一种轮式可移动装备的风载计算及验证方法技术

一种轮式可移动装备的风载计算及验证方法，属于风载计算领域。可移动轮式装备能相对地面在风载的作用下移动。装备的背风面一端布置一个或多个压力传感器、位移传感器，传感器连着动力顶推装置，动力顶推装置再固定在承载墙上。可移动装备上设置多点风速传感器，布置一个风向传感器和水平传感器，测量可移动装备的实时风速、风向、水平度，用于计算实时的风载荷。控制器连接着所有传感器进行实时计算，对比理论计算的风载荷和压力传感器测量的载荷所换算成的实际风载荷，当两者出现偏差时，调整理论计算的风载荷模型相关参数，直到两者误差在允许范围内。所有传感器都采用高频无线传输模块传输到控制器上，无需流量费用，无需现场布线，测试方便。

A method of wind load calculation and verification for wheeled mobile equipment

【技术实现步骤摘要】
一种轮式可移动装备的风载计算及验证方法
本专利技术属于风载计算领域，具体涉及一种轮式可移动装备的风载计算及验证方法。
技术介绍
东南沿海地区每年都会遭受大风的影响，部分可移动装备由于没有固定住，会被风给吹走。因此，需要对其进行风载计算与验证，制定合理的抗风方案。目前，风载计算和验证主要采用经验法，无法确定装备的所承受的真实载荷。本方法可以通过模拟计算和实验验证的方法，确定风载的实际大小。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种轮式可移动装备的风载计算及验证方法。实现本专利技术目的的技术方案是：一种轮式可移动装备的风载计算及验证方法，所述的轮式可移动装备能够在地面上通过轮胎或者钢轮在风载的作用下移动；轮式可移动装备的背风面一端，布置压力传感器2和位移传感器3，压力传感器2和位移传感器3的一侧连接动力顶推装置1，动力顶推装置1支撑在承载墙上，用于承受轮式可移动装备的风载所传递的作用力；压力传感器2和位移传感器3的另一侧连接挡块5，压力传感器2直接作用在动力顶推装置1和挡块5之间的受压面上；轮式可移动装备的迎风面设置风速和风向传感器7、水平传感器6，测量可移动装备的实时风速、风向、水平度，用于计算实时的风载荷；控制器连接着所有传感器进行实时计算，对比理论计算的风载荷和压力传感器2测量的载荷所换算成的实际风载荷，当两者出现偏差时，调整理论计算的风载荷模型相关参数，直到两者误差在允许范围内；所述压力传感器2、位移传感器3、风速和风向传感器7、水平传感器6都采用高频无线传输模块传输到控制器上，无需流量费用，无需现场布线，测试方便。所述的风载计算及验证方法如下：步骤一、确定理论风载计算模型所需参数(1)需要人工输入的参数：n：轮式可移动装备由n片组成时，计算迎风面积用；A1，A2，…，A9，将迎风面积分割为多个高度的小面积，设有9个，每个小面积上均布置一个风速和风向传感器7；A01：第一片结构的外形轮廓面积；φ：第一片结构的迎风面充实率，选取见表1；C：风力系数；η：挡风折减系数；间隔比a/b：两片构件相对面之间的距离/构件迎风面的高(宽)度，其中a取构件外露表面集合形状中的最小可能值。(2)传感器自动测量的参数：θx：水平传感器6测量的角度与地面的夹角测量值；v1,v2…v9：从上到下风速仪测量的风速信号，设有9个；θz：风速和风向传感器7测量风向时，测量的角度与垂直于轮式可移动装备主迎风面积的夹角S1,S2：从上到下压力传感器2的信号，设有2个；L1,L2：从上到下位移传感器3的信号，设有2个；步骤二、利用理论风载计算模型进行计算1)计算总迎风面积对于n片型式相同且彼此等间隔平行布置的结构或构件，在纵向风力作用下，应考虑前片结构对后片结构的重叠挡风折减作用，此时结构或构件纵向的总迎风面积为：2)按照如下第一个分面积上的风载荷的计算方式，来计算每一个分面积上的风载荷首先，计算风压其中，vs为计算风速，即3s时距的平均瞬时风速，计算风速与测量风速的关系见表2，a,b,c为调整系数；然后，计算风载荷：P1＝C·p1·A·cosθz3)计算理论风载荷PL步骤三、实测风载按照压力传感器2的布置，实测风载测量值为S1,S2，考虑到轮式可移动装备的上下变形引起的误差，取平均值：S＝(S1+S2)/2步骤四、实验验证方法按照力的平衡原理，如图2所示，则：S+f+Gsinθx＝PS其中，f表示摩擦力，f＝a·G，a为摩擦系数，按照移动方式的不同取不同的值；G为被测装备的重力，PS表示实际风载荷；实际风载荷与被测装备的重力、坡度、风载有固定的关系；当现场具有一定的风速，计算获得的风载荷PL和实际风载荷PS进行对比，当不一致时，调整PL中的调整系数a,b,c，将理论风载荷进行调整，直到满足两者满足一定的误差范围。