發(fā)布時(shí)間：2018-02-27 23:45

  本文關(guān)鍵詞： 起重機(jī) 提升系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 主梁扭振 多目標(biāo)優(yōu)化　出處：《中南大學(xué)》2013年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：起重機(jī)是物料搬運(yùn)行業(yè)主要的運(yùn)輸工具,其間歇、重復(fù)、循環(huán)的工作特點(diǎn)會(huì)引起短時(shí)、強(qiáng)激勵(lì)、交變的運(yùn)行狀態(tài),需重點(diǎn)研究其在垂直和扭轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng)等動(dòng)載效應(yīng)。本文密切結(jié)合起重運(yùn)輸機(jī)械行業(yè)的工程實(shí)際需求,提出了多自由度提升系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型和多段集中質(zhì)量主梁扭振動(dòng)力學(xué)模型,通過自適應(yīng)步長(zhǎng)四階Runge-Kutta法進(jìn)行數(shù)值求解,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)提升系統(tǒng)和主梁扭振動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究及優(yōu)化分析,研究成果可以為起重機(jī)詳細(xì)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。主要研究?jī)?nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)如下： (1)構(gòu)建了增加自由度的提升系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,新增自由度包括：提升鋼絲繩時(shí)變剛度、減速機(jī)構(gòu)扭轉(zhuǎn)自由度、吊鉤以及端梁垂向自由度�；谒⒌南到y(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,開發(fā)了Simulink求解程序,采用自適應(yīng)步長(zhǎng)四階Runge-Kutta法高效求解,結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果吻合,驗(yàn)證了模型的合理性。研究了各種典型工況下提升系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性,獲取了關(guān)鍵部件在對(duì)應(yīng)工況下的動(dòng)載系數(shù),為起重機(jī)關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)載荷的選取提供了參考。首次研究了在提升速度一定的情況下,影響提升動(dòng)載系數(shù)的其它因素,為保持起重機(jī)運(yùn)行效率不降低的前提下,進(jìn)一步減小提升動(dòng)載系數(shù)提供了理論依據(jù)。 (2)提出了多段集中質(zhì)量主梁扭振模型,將主梁扭振問題轉(zhuǎn)化為類傳動(dòng)軸系扭振問題,采用Simulink進(jìn)行了數(shù)值求解,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),驗(yàn)證了扭振模型的合理性。研究了吊重離地起升及突然減載工況下的扭振振型和衰減規(guī)律,分析了主梁截面、小車對(duì)重、吊鉤偏心量及小車在主梁上的位置等因素對(duì)扭振的影響規(guī)律,得到了影響主梁扭振的主要因素,比較了標(biāo)準(zhǔn)工字梁和焊接箱梁扭振特性的差異,為主梁設(shè)計(jì)時(shí)考慮扭振動(dòng)載及解決主梁因扭振引起的材料失效問題奠定了基礎(chǔ)。 (3)建立了綜合考慮提升動(dòng)載和主梁扭轉(zhuǎn)動(dòng)載等特性的主梁自重多目標(biāo)優(yōu)化模型,解決了以往主梁優(yōu)化僅考慮自重而引起其它部件設(shè)計(jì)載荷過大的問題。采用本文建立的提升系統(tǒng)和主梁扭振求解模型,以5噸單梁起重機(jī)為研究對(duì)象,針對(duì)吊重離地起升工況進(jìn)行了全程多目標(biāo)優(yōu)化。研究了不同種群規(guī)模和進(jìn)化代數(shù)對(duì)優(yōu)化結(jié)果的影響,得到了適合于起重機(jī)多目標(biāo)優(yōu)化的種群規(guī)模和進(jìn)化代數(shù)；對(duì)計(jì)算得到的Pareto非劣解進(jìn)行了研究分析,結(jié)果比單目標(biāo)優(yōu)化更為豐富,研究成果已應(yīng)用在新型主梁設(shè)計(jì)中；選取不同動(dòng)態(tài)特性參數(shù)作為優(yōu)化目標(biāo),研究了多目標(biāo)優(yōu)化模型如何選取合理的優(yōu)化目標(biāo)。
[Abstract]:Crane is the main means of transportation in material handling industry, its intermittent, repetitive and cyclic work characteristics will cause short-term, strong incentive, alternating operation state, It is necessary to study the impact and vibration effects in the vertical and torsional direction. The dynamic model of multi-degree-of-freedom hoisting system and the torsional vibration dynamic model of multi-segment lumped mass main beam are presented. The numerical solution is carried out by adaptive four-order Runge-Kutta method. Combined with field test, the torsional vibration dynamics of hoisting system and main beam are studied and optimized. The research results can provide theoretical basis for the detailed design of crane. The main research contents and innovations are as follows:. The dynamic model of lifting system with increasing degree of freedom is constructed. The new degree of freedom includes: the time-varying stiffness of wire rope, the torsional freedom of decelerating mechanism, the hoist and the vertical freedom of end beam. The Simulink solution program is developed, and the adaptive step size four-order Runge-Kutta method is used to efficiently solve the problem. The results are in good agreement with the experimental results, and the rationality of the model is verified. The dynamic characteristics of the lifting system under various typical operating conditions are studied. The dynamic load coefficients of the key components under the corresponding working conditions are obtained, which provides a reference for the selection of the design loads of the key parts of the crane. For the first time, other factors affecting the dynamic load coefficient of the crane are studied under the condition of constant lifting speed. It provides a theoretical basis for further reducing the hoisting dynamic load coefficient without decreasing the crane running efficiency. The torsional vibration model of multi-section concentrated mass main beam is put forward. The torsional vibration problem of the main beam is transformed into a torsional vibration problem of a kind of transmission shaft system. The numerical solution is carried out by using Simulink, and combined with the field test, the torsional vibration of the main beam is solved numerically. The rationality of torsional vibration model is verified. The torsional vibration mode and attenuation law are studied under the condition of hoisting and sudden reduction of load, and the cross-section of the main beam and the car counterweight are analyzed. The influence of the eccentricity of hooks and the position of trolley on the main girder is studied. The main factors affecting the torsional vibration of the main girder are obtained, and the difference of torsional vibration characteristics between the standard I-beam and welded box girder is compared. Considering torsional vibration load and solving the material failure problem caused by torsional vibration of the main beam, the foundation is laid for the design of the main beam. (3) A multi-objective optimization model for self-weight of main beam considering the characteristics of lifting dynamic load and torsional dynamic load of main beam is established. This paper solves the problem that the design load of other parts caused by the optimization of the main beam is too large only considering the deadweight. The lifting system and the torsional vibration solution model of the main beam are adopted in this paper, and the 5 ton single beam crane is taken as the research object. The overall multi-objective optimization is carried out for hoisting conditions of hoist hoisting. The effects of different population size and evolutionary algebra on the optimization results are studied, and the population size and evolutionary algebra suitable for crane multi-objective optimization are obtained. The Pareto noninferior solution obtained by calculation is studied and analyzed. The results are more abundant than that of single objective optimization. The research results have been applied to the design of new type main beam, and different dynamic characteristic parameters are chosen as the optimization objective. This paper studies how to select reasonable optimization objectives for multi-objective optimization model.
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH21

