抑制吊重残余摆动的起重小车运动轨迹规划

针对桥式起重机欠驱动吊重在惯性力等作用下会产生残余摆动的问题,对起重机吊重的摆动进行相平面分析,提出抑制吊重残余摆动的起重小车运动轨迹规划.首先建立有阻尼摆动的起重机系统动力学模型,采用相平面分析法研究3种起重小车加速度曲线对吊重残余摆动的影响.构建李雅普诺夫函数从而得到基于吊重等效能量控制的起重小车动态加速度运动轨迹曲线.仿真结果表明:基于吊重等效能量控制的起重小车轨迹规划能有效减小吊重的摆动幅度,起重小车的运行加速度曲线更为平滑.当起重小车加速度与吊重摆动的方向相同时,起重小车的加速度越大,吊重等效能量减少的速度越快.当吊重初始摆角为0. 087 rad时,基于吊重等效能量运动轨迹规划的起重小车在7. 9 s后使吊重摆动达到允许摆角范围内.     

苏通大桥钢箱梁吊装专用设备研究与应用

苏通大桥为主跨1 088 m的钢箱梁斜拉桥,钢箱梁分为5部分：辅助跨、边跨及索塔区大块梁段,悬拼标准梁段,边、中跨合龙梁段。大块梁段在工厂组拼,用大型浮吊安装。由于通航净空高,传统桁架结构吊具难以满足国内现有浮吊吊高与吊重要求,所以提出苏通大桥超大、超重钢箱梁节段轻型吊索具结构,并介绍了吊索具设计与使用要点。标准梁段采用桥面吊机悬臂安装。由于主梁节段宽且重,加上桥区恶劣的气象和水文条件,以及斜拉索长索梁端牵引需要,对桥面吊机结构和性能提出了较高要求。介绍了苏通大桥集梁段吊装和拉索安装功能为一体的桥面吊机设     

起重机吊重系统鲁棒滑模观测器设计

为了实现起重机吊重系统状态变量的观测,设计起重机吊重系统鲁棒滑模状态观测器,利用便于测量的小车位置信息或小车位置与速度信息,通过合理选取滑模参数矩阵和观测器增益参数矩阵,使观测器动力学矩阵是Hurwitz矩阵,不仅可以使观测器渐近地估计出全部系统状态变量,而且观测器对系统的外界有界干扰具有较强的鲁棒性。仿真结果表明:当选择小车位置信息作为观测器的输入时,各状态变量的观测偏差在约1.5s时渐近地趋于零;当选择小车位置和速度信息作为观测器的输入时,各状态变量的观测偏差在约3.5s时渐近地趋于零;观测器不仅对系统模型中的非线性不确定项具有鲁棒性,而且对不同形式的小车驱动力具有良好的适应性。     

三绳机械减摇装置的设计与研究

鉴于船舶海上作业时起重机吊重的摇摆问题,设计了一种三绳机械减摇装置,其原理是利用三根外设的减摇索在吊钩处形成稳定的力三角形,并有效的限制吊重的摆幅,进而抑制吊重的摇摆。利用牛顿-欧拉方法建立了吊重系统的动力学模型,在Matlab/Simulink中进行数字建模仿真分析,对不同横摇角度下该装置的减摇情况效果详细的分析,结果表明添加减摇装置后,吊重的面内角可减小86%左右。搭建试验平台进行试验验证,在与仿真条件相同的情况下,吊重的面内角可减小87%左右,面外角可减小95%左右,表明该装置具有明显的减摇效果。     

吊重摆长对起重机PID防摇控制的影响

起重机的摆动会极大地影响工作效率,降低运行时的安全性.吊重摆动问题仍然是当前需要解决的问题,其中摆长的不断变化是防摇的难题.通过MATLAB及试验研究吊重摆长对起重机PID防摇的影响,首先建立起重机吊重摆动的数学模型,并设计PID控制算法;采用MATLAB进行动力学仿真分析,得出起重机自由停摆及防摇停摆时的仿真结果,分析不同吊重摆长对系统防摇结果的影响;最后通过试验进行验证.仿真分析及试验结果表明,防摇控制器对起重机停摆有较大影响;起重机吊重摆长越长,系统达到稳定状态的时间越长,但是最大摆角会减小.     