步骤五、动力顶推装置反向顶推被测轮式可移动装备，实现模拟风载，检测轮式可移动装备的抗风等级上述调整系数a,b,c设定完毕后，确定被测轮式可移动装备在一定风速下所承受的风载荷，体现在压力传感器2所测量的压力上，即风速、迎风面积、风载、压力传感器2所测压力值具有一定的关系；当需要对一个同类型的装备进行抗风能力等级的测量时，便能采用动力顶推装置1顶推被测物，来模拟加载风力，实现模拟风载的效果；顶推的时候，位移传感器(3)的平均长度测量数值变化超过100mm，则可以判定起重机已经被推动；即此时动力顶推装置(1)的顶推力通过压力传感器(2)的压力值显示出来，油缸顶推力便与风速具有了相对固定的关系。表1挡风折减系数η表2计算风压、3s时距平均瞬时风速与风力等级的对应关系所述的动力顶推装置1为液压缸或者电动缸。所述的压力传感器2的精度控制在精度控制在0.01MPa以内。所述的位移传感器3采用强磁式超声波传感器，方便安装。所述的无线传输模块采用LORA模块或者zigbee模块。所述的风速和风向传感器7的个数根据设备需要及现实情况设置。采用了上述技术方案，本专利技术具有以下的有益效果：(1)本专利技术可以计算设备所承受的实际风载荷，并进行验证。(2)当需要对一个同类型的装备进行抗风能力等级的测量时，就可以采用油缸顶推被测物模拟加载风力，实现模拟风载的效果。附图说明图1为轮式可移动装备风载测试系统的结构示意图。图2为受力分析图。图中：1动力顶推装置；2压力传感器；3位移传感器；4无线发射模块；5挡块；6水平传感器；7风速和风向传感器；8无线接收模块；9控制器显示器。具体实施方式下面将结合具体实施例对本专利技术的技术方案进行进一步的说明。一种轮式可移动装备的风载计算及验证方法，具体如下：1、理论风载计算模型(1)需要人工输入的参数：A01：为第一片结构的外形轮廓面积；A1，A2，…，A9，将迎风面积分割为多个高度的小面积，假设有9个，每个小面积上均有一个风速仪布置C：风力系数η：挡风折减系数间隔比a/b：两片构件相对面之间的距离/构件迎风面的高(宽)度，其中a取构件外露表面集合形状中的最小可能值。n：可移动设备由n片组成时，计算迎风面积用φ：为第一片结构的迎风面充实率，选取见表1(2)传感器自动测量的参数：水平仪测量的角度，与地面的夹角测量值为：θx风速仪测量的风速信号，假设有9个，从上到下依次记为：v1,v2…v9风向传感器，测量的角度与垂直于设备主迎风面积的夹角为θz压力传感器2的信号，假设有2个，从上到下依次为S1,S2位移传感器3，假设有2个，从上到下依次为L1,L2(3)理论风载计算模型1)计算总迎风面积对于n片型式相同且彼此等间隔平行布置的结构或构件，在纵向风力作用下，应考虑前片结构对后片结构的重叠挡风折减作用，此时结构纵向的总迎风面积：A：为结构纵向的总迎风面积；2)计算每一个分面积上的风载荷计算风压vs：计算风速，即3s时距的平均瞬时风速，与测量风速的关系见表2。a,b,c：为调整系数风载荷P1＝C·p1·A·cosθz3)理论风载计算结果理论风载荷2、实测风载按照压力传感器2的布置，实测风载测量值为S1,S2，考虑到设备的上下变形引起的误差，取平均值：S＝(S1+S2)/23、实验验证方法按照力的平衡原理，如图2所示，则：S+f+Gsinθx＝PSf：摩擦力，f＝a·G，a为摩擦系数，可按照移动方式的不同取不同的值G：被测装备的重力PS：实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轮式可移动装备的风载计算及验证方法，其特征在于，所述的轮式可移动装备能够在地面上通过轮胎或者钢轮在风载的作用下移动；轮式可移动装备的背风面一端，布置压力传感器(2)和位移传感器(3)，压力传感器(2)和位移传感