起重机抗风性能模拟装置和分析方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种起重机抗风性能模拟装置和分析方法，它建立的模型能够对制动器的制动性能进行进行仿真研究，能静态、动态地验证分析起重机抗风性能，可以整体在抗风制动过程中的动力学响应进行分析研究，如轮压的变化、滑移位移、车轮运动状态等，还可以利用该模型对制动器的选型进行配置优化分析；基于力平移定理对风荷载的等效处理能够简化边界条件施加步骤，提高仿真效率；利用本模型可以对起重机抗风防滑失效机理进行探讨，并可根据此动力模型的仿真数据对起重机抗风防滑现场试验提供指导和理论依据；起重机轮压的实际测试时可直接读取到轮压值，并具有较高的精度，能快速、高效、精确地测试每个车轮的轮压，能够避免导轨不平带来的测量影响。

Simulator and Analysis Method of Wind Resistance of Crane

The present invention relates to a simulation device and an analysis method for the wind resistance performance of cranes. The model established by the device can simulate and study the braking performance of brakes, verify and analyze the wind resistance performance of cranes statically and dynamically, and analyze and study the dynamic response of cranes in the process of wind resistance braking as a whole, such as the change of wheel pressure, slip, wheel motion state, etc. The model is used to optimize the brake configuration; the equivalent treatment of wind load based on the force translation theorem can simplify the steps of applying boundary conditions and improve the efficiency of simulation; the model can be used to discuss the failure mechanism of anti-wind and anti-skid of crane, and provide guidance and theoretical basis for the field test of anti-wind and anti-skid of crane based on the simulation data of the dynamic model. According to the data, the wheel pressure value can be read directly in the actual test of crane wheel pressure, and has a high accuracy. It can test the wheel pressure of each wheel quickly, efficiently and accurately, and can avoid the measurement impact caused by the rail unevenness.

【技术实现步骤摘要】
起重机抗风性能模拟装置和分析方法
本专利技术涉及一种起重机抗风性能模拟装置和分析方法，它采用动力模型模拟，及仿真数据分析对起重机抗风防滑失效机理进行研究。
技术介绍
室外轨道起重机、特别是在沿海与港口的大型起重机的强风滑动引发的灾害是工程界关注的问题。由于没有建立有效的抗风滑动系统的设计与检测评估体系，导致由强风滑动引起的事故频繁发生。2004年上海两台60T龙门吊被突发强风吹动滑行，滑行了大约70m后失控倾斜倒地；2004年营口港价值七千万元人民币的两台岸边集装箱门式起重机在正常天气情况下，突遇强阵风，将该设备刮动，沿着起重机轨道飞速行走，直至轨道终点倾翻至海中，共造成约1.4亿元人民币的损失；2003年横扫韩国的台风“鸣蝉”，瞬间达42.7m/s的狂风刮到了釜山港区集装箱码头的10多台重达近千吨的起重机，11台集装箱起重机被吹倒并不同程度受损死亡人数超过百人，直接经济损失13亿美元。