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 寧朝陽(yáng);羅永新;任成高;王雪紅;;ANSYS在橋式起重機(jī)主梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J];起重運(yùn)輸機(jī)械;2008年05期

2 王立新;;懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁設(shè)計(jì)[J];鐵道建筑技術(shù);2009年02期

3 水俊峰;郭海田;陳樹曉;吳淑芳;王宗彥;;基于自頂向下設(shè)計(jì)模式的橋式起重機(jī)主梁設(shè)計(jì)[J];機(jī)械工程與自動(dòng)化;2007年06期

4 王生;翟甲昌;;橋式起重機(jī)主梁最優(yōu)設(shè)計(jì)法[J];太原科技大學(xué)學(xué)報(bào);1993年04期

5 高麗紅;徐格寧;楊萍;;基于粗糙集理論的變外因、定參數(shù)橋式起重機(jī)動(dòng)態(tài)性能分析[J];蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào);2010年05期

6 趙亮;劉義河;楊忠;李志博;;寧江松花江矮塔斜拉橋主梁設(shè)計(jì)與施工探討[J];北方交通;2010年10期

7 尉蓉菲;周建賓;;矮塔斜拉橋主梁施工技術(shù)[J];山西建筑;2011年25期

8 張茜;奉龍成;;斜拉橋肋板式主梁設(shè)計(jì)[J];山西建筑;2008年14期

9 侯志利,王宗彥,王建政,李曉宏;基于自頂向下的起重機(jī)主梁參數(shù)化設(shè)計(jì)[J];機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新;2005年01期

10 徐輝;;懸挑卸料鋼平臺(tái)的設(shè)計(jì)[J];山西建筑;2006年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 劉光眾;曹平周;;剛接框架四種類型主梁經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析[A];鋼結(jié)構(gòu)工程研究⑧——中國(guó)鋼協(xié)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與疲勞分會(huì)第12屆（ASSF-2010）學(xué)術(shù)交流會(huì)暨教學(xué)研討會(huì)論文集[C];2010年

2 葛競(jìng)輝;;重慶長(zhǎng)江二橋主梁設(shè)計(jì)[A];全國(guó)城市橋梁青年科技學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1996年

3 李唐寧;秦士洪;何洪建;周曉雪;;大跨預(yù)應(yīng)力次梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介[A];第五屆后張預(yù)應(yīng)力混凝土學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];1997年

4 馬宗雄;范勤;;橋式起重機(jī)動(dòng)態(tài)特性分析程序及應(yīng)用[A];物流工程三十年技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展之道[C];2010年

5 陸國(guó)平;;淮陰一號(hào)橋主梁設(shè)計(jì)[A];全國(guó)城市橋梁青年科技學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1996年

6 蔣立新;張惠僑;;橋式起重機(jī)動(dòng)態(tài)仿真程序DSOC[A];中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)物料搬運(yùn)分會(huì)第四屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1992年

