一种考虑动载荷的汽车起重机吊臂挠度计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于工程机械技术领域，尤其设及一种考虑动载荷的汽车起重机吊臂晓度 计算方法。
【背景技术】
[0002] 随着全国各地城镇化建设、铁路交通、能源水利、石油化工等各个方面的快速地发 展，起重机产业迎来了新的发展。而现代化建设的进程越来越快，吊装过程的高效性和安全 性就凸显的尤为重要。
[0003] 伸缩式吊臂是汽车起重机的一个重要的工作构件。在吊装过程中，吊臂在受到荷 载的作用下会产生晓度变形，影响起重机的工作性能及安全性能。而汽车起重机的特点是 工作时经常启、制动，而在启、制动的过程中汽车起重机承受着强烈的冲击和振动，因此在 进行起重机吊臂晓度计算时需要将动载荷考虑进去。并且，在汽车起重机的智能化进程中， 需要明确吊装过程中实时的吊装物位置，因此一种实时计算汽车起重机吊臂晓度的方法是 有必要的。
[0004] 现有技术中，主要通过放大系数法、叠加法和当量惯性矩法等静态算法计算汽车 起重机吊臂晓度。但上述几种方法在计算吊臂晓度时，虽然考虑了动载荷的影响，但是在考 虑动载荷时只是将动载系数作为一常数带入计算，忽略了起重机吊装过程的动态特性对吊 臂晓度的影响，不能得到吊装过程中实时的吊臂晓度值，影响晓度值的精确性。
[0005] 基于此，目前亟需一种在计算起重机吊臂晓度时，可W考虑动载荷的动态特性，实 时计算吊装过程中吊臂晓度的变化。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种考虑动载荷的汽车起重机吊 臂晓度计算方法，用于解决现有技术中，在计算起重机吊臂晓度时，不能将动载系数的动态 特性考虑在内，导致不能得出吊装过程中实时的吊臂晓度值。
[0007] 本发明提供一种考虑动载荷的汽车起重机吊臂晓度计算方法，所述方法包括：
[000引根据公式Fp = k.x(t)+F计算所述吊臂钢丝绳处的动载荷Fp;
[0009] 根据附加力偶Me计算所述吊臂的第一晓度Yi;
[0010] 根据所述动载荷Fp分别计算垂直于所述吊臂轴线的分力Fh及平行于所述吊臂平面 的弯矩Μχ;
[0011] 根据所述垂直于所述吊臂轴线的分力Fh及所述平行于所述吊臂平面的弯矩Μχ计算 所述吊臂的第二晓度Υ2;
[001^ 根据公式Υ = Υι+Υ2计算所述吊臂的晓度;其中，所述F为吊装物的自重;所述x(t)为 位移，所述k为刚度系数。
[001引上述方案中，所述根据所述动载荷Fp计算垂直于所述吊臂轴线的分力Fh包括：
[0014] 根据公式
计算垂直于所述吊臂轴线的分力Fh;其 中，所述化为所述吊臂的自重载荷;所述e为所述吊臂仰角;所述0为起重机卷扬钢丝与所述 吊臂轴线之间的夹角;所述i为吊钩倍率;所述η为滑轮组的效率。
[0015] 上述方案中，根据
计算平行于所述吊臂轴线的分力 Fn ;其中，所述化为所述吊臂的自重载荷;所述目为所述吊臂仰角;所述β为起重机卷扬钢丝与 所述吊臂轴线之间的夹角;所述i为吊钩倍率;所述η为滑轮组的效率。
[0016] 上述方案中，所述根据所述动载荷Fp计算平行于所述吊臂平面的弯矩Μχ包括：
[0017] 根据公式
计算平行于所述吊臂平面的弯矩Μχ;其中，所 述Si为上滑轮到所述吊臂中屯、的距离;所述S2为下滑轮到所述吊臂中屯、的距离;所述β为起 重机卷扬钢丝与所述吊臂轴线之间的夹角;所述i为吊钩倍率;所述η为滑轮组的效率。
[001引上述方案中，所述根据附加力偶Me计算所述吊臂钢体部分的晓度Yl包括：
[0019] 根据公式
-计算第一晓度Yl;其中，所述L为所述吊臂的总长度； 所述L2为所述吊臂下端点到油缸支承的长度;所述E为所述吊臂的弹性模量;所述I为所述 吊臂的惯性矩。
[0020] 上述方案中，所述根据所述垂直于所述吊臂轴线的分力Fh及所述平行于所述吊臂 平面的弯矩Mx计算所述吊臂的第二晓度Y2包括：
[0021] 根据公式
十算变量Q值；
[0022] 根据公式
开算第二晓度Y2;其中，所述X为 位移量;所述E为所述吊臂的弹性模量;所述L3为油缸支承到第一节吊臂和第二节吊臂连接 点的长度;所述L4为所述第二节吊臂的长度;所述Ls为第Ξ节吊臂的长度。
[0023] 上述方案中，所述吊臂钢体部分的晓度Yl还根据公式
计算得出；其中，所述L为所述吊臂的总长度;所述^为所述吊臂下端点到所述吊臂重屯、的 长度;所述L2为所述吊臂下端点到油缸支承的长度;所述E为所述吊臂的弹性模量;所述I为 所述吊臂的惯性矩;所述Θ为所述吊臂仰角;所述化为所述吊臂的自重载荷。
