【摘要】：橋式起重機被廣泛應用于核電站、水電站、重化工、冶金、重型機械制造、船舶制造等場所,它是生產(chǎn)和流通領域物料裝卸、搬運、吊裝實現(xiàn)機械化的基本工具,是國民經(jīng)濟建設中不可缺少的設備。電差動橋式起重機從結(jié)構(gòu)型式、工作原理上對傳統(tǒng)橋式起重機進行了根本性的變革,將小車上的起升機構(gòu)取下來,通過電差動驅(qū)動使起升運動和小車運動的驅(qū)動“合二為一”,變自行式小車為牽引式小車,減輕小車自重,從而減小主梁上的載荷,大幅度減輕主梁自重,實現(xiàn)橋式起重機真正意義上的輕量化。然而,電差動橋式起重機的多電機、柔性牽引驅(qū)動方式,會對小車-吊重系統(tǒng)的運動精度產(chǎn)生不利的影響,以及會導致能耗增大等問題,需進一步的研究。另外,電差動橋式起重機是一種全新的嘗試,需建立相應的設計開發(fā)方法,促進其實際應用。本文以電差動橋式起重機為研究對象,通過分析電差動驅(qū)動原理及驅(qū)動特性,采用理論、試驗、仿真等研究手段,對多電機共直流母線節(jié)能技術(shù)、鋼絲繩懸垂影響下小車-吊重系統(tǒng)的運動學及動力學特性、參數(shù)化設計軟件開發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)進行研究,為電差動橋式起重機的實際應用奠定基礎。本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:1)通過分析橋式起重機電差動驅(qū)動原理及驅(qū)動特性,可知兩臺電動組合驅(qū)動可以確定性的實現(xiàn)小車、吊重的單動或聯(lián)動動作;在小車單動或小車吊重聯(lián)動工況下,電差動驅(qū)動方式的裝機容量遠遠大于傳統(tǒng)橋式起重機,且會導致能耗過高,但該工況下放繩側(cè)電動機為發(fā)電狀態(tài),存在可回饋利用的能量。采用合適的能量反饋技術(shù),將該電動機發(fā)出的電能實時傳輸給收繩側(cè)電動機。2)根據(jù)電差動驅(qū)動特性分析結(jié)論,將多電機共直流母線節(jié)能技術(shù)應用于電差動橋式起重機中,對放繩側(cè)電機所產(chǎn)生的電能實時回饋給收繩側(cè)電動機利用,解決電差動驅(qū)動方式導致的能耗過高問題。搭建了電差動驅(qū)動試驗臺,對電差動驅(qū)動特性及多電機共直流母線節(jié)能技術(shù)進行試驗驗證。3)建立鋼絲繩懸垂下的小車-吊重系統(tǒng)的運動學模型,經(jīng)分析得知鋼絲繩懸垂對小車-吊重系統(tǒng)的運動速度幾乎沒有影響。針對吊重擺動、卷筒速度差等導致小車運行速度產(chǎn)生波動的問題,采用PID控制方法并經(jīng)仿真試驗驗證,實現(xiàn)了小車勻速運動控制。考慮吊重擺動及小車兩側(cè)鋼絲繩懸垂的耦合影響,基于鋼絲繩拋物線理論及達朗貝爾原理,分別建立小車和吊重的動力學模型,為小車-吊重系統(tǒng)的精確定位控制提供理論基礎。4)基于VB及APDL二次開發(fā)平臺,完成電差動橋式起重機參數(shù)化設計軟件的開發(fā)。提出基于數(shù)據(jù)庫的標準件快速選型方法、基于參數(shù)敏感性的主梁結(jié)構(gòu)多參數(shù)優(yōu)化方法,并應用于軟件的開發(fā)中,提升軟件的使用性能。參數(shù)化設計軟件有助于提高設計人員的設計效率,促進電差動橋式起重機的實際推廣應用。
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH215
【圖文】：

國內(nèi)已有許多研究者對橋式起重機的小車車架、主梁等，但均是基于橋式起重機的傳統(tǒng)布置型式，小車的自重度上減輕橋式起重機的重量。輕量化產(chǎn)品在國外已經(jīng)相當普遍，如德國、芬蘭、法國牙等國家的起重機制造企業(yè)，都在起重機的機構(gòu)、結(jié)構(gòu)了改進，使起重機產(chǎn)品更加輕便、節(jié)能、環(huán)保、美觀。中在橋式起重機的金屬結(jié)構(gòu)優(yōu)化，雖然能夠取得一定的。近年來，機械差動驅(qū)動技術(shù)已經(jīng)廣泛地應用于抓斗卸機，因此可以在發(fā)展成熟的機械差動驅(qū)動技術(shù)基礎上，的新型驅(qū)動技術(shù)，使橋式起重機的輕量化技術(shù)得到進一的關(guān)鍵在于行星差動減速器的設計，而專用的行星差動困難，維修昂貴、費時。因而，芬蘭 Kovecrane 公司為諸多問題從而研究開發(fā)了電差動四卷筒驅(qū)動橋式抓斗卸術(shù)通過對驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速的直接控制來模擬機械差動減速差動減速箱，其示意圖如圖 1-1 所示。

但目前大部分集中在材料、結(jié)構(gòu)和工藝上的研究，很難再取得先進技術(shù)的突破，而電差動橋式起重機是在傳統(tǒng)橋式起重機的基礎上實現(xiàn)輕量化的一種新的嘗試和突破。對于差動驅(qū)動這種新型驅(qū)動方式，相關(guān)研究主要體現(xiàn)在機械差動橋式抓斗卸船機的應用上[49]，而對于電差動驅(qū)動方式在橋式起重機上的相關(guān)技術(shù)研究還很欠缺。2.1 橋式起重機電差動驅(qū)動原理2.1.1 傳統(tǒng)橋式起重機的結(jié)構(gòu)形式如圖 2-1 所示為傳統(tǒng)雙梁橋式起重機結(jié)構(gòu)圖，其主要組成包括橋架結(jié)構(gòu)、起升機構(gòu)、大車行走機構(gòu)、小車結(jié)構(gòu)、司機室及驅(qū)動系統(tǒng)等。橋架結(jié)構(gòu)包括主梁和端梁；小車結(jié)構(gòu)主要包括主起升機構(gòu)、副起升機構(gòu)、小車架、小車輪等；主起升機構(gòu)主要由驅(qū)動裝置、制動裝置、鋼絲繩滑輪組纏繞系統(tǒng)、取物裝置等組成，副起升機構(gòu)的起重量約占主起升機構(gòu)的 15%～20%左右；橋式起重機的驅(qū)動機構(gòu)可分為小車驅(qū)動機構(gòu)、大車驅(qū)動機構(gòu)和起升機構(gòu)驅(qū)動。

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4 劉U

本文編號：2731097