起重机起升机构事故状态下制动动态特性分析

摘要

近年来因起重机零件失效导致货物失落或臂架坠落事故时有发生，在事故状态下制动，由于制动时间较短，机械状态变化激烈，机械系统将会产生强烈的冲击和振动，由此可能对结构造成破坏性的影响，目前对正常工作下的制动过程研究较为成熟，但在事故状态下的制动特性的研究还相对较少，故在起重机事故状态下，对制动过程的动态特性分析是十分必要的。
　　 本文以MQ4599门座起重机起升机构为研究对象，结合MATLAB数值仿真方法和ANSYS有限元分析方法，研究其在事故状态下制动时的动态特性。重点讨论起重机起升机构发生事故时，其制动过程的时间、行程、动载荷，确定机械在制动时的弹性振动规律，提取制动时臂架系统中具有代表性部位的位移随时间变化的历程，从位移响应求得各元件的应力或应变。
　　 论文的主要工作包括以下几个方面：
　　 (1)以起升机构传动系统为研究对象，分析在事故状态下起升传动系统的制动过程，计算不同事故状态下制动过程的时间，行程及钢丝绳张力。
　　 (2)对实际系统进行合理的假设和简化，运用少自由度模型法，建立了为三质量三自由度的起升系统动力学模型。将制动过程分为两个阶段，详细分析事故状态下制动系统的振动规律，并通过MATLAB求解运动微分方程，选取合适的控制条件，求出各阶段臂架及货物位移及速度响应曲线，分析影响系统振动的因素。
　　 (3)在不同的事故条件下，制动过程中的制动时间和行程不同，起重机系统受的动态激励也不同，运用ANSYS中分析并获得臂架系统在不同事故状态下的瞬态动力响应，包括动应力和典型节点的动应力时间历程曲线，分析事故状态下制动对结构产生的影响。