一种非对称定距双钩塔吊整箭平稳起吊方法技术

本发明专利技术公开了一种非对称定距双钩塔吊整箭平稳起吊方法，首先建立非对称定距双钩塔吊整箭平稳起吊状态的力学模型；对该力学模型进行分析，建立起吊平衡状态时的方程组并对其求解，根据求解计算结果确定起吊的初始位置；得出一个能够平稳起吊的条件和实施方法。本发明专利技术是以运载火箭吊装为应用背景的一种非对称定距双钩塔吊整箭平稳起吊方法。该方法考虑了定距双钩塔吊的非对称状态对起吊稳定性的影响，通过建立整个吊装系统的力学模型，给出平稳起吊的双钩拉力比例关系及吊装产品初始位置确定方法；并进一步给出平稳起吊的实施步骤，该方法能够实现非对称定距双钩塔吊的平稳起吊，并经过了试验验证；该方法能够兼容塔吊对称的状态，同时也适用于其它细长构件的吊装。同时也适用于其它细长构件的吊装。同时也适用于其它细长构件的吊装。

【技术实现步骤摘要】
一种非对称定距双钩塔吊整箭平稳起吊方法


[0001]本专利技术涉及一种非对称定距双钩塔吊平稳起吊方法，具体地说是以运载火箭吊装为应用背景的非对称定距双钩塔吊平稳起吊方法，属于机械领域。

技术介绍

[0002]运载火箭的吊装是火箭测试发射过程中一项重要工作，实现方式是使用塔吊将火箭从水平运输车上吊装至塔架发射台上。其主要步骤分为：水平起吊、翻转起竖、产品对接三个步骤。在工程建设和航天试验中，大型构件的起吊有三种方法，双起重机起吊、可调距双钩起吊，定距双钩起吊，根据火箭起吊特点和需求，当前发射场普遍采用定距双钩的方法起吊，采用单车定距双钩方法起吊时，双钩沿被吊件前后吊点方向倾斜，形成一定角度，通过不断调整质心实现水平起吊。由于两个吊钩与吊装产品不是垂直状态，可能产生水平方向上的外力，进而导致水平起吊过程中出现晃动现象，这种水平晃动是火箭吊装的一项严重安全隐患，因此水平起吊阶段是最关键一步。为确保平稳起吊，水平起吊前必须正确选择塔吊的初始位置，以及正确配置主副起升机构拉力大小和比例关系。
[0003]发射场吊装工作按照相应操作规程进行，该操作规程采用方法与中国专利CN106185598A(一种整箭定距双钩平稳起吊的方法)中所述方法一致。严格按照该操作规程，在某工位某型火箭吊装过程中，在箭体水平起吊瞬间出现了明显的位移晃动。本专利技术针对上述方法中存在的问题，分析了晃动产生的原因，考虑了非对称吊钩对起吊平衡条件的影响，提出了一种非对称定距双钩塔吊平稳起吊方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在提供一种非对称定距双钩塔吊平稳起吊方法，考虑了定距双钩塔吊不对称因素的影响，建立了包含塔吊吊钩状态的完整力学模型，得出平稳起吊的条件和具体实施方法，并在试验中得到了验证。
[0005]本专利技术要解决水平起吊过程中的晃动问题，需要建立起吊瞬间处于平衡态时的基本力学模型，该模型考虑吊钩、吊具等所有吊装构件以及各构件的相对位置关系对起吊平衡态产生的影响，然后对该模型求解，得到吊装产品和塔吊之间的初始位置关系和双钩的拉力设置方法，按照该条件起吊，可消除起吊晃动问题。
[0006]本专利技术核心特点在于考虑了塔吊的非对称性，具有更好的实用性，能够完全解决吊装实践中出现的水平晃动问题。需要说明的是，本专利技术所述的方法，兼容了塔吊对称和吊钩自重可忽略的情况，在实施方法上与以往相比，主要是起吊点位的确定环节有所不同以及在起竖过程中拉力关系有准确比例关系并有明确参考值，避免了盲目调节带来的意外滑动或拉力值偏差太大出现晃动问题。
[0007]本专利技术提供了一种非对称定距双钩塔吊整箭平稳起吊方法，具体实施步骤为：
