PI control based on fuzzy set-point weighting tracking for hydraulic crane boom system

A PI control strategy based on fuzzy set-point weighting following was proposed for the active damping control of a hydraulic crane boom system （HCBS）. Two valve-controlled PI controllers, which include a proportional feedforward controller based on fuzzy set-point weighting following and a limited semi-integrator（LSI）, are designed respectively. LSI is used to limit output signal and to prevent wind up at the low frequency of the spectrum. By using a range camera and an electronic feedback control, the tip damping on the HCBS can be adjusted artificially. A collaborative control simulation technique of HOPSAN and MATLAB/SIMULINK is applied to the controller design. Simulation results show that the proposed PI control system has less overshoot as well as faster response. The tip damping on the HCBS during operation is improved.

Periodic Topology Optimization of Crane Boom Based on Improved Soft Kill Option Method

An improved soft kill option (SKO) method is proposed to achieve the optimization design of tower crane boom. For a better optimization performance, a parabolic weight coefficient is suggested and the displacement constraint is taken into consideration. In order to eliminate the numerical instability phenomena like checkerboard and mesh dependence, element temperature filter function is added into SKO method. Through the optimization data comparison of rectangular cantilever plate, it is verified that the improved SKO method can achieve a better result with more uniform stress and higher efficiency. Based on the dimension and load parameters of QTZ63 tower crane boom, an optimization model is established, and a periodic SKO method is put forward to optimize this model. The optimization result of the crane boom can provide a new thought for tower crane boom design. © 2017, Shanghai Jiaotong University and Springer-Verlag GmbH Germany.

基于有限元分析的船用折臂伸缩吊结构设计

为了设计一种适用于船舶甲板空间有限的吊机,指导折臂伸缩吊机机械结构设计,在介绍机械结构整体设计方案的基础上,基于ANSYS软件建立结构的有限元仿真模型,介绍模型的网格划分、约束建立以及载荷加载方法,研究分析结构的应力和应变。结果表明,所设计的折臂伸缩吊机械结构可满足相应作业需求,并形成了一整套利用有限元手段进行船用折臂伸缩吊结构强度计算的方法。研究结果可为同类船用折臂伸缩吊机械结构的设计和优化提供参考。

考虑凹坑缺陷的全地面起重机伸缩臂架结构稳定性研究

在实际生产条件下,凹坑缺陷在内的各种缺陷会对臂架结构的承载力和稳定性产生十分重要的影响。因此借鉴单点扰动载荷法(SPLA)和多点扰动载荷法(MPLA)的思想,将凹坑缺陷引入全地面起重机伸缩臂架结构稳定性分析中,以分析凹坑缺陷对臂架稳定性的影响。结合ABAQUS和Python,先在臂架模型上创建不同位置的单点凹坑缺陷,再对其进行非线性屈曲分析,得到臂架稳定性受其不同位置影响的规律。多点凹坑缺陷的研究步骤相同,最后得到其不同个数和组合方式对臂架临界屈曲载荷的影响关系。

某七节折臂式起重机伸缩臂截面尺寸优化

针对七节折臂式起重机伸缩臂截面进行了尺寸优化设计,旨在实现轻量化,提高机动性和承载能力。运用Solidworks进行伸缩臂的参数化建模,结合Ansys中间复合材料设计方法,生成了一系列样本数据并采用NSGA-II算法进行优化,最终确定最佳的截面尺寸。优化结果显示,在保持结构安全性和可靠性的前提下,改进后的伸缩臂减重率达到15.07%,验证了优化方法的有效性和可行性。

焊接残余应力对实腹式伸缩臂架稳定性影响

焊接过程中不均匀的温度场导致焊缝周围存在较高的残余应力,残余应力的存在可能会影响结构的承载能力。针对移动式起重机中实腹式伸缩臂架在制造过程中所产生的焊接残余应力,文中以某汽车起重机U形伸缩臂架为研究对象,使用热-弹-塑性法和固有应变法对焊接残余应力进行模拟,得到了残余应力分布情况,并对2种方法的结果进行分析对比;将残余应力结果导入臂架模型中,采用一致缺陷模态法对臂架初始缺陷进行模拟,并进行非线性稳定性分析。结果表明:残余应力的存在对臂架临界屈曲载荷削弱了6.63%。

