履带起重机副臂工况力矩限制器算法研究

摘要

履带起重机是一种应用非常广泛的流动式起重机。随着对履带起重机安全与可靠性的要求越来越高，对主要承担履带起重机安全监控作用的力矩限制器系统要求越来越高。特别是履带起重机臂架工况组合复杂，对于固定副臂和塔式副臂等复杂工况的力矩限制器系统精度一直是力矩限制器研究的难点。
　　本文以大连理工大学机械工程学院与上海派芬自动控制技术有限公司合作的力矩限制器系统开发实际项目为背景，对履带起重机力矩限制器算法关键技术进行研究。主要工作内容如下:
　　(1)对影响履带起重机力矩限制器精度的因素进行总结，阐述了力传感器取力方式、外部因素以及履带起重机内部因素等对力矩限制器算法的影响。
　　(2)对履带起重机副臂工况力矩限制器算法进行详细阐述，采用齐次坐标变换法表述履带起重机副臂工况的运动，由此得到工作幅度基本算法;针对具体的固定副臂和塔式副臂工况，通过各自静力学平衡推导出工作载荷的基本算法。
　　(3)以160t履带起重机为试验对象，对固定副臂工况组织力矩限制器现场测试，通过测试结果，并结合理论分析，寻找影响力矩限制器固定副臂工况精度的主要因素。针对影响精度的主要因素提出一种改进算法，并通过有限元仿真以及现场试验数据验证，证明改进型算法的可行性。
　　本文分析了影响履带起重机力矩限制器精度的因素，着重对履带起重机副臂工况力矩限制器的算法进行了研究，为国内力矩限制器算法的设计提供了一种实用的方法，该研究成果已经初步应用于产品实践。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 履带起重机及力矩限制器研究现状

1．1．1 履带起重机研究现状

1．1．2 力矩限制器研究现状

1．2 本文研究意义及主要内容

1．2．1 研究意义

1．2．2 本文主要内容

2 履带起重机力矩限制器关键技术分析

2．1 履带起重机简介

2．1．1 履带起重机基本组成及工作原理

2．1．2 履带起重机主变幅方式

2．1．3 履带起重机的工况类型

2．2 履带起重机力矩限制器组成及工作原理

2．2．1 履带起重机力矩限制器基本组成

2．2．2 履带起重机力矩限制器工作原理

2．3 力矩限制器算法精度影响因素分析

2．3．1 力传感器取力方式

2．3．2 履带起重机结构变形的影响

2．3．3 外部因素的影响

2．4 本章小结

3 履带起重机副臂工况力矩限制器算法研究

3．1 履带起重机副臂工况力矩限制器简介

3．2 工作幅度算法

3．2．1 臂架系统运动学分析

3．2．2 齐次坐标变换原理

3．2．3 坐标变换求解

3．3 固定副臂工况载荷算法

3．3．1 臂架系统静力学分析

3．3．2 载荷算法详细流程

3．4 塔式副臂工况载荷算法

3．4．1 塔式副臂静力学分析

3．4．2 载荷算法详细流程

3．5 基于Excel VBA的算法程序实现

3．5．1 用户输入界面的设计

3．5．2 程序的实现

3．6 本章小结

4 固定副臂工况力矩限制器算法验证与改进

4．1 力矩限制器验证性试验

4．1．1 试验履带起重机参数

4．1．2 试验条件与方法

4．1．3 试验数据分析

4．2 基于幅度补偿的算法改进

4．2．1 主要误差分析

4．2．2 算法改进基本原理

4．2．3 算法改进具体流程

4．3 改进型算法有限元仿真验证

4．4 基本算法与改进型算法精度对比

4．5 本章小结

结论

参考文献

附录A 力矩限制器固定副臂算法CoDeSys程序

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