[发明专利]一种自动控制起重臂回转时振动的方法及系统

说明书

一种自动控制起重臂回转时振动的方法和系统；该方法包括(1)建立带货物摆的起重臂振动系统的动力学模型；(2)计算起重臂切向振动模态坐标；(3)计算当前起重臂广义刚度；(4)最后根据已得到的参数值来计算所需伸缩钢丝绳调节的长度，通过伸缩钢丝绳张紧和放松来改变下一时刻的起重臂刚度以控制起重臂在回转平面的振动。该系统包括伸缩钢丝绳、安全监控管理黑匣子、振动位移测量模块、中控系统、摆角测量模块、起重臂切向振动模态坐标计算模块、起重臂实时广义刚度计算模块、起重臂振动位移预测模块和起重臂回转工况下广义刚度自动控制模块。本发明使得所计算实时动刚度更加准确，抑制起重臂在回转平面的振动，提高了塔式起重机的定位精度。

技术领域

本发明涉及用于控制起重臂回转时振动的方法及系统，属于起重机械控制技术领域。

背景技术

塔式起重机依靠起重量大，作业半径大等优点已然成为建筑领域应用使用最广泛的施工设备。其结构如图1所示，自下至上依次设置的基座1、塔身2、回转机构3、回转平台4和起重臂12，起重臂12一端连接平衡臂5，平衡臂5上配置平衡重6，回转平台4上设置有塔帽10，塔帽10顶端与起重臂12两端设置有斜腹杆11，回转平台4上设置有驾驶室15，驾驶室15内设置安全监控管理黑匣子14，起重臂12上设置有移动的变幅小车17，变幅小车17通过起升钢丝绳18连接吊钩20，货物21悬挂在吊钩20上。

在建筑施工过程中，往往需要将建筑施工材料进行大范围的转移，这时起重臂频繁的绕着塔身回转。另外施工单位在施工时，为了缩短工期，加快建造速度，往往尽可能的提高吊钩起吊货物的重量和起重机的转速。此时在惯性力的作用下货物发生空间摆动，起重臂在回转平面内发生切向振动，这就对长时间暴露在室外的塔式起重机结构产生了严峻的考验，增加了事故发生的概率，影响塔式起重机的使用寿命。

现有的抑制塔式起重机起重臂回转时振动的方法，在于出厂前对整体结构进行受力计算，强度分析，优化参数并对局部结构进行改进。塔式起重机的起重臂长，在兼顾起重臂的重量不宜过大的前提下想要增加起重臂的材料刚度抑制起重臂的切向振动可靠性不高，难度较大。

CN108502724A公开一种自适应调节起重臂回转动刚度以消除摆动的方法和系统；该方法建立起重臂振动系统的动力学模型，通过起重机的回转运动参数和起重量分别计算起重臂的摆动模态坐标和实时动刚度，并根据起重臂的实时动刚度和起重臂的模态坐标预测起重臂下一时刻的摆动幅值，计算所需调节的斜拉水平调节绳的长度来调整起重臂下一时刻的回转动刚度；该系统包括斜拉水平调节绳、GPS测量仪、黑匣子、中控系统、起重臂端部摆动模态函数计算子系统、起重臂回转动刚度计算子系统、起重臂端部摆动幅值预测子系统和起重臂回转动刚度自适应调节子系统。

虽然CN108502724A获得了回转动刚度，但是，在建模过程中，CN108502724A仅考虑了货物沿着起重臂轴线所在方向的摆动，忽略了货物垂直于起重臂轴线方向的摆动，使得所计算实时动刚度准确性不够。在塔式起重机起吊货物后的回转运动过程中，货物在垂直起重臂轴线方向和沿着起重臂轴线方向上的摆动都对起重臂振动产生不可忽视的影响。

发明内容

针对现有技术中起重机起重臂回转时振动控制技术存在的上述问题，本发明提供一种自动控制起重臂回转时振动的方法，以及实现该方法的系统，以改变起重臂在回转时的广义刚度来解决当前阶段起重臂切向振动难以抑制的问题，旨在通过更加完善的起重臂振动系统的动力学模型，使得所计算实时动刚度更加准确，提高了计算精度。

本发明自动控制起重臂回转时振动的方法，是在塔式起重机的回转平台安装拉杆，拉杆的自由端设置滑轮组，在平衡臂上安装牵引装置，在牵引装置与起重臂的端部连接伸缩钢丝绳，伸缩钢丝绳绕过滑轮组，通过对伸缩钢丝绳的长度进行调节改变起重臂的实时广义刚度；具体包括以下步骤：

(1)根据起重臂在回转时的运动规律、货物的摆动及起重臂在回转平面的切向振动特性，建立带货物摆的起重臂振动系统的动力学模型；