摘要：本研究建立起门式起重机小车—轨道耦合模型,采用隐式动力学分析算法,研究了起重小车在轨道上滚动过程中产生的摩擦振动现象。结果表明,起重机的低阶结构模态主要表现为主梁的弯曲运动,随着阶次增大,起重机的自然模态逐渐演变为主梁—轨道—车轮三者耦合运动的形式。在摩擦力作用下,车轮与轨道之间将会产生某特定频率和特定振型的摩擦振动现象。隐式动力学分析结果表明,在小车与轨道摩擦过程中,起重小车与轨道均出现了明显的振动现象,且系统的切向振动强度大于法向振动强度,这也导致所提升物体的切向偏摆现象更加剧烈,造成更加严重的安全隐患。小车—轨道的摩擦振动具有多频复合的特征,轨道的振动主要表现为高频振动,而小车的振动是高频和低频的结合。起重小车在轨道上滚动的过程中,由于摩擦振动的存在,车轮与轨道的接触状态发生实时改变,从而使得最大应力位置发生变形。本研究结果对认识起重机的稳定性具有一定的意义,并能为改善起重机摩擦振动问题的结构设计提供参考。

摘要：本研究建立起门式起重机车轮—轨道耦合动力学模型,基于ABAQUS/Implicit隐式动力学分析算法,探讨起重机轮—轨摩擦系统的振动特性。结果表明,系统低频模态表现为起重机主梁/轨道的弯曲变形,中频模态表现为起重机主梁/轨道的弯曲加扭转变形,而高频模态表现为主梁—轨道—车轮三者的耦合运动。在车轮与轨道摩擦过程中,车轮侧向产生持续的摩擦自激振动,轮—轨之间可能产生"啃轨"现象。相比之下,车轮的切向振动和法向振动强度相对较弱,主要产生在车轮运动的初始阶段,且切向振动强度明显大于法向振动,这可能导致所提升物体的切向偏摆更加剧烈。频域分析结果表明,车轮与轨道均能产生频率约为566 Hz的振动,起重机轮—轨之间的摩擦振动具有多频复合特征,是一种部件耦合与独立振动并存的非线性动力学行为。进一步地,本研究对车轮载荷不对称状态下的系统动力学响应进行分析,结果表明车轮载重较大一侧的侧向振动增强,而车轮载重较小一侧的切向振动和法向振动在初始阶段波动更为剧烈。由于载重不同,两侧轨道接触应力变化差异明显,载重更小的一侧可能出现短暂的轮轨分离与重新接触现象,这导致起重机轮轨系统的最大应力位置随着时间不断发生变化,导致运输不稳定的现象严重并带来严重的安全隐患。本研究结果对认识起重机的稳定性具有一定的意义,并能为改善起重机摩擦振动问题的结构设计提供参考。