全地面起重机塔臂工况吊重摆振特性研究

为了提高全地面起重机塔臂工况吊装定位精度及作业效率,有必要对回转运动中吊重摆振特性进行研究.基于机器人动力学理论,将全地面起重机等效成串联开链机器人系统,运用牛顿-欧拉正向递推公式,建立吊重摆振动力学方程,对吊重摆振特性进行计算机仿真.研究结果表明回转过程产生的惯性力和离心力导致吊重在空间产生复杂的振动,启动加速时间、吊重绳长及工作幅度对吊重偏摆角大小有重要影响.所得结论可为全地面起重机结构设计提供参考.     

回转起重机吊重摆振的动力学模型与控制

为研究回转起重机回转作业中吊重的摆振特性,寻求抑制吊重摆振的控制方法,将回转起重机工作装置等效为开链机械手的形式,采用机器人动力学方法建立吊重摆振的动力学模型,提出了基于最优调节器理论的控制方案用以抑制回转作业中的吊重摆振.该方案通过1个切换开关将2个最优调节器结合起来分别控制吊重在回转运动中的切向摆振和到达目标位置后的摆振.研究结果表明,该控制方案可以实现吊重在回转运动中摆振最小,在到达目标位置后迅速静止的控制目的,具有良好的摆振抑制效果.     

回转起重机吊重振的动力学模型与控制

为研究回转起重机回转作业中吊重的摆振特性，寻求抑制吊重摆振的控制方法，将回转起重机工作装置等效有开链机械手的形式，采用机器人动力学方法建立吊重摆振的动力学模型，提出了基于最优调节器理论的控制方案用以抑制回转作业中的吊重摆振。该方案通过1个切换开关将2个最优调节器结合起来分别控制吊重在回转运动中的切向摆振和到达目标位置后的摆振，研究结果表明，该控制方法可以实现吊重在回转运动中摆振最小，在到达目标位置后迅速静止的控制目的，具有良好的摆振抑制效果。     

不同参数对塔机吊重摆角和塔身结构振动的影响

针对塔机结构振动特性的研究虽然已取得了丰硕的成果,但是很多文献把塔机结构当作刚性结构来研究,或者未考虑塔机的加速度对吊重摆角的影响,针对塔机在提升与回转耦合运动下结构振动和空间摆角特性研究的文献则更少。针对塔式起重机的非线性运动易引起结构振动的问题,为了探究其运动规律,在塔式起重机提升与回转耦合运动下,对塔机结构的振动特性进行了理论推导和仿真研究。首先,采用运行特性、物理关系和梁挠度理论,提出了一种塔式起重机位移模型(从加速到恒速再到减速);然后,根据拉格朗日和空气阻力理论,推导了塔式起重机的动力学模型;最后,根据实际塔式起重机的结构和运动特点,设计了实验塔机,利用实验塔机搭建了测试平台,通过吊重的空间摆角实验过程验证了耦合运动模型的有效性,研究了不同的提升加速度、回转加速度和初始摆动角度对非线性耦合运动下吊重的空间摆角和塔身振动的影响。研究结果表明：回转加速度对塔身结构振动和空间摆角有显著影响;提升加速度对塔身结构振动和空间摆角的影响很小;当提升加速度为0.01 m/s²时,摆角θ有最小值;当任意初始角度不小于0.2 rad时,初始角度对塔身结构和摆角振动影响较...     

伸缩臂履带起重机回转时臂架应力状态分析

伸缩臂履带起重机在回转过程中,由于吊重的摆动,回转产生的离心力以及起停时产生的惯性力,会产生附加的冲击载荷,从而影响臂架的应力状态。通过建立刚柔耦合的整机动力学模型,在RecurDyn里面对伸缩臂履带起重机的回转过程进行动力学仿真,得到回转加速度和质量对臂架应力状态的影响,为起重机设计提供依据。     

