基于磁流變技術(shù)的起重機回轉(zhuǎn)機構(gòu)振動控制研究.pdf

1、針對起重機回轉(zhuǎn)機構(gòu)在緊急啟制動時由于上部回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)巨大的轉(zhuǎn)動慣量，在齒輪嚙合處產(chǎn)生劇烈的振動沖擊，容易導致回轉(zhuǎn)齒輪損傷失效的問題，提出了一種基于磁流變技術(shù)的沖擊載荷控制方法，即通過改變回轉(zhuǎn)機構(gòu)的傳遞剛度和阻尼特性，結(jié)合半主動控制策略，實現(xiàn)對沖擊載荷峰值和啟制動時間的優(yōu)化。本文根據(jù)起重機回轉(zhuǎn)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點和磁流變彈性體的材料特性，提出一種適用于起重機回轉(zhuǎn)機構(gòu)的磁流變彈性體聯(lián)軸器，對其進行詳細的結(jié)構(gòu)設計和磁路仿真，理論推導聯(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、非線性扭轉(zhuǎn)剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)的系統(tǒng)動力學模型，對模型中的關(guān)鍵參數(shù)進行推導，得到完備的振動微分方程。通過MATLAB軟件對系統(tǒng)動力學模型進行數(shù)值仿真求解，得到系統(tǒng)的動力學響應，通過數(shù)據(jù)處理評估回轉(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，預測不同電流、不同初始速度和不同齒側(cè)間隙對系統(tǒng)運動特性的影響以及對沖擊峰值的抑制效果。結(jié)合磁流變聯(lián)軸器的動力學特性，設計了適

3、用于起重機回轉(zhuǎn)機構(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)動態(tài)響應進行自適應調(diào)節(jié)，預測了兩種控制策略的控制效果并進行比較，通過沖量分析對聯(lián)軸器的控制機理做了初步分析。
　　研究結(jié)果表明，在啟制動過程中，回轉(zhuǎn)機構(gòu)存在著劇烈的振動沖擊，沖擊載荷甚至會超過齒輪的許用彎曲應力；本文設計的磁流變彈性體聯(lián)軸器可以滿足起重機回轉(zhuǎn)機構(gòu)這類大扭矩、重載荷設備的工作要求，具有強大的扭矩傳遞能力；阻尼耗能很小，不影響起重機回轉(zhuǎn)機構(gòu)的傳動效率