塔式起重机为研究对象,基于欧拉-伯努利经典梁理论,建立塔式起重机的起重臂振动模型和吊重摆动模型,分析起重臂的振动特性和吊重摆动特性,进一步分析吊重的质量和小车运动对塔式起重机起重臂振动的影响作用,主要研究内容总结如下:运用欧拉临界力方程将起重臂的等腰三肢格构式结构等效为实腹式结构,求出了起重臂的等效惯性矩,为应用梁理论建立起重臂力学模型奠定基础。基于梁理论,建立了起重臂-小车系统振动微分方程,使用ge-tta方法进行求解,求得起重臂各点的挠度变化,通过仿真计算进一步分析了小车质量和运行加速度对起重臂挠度的影响规律。基于欧拉-伯努利梁理论,考虑吊重摆动的影响,建立起重臂-小车-吊重系统振动微分方程,运用atab软件进行计算仿真,首先对在变幅运动时小车加速度和绳长等因素对吊重偏转的影响进行了分析,又进一步分析了吊重质量、小车加速度等因素对起重臂各点挠度的影响规律。
海洋工程随着经济技术的发展日益重要。针对“海巡1640”船用起重机对防摇结构的需求,参考了吊盘-绳索式的船用起重机防摇结构进行仿真研究。根据航标船的尺寸数据进行初步地设计与几何建模。利用虚拟样机技术对防摇系统进行仿真分析。吊重系统摇摆运动同时受到海浪运动与船舶运动的作用。主要考虑船舶在规则波浪情况下的横摇运动与纵摇运动,分析船舶运动对吊重系统的作用机理,并推导出船舶运动激励函数。研究波浪运动时,为满足实际工程需求,基于结构参数识别法设计了一种可以在海浪环境中动态识别物体质量的称重结构。通过算例验证该结构的可行性。针对吊重摇摆系统的运动特性,采用拉格朗日分析力学推导动力学方程。在ii中使用框图工具实现吊重运动微分方程的数学建模。
设置不同的初始角速度模拟不同的海浪工况。通过ATAB对比吊重系统在加防摇结构前后的运动轨迹范围,理论验证该结构防摇的可行性。在AA软件中进一步研究船用起重机防摇结构的防摇能力和力学行为,并优化结构。考虑起重机吊臂不同的姿势,通过仿真分析,确定减摇臂伸长臂的合适尺寸。使用不同的组合激励函数模拟不同的海洋工况,以吊重运动轨迹、浮标摆角及绳索张力作为评价指标,综合分析经过优化后的防摇系统的防摇作用与力学性能。在bech中设计一种箱形结构吊臂,并通过在AA中获取的绳索对吊臂的动态载荷,对吊臂进行有限元分析。在满足强度与刚度要求前提下,基于吊臂轻量化设计,对吊臂截面尺寸进行优化,有效降低吊臂质量。
