集裝箱起重機液壓油缸式減搖係統的動力學分析

 

    軌行式集裝箱門式起重機（簡稱集裝箱起重機）shitieluhuochangzhuangxiejizhuangxiangdezhuyaojixing，qijianyaoxitongnengshijizhuangxiangdiaojudebaidongxunsushuaijian
，bingzaijiaoduanshijianneishidiaojuxiangduiyuxiaochechuyujingzhizhuangtai，yiliyudiaojudezhunqueduiweihejizhuangxiangdekuaisumafang
，tigaozhuangxiedezuoyexiaolvheanquanxing。duiqizhongjidiaozhongdedonglixuexingweiyanjiuyibanzaixiaochediaozhongjiegououhexitongzhongjinxing116
，所以本文選取小車集裝箱係統為研究對象。在眾多的減搖型式171中，液壓油缸式減搖係統181具有結構簡單
、減jian搖yao效xiao果guo良liang好hao等deng特te點dian

，是shi目mu前qian集ji裝zhuang箱xiang起qi重zhong機ji中zhong應ying用yong較jiao多duo的de型xing式shi。其qi液ye壓ya油you缸gang的de選xuan擇ze和he液ye壓ya係xi統tong的de設she計ji是shi影ying響xiang減jian搖yao效xiao果guo的de主zhu要yao因yin素su，選xuan擇ze的de液ye壓ya油you缸gang太tai小xiao，會hui使shi減jian搖yao效xiao果guo不bu好hao，而er太tai大da又you會hui阻zu礙ai吊diao具ju空kong載zai下xia降jiang。本ben文wen對dui液ye壓ya油you缸gang式shi減jian搖yao係xi統tong進jin行xing動dong力li學xue分fen析xi
，得de出chu影ying響xiang集ji裝zhuang箱xiang（簡稱吊重）減搖效果的因素
，為實際工程設計提供依據。

 

    組zu與yu吊diao具ju上shang的de定ding滑hua輪lun組zu交jiao叉cha連lian接jie
，減jian搖yao卷juan筒tong通tong過guo鏈lian傳chuan動dong裝zhuang置zhi跟gen隨sui起qi升sheng卷juan筒tong同tong步bu旋xuan轉zhuan。當dang由you於yu大da車che或huo小xiao車che起qi動dong或huo製zhi動dong引yin起qi吊diao具ju擺bai動dong時shi，由you於yu減jian搖yao繩sheng的de交jiao叉cha連lian接jie方fang式shi和he液ye壓ya係xi統tong的de作zuo用yong，使shi擺bai動dong衰shuai減jian。當dang吊diao具ju的de初chu始shi擺bai動dong向xiang右you時shi，繩shenga和繩b拉力增大（張緊1液壓油缸式減搖係統液壓油缸式減搖係統構造示意圖如所示
，它由減搖卷筒、減搖鋼絲繩、液壓油缸

、液壓泵站和滑輪組等組成。減搖鋼絲繩通過小車上的定滑輪基金項目：四川省科技攻關項目（2006Z08037）西南交通大學科技發展基金資助項目（2006A03）係統的拉格朗日方程為2係統動力學分析bookmark2大車或小車運行對吊重搖擺的影響效果是相同的19111
，這裏隻考慮小車吊重運動係統，同時，將液壓油缸式減搖係統的模型做如下簡化處理。

 

    （1）吊重在無減搖係統、且不考慮其他阻力時相似於自由懸掛的單擺。

 

    （2）係統分析時隻考慮吊重的橫向擺動，且擺為係統的動能和勢能，Fx，為自由度xi產生的力，kN；F9為自由度9產生的九kN；D為因摩擦而消耗的力

，kN.由式（i）係統運動時的動能為（3）減搖鋼絲繩對吊重的水平分力大小近似與T―小車速度大小成正比，方向與小車速度方向相反。m2/（/92+2xi9cos9）（3
；側）
，繩c和繩d為鬆弛側，液壓缸A和B的活塞杆向有杆腔側伸出