7 馬如進(jìn);陳艾榮;;基于顫振穩(wěn)定性的懸索橋主梁設(shè)計(jì)[A];中國(guó)公路學(xué)會(huì)橋梁和結(jié)構(gòu)工程學(xué)會(huì)2001年橋梁學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2001年

8 孫運(yùn)國(guó);;寧波大橋主梁設(shè)計(jì)[A];中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)1998年全國(guó)市政工程學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];1998年

9 崔蘭霞;鐘敏;;低速雙鉤橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)[A];2002年晉冀魯豫鄂蒙川滬云貴甘十一省市區(qū)機(jī)械工程學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（河南分冊(cè)）[C];2002年

10 胡曉光;丁克勤;隋允康;;橋式起重機(jī)的靜動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬及安全評(píng)價(jià)[A];北京力學(xué)會(huì)第15屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2009年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 本報(bào)記者　 高荊萍;重工·起重集團(tuán)簽最大橋式起重機(jī)制造合同[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2006年

2 丁潔邋曹克順 馬靜;7月份太重起重機(jī)生產(chǎn)再創(chuàng)佳績(jī)[N];太原日?qǐng)?bào);2008年

3 莫言　韓玉斌;煙臺(tái)企業(yè)開發(fā)生產(chǎn)出世界最大橋式起重機(jī)[N];中國(guó)質(zhì)量報(bào);2008年

4 本報(bào)記者 趙加積;太重起重機(jī)：從“產(chǎn)品經(jīng)營(yíng)”邁向“品牌經(jīng)營(yíng)”[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2008年

5 證券時(shí)報(bào)記者 楓橋;中集集團(tuán)世界最大橋式起重機(jī)首次吊裝成功[N];證券時(shí)報(bào);2008年

6 記者 王龍飛邋通訊員 曹克順 馬靜;太重制造非標(biāo)準(zhǔn)起重機(jī)創(chuàng)新紀(jì)錄[N];山西經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào);2008年

7 褚育康 商中堯;常熟民企起草一項(xiàng)全國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[N];蘇州日?qǐng)?bào);2006年

8 記者 張嘯偉;市起重機(jī)廠有限公司去年銷售額達(dá)1.5億元[N];新鄉(xiāng)日?qǐng)?bào);2006年

9 記者　 郭鳳美;太重名牌家族再添“新丁”[N];山西經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào);2006年

10 姜翠蘭;大連重工·起重2萬噸橋式起重機(jī)入選中國(guó)企業(yè)新紀(jì)錄創(chuàng)新項(xiàng)目[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前8條

1 趙俊杰;起重機(jī)提升系統(tǒng)和主梁扭振動(dòng)力學(xué)研究及其多目標(biāo)優(yōu)化[D];中南大學(xué);2013年

2 牛聰民;橋式起重機(jī)機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和控制的統(tǒng)一建模及其在負(fù)載升降過程分析中的應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2012年

3 王愛紅;橋式起重機(jī)載荷譜獲取方法及疲勞剩余壽命評(píng)估研究[D];蘭州理工大學(xué);2012年

4 鐘斌;基于吊重防搖控制的起重機(jī)快速對(duì)位關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西南交通大學(xué);2007年

5 魏國(guó)前;起重機(jī)模擬培訓(xùn)系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];武漢理工大學(xué);2007年

6 王建正;基于產(chǎn)品平臺(tái)的快速設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)研究與開發(fā)[D];機(jī)械科學(xué)研究總院;2008年

7 袁濤;機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)性與串并聯(lián)體系可靠性靈敏度設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2007年

8 包志炎;定制產(chǎn)品進(jìn)化設(shè)計(jì)原理與方法研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李勝超;參數(shù)化有限元在大型機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與仿真中的應(yīng)用研究[D];上海交通大學(xué);2012年

2 石小飛;橋機(jī)主梁微粒群優(yōu)化方法研究及其軟件開發(fā)[D];太原科技大學(xué);2012年

3 潘變;橋式起重機(jī)箱形主梁的結(jié)構(gòu)仿生優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];中北大學(xué);2013年

4 周詩(shī)洋;冶金橋式起重機(jī)靜動(dòng)態(tài)特性和疲勞壽命分析[D];武漢科技大學(xué);2011年

5 王鑫磊;抓斗橋式起重機(jī)動(dòng)態(tài)特性研究[D];武漢科技大學(xué);2012年

6 姜冰;基于損傷容限理論的橋式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)可靠性研究[D];太原科技大學(xué);2012年

7 何洋洋;橋架結(jié)構(gòu)快速求解器設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)可靠性研究[D];太原科技大學(xué);2010年

8 劉玉峰;基于ANSYS的橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能分析及優(yōu)化[D];西安建筑科技大學(xué);2012年

9 魏濤;多跨連續(xù)剛構(gòu)橋的設(shè)計(jì)參數(shù)分析及研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2010年

10 王文娜;橋式起重機(jī)箱型主梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)和焊接數(shù)值模擬[D];河北科技大學(xué);2010年

，

本文編號(hào)：1544840