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《哈尔滨工业大学》 2007年
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大型起重工程船吊钩减摆系统的研究

孟庆顺  
【摘要】: 吊钩的摆动是影响起重机起吊效率的主要原因。“蓝疆号”是中国最大的起重工程船,其横向振动较为明显,纵向振动较弱,因此船上的起重机吊钩在工作时随船体横向振动的摆角过大,极大的降低了吊钩的工作效率,进而影响我国海洋石油的开采速度。传统的机械、机械电子式吊钩减摆系统结构复杂,对吊钩本体改动较大,工作可靠性差,不能满足“蓝疆号”等大型起重工程船的工作要求,采用一种更为合适的吊钩减摆系统则成为当务之急。 本文从土木工程结构减振出发,应用调谐质量阻尼器(TMD)、主动质量阻尼器(AMD)以及半主动质量阻尼器(SAMD)设计一种新型的吊钩减摆系统,在起重机结构不做重大改变的前提条件下使吊钩能够迅速减摆。经过理论分析与实际测试,吊钩摆动可简化为两个运动分量:平动分量与转动分量,根据两种运动分量分别确定减摆方法。应用齿轮摆式TMD对吊钩摆动的平动分量进行减摆,通过Adams仿真,确定其结构的最优参数,针对齿轮摆式TMD摆动周期受最大摆角影响过大以及减摆方向单一化的问题进行改进,实现了其周期常数化与减摆方向自适应化。应用飞轮式TID(调谐转动惯量阻尼器)对吊钩摆动的转动分量进行减摆,通过Adams仿真,确定其结构的最优参数,针对飞轮式TID尺寸、质量过大的问题,进行了飞轮式TID的小型化研究。为了解决小型化TID减摆时间过长的问题,设计了飞轮式AID与飞轮式SAID减摆系统,并在仿真分析中获得AID的最优主动控制转矩以及SAID的最优脉冲控制转矩。 本文分别制作了大、小两套齿轮摆式TMD和飞轮式TID减摆系统,分别安装在吊篮和桥式起重机吊钩上,用于它们的平动分量、转动分量减摆实验。本实验按照调频比以及激励方式划分工况,对吊钩摆角进行测试。实验结果表明,齿轮摆式TMD对吊钩摆动的平动分量以及飞轮式TID对吊钩摆动的转动分量分别具有理想的减摆作用。 本文研制的吊钩减摆系统圆满结题,得到了中国海洋石油总公司的认可,为下一步的实际应用打下理论基础。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U674.35

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