，油缸腔壓力升高；當壓力達到溢流閥的調定壓力時
，溢流閥打開，壓力油經溢流閥回油箱；與此同時
，與鬆弛側鋼絲繩連接的液壓缸C和D在液壓係統油壓的作用下
，活塞杆向無杆腔側回縮
，使c和d繩保持張緊狀態；經過上述過程的擺動，不斷有壓力油從溢流閥溢出，從而將吊具擺動的能量轉化為液壓油緩衝的能量，達到減搖的目的。

 

    為液壓油缸式減搖係統液壓原理圖。它有2個不同壓力的液壓回路控製：起升機構升降時，低壓回路確保減搖鋼絲繩同步升降阻力小
，但又能隨時張緊；dachehexiaocheyunxingjigouhuohuizhuanjigougongzuoshi，gaoyahuiluquebaojianyaogangsishengyoujiaodadezhangjinli
，yichanshenglianghaodejianyaoxiaoguo。yong

，kaolvdaoyeyayougangshijianyaoxitongdejiegoutedianjizhihouqideyingxiang，bujisongchicejianyaogangsishengduidiaozhongdezuoyongli
；考慮吊重起升繩偏擺角9相對於減搖繩的斜拉角度01和02較小
，故可視減搖鋼絲繩對吊重的力方向恒定。

 

    （4）減搖鋼絲繩重量忽略不計，繩長不變。

 

    減搖係統可近似簡化為如所示，小車和吊重的質量分別為mi和m2

，建立圖中坐標係
，mi和m2的坐標分別為i（xi，yi）和2（x2
，2）。係統受到水平麵的約束，同時考慮到吊重在小角度內搖擺，所以具有2個自由度。選取xi和9為廣義坐當（0，可得特解：擺幅和時間的關係分別為選取吊重在*低處為係統的零勢能位置，則係統的勢能為式（2）
，得係統動力學方程為0
，並稱k為液壓減搖係統結構參數；9i，02為減搖繩斜拉角。

 

    顯然，方程組（5）是非線性的，當吊重擺動很小，則可近似認為sinPI，cos93
，且可忽略含P或XiP的高階微量，有‘G（即分析起重機小車在製動時的減搖效果，即有Xi=0，F（=分別代入式（6）得解得式衰減。由式（8）可知，吊重有效質量m2
、起升繩有效長度l和減搖係統結構參數k會影響擺角的衰減時間，當m2和l一定時，合理取值k可得到期望的減搖效果。

 

    其中3計算實例以某集裝箱起重機為例進行計算，各參數分別取值如下。吊重m2=40000kg起升繩有效長度l=3i3m，取l=8m，小車運行丁速度Vtmlley=65m-min-i，小車製動時間（b=6s，小車在無減搖機構作用下的*大擺角09.8m-s-2，液壓減搖係統結構參數k分別取（7）分別有擺幅和時間的仿真結果如所示。從可見，就減搖液壓係統本身而言
，參數k對擺幅衰減所需的時間影響較大。其中k=-40時，對集裝箱擺幅衰減的時間明顯較k=-20000kg-s-1和k=-60000kg-s-1時短，其減搖效果明顯優於後兩者。

 

    仿真結果4結論對液壓油缸式減搖係統的動力學研究表明，影響減搖效果的因素主要有減搖繩的斜拉角度ft和2
，起升繩有效長度/，吊重的有效質量m2和液壓減搖係統結構參數k.尤其是液壓減搖係統結構參數k值的合理選取，是集裝箱起重機液壓減搖係統獲得良好減搖效果的關鍵。

 

    同tong時shi，用yong簡jian化hua模mo型xing對dui係xi統tong進jin行xing動dong力li學xue分fen析xi和he對dui動dong力li學xue方fang程cheng進jin行xing線xian性xing化hua，存cun在zai著zhe一yi定ding的de誤wu差cha，還hai需xu進jin一yi步bu完wan善shan。對dui此ci，比bi較jiao理li想xiang的de是shi用yong動dong態tai仿fang真zhen方fang法fa來lai比bi較jiao真zhen實shi地di模mo擬ni液ye壓ya減jian搖yao係xi統tong。