船用起重機是海洋工程船舶的核心裝備之一,廣泛應用于水上設施建設、貨物運輸、水下打撈和勘探等工作,其作業(yè)環(huán)境特殊,在海上作業(yè)時吊重會產生大幅度的搖擺,吊重無法精確定位,極大的降低了工作效率。因此研究船用起重機吊重系統(tǒng)的動力學特性,設計出有效抑制吊重搖擺的減搖裝置具有重要意義。本文中作者建立了船用起重機吊重系統(tǒng)動力學模型,在分析牽引索式減搖裝置工作原理基礎上,建立了減搖裝置液壓系統(tǒng)收放繩側的動力學模型,根據(jù)機器人學空間變換理論,建立了配備牽引索式減搖裝置船用起重機吊重系統(tǒng)在其自身運動和外界船舶運動激勵下的動力學模型,為后續(xù)減搖裝置張力控制系統(tǒng)研究以及進行整個系統(tǒng)的動力學分析奠定了基礎。在所建立的減搖裝置液壓系統(tǒng)動力學模型的基礎上進行拉普拉斯變換求得液壓系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型,根據(jù)傳遞函數(shù)分析系統(tǒng)的頻率和阻尼特性,并提出提高系統(tǒng)響應的方法。設計了基于PID控制原理的液壓系統(tǒng)恒張力控制方案,并對其進行仿真研究,通過調整比例、積分和微分的參數(shù),提高了張力輸出的控制精度及響應時間。為解決牽引索上拉力設定值突變時會出現(xiàn)松繩的問題,改進原有吊盤機械結構,設計了用于防止牽引索松索的彈簧張緊器,及時補償了牽引... 

【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．２減搖起重機??Ｆｉｇ．?２．２?Ａｎｔｉ－ｒｏｌｌｉｎｇ?ｃｒａｎｅ??－１１?－??

?大連海事大學碩士學位論文???當?shù)踔卦谕獠考钕聫模腰c到Ｑｉ點移動時，與牽引索ＱＪ相連的減搖馬達進行主??動收繩，使牽引索ＱＪ上拉力較小，同時與牽引索ＱＩ和ＱＤ上相連的減搖馬達進行被動??放繩運動，使牽引索Ｑ１和ＱＤ上保持較大拉力，這樣使得三根牽引索的合外力與吊重??的運動方向相反，消耗吊重擺動能量，達到減搖吊重搖擺的目的。減搖裝置液壓驅動系??統(tǒng)采用單泵驅動三臺減搖馬達進行正反轉運動，由于驅動每臺減搖馬達回路上的液壓元??件相同，因此僅以一條減搖回路為例進行說明。如圖２．３為減搖回路液壓系統(tǒng)原理。??ｒｄｉ??「寫）?????５??！?ＰＬＣ?ｉ??３＿今?ｉ２??１液壓泵２單向截止閥３溢流閥４比例調速閥５電磁換向閥６奴向液壓鎖７雙向溢流閥組??８減搖液壓馬達＾??圖２．３減搖回路液壓系統(tǒng)??Ｆｉｇ．?２．３?Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ?ｓｙｓｔｅｍ?ｏｆ?ａｎｔｉ－ｒｏｌｌｉｎｇ?ｃｉｒｃｕｉｔ??系統(tǒng)中的液壓油通過液壓栗加壓，首先經過單項截止閥，然后流經比例調速閥和電??磁換向閥，最終進入減搖液壓馬達，在ＰＬＣ控制系統(tǒng)的作用下控制比例調速閥閥口開度??大小以及電磁換向閥的方向，進而控制減搖馬達的轉速和轉向，從而進行控制牽引索的??收放繩運動。??２．２．２收繩側動力學模型建立??船用起重機在海上進行作業(yè)時，牽引索追隨主吊索運動，吊重在起重機本身起升回??轉變幅運動以及外界負載的作用下，在空間產生不規(guī)則擺動，不僅使得牽引索速度大小??和方向隨時間不斷變化，而且起重機運動和船舶運動相互耦合，使得牽引索的動力響應??復雜，要考慮全參數(shù)影響的張力系統(tǒng)動力學數(shù)學模型難度很大，因此在動力學建模中做??出

?大連海事大學碩士學位論文???（２）忽略牽引索中的扭轉和彎曲，只考慮其承受張力作用。??（３）假設牽引索的張力和牽引索的應變屬于一一對應關系。??則收繩側張力系統(tǒng)工作原理示意圖可簡化為如圖２．４所示。??乂吊重??減搖馬達韻??圖２．４收繩側張力系統(tǒng)工作原理??Ｆｉｇ．?２．４?Ｗｏｒｋｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｅｎｓｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ?ａｔ?ｔｈｅ?ｓｉｄｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｒｏｐｅ??對收繩側減搖馬達進行動力學分析，根據(jù)減搖馬達的力矩平衡方程可得：??Ｍ－ＴＲ?＝?Ｊ＾－?＋?Ｂ—?（２．１５）??ｄｔ２?ｄｔ??其中，Ｍ—為減搖馬達輸出轉矩，Ｎ．ｍ；??ｒ一為牽引索對減搖馬達的拉力，Ｎ；??一為與減搖卷筒的半徑，幾乎不變，ｍ；??？／一為折合到減搖馬達軸上的總的轉動慣量，ｋｇＭｎ２；??６一為減搖馬達的角度，ｒａｄ：??５—為黏性阻尼系數(shù)，Ｎ．ｍ．ｓ／ｒａｄ。??由減搖回路液壓原理圖２．３可知，設定泵出口溢流閥的壓力為＾，回油路溢流閥壓??力設定值為Ｐ２，系統(tǒng)中通過控制調速閥閥口開度調節(jié)進入馬達的流量從而調節(jié)馬達轉??速，忽略單項截止閥、電磁換向閥、液壓鎖的節(jié)流壓力損失和液壓管路的沿程損失，設??減搖馬達兩端壓差為匕，則減搖馬達輸出轉矩為：??Ｍ?＝?＾－ＶｍｐＬ?（２．１６）??２ｎ??其中，匕一為減搖馬達排量，Ｌ／ｒ。??在圖２．４收繩側張力系統(tǒng)示意圖中，與減搖馬達相連的卷筒半徑為卷筒旋轉的??角度為０，則在減搖馬達驅動下，卷筒收繩側線速度為％，吊重在外部載荷作用下的運??－１３－??

【參考文獻】：
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本文編號：3431363