一種考慮動(dòng)載荷的汽車起重機(jī)吊臂撓度計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工程機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種考慮動(dòng)載荷的汽車起重機(jī)吊臂曉度 計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全國(guó)各地城鎮(zhèn)化建設(shè)、鐵路交通、能源水利、石油化工等各個(gè)方面的快速地發(fā) 展，起重機(jī)產(chǎn)業(yè)迎來了新的發(fā)展。而現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程越來越快，吊裝過程的高效性和安全 性就凸顯的尤為重要。
[0003] 伸縮式吊臂是汽車起重機(jī)的一個(gè)重要的工作構(gòu)件。在吊裝過程中，吊臂在受到荷 載的作用下會(huì)產(chǎn)生曉度變形，影響起重機(jī)的工作性能及安全性能。而汽車起重機(jī)的特點(diǎn)是 工作時(shí)經(jīng)常啟、制動(dòng)，而在啟、制動(dòng)的過程中汽車起重機(jī)承受著強(qiáng)烈的沖擊和振動(dòng)，因此在 進(jìn)行起重機(jī)吊臂曉度計(jì)算時(shí)需要將動(dòng)載荷考慮進(jìn)去。并且，在汽車起重機(jī)的智能化進(jìn)程中， 需要明確吊裝過程中實(shí)時(shí)的吊裝物位置，因此一種實(shí)時(shí)計(jì)算汽車起重機(jī)吊臂曉度的方法是 有必要的。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，主要通過放大系數(shù)法、疊加法和當(dāng)量慣性矩法等靜態(tài)算法計(jì)算汽車 起重機(jī)吊臂曉度。但上述幾種方法在計(jì)算吊臂曉度時(shí)，雖然考慮了動(dòng)載荷的影響，但是在考 慮動(dòng)載荷時(shí)只是將動(dòng)載系數(shù)作為一常數(shù)帶入計(jì)算，忽略了起重機(jī)吊裝過程的動(dòng)態(tài)特性對(duì)吊 臂曉度的影響，不能得到吊裝過程中實(shí)時(shí)的吊臂曉度值，影響曉度值的精確性。
[0005] 基于此，目前亟需一種在計(jì)算起重機(jī)吊臂曉度時(shí)，可W考慮動(dòng)載荷的動(dòng)態(tài)特性，實(shí) 時(shí)計(jì)算吊裝過程中吊臂曉度的變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種考慮動(dòng)載荷的汽車起重機(jī)吊 臂曉度計(jì)算方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中，在計(jì)算起重機(jī)吊臂曉度時(shí)，不能將動(dòng)載系數(shù)的動(dòng)態(tài) 特性考慮在內(nèi)，導(dǎo)致不能得出吊裝過程中實(shí)時(shí)的吊臂曉度值。
[0007] 本發(fā)明提供一種考慮動(dòng)載荷的汽車起重機(jī)吊臂曉度計(jì)算方法，所述方法包括：
[000引根據(jù)公式Fp = k.x(t)+F計(jì)算所述吊臂鋼絲繩處的動(dòng)載荷Fp;
[0009] 根據(jù)附加力偶Me計(jì)算所述吊臂的第一曉度Yi;
[0010] 根據(jù)所述動(dòng)載荷Fp分別計(jì)算垂直于所述吊臂軸線的分力Fh及平行于所述吊臂平面 的彎矩Μχ;
[0011] 根據(jù)所述垂直于所述吊臂軸線的分力Fh及所述平行于所述吊臂平面的彎矩Μχ計(jì)算 所述吊臂的第二曉度Υ2;
[001^ 根據(jù)公式Υ = Υι+Υ2計(jì)算所述吊臂的曉度;其中，所述F為吊裝物的自重;所述x(t)為 位移，所述k為剛度系數(shù)。
[001引上述方案中，所述根據(jù)所述動(dòng)載荷Fp計(jì)算垂直于所述吊臂軸線的分力Fh包括：
[0014] 根據(jù)公式
計(jì)算垂直于所述吊臂軸線的分力Fh;其 中，所述化為所述吊臂的自重載荷;所述e為所述吊臂仰角;所述0為起重機(jī)卷?yè)P(yáng)鋼絲與所述 吊臂軸線之間的夾角;所述i為吊鉤倍率;所述η為滑輪組的效率。