起重机变幅运动吊重防摆控制研究

针对起重机变幅运动过程中吊重摆动造成的就位精度差、工作效率低和作业不安全等问题,提出了一种误差渐进补偿控制方法,以减小吊重摆动。在分析误差渐进补偿控制原理的基础上,设计了误差渐进补偿控制器。采用变补偿系数控制方法,在实现吊绳摆角渐进减小的同时满足了变幅加速度和液压泵排量的要求。运用MATLAB软件对系统进行仿真,仿真结果表明,对于不同的绳长和臂架长度,误差渐进补偿控制具有良好的鲁棒性和控制精度,在起重机开始制动后,吊绳摆角在10s内减小到了0.003rad以下。     

基于加速度计的起重机吊重摆角测算方法研究

吊重摆角是起重机智能电子式防摇系统的重要输入参数之一。为了避免当今市场上摆角测量方法在具体使用中的一些限制,文章研究利用加速度计分别测量小车、吊重所受的加速度,并通过两次积分后的差值,来计算小车和吊重的水平位置偏差,再利用该偏差值和吊绳长度来计算吊重的摆角。     

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

针对回转式起重机吊摆系统的摆动特征,设计了适合吊摆系统的ZVD输入整形防摆控制器,并在MATLAB/Simulink环境中对基于输入整形防摆控制器的吊摆系统模型进行了回转及俯仰运动的仿真分析。通过整形前和整形后系统在相应运动情况下吊重摆动幅度的对比,验证了输入整形防摆控制器在抑制海上集成转载平台起重机吊重摆动方面的有效性。     

工程起重机监控的缺陷与创新

针对起重机监控存在司机无法判断提升滑轮组是否处于垂直状态,以及抬吊时要由吊装指挥者,依据监视被吊重物姿态变动者提供的信息指挥司机操控,既不及时又不准确,介绍一种在起重机上装设吊重摆角检测装置与抬吊风险协同方无线传输装置的方案,届时司机可知已知彼依据屏幕上显示的实时吊重摆角操纵,实现垂直吊装;依据显示的实时吊重载荷比值操纵,实现载荷的正常分配。     

起重机臂架在起升冲击载荷作用下动态特性研究

根据电机启动特性，文中运用有限元分析中的子空间迭代法和杜汉梅耳积分对四连杆起重机臂架结构在吊重起升冲击载荷作用下动力学特性进行研究，通过对臂架系统振动模态和吊重突然加速起升引起的冲击动态响应计算，分析臂架系统在各种工况下结构的动力学特性，给出臂架结构设计动载系数ψ2的解析表达式和数值解，为该类起重机结构优化设计和动载系数的选取提供理论依据。     

汽车起重机在摇摆工况下的惯性力计算

汽车起重机在摇摆条件下工作时,由于其工作平面的不稳定,在起重机和被吊物品上将引起附加的惯性力.应用MATLAB软件,对这种惯性力的计算进行了分析.这一计算对起重机在其工作平面不稳定的条件下各零部件的强度、刚度和起重机工作能力的确定将是至关重要的.     

浮船起重机在吊重断落时臂架的动强度

浮船起重机在波浪里工作时,除了因起吊荷重产生的惯性力和附加冲击影响之外,由于吊重断落引起的动载荷是决定上部结构强度的相当重要的因素。在这种情况下,对具有软拉索的起重机(即有臂架绳滑轮组的),在保证臂架金属结构、人字架和滑轮组钢丝绳的强度条件内,允许臂架有一定的相对运动,也即是指臂架的某些弹跳,臂架冲向人字架,接着下落以及滑轮组钢丝绳的动力冲击。     

伸缩臂履带起重机直线行驶工况下臂架应力状态分析

基于多软件集成的方法,采用刚柔耦合的建模理论建立伸缩臂履带起重机的动力学虚拟样机模型,分别研究不同带载比例和不同启动、制动加速度工况下臂架应力的变化规律、影响因素及其冲击系数的大小.结果表明:在伸缩臂履带起重机带载直线行驶过程中,引起臂架应力变化的主要原因是吊重的摆动,履带车辆的多边形效应是次要原因;在启动过程中臂架的应力变化不大,在制动过程中臂架的应力变化最大,且带载比例越大,制动时间越短,冲击越明显.     

