基于磁流變技術(shù)的起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)振動(dòng)控制研究.pdf

1、針對(duì)起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在緊急啟制動(dòng)時(shí)由于上部回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)巨大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，在齒輪嚙合處產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)沖擊，容易導(dǎo)致回轉(zhuǎn)齒輪損傷失效的問(wèn)題，提出了一種基于磁流變技術(shù)的沖擊載荷控制方法，即通過(guò)改變回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傳遞剛度和阻尼特性，結(jié)合半主動(dòng)控制策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)沖擊載荷峰值和啟制動(dòng)時(shí)間的優(yōu)化。本文根據(jù)起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和磁流變彈性體的材料特性，提出一種適用于起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的磁流變彈性體聯(lián)軸器，對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和磁路仿真，理論推導(dǎo)聯(lián)軸器扭轉(zhuǎn)剛度系數(shù)、

2、阻尼系數(shù)與控制電流的關(guān)系。建立含有齒側(cè)間隙、齒輪嚙合剛度、外部激勵(lì)、非線性扭轉(zhuǎn)剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)模型中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行推導(dǎo)，得到完備的振動(dòng)微分方程。通過(guò)MATLAB軟件對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行數(shù)值仿真求解，得到系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，通過(guò)數(shù)據(jù)處理評(píng)估回轉(zhuǎn)齒輪的安全性，考察聯(lián)軸器的扭矩傳遞能力和阻尼耗能特性，預(yù)測(cè)不同電流、不同初始速度和不同齒側(cè)間隙對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)特性的影響以及對(duì)沖擊峰值的抑制效果。結(jié)合磁流變聯(lián)軸器的動(dòng)力學(xué)特性，設(shè)計(jì)了適

3、用于起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的雙態(tài)控制和PID控制策略，使聯(lián)軸器電流可以根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，預(yù)測(cè)了兩種控制策略的控制效果并進(jìn)行比較，通過(guò)沖量分析對(duì)聯(lián)軸器的控制機(jī)理做了初步分析。
　　研究結(jié)果表明，在啟制動(dòng)過(guò)程中，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)存在著劇烈的振動(dòng)沖擊，沖擊載荷甚至?xí)^(guò)齒輪的許用彎曲應(yīng)力；本文設(shè)計(jì)的磁流變彈性體聯(lián)軸器可以滿足起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)這類大扭矩、重載荷設(shè)備的工作要求，具有強(qiáng)大的扭矩傳遞能力；阻尼耗能很小，不影響起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率