門座式起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著國(guó)際貿(mào)易的增長(zhǎng)和物流業(yè)的快速發(fā)展，門座式起重機(jī)作為一種高效率的起重運(yùn)輸機(jī)械在港口、碼頭被廣泛使用。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是門座式起重機(jī)的重要組成部分之一，它的動(dòng)態(tài)性能對(duì)門座式起重機(jī)整機(jī)性能影響很大，也是門座式起重機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)水平的重要標(biāo)志。然而，門座式起重機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在復(fù)雜、惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期工作會(huì)因?yàn)闄C(jī)構(gòu)的振動(dòng)產(chǎn)生很多問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)甚至影響整機(jī)的工作穩(wěn)定性和安全性。因此，對(duì)門座式起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)振動(dòng)機(jī)理和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)

2、來(lái)提高其動(dòng)態(tài)性能具有十分重要的意義。本文對(duì)門座式起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能及其優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行的研究，主要從以下四個(gè)方面展開:
　　(1)根據(jù)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)具體的動(dòng)力傳遞過(guò)程，考慮回轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)與回轉(zhuǎn)齒輪的嚙合以及行星輪減速器中齒輪的嚙合，基于齒輪嚙合理論和Lagrange方程，運(yùn)用集中參數(shù)法建立了包含驅(qū)動(dòng)電機(jī)、三級(jí)行星齒輪減速機(jī)、回轉(zhuǎn)齒輪、回轉(zhuǎn)支承以及起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分在內(nèi)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)解析動(dòng)力學(xué)模型。所建模型全面地反應(yīng)了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能與各參數(shù)間的內(nèi)在關(guān)

3、系。
　　(2)分析了門座式起重機(jī)工作過(guò)程中受到風(fēng)載荷影響的情況，先采用等效靜力法計(jì)算平均風(fēng)阻力矩，再根據(jù)諧波疊加法，將脈動(dòng)風(fēng)視為高斯平均隨機(jī)過(guò)程，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬得到脈動(dòng)風(fēng)速譜，從而進(jìn)一步求出脈動(dòng)風(fēng)載荷和脈動(dòng)風(fēng)阻力矩。在此基礎(chǔ)上，對(duì)門座式起重機(jī)受到的摩擦阻力矩和坡道阻力矩進(jìn)行分析，然后與風(fēng)阻力矩匯總在一起，得到了總回轉(zhuǎn)阻力矩。
　　(3)分析了門座式起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與系統(tǒng)固有頻率之間的關(guān)系，并進(jìn)一步考慮工作幅度及臂架

4、的角度對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響，分析二者與固有頻率的關(guān)系。同時(shí)還研究了齒輪嚙合剛度的變化對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)固有頻率的影響。研究結(jié)果表明:回轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和回轉(zhuǎn)齒輪嚙合剛度的變化對(duì)系統(tǒng)第一階固有頻率有顯著的影響。
　　(4)分別對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在脈動(dòng)風(fēng)載激勵(lì)下以及在啟動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩激勵(lì)下門座式起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了仿真分析。然后以門座式起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中回轉(zhuǎn)齒輪處振動(dòng)角加速度的動(dòng)態(tài)響應(yīng)最小為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，選取回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)軸尺寸、回轉(zhuǎn)齒輪和回