[0008]S1：计算获得水平起吊的初始平衡条件，获得主、副吊钩与火箭的位置关系，求得平稳起吊时双钩初始拉力(及比例关系)；
[0009]S2：在场坪上标示主副吊钩中点在吊装线上投影位置以及步骤S1中得到的火箭质心在吊装线上的投影位置，并将箭体停放到预定位置；
[0010]S3：按照预定比例关系增加拉力，主副吊钩联动起升箭体。
[0011]其中，步骤S1中确定平衡条件的方法包括以下三步：
[0012]S11：建立不考虑吊钩、吊具等影响情况下，水平起吊瞬间处于平衡态时的基本力学模型。具体过程如下：
[0013]以吊装产品为研究对象，忽略吊钩、和吊具自重，可建立基本力学模型。
[0014]吊装产品受力模型如图1所示。塔吊的双钩之间的距离固定，间距为L0，吊装产品自身重力为G0，吊点间距离为S0，质心与左吊点距离为S1、质心与右吊点距离为S2，主吊绳拉力F1，副吊绳拉力F2，角α、角β分别为主副吊绳与吊装产品吊装产品的夹角，其中主、副吊钩可通过控制单车沿塔吊的起重臂水平移动，从而改变主吊绳和副吊绳的角度和长度，本力学模型的目标为找到主、副吊钩相对于吊装产品适合的初始位置，令其起吊瞬时无晃动。若希望吊装产品在离开地面的瞬间在水平方向无移动，即吊装产品在水平方向上受的外力合力为零，则应有：
[0015]F1cosα＝F2cosβ
ꢀꢀꢀꢀ①
[0016]与此同时，还应保证起吊时对吊装产品左右两吊点无转动，则应有：
[0017]F1S0sinα＝G0S2ꢀꢀꢀꢀ②
[0018]F2S0sinβ＝G0S1ꢀꢀꢀꢀ③
[0019]若完成起吊，使吊装产品产生向上的位移。还需满足作用于吊装产品的垂直方向的拉力大于其自身重力，即：
[0020]F1sinα+F2sinβ≥G0ꢀꢀꢀꢀ④
[0021]联立上述约束关系，得到水平起吊过程中处于平衡状态时应满足的方程组：
[0022][0023]方程组中，由
②
式/
③
式，代入
①
式可得：
[0024]S1/S2＝tanβ/tanα
ꢀꢀꢀꢀ⑤
[0025]对应图1中，令三角形两边长度分别为a、b，起重臂距吊装产品高度为h，则根据
①
式及三角形内的角度与边长对应关系，可得两个吊钩之间的拉力关系为：
[0026][0027]根据
⑤
式确定的两角关系可知，平稳起吊时定距双钩塔吊的两个吊钩的位置和角度是唯一确定的，将双钩的定距L0按S1/S2比例分为两段，该分界点应与吊装产品的质心在同一条铅垂线上。理论上，在
⑤
式描述的初始位置以及
⑥
式描述的力的比例关系下起吊，吊装产品将平稳起吊，既不会出现晃动，也不会出现转动。
[0028]当钢丝绳角度以及两个拉力的比例关系确定后，可根据
④
式求出起吊平衡状态F1和F2的最小值。
[0029]S12：考虑并量化吊钩、吊具等吊装构件及其位置关系对起吊瞬间平衡态带来的影响，对初始位置关系进行修正。具体原理、建模和求解方法如下：
[0030]在实际试验工作中，发现按照S11步骤中得到的初始位置水平起吊时，产品会在水平方向上沿轴向发生位移晃动，这说明必须要考量更多因素。在工程实践中，吊钩自重常数以吨计，且主副吊钩质量不同、位置关系也不对称，吊钩质量与吊装产品质量相差并不悬殊甚至在同一数量级，这种情况下影响是不可忽略的，通过受力关系首先可得到定性判断，即吊钩、钢丝绳、吊具的自身重量直接影响吊绳上的拉力大小，从而影响到水平方向上分量的大小，因此上述构件质量以及其位置分布关系显然都不能忽略。
