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塔式起重机空间结构动力学分析及动态监测技术研究

作　者: 王冬明
导　师: 殷玉枫
学　校: 太原科技大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 塔式起重机 复合运动 工程矢量动力学 动态监测
分类号: TH213.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


塔式起重机是建筑用主导机械，主要用于建筑工地中提升和搬运建筑货物，并且在水电、化工、原子能、货场及港口等场地也有非常广泛的应用。然而塔机又具有工作频繁、施工环境复杂等特点，故障率往往很高。作为一种高耸作业特种机械，塔式起重机一旦发生事故就会给人民生命和财产安全带来巨大的危害。研究发现，引发塔机事故的原因主要有两个：1、在最初设计阶段，塔机设计方法存有缺陷，使其不能满足实际工况，导致结构构件出现问题，留下安全隐患；2、缺乏全面、规范的安全监控系统导致监管不力，塔机关键部件故障不能及时被检测出或存在违规操作现象，直接导致事故发生。长期以来，塔机传统设计总是从二维运动角度对塔机进行受力分析，然而在现场施工中，其往往进行空间复合运动，针对塔机真实工作状况，本文创新性地运用空间矢量动力学理论对塔机的复合运动工作状态进行动力学分析，推导出塔机在复合工作状态下吊重的载荷计算方法，并结合VC++和ANSYS软件对塔机三维空间复合运动工况进行分析计算，提出一套行之有效的塔机动力学设计理论。针对当前塔机安全监测管理现状，提出一种基于物联网和Internet的无线远程监测管理系统，利用物联网和无线网络监测技术[1]，有效地实现了多传感器、多塔机、多区域的全国体系塔机工作状态监测、检测及分层管理，为塔机的实时状态监测管理提供了良好的技术支持，有效地控制塔机安全事故发生率。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章 绪论  11-21
  1.1 课题来源  11
  1.2 塔机的研究状况分析  11-13
    1.2.1 塔机的国外研究状况  11-12
    1.2.2 塔机的国内研究状况  12-13
  1.3 工程矢量动力学概述  13-14
    1.3.1 工程矢量动力学简介  13-14
    1.3.2 工程矢量动力学在塔机设计的应用现状  14
  1.4 动态监测技术概述  14-16
    1.4.1 国外塔机动态监测技术  14-15
    1.4.2 国内塔机动态监测技术  15-16
  1.5 课题研究的背景与意义  16-18
  1.6 课题研究的主要内容  18-19
  1.7 本章小结  19-21
第二章 塔机参数化设计及有限元建模  21-35
  2.1 塔机设计方法基础理论  21-26
    2.1.1 许用应力法  21-22
    2.1.2 塔机设计方法  22-26
  2.2 塔机参数化设计方法  26-28
    2.2.1 面向对象程序设计介绍  26-27
    2.2.2 MFC 在软件设计中的应用  27
    2.2.3 非模态对话框的构建  27-28
  2.3 塔机参数化建模方法  28-29
    2.3.1 APDL 简介  28
    2.3.2 塔机参数化建模模型简化及单元选择  28-29
  2.4 软件的实现及运行  29-33
    2.4.1 软件的程序设计  29-30
    2.4.2 软件的运行及显示  30-33
  2.5 本章小结  33-35
第三章 塔机复合工况下动态载荷计算  35-47
  3.1 空间矢量动力学理论  35-37
    3.1.1 刚体空间运动学理论  35
    3.1.2 刚体在空间转动坐标系下的加速度  35-37
  3.2 塔机动力学计算模型及载荷计算方法  37-44
    3.2.1 塔机典型工况分析  37-39
    3.2.2 塔机复合工况下吊重载荷作用力  39-42
    3.2.3 起重臂和配重惯性载荷和离心力  42-43
    3.2.4 风载荷  43-44
  3.3 塔机复合工作计算软件设计  44-46
    3.3.1 程序编写基础理论  44
    3.3.2 动载计算软件设计  44-46
  3.4 本章小结  46-47
第四章 塔机复合工况瞬态动力学分析  47-59
  4.1 有限元及 ANSYS 瞬态动力学分析简介  47-48
  4.2 塔机瞬态动力学具体分析流程  48-49
  4.3 塔机复合作业计算分析实例  49-58
    4.3.1 塔机设计参数  49-50
    4.3.2 塔机设计软件计算及有限元建模  50-52
    4.3.3 塔机复合工况选择及动载计算  52-54
    4.3.4 ANSYS 瞬态动力学分析  54-58
  4.4 本章小结  58-59
第五章 塔机动态监测技术研究  59-75
  5.1 总体思路  59-61
  5.2 机载采集处理系统  61-73
    5.2.1 传感器技术  61-64
    5.2.2 数据采集及发送模块  64-66
    5.2.3 塔机无线动态监测系统样机的实现  66-69
    5.2.4 下位机系统软件的实现  69-73
  5.3 基站监控系统  73-74
    5.3.1 施工区基站监控系统  73
    5.3.2 市、省、部级监控系统  73-74
    5.3.3 附加可选模块  74
  5.4 本章小结  74-75
第六章 总结与展望  75-77
  6.1 总结  75
  6.2 展望  75-77
参考文献  77-81
致谢  81-83
附录  83-85
攻读学位期间参与的工程项目及发表的学术论文  85-86

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 起重机械与运输机械 > 起重机械 > 自行式起重机 > 塔式
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