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）是(shi)鐵(tie)路(lu)貨(huo)場(chang)裝(zhuang)卸(xie)集(ji)裝(zhuang)箱(xiang)的(de)主(zhu)要(yao)機(ji)型(xing)
，其(qi)減(jian)搖(yao)係(xi)統(tong)能(neng)使(shi)集(ji)裝(zhuang)箱(xiang)吊(diao)具(ju)的(de)擺(bai)動(dong)迅(xun)速(su)衰(shuai)減(jian)，並(bing)在(zai)較(jiao)短(duan)時(shi)間(jian)內(nei)使(shi)吊(diao)具(ju)相(xiang)對(dui)於(yu)小(xiao)車(che)處(chu)於(yu)靜(jing)止(zhi)狀(zhuang)態(tai)，以(yi)利(li)於(yu)吊(diao)具(ju)的(de)準(zhun)確(que)對(dui)位(wei)和(he)集(ji)裝(zhuang)箱(xiang)的(de)快(kuai)速(su)碼(ma)放(fang)
，提(ti)高(gao)裝(zhuang)卸(xie)的(de)作(zuo)業(ye)效(xiao)率(lv)和(he)安(an)全(quan)性(xing)。對(dui)起(qi)重(zhong)機(ji)吊(diao)重(zhong)的(de)動(dong)力(li)學(xue)行(xing)為(wei)研(yan)究(jiu)一(yi)般(ban)在(zai)小(xiao)車(che)吊(diao)重(zhong)結(jie)構(gou)耦(ou)合(he)係(xi)統(tong)中(zhong)進(jin)行(xing)116，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
、jianyaoxiaoguolianghaodengtedian
，shimuqianjizhuangxiangqizhongjizhongyingyongjiaoduodexingshi。qiyeyayougangdexuanzeheyeyaxitongdeshejishiyingxiangjianyaoxiaoguodezhuyaoyinsu，xuanzedeyeyayougangtaixiao，huishijianyaoxiaoguobuhao
，ertaidayouhuizuaidiaojukongzaixiajiang。benwenduiyeyayougangshijianyaoxitongjinxingdonglixuefenxi，dechuyingxiangjizhuangxiang（簡稱吊重）減搖效果的因素，為實際工程設計提供依據。

 

zuyudiaojushangdedinghualunzujiaochalianjie，jianyaojuantongtongguolianchuandongzhuangzhigensuiqishengjuantongtongbuxuanzhuan。dangyouyudachehuoxiaocheqidonghuozhidongyinqidiaojubaidongshi，youyujianyaoshengdejiaochalianjiefangshiheyeyaxitongdezuoyong，shibaidongshuaijian。dangdiaojudechushibaidongxiangyoushi
，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；大da車che和he小xiao車che運yun行xing機ji構gou或huo回hui轉zhuan機ji構gou工gong作zuo時shi，高gao壓ya回hui路lu確que保bao減jian搖yao鋼gang絲si繩sheng有you較jiao大da的de張zhang緊jin力li
，以yi產chan生sheng良liang好hao的de減jian搖yao效xiao果guo。用yong

，考kao慮lv到dao液ye壓ya油you缸gang式shi減jian搖yao係xi統tong的de結jie構gou特te點dian及ji滯zhi後hou期qi的de影ying響xiang，不bu計ji鬆song弛chi側ce減jian搖yao鋼gang絲si繩sheng對dui吊diao重zhong的de作zuo用yong力li；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。