强夯起重机臂架结构有限元分析及优化

针对强夯起重机臂架实际工况下的应力集中、结构冗余等问题,以某新型强夯起重机为分析对象,采用UG NX及其Nastran模块建立三维模型,有限元分析计算确定多种工况载荷,得到强夯起重机在静载和动载荷作用下的位移和应力分布情况,确定应力集中和结构冗余部位,通过优化设计改善结构应力分布,减轻臂架质量并提高其力学性能。对起重和脱钩工况的优化结果表明,臂架最大应力和最大位移分别减少12.5%和6.99%,臂架质量减轻2.36%。

热输入量对890MPa臂架管焊接热影响区组织性能的影响

依据等强匹配原则,选用BHG-5焊丝对起重机臂架用890 MPa无缝钢管进行了斜Y型坡口焊接裂纹试验和不同热输入量的多层多道手动焊接试验,探究了材料的冷裂纹敏感性,以及不同热输入量对焊接接头组织和力学性能的影响。结果表明,预热温度为150℃时,可完全避免焊接冷裂纹的产生;随着热输入量的增加,焊缝金属接头强度变化不大,但焊接接头热影响区冲击韧性明显下降,选择小于20 kJ/cm热输入量焊接时可保证焊接接头具有较好的强韧性。

铰接移动式起重机立柱和动臂系统的结构优化

为提升铰接移动式起重机的刚度和轻便性,提出铰接移动式起重机的立柱和动臂系统结构优化新框架,并根据建立的铰接移动式起重机立柱和动臂系统新模型对起重机进行材料配置,对最大应力和挠度值进行评估,以确保符合规范要求。将优化后的立柱和动臂系统与优化前的立柱和动臂系统进行了对比分析,结果表明,与系统结构优化之前相比,尽管在优化模型中去除了大量的材料,从而使得系统质量减少了30 kg,但立柱和动臂系统的刚性并没有因为使用材料减少而变弱,优化后的立柱和动臂系统的最大应力和最大挠度值相对于优化前有了明显减小。

双折臂起重机起吊装置速度控制优化

双折臂起重机起吊装置复合动作协调性小于安全性需求,考虑到阀后补偿较阀前补偿复杂,故采用阀前补偿型负载敏感液压系统控制其起吊装置动作。给出了双折臂起重机起吊装置起吊原理,搭建了其液压系统仿真模型,开展了双折臂起重机复合动作速度仿真。主要分析了不同开度和不同质量下的动臂和伸臂速度动态性能,基于动臂和伸臂液压缸活塞受负载影响明显,在动臂液压缸无杆腔油路增加了平衡阀。通过分析设置了动臂平衡阀开启压力20.5 MPa、先导比0.5、全开压降1.5 MPa,进行了相同开度和质量工况的动臂活塞速度仿真。研究表明:增加平衡阀后,动臂下降速度能限制在与负载质量无关的速度指令范围内。选取某双折臂式起重机为实车测试对象,验证了仿真结论的正确性。据此可在伸臂液压缸进回油路增加平衡阀,解决伸臂液压缸速度受负载的影响问题。该研究对提高双折臂起重机的起吊性能具有一定参考价值。

基于SolidWorks的门座起重机臂架系统运动分析与仿真

针对传统门座起重机臂架系统运动轨迹分析,需要借助专业软件或计算机编程软件,对设计者综合能力要求过高的问题。探索了基于SolidWorks三维设计软件平台,搭建臂架系统简易虚拟模型,运用Motion分析插件,求解出四杆臂架系统构件上任一点的轨迹、位移、速度和加速度,分析门机幅度、吊重落差等关键性能指标,简化了设计难度,提升企业研发效率。

多节桁架臂伸缩技术研究

本文指出伸缩桁架臂是一种先进的桁架臂技术,可以降低运输成本,提高拆装效率。通过研究桁架臂的伸缩方式,对比各种伸缩机构的优劣势,为桁架臂实现伸缩提供理论支持,为桁架臂伸缩技术在桁架臂起重机中的应用奠定基础。

海洋石油平台吊机吊臂的结构优化设计研究

针对海洋石油平台吊机吊臂结构现存的问题,提出一种新型吊臂结构优化设计方案。通过拓扑优化和轻量化设计优化主体结构,采用谐波传动与精密回转轴承优化旋转机构,采用多级液压缸与柔性绳索优化提升机构,采用模块化组合式滑轮组优化滑轮系统。实验结果表明,优化设计的吊臂结构各项性能指标均满足设计标准,有效提升了吊机的起重性能和可靠性。