器(3)的一侧连接动力顶推装置(1)，动力顶推装置(1)支撑在承载墙上，用于承受轮式可移动装备的风载所传递的作用力；压力传感器(2)和位移传感器(3)的另一侧连接挡块(5)，压力传感器(2)直接作用在动力顶推装置(1)和挡块(5)之间的受压面上；轮式可移动装备的迎风面设置风速和风向传感器(7)、水平传感器(6)，测量可移动装备的实时风速、风向、水平度，用于计算实时的风载荷；控制器连接着所有传感器进行实时计算，对比理论计算的风载荷和压力传感器(2)测量的载荷所换算成的实际风载荷，当两者出现偏差时，调整理论计算的风载荷模型相关参数，直到两者误差在允许范围内；所述压力传感器(2)、位移传感器(3)、风速和风向传感器(7)、水平传感器(6)都采用无线传输模块传输到控制器上；所述的风载计算及验证方法如下：步骤一、确定理论风载计算模型所需参数(1)需要人工输入的参数：n：轮式可移动装备由n片组成；A1，A2，…，A9，将迎风面积分割为多个高度的小面积，设有9个，每个小面积上均布置一个风速和风向传感器(7)；A01：第一片结构的外形轮廓面积；φ：第一片结构的迎风面充实率，选取见表1；C：风力系数；η：挡风折减系数；间隔比a/b：两片构件相对面之间的距离/构件迎风面的高/宽度，其中a取构件外露表面集合形状中的最小可能值；表1挡风折减系数η...

【技术特征摘要】
1.一种轮式可移动装备的风载计算及验证方法，其特征在于，所述的轮式可移动装备能够在地面上通过轮胎或者钢轮在风载的作用下移动；轮式可移动装备的背风面一端，布置压力传感器(2)和位移传感器(3)，压力传感器(2)和位移传感器(3)的一侧连接动力顶推装置(1)，动力顶推装置(1)支撑在承载墙上，用于承受轮式可移动装备的风载所传递的作用力；压力传感器(2)和位移传感器(3)的另一侧连接挡块(5)，压力传感器(2)直接作用在动力顶推装置(1)和挡块(5)之间的受压面上；轮式可移动装备的迎风面设置风速和风向传感器(7)、水平传感器(6)，测量可移动装备的实时风速、风向、水平度，用于计算实时的风载荷；控制器连接着所有传感器进行实时计算，对比理论计算的风载荷和压力传感器(2)测量的载荷所换算成的实际风载荷，当两者出现偏差时，调整理论计算的风载荷模型相关参数，直到两者误差在允许范围内；所述压力传感器(2)、位移传感器(3)、风速和风向传感器(7)、水平传感器(6)都采用无线传输模块传输到控制器上；所述的风载计算及验证方法如下：步骤一、确定理论风载计算模型所需参数(1)需要人工输入的参数：n：轮式可移动装备由n片组成；A1，A2，…，A9，将迎风面积分割为多个高度的小面积，设有9个，每个小面积上均布置一个风速和风向传感器(7)；A01：第一片结构的外形轮廓面积；φ：第一片结构的迎风面充实率，选取见表1；C：风力系数；η：挡风折减系数；间隔比a/b：两片构件相对面之间的距离/构件迎风面的高/宽度，其中a取构件外露表面集合形状中的最小可能值；表1挡风折减系数η(2)传感器自动测量的参数：θx：水平传感器(6)测量的角度与地面的夹角测量值；v1,v2…v9：从上到下风速仪测量的风速信号，设有9个；θz：风速和风向传感器(7)测量风向时，测量的角度与垂直于轮式可移动装备主迎风面积的夹角S1,S2：从上到下压力传感器(2)的信号，设有2个；L1,L2：从上到下位移传感器(3)的信号，设有2个；步骤二、利用理论风载计算模型进行计算1)计算总迎风面积对于n片型式相同且彼此等间隔平行布置的结构或构件，在纵向风力作用下，应考虑前片结构对后片结构的重叠挡风折减作用，此时结构或构件纵向的总迎风面积为：2)按照如下第一个分面积上的风载荷的计算方式，来计算每一个分面积上的风载荷首先，计算风压其中，vs为计算风速，即3s时距的平均瞬时风速，计算风速与测量风速的关系见表2，a,b,c为调整系数；然后，计算风载荷：P1＝C·p1·A·cosθz表2计算风压...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锐明，蔡福海，蔺红捷，王超，崔竹馨，刘刚，张维，王勇，陈晨，
申请(专利权)人：常州机电职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32