基于MEMS微加速度计的无视觉传感器防摇控制系统研究

通过建立起重机吊重摆动的数学模型,明确吊重摆角与小车运行加减速之间的关系,并将MEMS微加速度计应用到起重机的防摇控制中,建立闭环控制系统,适时根据吊重摆角大小修正小车速度指令,实现防摇控制。实验证明,这种方法简单、经济,不需要安装视觉传感器测量吊重摆角,可以有效地消除载荷的摇动。     

起重机吊重摆角子系统扩张状态观测器设计和仿真研究

在研究起重机吊重系统防摇控制时,可以分别对小车位移和摆角子系统进行控制器设计。由于在起重机摆角子系统中吊重摆角角速度一般靠传感器进行测量,增加了运行和维护成本。为此提出了设计起重机摆角子系统非线性扩张状态观测器对起重机摆角子系统状态信息进行重构,软测量摆角角速度。给出了观测器的结构方程,并运用Matlab对观测器参数进行了优化整定。参数整定后的扩张状态观测器能够在0.3 s内估计出系统摆角和摆角速度,并且在0.5 s内估计出了系统的外界干扰。仿真结果表明:经过Matlab参数整定的扩张状态观测器(extend state observer,ESO)可以实现对非线性的起重机摆角子系统状态信息的软测量。     

吊重对起重机钢丝绳动力冲击时的缓冲设计分析

建立吊重对起重机钢丝绳的动力冲击模型，采用波动理论研究吊重对起重机钢丝绳的动力冲击问题，推导出钢丝绳的张力计算公式。通过对工程实例的讨论分析，建议采用减振弹簧把吊钩设计成减振吊钩，以减振吊钩来缓冲吊重对起重机钢丝绳的动力冲击。     

科里奥利加速度对机械摆的影响

起重机这类起重运输设备的吊钩缆绳可以看作受大车、小车运动驱动的机械摆,会产生摆振。其垂直方向的起吊运动也在摆振方向上产生科里奥利力,影响载荷摆动的规律。为此建立了机械摆三维驱动的模型,定量地研究了不同的垂直运动速度在初始摆角和水平运动加速度的共同作用下对机械摆摆振的影响。     

三维桥式起重机分层滑模轨迹跟踪防摆控制

针对欠驱动四自由度三维桥式起重机的吊重摆动控制问题,设计了一种分层滑模轨迹跟踪防摆控制器。首先为大、小车和吊重分别选择了一条目标轨迹,然后设计分层滑模控制器来使系统状态跟踪选定的轨迹,在理论上证明了控制系统的渐进稳定性,并进行了仿真验证。仿真结果表明,大小车可快速准确地到达目标位置,且吊重摆角被抑制在很小的范围内,能快速收敛到零。当吊重质量变化、吊绳长度变化或有大的初始摆角时,所设计的控制器仍具良好的控制性能和较强的鲁棒性。     

桥式起重机运行过程中的消摆控制

针对桥式起重机工作过程中由于偏吊、风载或控制不当引起的2阶段加减速[1]法无法消除的吊重摆动,通过建立起重机吊重摆角非惯性系模型、根据能量守恒定律推导了小车运行过程中如何通过梯形速度变换来防摇的策略,并使用Matlab拟合简化了算式,提出了具体的防摇策略.将该策略使用小车——吊重系统动力学模型进行仿真,证明该策略有效.     

输入整形法在旋转起重机消摆控制中的应用

针对旋转起重机在作业中由于惯性力、离心力和外界干扰的存在,吊重会产生摆动,从而影响生产效率,增加安全隐患的问题,将输入整形技术应用到起重机的消摆中.首先,对旋转起重机进行分析,建立了旋转起重机数学模型,得出了动力学方程;然后阐述了输入整形法的消摆原理;最后,利用Matlab中RTW模块构建半实物仿真实验平台,以旋转起重机样机为实验对象,设计了零振荡(ZV)输入整形器,把输入整形算法应用到抑制吊重残余摆动中.通过整形前后吊重在平面内摆角的比较,发现ZV法有效地抑制了吊重在起重机运行结束后的残余摆动,能够将摆动抑制到整形前的10％左右.研究结果表明,输入整形法在旋转起重机消摆问题上能够起到良好的效果,且易于实现,具有一定的工程价值.