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平头塔式起重机主要应用于建筑行业,是吊装和运输货物的重要设备。在平头塔式起重机工作过程中机构的频繁启制动将引起结构的振动和货物的摆动,结构振动和货物摆动产生的交变载荷容易导致结构疲劳破坏,降低了起重机的使用寿命,因此,研究结构振动和货物摆动产生机理对提高平头塔式起重机工作效率、安全性和可靠性具有重要的理论意义和工程应用价值。本文基于初等梁弯曲振动理论和拉格朗日运动方程建立了平头塔式起重机振动系统模型,并且进行了仿真和试验研究。主要研究内容如下:(1)根据平头塔式起重机起重臂结构特点,应用等效惯性矩法将格构式起重臂结构等效为实腹式结构,并根据等效长细比公式计算了三肢格构式结构的等效惯性矩。(2)针对货物不摆动的情况,研究了在起升、变幅和回转工况下机构运动的特性,通过初等梁弯曲振动理论和拉格朗日方程推导出在起升、变幅和回转工况下货物—起重臂耦合振动系统的振动微分方程,仿真分析了各个机构运动的加速度、货物的质量和变幅小车距起重臂回转中心的距离对起重臂结构振动的影响规律。仿真结果表明:在起升、变幅和回转工况下起重臂的振动幅值和振动周期随着起重量和变幅小车距起重臂回转中心距离的增加而增加,随着机构运动的加速度的增加起重臂振动幅值也将随之增加。(3)针对货物摆动的情况,研究了在变幅工况和回转工况下机构运动和货物摆动的特性,通过拉格朗日方程推导出在变幅工况和回转工况下货物—变幅小车—起重臂耦合振动系统的振动微分方程,仿真分析了各个机构运动加速度、货物的质量、变幅小车距起重臂回转中心的距离和起升钢丝绳的长度对起重臂结构振动和货物摆动的影响规律。仿真结果表明:在变幅和回转工况下随着加速度的增加起重臂的振动幅值、振动周期和货物摆动的最大角度将随着增加,起重臂的振动幅值和振动周期将随着起重量和变幅小车距起重臂回转中心距离的增加而增加,随着起升钢丝绳长度的增加货物摆动周期将减小。(4)在QTZ5613平头塔式起重机上建立了机构运动、起重臂结构振动和货物摆动试验系统,并制定了平头塔式起重机机构运动、起重臂结构振动和货物摆动试验测量方案,通过试验数据和仿真数据的对比分析了试验误差和仿真误差的来源,验证了理论推导和仿真结果的正确性,并为后续进一步研究平头塔式起重机整机结构振动与货物摆动耦合机理提供了试验数据。