[0031]据此，以吊装产品和所有吊装构件构成的整体为研究对象，考虑吊装构件自重及位置关系情况下建立新的力学平衡方程组，求解该方程组即可得到考虑吊钩等构件影响新的平衡点位置关系。根据上文确定塔吊初始位置的分析，该问题可以用另一种更清晰直观的方法描述：在平稳起吊的状态下，两个吊绳(延长线)与吊装产品组成三角形顶点的垂线应落在吊装产品的质心。只要找到该质心位置，塔吊两个吊钩的初始位置将唯一确定。
[0032]在平稳起吊状态下，吊绳、吊钩、吊具和吊装产品组成的整体形状与起吊前保持不变。在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非对称定距双钩塔吊整箭平稳起吊方法，其特征在于包括以下步骤：S1：计算获得水平起吊的初始平衡条件，获得主、副吊钩与吊装产品的位置关系，求得平稳起吊时双钩初始拉力及比例关系；将吊装产品和吊钩、吊具等构件看成组合刚体，求该刚体质心位置，根据所推公式进一步求得考虑定距双钩塔吊的吊钩不对称性影响的吊装产品和塔吊双钩之间的位置关系，得到平稳起吊时双钩拉力的比例关系及大小，能在起吊过程中对双钩拉力的大小实时调整，使起吊过程中不会因拉力配置不当引发晃动；S2：在场坪上标示主副吊钩中点在吊装线上投影位置以及步骤S1中得到的吊装产品质心在吊装线上的投影位置，并将箭体停放到预定位置；S3：按照预定比例关系增加拉力，主副吊钩联动起升箭体。2.根据权利要求1所述的非对称定距双钩塔吊整箭平稳起吊方法，其特征在于：步骤S1中确定平衡条件的方法包括以下三步：S11：建立不考虑吊钩、吊具等吊装构件影响情况下，水平起吊瞬间处于平衡态时的基本力学模型并求解，得到两个结论：其一，定距双钩塔吊平稳起吊时的吊装产品与位置条件，即将双钩的定距L0按S1/S2比例分为两段，该分界点应与吊装产品的质心在同一条铅垂线上；该结论是平稳起吊初始位置计算的理论支持；其二，平稳起吊时双钩拉力的比例关系，该比值的计算方法为：其中，塔吊的双钩之间的距离固定，间距为L0，吊装产品两个吊点间距为S0，产品自身质心在距左吊点S1、距右吊点S2处，主吊绳拉力F1，副吊绳拉力F2，起重臂距吊装产品高度为h，α、β分别为主吊钩、副吊钩的受力方向与吊装产品所在直线所成的夹角；S12：考虑并量化吊装构件及其位置关系对起吊瞬间平衡态带来的影响，对初始位置关系进行修正：该修正方法的特征包括以下两点：其一，考虑了吊钩、吊具的不对称性对起吊平衡的影响，并且求出了考虑该影响后的平稳起吊时初始位置的确定方法，该计算方法为：将吊装系统各构件和吊装产品看成刚体，即“吊装组合体”，并将各组成部分离散化；以过P
′
点的铅垂线为Y轴，将吊装组合体分为左右两部分，Mi(i＝1，2，3，4，5，6)为吊装组合体某构件的质量，Ni为对应质量为Mi的构件质心到Y轴的距离，其中S1
′
吊装组合体质心在产品中轴线上的投影点到左吊点距离，根据S11得出的结论，可得方程：M1×
N1+M3×
N3+M5×
N5＝M2×
N2+M4×
N4+M6×
N6+M0×
(S1‑
S1′
)该方程只有一个未知数S1
′
，方程可解；求得S1
′
值后，即可求得吊装组合体的质心位置；在工程实践中为了便于操作，将吊装产品自身质心...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，周军，韩勇，李光，张芬，曹庆丰，耿海贤，朱恕喜，雷清华，陈秋丰，郑太锋，魏进松，王刚，于涛，粟登银，吴登祥，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三七二三部队，
类型：发明
国别省市：