新型液粘绞车软启动过程动力学分析.pdf

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1、新型液粘绞车软启动过程动力学分析周生刚徐州I五洋科技有限公司徐州I221008摘要：将行星差动轮系与液粘制动器相结合设计了1种新型的液粘绞车，对液粘绞车软启动过程进行分析，建立了软启动过程的动力学模型。已知绞车卷筒输出转速时，通过求解动力学模型得到液粘制动器的输出力矩曲线。当绞车启动曲线为Harrision曲线时，液粘制动器的输出力矩按照特定曲线先增大后减小。关键词：液粘绞车；液粘制动器；动力学模型中图分类号：TD534文献标识码：A文章编号：1001—0785(2011)05—0057—03Abstract：Thepap

2、erdescribesanewhydro—viscouswinchwhichincorporatesdifferentialplanetgeartrainandhydro—viscousbrake．Itanalyzesthesoftstartingprocessofthehydro—viscouswinchandestablishesadynamicmode1．Whenout—putspeedofwinchpulleyisknown，theoutputtorquecurveofhydro—viscousbrakecanbe

3、obtainedfromsolvingthedy—namicmode1．Whenthestart—upeurveisHarrisioncurve，theoutputtorqueincreasesandthenreduces．Keywords：hydro—viscouswinch：hydro—viscousbrake：dynamicmodel斜井提升绞车工作过程中需要具有良好的启动二：一：～k(1)特性。液粘绞车可以通过改变液粘制动器的制动力∞b—O)hlZa1矩来改变启动速度曲线，实现绞车软启动。对绞车：一：一k。(2)o

4、．ib—OJh2Za2‘软启动过程进行动力学分析，可以为绞车软启动的式中：、、OJh2、OJb分别为1级太阳轮、实现以及控制策略的制定奠定理论基础。1级行星架、2级行星架和卷简的转速；Z、、1液粘绞车软启动过程分析，、分别为1级太阳轮、2级太阳轮、1级内齿如图1所示，液粘绞车传动系统由行星差动轮、2级内齿轮的齿数；，、为相应齿数比。轮系与液粘制动器组成。绞车进行启动时，2级行星架制动力矩为0，电动机空载启动。逐渐加大液粘制动器2制动力矩，卷筒对负载的力矩也逐渐增大。当卷筒输出力矩足以克服负载力矩后，负载开始转动，此阶段为液

5、粘绞车的软启动阶段。随着液粘制动器2制动力矩逐渐增大，2级行星架逐渐制动，卷筒的转速逐渐增大直至进入稳定运1．卷筒2．1级行星架3．1级行星轮4．1级太阳轮行阶段。5．输入轴6．液粘制动器17．2级行星轮8．2级行星架9．液粘制动器210．2级太阳轮2建立软启动过程动力学模型图1液粘绞车传动系统假设：①建模时采用集中质量模型，齿轮均为选取1级中心轮转角0和2级行星架的转角直齿圆柱齿轮，且各行星轮具有相同的物理和几何参数，忽略齿轮啮合时摩擦力的影响；②负载静态作为广义坐标，则ca)=0，=。液粘传动装和动态转矩相等且在启动过

6、程中保持不变。置的输出扭矩Th(t)作为输入，利用第2类拉格朗日方程对液粘绞车软启动过程进行动力学建模。根据差动轮系运动学理论国家自然科学基金资助项目(50975275)《起重运输机械》2011(5)一57—在液粘绞车中，系统的动能为已知时，对式(6)求解可得：b+÷2。1+下1nmlra2，+÷^1∞2h+rh(t)+(t)：PTb+R(b(t)+Qb(t)a21+÷2+÷nmc2rat2+iTh()／／t=0ir，b其中，L、P、R、Q可根据式(6)求解出具1-，b∞+÷．，∞+÷m(3)体数值，令G(t)=PTb+R

7、b(t)+Q15b(t)，式式中：l，为1级太阳轮、联轴器和电动机转(7)的解为子的转动惯量之和，为2级太阳轮的转动惯量，Th(e[+G(t)eLtd](8)I，、I，分别为1级行星轮和2级行星轮的转动惯量，J。、J分别为1级行星架和2级行星架的转3软启动过程仿真与分析动惯量，．，为卷筒的转动惯量，n为行星轮的个数，mm。、m分别为1级行星轮、2级行星轮当要求负载恒加速启动时，则有(￡)：k，和负载的质量，为负载的速度。(t)=0。根据式(8)可得液粘传动装置的输根据拉格朗日方程出力矩为dOTOT一Th(e(一)+dOTO

8、Tr当加速度k=0．3m／s及k=0．5m／s时，一((4)hTh(t)仿真结果如图2所示。当负载启动曲线为恒加速曲线时，液粘制动器的输)=(出力矩由初始值迅速增加为某一恒定值。输出力矩的大小与负载加速度大小有关，负载启动加速度愈大时，输出力矩愈大。66一k=-O5⋯⋯⋯⋯64l三l麓囊)62『k=-O