[发明专利]起重机抗风防滑性能的多体动力学模拟装置和方法

权利要求书

1.一种起重机抗风防滑性能的多体动力学模拟装置，其特征在于：该模拟装置采用门式起重机模型(1)来模拟起重机进行分析，该门式起重机模型(1)包括主梁(2)，主梁(2)水平横向设置，主梁(2)两侧的底部通过多根支脚(3)与水平纵向设置的两根横梁(4)固定，横梁(4)的底部通过轮子设置于水平纵向设置的轨道上，所述轮子包括主动轮(5)和从动轮(6)，主动轮(5)和从动轮(6)间隔设置，主动轮(5)由电机控制驱动，带着从动轮(6)一起运动，所述主动轮(5)上连接有减速器(7)，减速器(7)上连有与之配合的制动器(8)，所述制动器(8)上装有控制系统，该控制系统包括PLC控制器(8.1)、风速传感器(8.2)、速度传感器(8.3)、静态制动装置(8.4)、动态制动装置(8.5)，风速传感器(8.2)、速度传感器(8.3)连在PLC控制器(8.1)的输入端上，所述静态制动装置(8.4)和动态制动装置(8.5)固定在起重机上，并且静态制动装置(8.4)和动态制动装置(8.5)与PLC控制器(8.1)的输出端相连，静态制动装置(8.4)包括轮边制动器和铁楔制动器，所述动态制动装置(8.5)为设置在所主动轮(5)运动方向前部的存储箱，所述存储箱内装有若干个橡胶限速块，所述存储箱开口朝下，所述开口竖直朝向轨道，制动器(8)的输入端连有制动电机(9)，通过制动电机(9)来对主动轮(5)进行制动，使其由滑动变为滚动，实现制动，所述横梁(4)的一端还设置有夹轨器(10)，所述门式起重机模型(1)上装有信号采集单元(11)，信号采集单元(11)包括重力传感器(11.1)、行程传感器(11.2)、速度传感器(11.3)，信号采集单元(11)通过模数转换器、隔离电路与信息处理单元(12)相连，所述信息处理单元(12)为FPGA芯片，信息处理单元(12)与控制输出单元(13)、信息存储单元(14)、信息显示单元(15)和信息导出接口单元(16)相连，并且信息处理单元(12)通过通讯芯片(17)与监控主机(18)相连，所述通讯芯片(17)为无线通信芯片、RS485/RS232通信芯片或以太网通信芯片。

2.一种起重机抗风防滑性能的多体动力学模拟方法，其特征在于：基于ADAMS和

SolidWorks建立起重机结构模型，对起重机动力学模型简化，只建立起重机承重结构、车轮、轨道、制动器闸瓦和轮轴，起重机共有64个车轮，在32个车轮上布置制动器，有制动器和无制动器的车轮交替排列，轮轴-车架和车架以上结构件之间用固定副将其连接，轮轴和车轮用旋转副连接，根据某轮边制动器建立制动器闸瓦，并保证闸瓦和车轮有1mm的开闸间隙，制动闸瓦和车轮的动摩擦系数取0.35，静摩擦系数取0.4，用滑移副连接制动闸瓦和车架，车轮和轨道、制动器闸瓦-车轮采用Hertz理论，采用非线性等效弹簧阻尼模型模拟其接触力，轮边制动器-车轮和车轮-轨道的摩擦力用Coulomb模型模拟，用固定副将轨道和大地连接，模拟大地对轨道的支撑力，在轮轴和车轮的旋转副上施加驱动力矩,模拟电机和减速器对起重机的驱动力，在垂直闸瓦方向施加水平荷载，模拟轮边制动器的制动力；

风荷载通过风压的形式作用在起重机上，为了简化施加荷载过程，根据力在刚体上的平移原理，将该风荷载对起重机结构的推力简化到起重机质心位置，得到一个力和一个力矩，仿真起重机运行历程如下：首先在起重机质心位置上施加驱动力，起重机开始运动，当速度达到1m/min时在起重机质心位置处施加等效后的风荷载，同时轮边制动器开始施加夹紧力，夹紧力从开始工作到额定夹紧力作用时间为1s，制动器闸瓦与车轮的摩擦力使起重机减速直至停止，数值仿真时间为7s。