【摘要】：電動(dòng)起重機(jī)是一種廣泛用于冶金廠、機(jī)械制造廠、電站、港口、鐵路等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)的搬運(yùn)設(shè)備,是在現(xiàn)代化生產(chǎn)、運(yùn)輸和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用的、不可或缺的設(shè)備。正確地量化電動(dòng)起重機(jī)系統(tǒng)在工作過(guò)程中的動(dòng)力行為是起重機(jī)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的事情,是改進(jìn)起重機(jī)控制和工作性能,保證電動(dòng)起重機(jī)安全、可靠和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵。 起重機(jī)概率設(shè)計(jì)和壽命設(shè)計(jì)是正在積極探索中的起重機(jī)設(shè)計(jì)方法,其中,必須解決的重要問(wèn)題之一則是可以得到能夠正確地反映工作過(guò)程中起重機(jī)組成元件或構(gòu)件危險(xiǎn)截面所受應(yīng)力的時(shí)間歷程。動(dòng)力建模是獲取這些應(yīng)力時(shí)間歷程的必要手段,因此,迫切需要構(gòu)建能夠更真實(shí)、更本質(zhì)地反映起重機(jī)作業(yè)過(guò)程的動(dòng)力學(xué)模型。 基于電動(dòng)起重機(jī)是機(jī)電耦合系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),本文提出了考慮工作機(jī)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)、負(fù)載、電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之間耦合效應(yīng)的三維電動(dòng)起重機(jī)機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和控制統(tǒng)一建模的思想。在這個(gè)統(tǒng)一的三維動(dòng)力模型中,不再需要事先假定電機(jī)的電磁扭矩或電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速,工作過(guò)程中起重機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)可以在系統(tǒng)機(jī)電能量的交互過(guò)程中自然而然地確定,從而可以更真實(shí)地量化電動(dòng)起重機(jī)中驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的電磁扭矩時(shí)間歷程以及起重機(jī)組成元件和構(gòu)件的動(dòng)力響應(yīng)。這種方法在已公開(kāi)發(fā)表的電動(dòng)起重機(jī)動(dòng)力學(xué)和控制的文獻(xiàn)中還未見(jiàn)報(bào)道過(guò)。 本文以轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng)和變頻調(diào)速系統(tǒng)控制的單小車電動(dòng)橋式起重機(jī)為例,提出了用于表達(dá)電動(dòng)橋式起重機(jī)不同工作過(guò)程的負(fù)載-機(jī)構(gòu)-結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的修正拉格朗日函數(shù),以及應(yīng)用起重機(jī)設(shè)計(jì)理論、分析力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、機(jī)械動(dòng)力學(xué)、電機(jī)分析及其控制理論構(gòu)建工作過(guò)程中的三維電動(dòng)起重機(jī)機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和控制統(tǒng)一模型的一般方法。這種方法不僅適合于電動(dòng)起重機(jī)械,也可以推廣到其它電動(dòng)機(jī)械的機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和控制的統(tǒng)一建模中。 本文對(duì)由轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng)控制的、起升機(jī)構(gòu)配置單機(jī)械制動(dòng)器的32t橋式起重機(jī)吊運(yùn)起升負(fù)載的全速上升過(guò)程,重載和半載全速下降過(guò)程,以及配置雙機(jī)械制動(dòng)器的32t橋式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)在雙制動(dòng)器作用下的異常制動(dòng)過(guò)程和一個(gè)制動(dòng)器失效情況下的異常制動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。詳細(xì)分析了這些動(dòng)力過(guò)程中起重機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力特點(diǎn),討論了正常負(fù)載升降過(guò)程中起重機(jī)司機(jī)的操作、電氣控制方案、機(jī)電系統(tǒng)參數(shù)以及雙制動(dòng)器起升機(jī)構(gòu)異常制動(dòng)過(guò)程中機(jī)械制動(dòng)器方案、負(fù)載大小、制動(dòng)開(kāi)始時(shí)負(fù)載的位置和起升速度等因素對(duì)起重機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力行為的影響。 本文充分展示了電動(dòng)起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)正常工作過(guò)程中的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)對(duì)司機(jī)操作非常敏感的特征和起升機(jī)構(gòu)的起動(dòng)過(guò)程中,尤其是,重物的下降制動(dòng)過(guò)程中,電機(jī)的電磁扭矩和起升機(jī)構(gòu)高速軸扭矩出現(xiàn)大幅度震蕩的特點(diǎn),以及起重機(jī)機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和控制統(tǒng)一建模的必要性。發(fā)現(xiàn)：(1)降低司機(jī)的操作速度并不能導(dǎo)致系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)峰值和幅值的單調(diào)減小；(2)對(duì)起重機(jī)自身而言,起升機(jī)構(gòu)低速運(yùn)行情況下發(fā)生的異常制動(dòng)并不一定就比高速運(yùn)行情況下的異常制動(dòng)更安全；(3)對(duì)于配置雙機(jī)械制動(dòng)器的起升機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō),為確保雙制動(dòng)器冗余功能的安全實(shí)施,一個(gè)機(jī)械制動(dòng)器失效時(shí)發(fā)生的異常制動(dòng)應(yīng)該是設(shè)計(jì)過(guò)程中必須重視的一個(gè)重要工況。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TH215

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2636223