起重机吊重系统三绳机械减摇装置设计

鉴于船舶海上作业时起重机吊重的摇摆问题,设计了一种三绳机械减摇装置;其原理是利用三根外设的减摇索在吊钩处形成稳定的力三角形,并有效的限制吊重的摆幅,进而抑制吊重的摇摆。利用牛顿-欧拉方法建立了吊重系统的动力学模型,在MATLAB/Simulink中进行数字建模仿真分析,对不同横摇角度下该装置的减摇情况效果详细的分析,结果表明添加减摇装置后,吊重的面内角可减小86%左右。搭建试验平台进行试验验证,在与仿真条件相同的情况下,吊重的面内角可减小87%左右,面外角可减小95%左右,表明该装置具有明显的减摇效果。     

船用起重机减摇装置建模与试验

针对船用起重机在吊重摇摆的抑制问题,设计了一种船用起重机吊盘减摇装置。利用恒张力吊盘将吊绳的摆幅减小,从而减小吊重的摇摆。建立吊重在有无吊盘下的吊重的运动学方程,使用MATLAB/Simulink软件对运动学模型进行仿真分析。详细分析了在船舶不同的横摇角度下吊重的摇摆情况,并进行有无吊盘减摇装置的对比。结果表明,有吊盘的情况下,吊重的面内角可减小54%左右,面外角可减小59%左右,通过搭建试验平台进行试验,得到有吊盘时,吊重的面内角可减小60%左右,面外角可减小53%左右,验证了减摇装置的有效性。     

吊钩桥式起重机主梁的有限元计算

目的在过载条件下,对吊钩桥式起重机的主梁进行分析计算,确保作业安全.方法选用壳单元SHELL63对主梁进行有限元分析,施加均布载荷和集中载荷后,在正常吊重、1.1倍吊重、1.25倍吊重情况下,对整体结构的应力发布进行计算,并与根据《起重机设计手册》计算出的刚度、强度结果进行对比.结果在正常吊重、1.1倍吊重、1.25倍吊重情况下,许用变形均小于27.5 mm,许用应力均小于202.6 M Pa.结论起重机主梁的刚度、强度均有足够的剩余,满足要求,可以安全使用.     

通用桥式起重机结构动响应研究

本文以作用在吊钩处的载荷时程曲线模拟起升机构的典型作业工况,采用有限元法分析某桥式起重机在该工况的结构动响应;通过数值结果讨论起重机金属结构参数及吊重下降速度对结构瞬态响应的影响规律,并分析金属结构的频谱特性,进而提出改进结构设计的建议。     

通用桥式起重机结构动响应研究

以作用在吊钩处的载荷时程曲线模拟起升机构的典型作业工况,采用有限元法分析某桥式起重机在该工况的结构动响应.通过数值结果讨论起重机金属结构参数及吊重下降速度对结构瞬态响应的影响规律,并分析金属结构的频谱特性,进而提出改进结构设计的建议.     

挖掘机提升系统多自由度动力分析与计算

从系统论的思想出发,以提升系统的驱动力矩为广义力,运用动力学理论和拉格朗日方程法建立提升系统多自由度的弹性体、刚体混合系统的动力学模型;以堵转工况、斗杆垂直动臂并全伸出状态为计算条件,采用矩阵迭代法和编程计算提升系统的振动响应,计算出高速轴和提升钢丝绳的动载荷系数为1343和1374;计算并分析了堵转时间及不同土壤刚度因素对提升系统动载荷的影响关系曲线,得出了不同土壤刚度的动载荷系数.同时,为降低动载荷并保证设备安全工作,建议堵转时间不宜超过20s.     

1300T箱形吊臂起重船起吊系统强度校核及应力测试分析

采用结构分析软件MSC/NASTRAN,对1 300 t起重船起吊系统中的吊臂、千斤柱在各种组合载荷工况下的强度进行了有限元分析。根据实际工况对吊臂、千斤柱危险截面的应力进行了测试与分析,指出了各部分的薄弱环节,并提出了加强措施。     

矿井提升机驱动系统合理加速度曲线的确定

矿井提升机提升容器加速度取决于提升机驱动系统加速度和提升绳系特性.基于钢绳为连续弹性杆的条件下,通过提升容器满足乘坐舒适性和提升钢丝绳系产生较小震动为目标的综合分析,提出了矿井提升机械驱动系统的合理加速度曲线,即提升机常用激励加速度函数的首选形式,为矿井提升机的进一步研究和设计提供参考依据.图7,参14.     

