工况回转对主臂力学性能影响研究

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【摘要】：起重机在回转起、制动过程中,因为加减速的惯性冲击作用,做回转运动的构件及吊重会产生较大的动载荷。这些动载荷是起重机臂架结构所承受载荷的重要组成部分,其中因吊重摆动产生的动载荷是这些动载荷的最主要组成部分。而且,全地面起重机在塔臂工况下作业时,臂架结构自重及工作幅度都较大,这将导致在回转起、制动过程产生更为显著的动载荷。因此,研究影响此动载荷的因素及其对主臂力学性能(强度、刚度、整体稳定性、局部稳定性)的影响规律,对于全地面起重机臂架结构设计和回转参数的确定具有重要意义。 本文以某1200t全地面起重机为研究对象,根据多体动力学、结构力学、材料力学等理论,针对塔臂工况回转过程中产生的动载荷进行分析,研究回转过程中吊重的摆振特性,以及回转起动过程产生的动载荷对主臂力学性能的影响规律。具体研究工作如下： (1)研究全地面起重机塔臂工况的结构组成,根据臂架系统结构特点,对臂架系统进行简化,建立臂架系统力学模型,并以全地面起重机有限元模型验证力学模型的合理性。 (2)基于机器人动力学理论,利用牛顿-欧拉递推公式,建立全地面起重机塔臂工况吊重摆振动力学模型及微分方程,对吊重摆振动态特性进行计算机仿真分析。 (3)结合推导的力学模型及动力学模型,研究回转起动过程中起动时间、吊绳长度、塔臂长度、工作幅度等因素对主臂强度、刚度、整体稳定性和局部稳定性等力学性能的影响规律。 (4)以主臂长度、塔臂长度等变量为影响因素,以吊重偏摆角、主臂力学性能为边界约束条件,研究最大回转角速度与最短斜坡时间之间的关系,并利用MATLAB软件编写程序,实现对于任意作业工况回转起动最短斜坡时间的快速化计算。 本文的研究成果可为全地面起重机臂架结构设计提供重要的理论参考,为实现起重机吊重消摆控制和提高吊装就位精度提供一定的参考依据,并为回转运动参数的确定提供一种计算方法。
【关键词】：全地面起重机 塔臂工况 回转动载荷 吊重摆振 主臂力学性能
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH213
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 全地面起重机概述9-10
• 1.2 课题研究现状10-13
• 1.2.1 多体动力学研究现状10-11
• 1.2.2 起重机动力学研究现状11-13
• 1.3 课题研究意义和内容13-15
• 1.3.1 课题研究意义13-14
• 1.3.2 课题研究内容14-15
• 2 臂架系统力学模型建立15-24
• 2.1 塔臂系统受力分析15-19
• 2.1.1 塔臂系统力学模型简化16
• 2.1.2 塔臂系统力学模型求解16-19
• 2.2 主臂系统受力分析19-20
• 2.3 回转动载荷求解20-21
• 2.3.1 塔臂产生的动载荷20
• 2.3.2 吊重产生的动载荷20-21
• 2.4 简化模型合理性验证21-23
• 2.4.1 有限元模型的建立22
• 2.4.2 计算结果对比分析22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 3 吊重摆振特性研究24-35
• 3.1 起重机动力学方程建立24-27
• 3.1.1 起重机机器人模型24-26
• 3.1.2 系统动力学方程26-27
• 3.3 吊重摆振特性研究27-33
• 3.2.1 径向和切向摆振研究28-31
• 3.2.2 影响偏摆角大小因素研究31-33
• 3.3 本章小结33-35
• 4 回转对主臂力学性能影响研究35-62
• 4.1 回转对主臂强度影响规律研究35-42
• 4.1.1 复合应力求解35-38
• 4.1.2 影响规律分析38-42
• 4.2 回转对主臂刚度影响规律研究42-48
• 4.2.1 弯曲刚度等效42-44
• 4.2.2 弯曲变形求解44
• 4.2.3 影响结果分析44-48
• 4.3 回转对主臂整体稳定性影响规律研究48-54
• 4.3.1 整体稳定性求解48-51
• 4.3.2 影响结果分析51-54
• 4.4 回转对主臂局部稳定性影响规律研究54-61
• 4.4.1 局部稳定性求解54-58
• 4.4.2 影响结果分析58-61
• 4.5 本章小结61-62
• 5 回转起动最短斜坡时间计算62-70
• 5.1 边界条件确定62-64
• 5.1.1 起重钢丝绳偏摆角边界条件62-63
• 5.1.2 主臂力学性能边界条件63-64
• 5.2 最短斜坡时间计算方法64-67
• 5.3 算例分析67-69
• 5.3.1 不同塔臂长度时最短斜坡时间计算67-68
• 5.3.2 不同回转角速度时最短斜坡时间计算68-69
• 5.4 本章小结69-70
• 结论70-72
• 参考文献72-75
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况75-76
• 致谢76-77

【参考文献】

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本文编号：1001595