大型浮式起重机臂架拉索安装工艺研究

振浮4号1600 t浮式起重机根据使用规范需要进行维修保养,其中臂架拉索需要进更换,臂架拉索在更换过程中,存在起吊、固定、穿引及锁紧螺母安装等一系列的安装工序难点需解决。文中通过对拉索系统安装工序分解,对每道工序进行研究和试验论证,制定了详细的工艺技术方案,最终顺利完成了安装工作。该方案在高空通过多台设备配合作业,有效地提升了作业安全和效率,为同类产品的臂架拉索系统安装提供了借鉴参考作用。

超高层建筑动臂塔吊选型与定位研究

在超高层建筑施工中动臂塔吊是常见吊装机械,在施工中需要提前规划好动臂塔吊的选型和定位来进行研究,以提高其使用效能与合规性。本文以具体案例为依托,探讨动臂塔吊选型定位的主要原则与方式,从空间关系、结构影响以及吊运工况三个方面对其进行分析,旨在为后续施工实践提供必要参考。

绕桩式起重机臂架防碰撞功能设计与优化

为了保证海上风电安装时高空货物姿态稳定,海工绕桩式起重机需要配置缆风系统。文章介绍了起重机臂架防碰撞设计原则及增加缆风小车后防碰撞功能的变化。在水平和竖直两个方向上对起重机回转角度和臂架变幅角度做预防报警和限制动作的优化设计,给出了防碰撞功能触发条件及判断流程。

超大型电视演播室的吊挂类型研究

结合超大型电视演播室建设项目,分析了演播室内灯光吊挂的类型及其特点,介绍了演播室吊挂设备的工作原理。同时,探讨了不同类型演播室适用的吊挂形式,为其他在建的超大型电视演播室建设项目提供思路。

塔式起重机臂架腹杆布局及尺寸优化设计

为实现塔式起重机臂架布局和尺寸的优化,提出了桁架结构拓扑及尺寸两阶段优化设计方法.第一阶段先建立臂架的周期性板梁拓扑优化模型,使用周期性SKO方法对腹板进行连续体拓扑优化,得到优化的腹板拓扑构型,并通过提取主应力路径将优化的腹板拓扑结构转化为离散的腹杆布局;第二阶段以臂架腹杆截面半径为设计变量,臂架柔度为目标函数,材料体积为约束条件建立优化模型,基于Lagrange乘子法和库恩塔克条件推导腹杆截面尺寸优化迭代准则,基于欧拉公式推导了腹杆稳定性约束条件以保证尺寸优化过程中臂架稳定性.数值分析结果表明,该优化方法能有效地减轻臂架结构质量,提高臂架的刚度,减少变形并降低结构应力水平.

塔式起重机臂架周期性拓扑优化设计

为实现塔式起重机臂架桁架结构腹杆的布局优化,提出了基于连续体拓扑优化的桁架结构优化设计方法.首先去除起重臂腹杆,用腹板代替,同时为克服臂架细长难以进行拓扑优化的特点,将起重臂划分为若干个优化周期,建立臂架的周期性板梁优化模型;然后使用周期性SKO(soft kill option)方法对腹板进行连续体拓扑优化,优化中使用温度过滤函数消除棋盘格式现象,得到优化的腹板拓扑构型;最后使用有限单元8-邻域网格模型骨架提取算法得到腹板拓扑的中心骨架进而得到优化的腹杆布局.选取QTZ63塔式起重机最大幅度、最大起重量和最大应力3种典型工况作为优化工况,并考虑起升动载荷、风载荷及惯性载荷进行优化设计.基于3种典型工况,从强度、刚度、稳定性方面对原臂架和优化臂架进行了对比分析,验证了优化方法的有效性.

履带起重机臂架有限元分析方法

根据桁架钢结构的受力特点 ,采用变截面梁单元模拟起重机臂架整体结构 ,建立了一种有限元简便分析方法 ,对履带起重机臂架结构的受力状况和应力特性进行了系统地分析 ,确定了危险工况 .对危险工况在各载荷组合作用下臂架结构的应力分布进行了详细的有限元法分析 ,并对其强度进行了评定 .结果表明 ,有限元简便分析方法可以反映臂架的整体应力状态 。