起重機提升系統(tǒng)和主梁扭振動力學(xué)研究及其多目標(biāo)優(yōu)化.pdf

1、起重機是物料搬運行業(yè)主要的運輸工具，其間歇、重復(fù)、循環(huán)的工作特點會引起短時、強激勵、交變的運行狀態(tài)，需重點研究其在垂直和扭轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生的沖擊和振動等動載效應(yīng)。本文密切結(jié)合起重運輸機械行業(yè)的工程實際需求，提出了多自由度提升系統(tǒng)動力學(xué)模型和多段集中質(zhì)量主梁扭振動力學(xué)模型，通過自適應(yīng)步長四階Runge-Kutta法進行數(shù)值求解，結(jié)合現(xiàn)場試驗對提升系統(tǒng)和主梁扭振動力學(xué)進行了研究及優(yōu)化分析，研究成果可以為起重機詳細設(shè)計提供理論依據(jù)。主要研究內(nèi)容與創(chuàng)

2、新點如下:
　　(1)構(gòu)建了增加自由度的提升系統(tǒng)動力學(xué)模型，新增自由度包括:提升鋼絲繩時變剛度、減速機構(gòu)扭轉(zhuǎn)自由度、吊鉤以及端梁垂向自由度?；谒⒌南到y(tǒng)動力學(xué)模型，開發(fā)了Simulink求解程序，采用自適應(yīng)步長四階Runge-Kutta法高效求解，結(jié)果與試驗測得的結(jié)果吻合，驗證了模型的合理性。研究了各種典型工況下提升系統(tǒng)的動力學(xué)特性，獲取了關(guān)鍵部件在對應(yīng)工況下的動載系數(shù)，為起重機關(guān)鍵零部件設(shè)計載荷的選取提供了參考。首次研究了在

3、提升速度一定的情況下，影響提升動載系數(shù)的其它因素，為保持起重機運行效率不降低的前提下，進一步減小提升動載系數(shù)提供了理論依據(jù)。
　　(2)提出了多段集中質(zhì)量主梁扭振模型，將主梁扭振問題轉(zhuǎn)化為類傳動軸系扭振問題，采用Simulink進行了數(shù)值求解，結(jié)合現(xiàn)場試驗，驗證了扭振模型的合理性。研究了吊重離地起升及突然減載工況下的扭振振型和衰減規(guī)律，分析了主梁截面、小車對重、吊鉤偏心量及小車在主梁上的位置等因素對扭振的影響規(guī)律，得到了影響主梁扭

4、振的主要因素，比較了標(biāo)準(zhǔn)工字梁和焊接箱梁扭振特性的差異，為主梁設(shè)計時考慮扭振動載及解決主梁因扭振引起的材料失效問題奠定了基礎(chǔ)。
　　(3)建立了綜合考慮提升動載和主梁扭轉(zhuǎn)動載等特性的主梁自重多目標(biāo)優(yōu)化模型，解決了以往主梁優(yōu)化僅考慮自重而引起其它部件設(shè)計載荷過大的問題。采用本文建立的提升系統(tǒng)和主梁扭振求解模型，以5噸單梁起重機為研究對象，針對吊重離地起升工況進行了全程多目標(biāo)優(yōu)化。研究了不同種群規(guī)模和進化代數(shù)對優(yōu)化結(jié)果的影響，得到了適