桁架式柔性起重臂動(dòng)力學(xué)特性的相似方法研究.pdf

1、由于長(zhǎng)細(xì)比的不斷增加以及新型輕質(zhì)高強(qiáng)材料的使用，大型臂架式起重機(jī)械起重臂的柔性特性愈發(fā)突出，而且由于柔性起重臂的大范圍運(yùn)動(dòng)與其自身柔性變形之間的相互影響作用，導(dǎo)致實(shí)際吊裝作業(yè)中起重臂的動(dòng)力學(xué)特性具有明顯的非線性特征?，F(xiàn)行的起重機(jī)設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于柔性起重臂動(dòng)力學(xué)特性的計(jì)算沒有明確條文，因此國(guó)內(nèi)在大型起重機(jī)械的柔性臂架設(shè)計(jì)中多通過參考國(guó)外同類型產(chǎn)品進(jìn)行單機(jī)設(shè)計(jì)。這樣勢(shì)必造成設(shè)計(jì)效率較低，設(shè)計(jì)精度不高。
　　為打破上述設(shè)計(jì)瓶頸，提高

2、柔性起重臂的設(shè)計(jì)水平，縮短設(shè)計(jì)周期，能夠從優(yōu)秀的設(shè)計(jì)產(chǎn)品出發(fā)，以點(diǎn)帶面形成產(chǎn)品的系列化設(shè)計(jì)。本文總結(jié)了柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀，以及目前相似理論在結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用情況。選擇臂架式起重機(jī)中最為典型的履帶式起重機(jī)為研究對(duì)象，其起重臂結(jié)構(gòu)形式為桁架式，并以柔性起重臂動(dòng)力學(xué)方程為分析基礎(chǔ)，將相似原理運(yùn)用于其中，推導(dǎo)得出了桁架式柔性起重臂動(dòng)力學(xué)特性間的相似關(guān)系。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　（1）針對(duì)履帶式起重機(jī)的工作特點(diǎn)選擇對(duì)其主臂工況進(jìn)行

3、建模分析。建模過程中，采用有限單元法對(duì)起重臂模型進(jìn)行離散，利用浮動(dòng)標(biāo)架法來分別描述起重臂的柔性變形與大范圍運(yùn)動(dòng)，最后借助Lagrange方程建立了履帶式起重機(jī)柔性起重臂的動(dòng)力學(xué)方程。
　?。?）從桁架式結(jié)構(gòu)與實(shí)腹式結(jié)構(gòu)側(cè)向位移相等的假設(shè)出發(fā)，推導(dǎo)了桁架式起重臂慣性矩的等效轉(zhuǎn)化系數(shù)，以此來考慮起重臂腹桿對(duì)于整體結(jié)構(gòu)的影響。利用該系數(shù)的轉(zhuǎn)化可以為柔性起重臂動(dòng)力學(xué)方程求解與桁架式結(jié)構(gòu)之間搭建起橋梁。因此，基于該等效轉(zhuǎn)化系數(shù)運(yùn)用 Simu

4、link數(shù)值仿真模型，選用 QUY750履帶式起重機(jī)具體參數(shù)對(duì)桁架式柔性起重臂的動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行了求解并對(duì)相關(guān)結(jié)果進(jìn)行了分析。
　?。?）闡述了相似設(shè)計(jì)中常用的兩種基本方法，針對(duì)幾何完全相似的桁架式起重臂推導(dǎo)了其固有頻率以及其他參數(shù)間的相似關(guān)系，通過計(jì)算給定原型與模型的固有頻率與振型，驗(yàn)證了其相似關(guān)系的正確性。為了考察柔性起重臂在大范圍回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)下固有頻率的改變情況，本文將攝動(dòng)理論與振動(dòng)分析相結(jié)合，給出了柔性起重臂大范圍回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)下固有