由此可见起重机抗风防滑失效无论是在国内还是在国外都有严重的事故发生，而起重机抗风防滑失效的原因目前并不是很清楚。一些学者认为起重机在风荷载的作用下产生移动，随着风荷载的持续作用，起重机加速运动，形成很大的动能，然后和其他起重机碰撞，造成群体性毁坏的事故。但是在起重机设计时已经对起重机抗风防滑进行校核，在一些规范中明确要求起重机出现整机滑移时的最大的抗风能力一般9～10级，非工作状态下沿海起重机的抗倾覆稳定性风压取值为600～1000pa，并且在1996年15号台风造成湛江港16台大型起重机被毁之后，交通部于1996年底发布了《关于新建、扩建、改建的沿海港口码头及其大型港口机械配置防风抗台装置的通知》，该通知规定了工作状态下的设计抗风能力由9～10级风提高到11级风；非工作状态下的设计抗风能力由600～1000Pa提高到1850Pa(相当于风速55m/s),提高近一倍。但是经过事故调查之后发现当地气象方面并没有很大的风，所有事故现场的风都不超过10级，并且这种风只对起重机造成了损坏，对近在咫尺的树木、建筑物确没有明显的影响。由此可以看出起重机的抗风失效并不是单纯的由于风级过大造成的，可能还有其他的因素，例如防风制动装置摩擦系数不足、风的上拔力、吊物对起重机的影响、轨道和轮子之间是否有异物降低了摩擦系数等，这些都有可能降低起重的抗风防滑能力。目前的针对起重机的抗风防滑性能主要还是处在制动器的研究，包括新型制动器的研制、制动器的选型和配置以及抗风防滑装置实验平台等，如也有一些学者提出现场测试起重机抗风防滑的试验方法，但是该方法只能从静态上从对验证起重机的抗风防滑能力。有些学者应用多体动力学对起重机的车轮-轮边制动器的制动性能进行了研究，但是该研究只是从局部上研究，并不能对起重机整体在抗风制动过程中的动力学响应进行分析。对于从整体上对起重机防滑的动力特性缺少研究。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种起重机抗风性能模拟装置和分析方法，它能够静态、动态地验证分析起重机抗风性能，从而可以整体在抗风制动过程中的动力学响应进行分析研究。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种起重机抗风性能模拟装置，该模拟装置采用门式起重机模型来模拟起重机进行分析，该门式起重机模型包括主梁，主梁水平横向设置，主梁两侧的底部通过多根支脚与水平纵向设置的两根横梁固定，横梁的底部通过轮子设置于水平纵向设置的轨道上，所述轮子包括主动轮和从动轮，主动轮和从动轮间隔设置，主动轮由电机控制驱动，带着从动轮一起运动，所述主动轮上连接有减速器，减速器上连有与之配合的制动器，制动器的输入端连有制动电机，通过制动电机来对主动轮进行制动，使其由滑动变为滚动，实现制动，所述横梁的一端还设置有夹轨器，所述轨道上还设置有轮压测试装置，轮压测试装置的宽度与轨道宽度相同，该轮压测试装置包括车轮垫块，该车轮垫块是呈矩形弹性体，车轮垫块前端为斜面，所述车轮垫块的中间开孔并设为传感器放置区，该传感器放置区中设置有轮辐式传感器，轮辐式传感器与采集装置相连，采集装置与上位机相连，车轮垫块在轮辐式传感器的正上方为承载区，车轮压在承载区上通过轮辐式传感器来测得压力。一种起重机抗风性能的分析方法：基于ADAMS和SolidWorks建立起重机结构模型，对起重机动力学模型简化，只建立起重机承重结构、车轮、轨道、制动器闸瓦和轮轴，起重机共有64个车轮，在32个车轮上布置制动器，有制动器和无制动器的车轮交替排列，轮轴-车架和车架以上结构件之间用固定副将其连接，轮轴和车轮用旋转副连接，根据某轮边制动器建立制动器闸瓦，并保证闸瓦和车轮有1mm的开闸间隙，制动闸瓦和车轮的动摩擦系数取0.35，静摩擦系数取0.4，用滑移副连接制动闸瓦和车架，车轮和轨道、制动器闸瓦-车轮采用Hertz理论，采用非线性等效弹簧阻尼模型模拟其接触力，轮边制动器-车轮和车轮-轨道的摩擦力用Coulomb模型模拟，用固定副将轨道和大地连接，模拟大地对轨道的支撑力，在轮轴和车轮的旋转副上施加驱动力矩,模拟电机和减速器对起重机的驱动力，在垂直闸瓦方向施加水平荷载，模拟轮边制动器的制动力；风荷载通过风压的形式作用在起重机上，为了简化施加荷载过程，根据力在刚体上的平移原理，将该风荷载对起重机结构的推力简化到起重机质心位置，得到一个力和一个力矩，仿真起重机运行历程如下：首先在起重机质心位置上施加驱动力，起重机开始运动，当速度达到1m/min时在起重机质心位置处施加等效后的风荷载，同时轮边制动器开始施加夹紧力，夹紧力从开始工作到额定夹紧力作用时间为1s，制动器闸瓦与车轮的摩擦力使起重机减速直至停止，数值仿真时间为7s。