0刖g當(dāng)大型起重機(jī)作變幅運(yùn)動時(shí),吊臂作大范圍剛性轉(zhuǎn)動并伴隨小變形彈性運(yùn)動,屬于剛?cè)狁詈系亩囿w動力學(xué)問題。但在以往的中,在求解起重機(jī)吊臂振動的固有頻率時(shí),大都基于結(jié)構(gòu)動力學(xué)理論,對吊臂的剛?cè)狁詈线\(yùn)動考慮較少。當(dāng)起重機(jī)吊臂長度較小如20m左右時(shí),采用結(jié)構(gòu)動力學(xué)方法可以對吊臂振動的固有頻率作近似計(jì)算,但如果吊臂較長,當(dāng)起重機(jī)作變幅運(yùn)動時(shí),通過該方法得到的固有頻率就不十分準(zhǔn)確,而柔性多體系統(tǒng)動力學(xué)正是解決與構(gòu)件作剛?cè)狁詈线\(yùn)相關(guān)的理論。在充分考慮起重機(jī)吊臂剛?cè)狁詈线\(yùn)動特征的基礎(chǔ)上,依據(jù)柔性多體系統(tǒng)動力學(xué)理論,采用拉格朗日方程對起重機(jī)作變幅運(yùn)動時(shí)吊臂在標(biāo)稱運(yùn)動附近作微振動的固有頻率進(jìn)行了研究,計(jì)算結(jié)果較為精確。用這種方法得到的吊臂振動的固有頻率低于用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)動力學(xué)方法得到的結(jié)果,具有實(shí)際意義。
1采用拉格朗日方程建立機(jī)構(gòu)動力學(xué)方程1.1假設(shè)變幅機(jī)構(gòu)簡圖如所示。在變幅鋼絲繩2的牽引下完成變幅運(yùn)動。在對吊臂1振動的固有頻率國家建設(shè)部攻關(guān)資助項(xiàng)目(03-2-039)。20050931收到初稿,20060407收到修改稿狀態(tài)矢童法的研究中,作如下假設(shè)。
變幅機(jī)構(gòu)做平面運(yùn)動。
吊鉤和滑輪組的質(zhì)量集中在吊臂末端點(diǎn)C.吊重始終繞點(diǎn)C在吊重平面內(nèi)單擺運(yùn)動。
1.2建立坐標(biāo)系,選取廣義坐標(biāo)如所示建立坐標(biāo)系,選取為慣性坐標(biāo)系,坐標(biāo)原點(diǎn)0選在卷筒中心;在吊臂上建立動坐標(biāo)系Oifiyi,ci軸與未變形吊臂重合,坐標(biāo)原點(diǎn)01選在吊臂與基座的鉸點(diǎn),r為從慣性坐標(biāo)系原點(diǎn)至吊臂上任一點(diǎn)p的矢徑,飫為0軸與Oc軸間的夾角令9為廣義坐標(biāo)矢量qf――描述相對于動坐標(biāo)系變形的廣義坐標(biāo)矢量2.1吊臂在非線性慣性系下的振動方程由式(1)得非線性慣性系下,吊臂在標(biāo)稱運(yùn)動附近的振動方程為M――吊臂的廣義彈性質(zhì)量矩陣M2ff――末端集中質(zhì)量的廣義彈性質(zhì)量矩陣0m吊臂質(zhì)量m2端點(diǎn)集中質(zhì)量吊臂變幅卷揚(yáng)牽繩速度為0.71m.s'由此估算得吊臂繞定點(diǎn)轉(zhuǎn)動的*大角速度t.由于吊臂繞定點(diǎn)轉(zhuǎn)動的角速度小,此處忽略中項(xiàng)。
得反對稱矩陣2.2確定吊臂剛度矩陣吊臂的剛度矩陣由兩部分組成由于吊臂繞定點(diǎn)轉(zhuǎn)動的加速度遠(yuǎn)低于不計(jì)剛?cè)狁詈线\(yùn)動的吊臂振動的基頻,因此忽略動力剛度項(xiàng)的影響矩陣吊臂的彈性剛度矩陣可以通過相對于動坐標(biāo)系的應(yīng)變能求得=l-L.北京:冶金工業(yè)出版社,2000.師漢民,諶剛,吳雅。機(jī)械振動系統(tǒng)。武漢:華中理工大學(xué)出版社,1992.楊輝。剛一柔耦合動力學(xué)系統(tǒng)的建模理論與實(shí)驗(yàn)研究。上海:上海交通大學(xué),2002.曲秀全,陸念力。起重機(jī)吊臂和平衡臂的振動分析。起重運(yùn)輸機(jī)械,2003,45(2):27-29.金則清。平衡共振問題探討。建筑機(jī)械,1994,15(8):29-31.equationStatevectorapproach:徐彥,女,1975年出生,博士研究生。主要從柔性多體系統(tǒng)動力學(xué)方面的研究。