动臂变幅塔式起重机动力学性能分析与仿真研究

发布时间：2017-08-10 00:20

  本文关键词：动臂变幅塔式起重机动力学性能分析与仿真研究

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【摘要】：动臂变幅塔式起重机（以下简称动臂式塔机）是高层或超高层建筑施工中的主要起重机械。该机械在工作过程中启动、制动频繁，且有着复杂耦合运动，受到不同程度的振动与冲击作用，易发生疲劳破坏。因此，动臂式塔机的动力学性能对其工作可靠性与使用寿命有着决定性作用，也是衡量起重机的关键因素。目前，对动臂式塔机的动力学性能分析已成为塔机设计领域不可或缺的研究内容。 本文以动臂式塔机为研究对象，以高等机构学、机械振动、多刚体动力学、有限元法、国家标准规范等为理论依据，以三维建模软件、多刚体动力学软件、有限元软件等为研究工具，对动臂式塔机的动力学性能进行了较为全面的分析，并进行了仿真。主要研究内容如下： 1.利用少自由度集中质量法建立了动臂式塔机的四质量四自由度系统动力学模型，并进行了实例分析，得出系统前四阶固有频率与位移响应曲线，其计算结果与有限元分析结果相近，计算精度可以满足工程设计需求。 2.提出了把钢丝绳作为弹性体来处理的想法，并进行了动力学分析与仿真研究，精确模拟了钢丝绳的弹性振动与对整机的影响，，测量出更加接近于实际工况的动载荷系数，为使用有限元分析提供了基础数据。 3.建立了有限元分析模型，进行结构力学分析，得出了主要受力形式；通过模态与谐响应分析得出对动臂式塔机动态性能影响最大的模态频率，确定对塔机结构进行优化的目标函数。对突然卸载与平稳上升时的工况进行了瞬态动力学分析，为进行疲劳寿命分析与优化设计提供参考。 本文对动臂式塔机的动力学性能与仿真进行了初步研究，其分析理论与研究方法对动臂式塔机的设计具有一定参考价值，对形成一套完整的设计理论具有一定借鉴意义。
【关键词】：动臂式塔机 性能分析 振动 仿真 有限元
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH213.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-18
• §1.1 课题来源以及研究的目的和意义10-11
• §1.2 国内外动臂式塔机的发展现状11-13
• §1.3 动臂式塔机的发展趋势13-14
• §1.4 塔机动力学分析的目的与方法14-16
• §1.5 本课题研究的主要内容16
• §1.6 本章小结16-18
• 第二章 动臂式塔机载荷分析与动力学建模18-38
• §2.1 动臂式塔机 JTL140 参数18-19
• §2.2 三维模型的建立19-21
• §2.3 载荷分析21-26
• 2.3.1 起升载荷21
• 2.3.2 自重载荷21-22
• 2.3.3 惯性载荷22
• 2.3.4 风载荷22-25
• 2.3.5 载荷组合25
• 2.3.6 塔机的动载荷计算25-26
• §2.4 动臂式塔机的过渡过程分析26-27
• 2.4.1 起动过程分析26-27
• 2.4.2 制动过程分析27
• §2.5 钢丝绳提升系统分析27-32
• 2.5.1 钢丝绳作为刚性时分析28-29
• 2.5.2 钢丝绳作为弹性时分析29-32
• §2.6 动臂式塔机动力学建模32-37
• 2.6.1 振动系统的动力学模型32-33
• 2.6.2 四质量四自由度系统33-36
• 2.6.3 动力学模型实例分析36-37
• §2.7 本章小结37-38
• 第三章 动臂式塔机多体动力学分析38-50
• §3.1 虚拟样机技术38-39
• 3.1.1 虚拟样机技术简介38
• 3.1.2 虚拟样机软件 ADAMS38
• 3.1.3 多刚体动力学方程建立与求解38-39
• §3.2 虚拟样机模型的建立39-45
• 3.2.1 工作环境的设置39
• 3.2.2 三维模型导入39-40
• 3.2.3 约束的添加40-41
• 3.2.4 钢丝绳模型的建立41-44
• 3.2.5 确定驱动函数44-45
• 3.2.6 模型校验45
• §3.3 塔机动力学仿真与结果分析45-48
• §3.4 本章小结48-50
• 第四章 动臂式塔机结构力学分析50-70
• §4.1 结构力学分析50
• §4.2 有限元模型的建立50-52
• 4.2.1 模型简化处理50-51
• 4.2.2 单元类型选择51
• 4.2.3 基本参数设置51
• 4.2.4 建立有限元计算模型51-52
• §4.3 静力学分析52-54
• §4.4 模态分析54-61
• 4.4.1 模态分析概述55
• 4.4.2 模态分析的理论55-56
• 4.4.3 模态提取的方法56-57
• 4.4.4 模态分析57-61
• §4.5 谐响应分析61-63
• 4.5.1 谐响应分析概述61
• 4.5.2 谐响应分析方法61
• 4.5.3 谐响应分析61-63
• §4.6 瞬态动力学分析63-68
• 4.6.1 瞬态分析方法64
• 4.6.2 完全法瞬态动力学分析基本步骤64-65
• 4.6.3 瞬态分析65-68
• §4.7 本章小结68-70
• 第五章 结论与展望70-72
• §5.1 结论70
• §5.2 展望70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-78
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果78

【参考文献】

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本文编号：648012