本专利技术的有益效果：这种起重机抗风性能模拟装置和分析方法建立的精心模型能够对制动器的制动性能进行进行仿真研究，它能够静态、动态地验证分析起重机抗风性能，从而可以整体在抗风制动过程中的动力学响应进行分析研究，如轮压的变化、滑移位移、车轮运动状态等，还可以利用该模型对制动器的选型进行配置优化进行分析；基于力平移定理对风荷载的等效处理能够简化边界条件施加步骤，提高仿真效率；利用本模型可以对起重机抗风防滑失效机理进行探讨，并可根据此动力模型的仿真数据对起重机抗风防滑现场试验提供指导和理论依据；起重机轮压的实际测试时可直接读取到轮压值，并具有较高的精度，能够快速、高效、精确地测试每个车轮的轮压，安全性较高，并且能够避免导轨不平带来的测量影响，从而弥补了现有轮压测试的短缺，具有广泛的推广价值。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术起重机抗风性能模拟装置的示意图。图2为图1中横梁的主视图。图3为图1中横梁的俯视图。图4为本专利技术起重机抗风性能分析方法中风荷载通过风压的形式作用在起重机的力的平移过程图。图5为本专利技术起重机抗风性能分析方法中轮边制动器施加的夹紧力的时程曲线图。图6为本专利技术起重机抗风性能分析方法中起重机在有无风荷载作用下的制动位移时程曲线图。图7为本专利技术起重机抗风性能分析方法中起重机沿风方向行走时前轮和后轮的轮压曲线图。图8为本专利技术起重机抗风性能分析方法中起重机的车轮转速时程曲线图。图9是本专利技术起重机抗风性能模拟装置中轮压测试装置的示意图。图10为图9中车轮垫块的示意图。图11为图10的俯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种起重机抗风性能模拟装置，其特征在于：该模拟装置采用门式起重机模型(1)来模拟起重机进行分析，该门式起重机模型(1)包括主梁(2)，主梁(2)水平横向设置，主梁(2)两侧的底部通过多根支脚(3)与水平纵向设置的两根横梁(4)固定，横梁(4)的底部通过轮子设置于水平纵向设置的轨道上，所述轮子包括主动轮(5)和从动轮(6)，主动轮(5)和从动轮(6)间隔设置，主动轮(5)由电机控制驱动，带着从动轮(6)一起运动，所述主动轮(5)上连接有减速器(7)，减速器(7)上连有与之配合的制动器(8)，制动器(8)的输入端连有制动电机(9)，通过制动电机(9)来对主动轮(5)进行制动，使其由滑动变为滚动，实现制动，所述横梁(4)的一端还设置有夹轨器(10)，所述轨道(11)上还设置有轮压测试装置(12)，轮压测试装置(12)的宽度与轨道(11)宽度相同，该轮压测试装置(12)包括车轮垫块(12.1)，该车轮垫块(12.1)是呈矩形弹性体，车轮垫块(12.1)前端为斜面(12.2)，所述车轮垫块(12.1)的中间开孔并设为传感器放置区(12.3)，该传感器放置区(12.3)中设置有轮辐式传感器(12.4)，轮辐式传感器(12.4)与采集装置相连，采集装置与上位机相连，车轮垫块(12.1)在轮辐式传感器(12.4)的正上方为承载区(12.5)，车轮压在承载区(12.5)上通过轮辐式传感器(12.4)来测得压力。...

【技术特征摘要】
1.一种起重机抗风性能模拟装置，其特征在于：该模拟装置采用门式起重机模型(1)来模拟起重机进行分析，该门式起重机模型(1)包括主梁(2)，主梁(2)水平横向设置，主梁(2)两侧的底部通过多根支脚(3)与水平纵向设置的两根横梁(4)固定，横梁(4)的底部通过轮子设置于水平纵向设置的轨道上，所述轮子包括主动轮(5)和从动轮(6)，主动轮(5)和从动轮(6)间隔设置，主动轮(5)由电机控制驱动，带着从动轮(6)一起运动，所述主动轮(5)上连接有减速器(7)，减速器(7)上连有与之配合的制动器(8)，制动器(8)的输入端连有制动电机(9)，通过制动电机(9)来对主动轮(5)进行制动，使其由滑动变为滚动，实现制动，所述横梁(4)的一端还设置有夹轨器(10)，所述轨道(11)上还设置有轮压测试装置(12)，轮压测试装置(12)的宽度与轨道(11)宽度相同，该轮压测试装置(12)包括车轮垫块(12.1)，该车轮垫块(12.1)是呈矩形弹性体，车轮垫块(12.1)前端为斜面(12.2)，所述车轮垫块(12.1)的中间开孔并设为传感器放置区(12.3)，该传感器放置区(12.3)中设置有轮辐式传感器(12.4)，轮辐式传感器(12.4)与采集装置相连，采集装置与上位机相连，车轮垫块(12.1)在轮辐式传感器(12.4)的正上方为承载区(12.5)，车轮压在承载区(12.5)上通过轮辐式传感器(12.4)来测得压力。2.一种起重...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛志钢，苏文胜，孙小伟，王欣仁，胡东明，李云飞，朱志鑫，
申请(专利权)人：江苏省特种设备安全监督检验研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32