挖掘机提升系统的动载荷计算

考虑到挖掘机提升系统多自由度模型下动载荷计算的复杂性,在设计初期,将提升系统的传动件如轴、齿轮和联轴节及结构件均视为刚性元件,只将提升钢丝绳视为弹性元件,并不考虑阻尼的影响,提出了将挖掘机提升系统的多自由度模型简化为二自由度模型.通过拉格朗日方程法对在堵转工况下斗杆垂直于动臂、斗杆全伸出位置进行计算,得出提升钢丝绳的动载荷系数,并与多自由度模型下求得的动载荷系数比较.结果表明,在初步设计中可用二自由度模型代替多自由度模型,达到简化计算的目的.     

海上分离式轻型补给系统研究

旨在开发一种适用于小型船艇在非靠绑状态下的海上补给方法．根据小型船艇海上补给的特点，提出了一套纵向锚泊补给的海上补给方式及补给装置，利用弹性力学的有关理论，建立补给装置恒张力索道系统数学分析模型，推导索道运动方程。采用一种介于近似法和精确法之间的计算方法，分析索道静态特性，并考虑阻尼对货物运动的影响，用四阶龙格-库塔（Runge—Kutta）法求解索道非线性运动微分方程，分析补给装置的可靠性．设计了海上分离式轻型补给装置的原理样机，做摇摆实验测量货物运动及索道受力．分析结果表明，承载索张力变化低于2％；货物最低点的理论值和试验值相差不超过7％；货物不会与甲板或水面相碰撞，新的补给系统是安全可靠的。     

等效弹性铰接体模拟单个桥节的海上浮桥计算方法

浮桥通常由多个桥节拼组而成,增大单个桥节构型尺寸可以提高其海上拼组架设效率和车辆通行时的安全性.但随着桥节构型的增大,其自身弹性变形更加显著.为了求解一个300 m长的铰接浮桥在波浪中的结构响应特性,提出了一种基于等效弹性铰接的多浮体模型模拟单个桥节的海上浮桥动力响应计算方法.首先,基于弹性基础梁模型和铰接多浮体模型的...     

全回转起重船起重作业系统建模与半实物仿真

为了创建逼真的全回转起重船起重作业虚拟训练环境,根据实际海上起重作业过程,综合考虑海况、动力定位、实时操纵、压载调整等多种因素对起重作业的影响,构建了多通道数据交流数学模型,并通过虚拟现实技术、通信网络技术、实时动力学解算以及半实物操纵模拟等方法的联合应用,实现了身临其境感觉的交互式半实物仿真环境．仿真实验表明：工程技术人员通过仿真演练可以对起重作业过程的关键参数进行推敲,对实际操作过程进行预演,起到辅助制定工艺过程、降低海上起重作业风险以及提高海上工程作业的可靠性的作用．     

浮式风机系统水-气动力耦合分析方法

将浮式风机系统中浮体的水动力分析模块与风力发电机的空气动力分析模块整合,提出了适用于深水浮式风机系统的全耦合动力响应分析方法.浮体水动力计算采用基于二阶精度的混合波浪模型(Hybrid Wave Model)的MORISON公式,锚泊系统采用细长杆理论通过非线性有限元方法实现,风机系统的空气动力分析采用基于多体气动弹性理论的FAST模块.以浮体控制方程为主体,通过模块间的载荷与位移传递在每个时间步上迭代求解,形成完全耦合的时域分析方法.通过对某SPAR风机系统在随机海况下进行了系统水动力响应分析,并与现有的三维势流理论的结果进行了比较,验证了数值分析方法的有效性.最后,对系统的动力响应进行了水-气动力的全耦合数值分析.结果表明,该方法能有效地分析浮式风机各子系统间的混合动力作用,可用于海洋风电系统开发.     

海上小型漂浮式卫星天线非光滑PID控制研究

以有界扰动标准二阶积分系统为对象,研究了一种快速高稳、扰动抑制能力强的非光滑控制器,证明了这种非光滑控制器的稳定性,验证了它的强扰动抑制能力;研究了海洋环境扰动的特性,构建了不同扰动的物理模型,分析了非光滑控制器对不同扰动的抑制能力;基于新的非光滑控制器设计了小型漂浮式卫星天线方位非光滑PID控制器,应用于海上军侦察卫星天线的方位控制.通过仿真实验和半实物实验验证了天线方位非光滑PID控制器可以实现天线姿态的快速稳定控制,可以很好地抑制海洋环境中的扰动,保证天线与目标卫星间的高质量通信.      

基于SIMULINK的变频调速起升机构动载的仿真

为了对采用变频调速系统后的起升机构进行分析研究,建立了电机模型和三质量二自由度的等效扭振系统及对应的动力学方程,在建立数学模型的基础上,应用SIMULINK仿真工具箱对4种工况进行了计算机仿真,验证了模型的正确性.