[0015] 上述方案中，根據(jù)
計(jì)算平行于所述吊臂軸線的分力 Fn ;其中，所述化為所述吊臂的自重載荷;所述目為所述吊臂仰角;所述β為起重機(jī)卷?yè)P(yáng)鋼絲與 所述吊臂軸線之間的夾角;所述i為吊鉤倍率;所述η為滑輪組的效率。
[0016] 上述方案中，所述根據(jù)所述動(dòng)載荷Fp計(jì)算平行于所述吊臂平面的彎矩Μχ包括：
[0017] 根據(jù)公式
計(jì)算平行于所述吊臂平面的彎矩Μχ;其中，所 述Si為上滑輪到所述吊臂中屯、的距離;所述S2為下滑輪到所述吊臂中屯、的距離;所述β為起 重機(jī)卷?yè)P(yáng)鋼絲與所述吊臂軸線之間的夾角;所述i為吊鉤倍率;所述η為滑輪組的效率。
[001引上述方案中，所述根據(jù)附加力偶Me計(jì)算所述吊臂鋼體部分的曉度Yl包括：
[0019] 根據(jù)公式
-計(jì)算第一曉度Yl;其中，所述L為所述吊臂的總長(zhǎng)度； 所述L2為所述吊臂下端點(diǎn)到油缸支承的長(zhǎng)度;所述E為所述吊臂的彈性模量;所述I為所述 吊臂的慣性矩。
[0020] 上述方案中，所述根據(jù)所述垂直于所述吊臂軸線的分力Fh及所述平行于所述吊臂 平面的彎矩Mx計(jì)算所述吊臂的第二曉度Y2包括：
[0021] 根據(jù)公式
十算變量Q值；
[0022] 根據(jù)公式
開算第二曉度Y2;其中，所述X為 位移量;所述E為所述吊臂的彈性模量;所述L3為油缸支承到第一節(jié)吊臂和第二節(jié)吊臂連接 點(diǎn)的長(zhǎng)度;所述L4為所述第二節(jié)吊臂的長(zhǎng)度;所述Ls為第Ξ節(jié)吊臂的長(zhǎng)度。
[0023] 上述方案中，所述吊臂鋼體部分的曉度Yl還根據(jù)公式
計(jì)算得出；其中，所述L為所述吊臂的總長(zhǎng)度;所述^為所述吊臂下端點(diǎn)到所述吊臂重屯、的 長(zhǎng)度;所述L2為所述吊臂下端點(diǎn)到油缸支承的長(zhǎng)度;所述E為所述吊臂的彈性模量;所述I為 所述吊臂的慣性矩;所述Θ為所述吊臂仰角;所述化為所述吊臂的自重載荷。
[0024] 上述方案中，根據(jù)公式
計(jì)算所述吊臂下端點(diǎn)到所述吊臂重屯、的長(zhǎng) 度^的值；其中，所述Gi為第i節(jié)吊臂的重量;所述Τι為各節(jié)吊臂的重屯、；所述化為所述吊臂 的自重載荷;所述i為自然數(shù)。
[00巧]上述方案中，根據(jù)公式
計(jì)算所述各節(jié)吊臂的重屯、Τι;其中，所述 init_Ti為所述各節(jié)吊臂的重屯、距所述吊臂尾較點(diǎn)的長(zhǎng)度;所述1為所述各節(jié)吊臂的最大伸 出長(zhǎng)度;所述m為第i節(jié)吊臂伸出的百分比;所述i為自然數(shù)。
[0026] 上述方案中，在公式Fp = k.x(t)+F中，所述
計(jì)算X(t)的值;其中，所述X0為初位移;所述ωη為無阻尼時(shí)的固有頻率;所述ξ為阻尼比；所 述^為初位移對(duì)吊裝時(shí)間t的一階導(dǎo)數(shù);所述Wd為有阻尼時(shí)的固有頻率。
[0027] 本發(fā)明提供了一種考慮動(dòng)載荷的汽車起重機(jī)吊臂曉度計(jì)算方法，所述方法包括： 根據(jù)公式Fp = k.x(t)+F計(jì)算所述吊臂鋼絲繩處的動(dòng)載荷Fp;根據(jù)所述動(dòng)載荷Fp分別計(jì)算垂 直于所述吊臂軸線的分力Fh及平行于所述吊臂平面的彎矩Mx;根據(jù)附加力偶Me計(jì)算所述吊 臂鋼體部分的曉度Yi;根據(jù)所述垂直于所述吊臂軸線的分力Fh及所述平行于所述吊臂平面 的彎矩Mx計(jì)算所述吊臂變截面懸臂梁的曉度Y2;根據(jù)公式Υ = Υι+&計(jì)算所述吊臂的曉度;其 中，所述F為吊裝物的自重;所述x(t)為位移，所述k為剛度系數(shù);如此，根據(jù)起重機(jī)吊裝過程 載荷的動(dòng)態(tài)特性，計(jì)算出起重機(jī)啟動(dòng)時(shí)的動(dòng)載荷，根據(jù)動(dòng)載荷實(shí)時(shí)計(jì)算吊裝過程中吊臂曉 度的變化;通過對(duì)起重機(jī)載荷進(jìn)行分解，分兩步計(jì)算出實(shí)時(shí)吊裝過程中的吊臂曉度，提高了 吊裝操作的仿真精度；同時(shí)，可W根據(jù)吊臂曉度隨時(shí)間變化的曲線，實(shí)時(shí)計(jì)算出吊裝物位 置，提高了實(shí)際操作吊裝過程中的安全性能，避免了重復(fù)操作，提高了工作效率。