[0024] 上述方案中，根据公式
计算所述吊臂下端点到所述吊臂重屯、的长 度^的值；其中，所述Gi为第i节吊臂的重量;所述Τι为各节吊臂的重屯、；所述化为所述吊臂 的自重载荷;所述i为自然数。
[00巧]上述方案中，根据公式
计算所述各节吊臂的重屯、Τι;其中，所述 init_Ti为所述各节吊臂的重屯、距所述吊臂尾较点的长度;所述1为所述各节吊臂的最大伸 出长度;所述m为第i节吊臂伸出的百分比;所述i为自然数。
[0026] 上述方案中，在公式Fp = k.x(t)+F中，所述
计算X(t)的值;其中，所述X0为初位移;所述ωη为无阻尼时的固有频率;所述ξ为阻尼比；所 述^为初位移对吊装时间t的一阶导数;所述Wd为有阻尼时的固有频率。
[0027] 本发明提供了一种考虑动载荷的汽车起重机吊臂晓度计算方法，所述方法包括： 根据公式Fp = k.x(t)+F计算所述吊臂钢丝绳处的动载荷Fp;根据所述动载荷Fp分别计算垂 直于所述吊臂轴线的分力Fh及平行于所述吊臂平面的弯矩Mx;根据附加力偶Me计算所述吊 臂钢体部分的晓度Yi;根据所述垂直于所述吊臂轴线的分力Fh及所述平行于所述吊臂平面 的弯矩Mx计算所述吊臂变截面悬臂梁的晓度Y2;根据公式Υ = Υι+&计算所述吊臂的晓度;其 中，所述F为吊装物的自重;所述x(t)为位移，所述k为刚度系数;如此，根据起重机吊装过程 载荷的动态特性，计算出起重机启动时的动载荷，根据动载荷实时计算吊装过程中吊臂晓 度的变化;通过对起重机载荷进行分解，分两步计算出实时吊装过程中的吊臂晓度，提高了 吊装操作的仿真精度；同时，可W根据吊臂晓度随时间变化的曲线，实时计算出吊装物位 置，提高了实际操作吊装过程中的安全性能，避免了重复操作，提高了工作效率。
【附图说明】
[0028] 图1为本发明实施例一提供的计算汽车起重机吊臂晓度的方法流程示意图；
[0029] 图2为本发明实施例一提供的汽车起重机吊臂的二自由度动力学模型图；
[0030] 图3为本发明实施例一提供的汽车起重机吊臂的单自由度动力学模型图
[0031] 图4为本发明实施例一提供的计算汽车起重机吊臂的晓度时，所述吊臂的结构示 意图；
[0032] 图5为本发明实施例一提供的计算汽车起重机吊臂的第一晓度时，所述吊臂的组 成结构示意图；
[0033] 图6为本发明实施例一提供的所述汽车起重机吊臂的受力分析示意图；
[0034] 图7为本发明实施例一提供的计算汽车起重机吊臂的第二晓度时，所述吊臂的结 构不意图；
[0035] 图8为本发明实施例二提供的汽车起重机吊装虚拟样机模型图；
[0036] 图9为本发明实施例二提供的汽车起重机吊装物的动载荷曲线图；
[0037] 图10为本发明实施例二提供的汽车起重机吊装负载的曲线图；
[0038] 图11为本发明实施例二提供的考虑动载荷获得的晓度曲线与不考虑动载荷获得 的晓度曲线的对比图。
【具体实施方式】
[0039] 为了可W得到吊装过程中实时的汽车起重机吊臂晓度数值，本发明提供了一种考 虑动载荷的汽车起重机吊臂晓度计算方法，所述方法包括:根据公式Fp = k.x(t)+F计算所 述吊臂钢丝绳处的动载荷Fp;根据所述动载荷Fp分别计算垂直于所述吊臂轴线的分力Fh及 平行于所述吊臂平面的弯矩Mx ;根据附加力偶Me计算所述吊臂钢体部分的晓度Yi;根据所述 垂直于所述吊臂轴线的分力Fh及所述平行于所述吊臂平面的弯矩Mx计算所述吊臂变截面悬 臂梁的晓度Y2;根据公式Υ = Υι+&计算所述吊臂的晓度;其中，所述F为吊装物的自重;所述X (t)为位移，所述k为刚度系数。
[0040] 下面通过附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
[0041] 本实施例提供一种考虑动载荷的汽车起重机吊臂晓度计算方法，如图1所示，所述 方法主要包括W下步骤：
[0042] 步骤110,建立起重机吊装动力学模型，并计算出所述模型的解x(t)。
[0043] 本步骤中，如图2所示，建立二自由度起重机吊装动力学模型，该模型由质量一弹 黃一阻尼组成。mi为起重机的质量;m2为吊钩和吊装物的质量;Κι为起重机与地面之间的刚 度;C功起重机与地面之间的阻尼系数瓜吊钩、吊装物与吊臂之间的刚度;C2为吊装物与吊 臂之间的阻尼系数。
[0044] 因二自由度系统的动态特性是两个