第7章-起重机械动力学2012.12.31PPT课件.ppt

第7章起重机械动力学 起重机械的激励 主要是加载方式不同 1 骤加载荷 2 冲击载荷 起重机械的特点 带负荷频繁的启动 制动与调速 机构以及金属结构承受较大的动载荷 起重机械的载荷 静载荷 惯性载荷和振动载荷三部分 静载荷 起重机在稳定运动状态下所承受的载荷惯性载荷 启动与制动等过程中 所承受的惯性载荷振动载荷 考虑构件弹性以及由此引起系统振动而产生的载荷 7 1概述 起重机动力学主要研究 1 起升机构动力学 2 运行机构动力学 3 金属结构动力学 7 2起升机构动力学 1 重物悬吊于空中时 启动与制动过程 2 置于地面的重物被突然提升离地的启动过程 3 吊在空中的重物突然脱开 坠地 使整机卸载 一 起升机构各种工况下的受力分析 起升机构典型工况 1 悬吊于空中时启动与制动 P128 当重物被悬吊于空中后作短暂停留 然后提升 启动前 钢丝绳已被拉紧 并承受吊重的静载Q 当作用于钢丝绳上端的驱动力大于静载Q时 吊重即被起吊上升 为钢丝绳的抗拉弹性模量 金属丝芯钢丝绳 封闭式钢丝绳 为钢丝绳中所有钢丝的截面之和 为钢丝绳受拉部分的长度 包括缠绕在卷筒上的一圈绳长 为原动机与传动装置的转动惯量转化到卷筒边缘上的等效质量 为被起吊重物的质量 为启动圆周力 可根据原动机的起动转矩求得 为钢丝绳的刚度 有机芯钢丝绳 MPa 运动微分方程 为剩余加速度力 该系统为双质量单自由度系统 令 则 7 4 固有频率 初始条件 悬吊于空中时 钢丝绳的静变形 则 讨论 最大动载荷 系统视为刚性系统 即忽略钢丝绳的弹性 钢丝绳上的动载荷值为 系统被视为弹性系统比视为刚性系统时 最大计算动载荷要大一倍 因此 在重要场合 必须进行弹性动力学计算 P129 结论 则钢丝绳上的力 振动载荷 随着剩余加速度力 的增大而增大 选用大功率的电动机 将会加大启动载荷 是不利的 2 重物突然提升离地 P129 冲击载荷 初始条件 悬吊于空中时 钢丝绳的静变形 在起重现场 由于视线不好或操作不慎等原因 常会以较高速度突然提起重物 产生一个很大的冲击载荷 但 则 则钢丝绳上的力 则 惯性载荷 7 11 讨论 1 重物突然提升离地 钢丝绳与机构所承受的载荷包括 静载荷 惯性载荷 冲击载荷 2 冲击载荷与起升速度v和钢丝绳的刚度k有关 降低钢丝绳的刚度可以吸收冲击能量 降低冲击载荷 但钢丝绳刚度调节余地不大 通常是在其固定端安装弹簧缓冲器或其它弹性元件 3 在启动前 首先控制电动机的启动转矩小于额定静力矩 将使钢丝绳拉紧 但不足以提起和使机构启动 起升机构处于预紧状态后 再切换电阻 加大启动力矩 使机构启动 重物上升 这样可消除冲击 3 聚然卸载 P130 在塔式起重机中 吊重突然坠落 钢丝绳断裂 有可能导致机身向后倾倒 这与重物下降时制动情况相类似 2 当起升制动 或下降启动 时 惯性力与静载荷 吊重 方向相反 3 当吊重突然坠落 钢丝绳断裂 时 1 当起升启动 或下降制动 时 惯性力与静载荷 吊重 方向一致 共同特点 将可能导致起重机整机向后倾覆 7 3起升机构动力学 起重机的运行机构 可以简化为一个3质量二自由度 水平 直线振动系统 为电动机转子及传动系统转化到车轮轴处的等效质量 为车体质量 为吊重质量 为传动轴转化到车轮轴处的等效刚度 为悬吊钢丝绳的水平移动刚度 为启动力矩 为阻力 铅垂 拉伸 刚度 计算悬吊钢丝绳的水平移动刚度 使重量 的吊重由平衡位置产生位移 所需施加的力为 故等效刚度为 将系统等效转化到车轮轴上形成扭转振动系统 转化为 以扭转振动系统为例讨论 系统的运动微分方程为 7