【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的計(jì)算汽車起重機(jī)吊臂曉度的方法流程示意圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的汽車起重機(jī)吊臂的二自由度動(dòng)力學(xué)模型圖；
[0030] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例一提供的汽車起重機(jī)吊臂的單自由度動(dòng)力學(xué)模型圖
[0031] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例一提供的計(jì)算汽車起重機(jī)吊臂的曉度時(shí)，所述吊臂的結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0032] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例一提供的計(jì)算汽車起重機(jī)吊臂的第一曉度時(shí)，所述吊臂的組 成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例一提供的所述汽車起重機(jī)吊臂的受力分析示意圖；
[0034] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例一提供的計(jì)算汽車起重機(jī)吊臂的第二曉度時(shí)，所述吊臂的結(jié) 構(gòu)不意圖；
[0035] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例二提供的汽車起重機(jī)吊裝虛擬樣機(jī)模型圖；
[0036] 圖9為本發(fā)明實(shí)施例二提供的汽車起重機(jī)吊裝物的動(dòng)載荷曲線圖；
[0037] 圖10為本發(fā)明實(shí)施例二提供的汽車起重機(jī)吊裝負(fù)載的曲線圖；
[0038] 圖11為本發(fā)明實(shí)施例二提供的考慮動(dòng)載荷獲得的曉度曲線與不考慮動(dòng)載荷獲得 的曉度曲線的對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 為了可W得到吊裝過程中實(shí)時(shí)的汽車起重機(jī)吊臂曉度數(shù)值，本發(fā)明提供了一種考 慮動(dòng)載荷的汽車起重機(jī)吊臂曉度計(jì)算方法，所述方法包括:根據(jù)公式Fp = k.x(t)+F計(jì)算所 述吊臂鋼絲繩處的動(dòng)載荷Fp;根據(jù)所述動(dòng)載荷Fp分別計(jì)算垂直于所述吊臂軸線的分力Fh及 平行于所述吊臂平面的彎矩Mx ;根據(jù)附加力偶Me計(jì)算所述吊臂鋼體部分的曉度Yi;根據(jù)所述 垂直于所述吊臂軸線的分力Fh及所述平行于所述吊臂平面的彎矩Mx計(jì)算所述吊臂變截面懸 臂梁的曉度Y2;根據(jù)公式Υ = Υι+&計(jì)算所述吊臂的曉度;其中，所述F為吊裝物的自重;所述X (t)為位移，所述k為剛度系數(shù)。
[0040] 下面通過附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0041] 本實(shí)施例提供一種考慮動(dòng)載荷的汽車起重機(jī)吊臂曉度計(jì)算方法，如圖1所示，所述 方法主要包括W下步驟：
[0042] 步驟110,建立起重機(jī)吊裝動(dòng)力學(xué)模型，并計(jì)算出所述模型的解x(t)。
[0043] 本步驟中，如圖2所示，建立二自由度起重機(jī)吊裝動(dòng)力學(xué)模型，該模型由質(zhì)量一彈 黃一阻尼組成。mi為起重機(jī)的質(zhì)量;m2為吊鉤和吊裝物的質(zhì)量;Κι為起重機(jī)與地面之間的剛 度;C功起重機(jī)與地面之間的阻尼系數(shù)瓜吊鉤、吊裝物與吊臂之間的剛度;C2為吊裝物與吊 臂之間的阻尼系數(shù)。
[0044] 因二自由度系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性是兩個(gè)