索道系统在吊装工况下的状态响应与振动建模研究

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索道系统的振动问题一直存在于实际工程的吊装工况中,跑车悬吊重物在承载索上运动时会发生摆动的情况,从而引起悬索结构的变形与振动。本文以工程索道系统的作业工况为研究背景,将单跨索道系统的钢丝绳-跑车-重物作为研究对象,从跑车的定点起吊作业与载重移动作业出发,运用Matlab软件对作业过程中发生的摆动问题和振动问题进行仿真分析。本文的主要工作及研究成果如下:(1)从桥式起重机的起吊原理出发,研究了索道系统在起吊工况下的振动问题。将索道系统的瞬态起吊作业过程划分为三个阶段,根据胡克定律与Hertz弹性接触理论得到简化假设后的起吊等效力学模型。归纳了不同起吊位置下的两种典型索道起吊模型,采用牛顿第二定律与影响系数法,得到两种起吊模型下的系统振动方程,并通过工程案例进行了数值仿真,探究了索道系统在起吊作业工况下的状态响应。(2)讨论了索道系统的跑车在急刹静止情况下的重物摆动问题。将复杂的索道作业系统化简,归纳了两种典型的索道吊运作业方式,对吊运过程的两种典型方式进行分析,分别建立两种方式的下跑车急静止的重物摆动系统的运动微分方程。结合工程案例数据进行仿真,分别对两种悬点静止的摆动系统的振动特性进行仿真绘图分析。(3)采用拉格朗日法研究了重物和起重索随跑车变速运行时的摆动问题。对跑车变速工况下的摆角进行分析,以是否考虑起重索的弹性势能为区分点,得到了两种悬点不固定移动摆模型,推导了悬点变速移动下的吊重摆角动力学方程。划分了跑车的运行速度阶段,以不同的速度阶段模式代入两种摆动模型中,结合工程案例进行仿真分析,明确了摆动系统的振动特性。(4)分别对跑车载重急刹和移动工况下的承载索-跑车-重物的耦合振动系统进行仿真分析。建立急刹工况下的耦合振动弹簧摆模型,推导出系统振动方程。基于Euler梁模型与车-桥耦合模型,采用达朗贝尔原理和振型叠加法,推导了单跑车过承载索的系统振动方程与承载索-跑车-重物耦合振动系统方程。结合工程案例对上述振动模型进行了数值仿真,明确了索道系统在吊装作业过程中的振动特性。
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