塔式起重机运动惯性力引起货物摆动特性分析.PDFVIP

第３２卷 第４期 山东 建 筑 大 学 学 报 Ｖｏｌ．３２ Ｎｏ．４ ２０１７年 ８月 　 　　　　　　　ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦＳＨＡＮＤＯＮＧ ＪＩＡＮＺＨＵ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　　　　　　　 　 Ａｕｇ． ２０１７ 文章编号：１６７３－７６４４（２０１７）０４－０３０７－０４ 塔式起重机运动惯性力引起货物摆动特性分析 董明晓，张恩，韩松君，王胜春 （山东建筑大学 机电工程学院，山东 济南２５０１０１） 摘要：塔式起重机机构运动容易引起货物摆动，降低了起重机的工作效率和安全性。通过分析机构运动惯性力 引起的货物摆动特性，可为有效消除塔式起重机货物摆动提供控制理论和方法。文章根据ＬａｇｒａｎｇｅＥｕｌｅｒ运动 方程，建立塔式起重机动力学模型，推导了惯性力引起的货物摆动角度、角速度及货物摆动中心线倾斜角度的 计算公式，通过实验仿真分析其摆动特性，并对机构运动惯性力引起的货物摆动最大角度进行估算。结果表 明：塔式起重机变幅机构和回转机构运动惯性力使货物产生空间摆动；货物运动惯性力、离心力和科氏力的共 同作用使摆动中心线发生倾斜，偏离了原来的平衡位置；货物运动的离心力和科氏力进一步加大了空间摆动的 幅值。 关键词：塔式起重机；货物；惯性力；摆动幅值 中图分类号：ＴＨ２１３　　　　　文献标识码：Ａ Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃａｒｇｏｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｃａｕｓｅｄｂｙｉｎｅｒｔｉａｆｏｒｃｅｏｆｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｍｏｔｉｏｎｓｆｏｒｔｏｗｅｒｃｒａｎｅｓ ＤｏｎｇＭｉｎｇｘｉａｏ，ＺｈａｎｇＥｎ，ＨａｎＳｏｎｇｊｕｎ，ｅｔａｌ． （ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＪｉａｎｚｈｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ２５０１０１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｒｇｏｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ，ｉｎｄｕｃｅｄｂｙｍｅｃｈａｎｉｓｍｍｏｔｉｏｎｓｏｆｔｏｗｅｒｃｒａｎｅｓ，ｒｅｄｕｃｅｓｗｏｒｋｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄｓａｆｅｔｙｏｆｃｒａｎｅｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｓｗｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｉｎｄｕｃｅｄｂｙｍｏｔｉｏｎ ｉｎｅｒｔｉａｌｆｏｒｃｅｓｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｏｒｉｅｓａｎｄｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｒｅｓｔｒａｉｎｉｎｇｔｈｅｃａｒｇｏ ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃａｌｍｏｄｅｌｓｏｆｔｈｅｔｏｗｅｒｃｒａｎｅｂａｓｅｄｏｎＬａｇｒａｎｇｅＥｕｌｅｒｅｑｕａｔｉｏｎ ｏｆｍｏｔｉｏｎａｒｅｓｅｔｕｐａｎｄｔｈｅｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎｄｕｃｅｄｂｙｉｎｅｒｔｉａｆｏｒｃｅｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｍｏｖｅｍｅｎｔｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｎｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌａｏｆｔｈｅｓｗｉｎｇａｎｇｌｅａｎｄａｎｇｕｌａｒｖｅｌｏｃｉｔｙｃａｕｓｅｄ ｂｙｔｈｅｉｎｅｒｔｉａｆｏｒｃｅａｒｅｄｅｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｃａｒｇｏ ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｃｅｎｔｅｒｌｉｎｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｄｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｏｆｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎａｎｇｌｅｉｎｄｕｃｅｄｂｙｔｈｅ ｉｎｅｒｔｉａｌｆｏｒｃｅｓａｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｉｓｐｒｏｖｅｎｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｏｔｉｏｎｉｎｅｒｔｉａｆｏｒｃｅｓｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆ ｔｈｅｔｏｗｅｒｃｒａｎｅｍａｋｅｔｈｅｃａｒｇｏｏｓｃｉｌｌａｔｅｉｎｓｐａｃｅｓｗｉ