大型桥式吊车行车控制系统的状态空间设计

现代控制理论课程设计

题目：大型桥式吊车行车控制系统的状态空间设计

学院：电气工程学院

一、立题背景

随着社会的发展，现代化工业发展十分迅速。对技术的要求也越来越高了。在工厂企业中，桥式起重机是一种普遍使用的其中、运输设备。图6-5为大型工厂中使用的桥式起重机（又称行车）工作示意图。在车间的两边墙体上，架设有一桥架（轨道），桥架可在车间的上方的两边前后运动。桥架上有一起重机，该起重机在直流电动机的驱动下课在桥架上做水平运动，起重机上系有一钢绳，绳索下端有一承吊重物的吊钩，吊钩（含重物）可做上下运动。一般情况下，起重机首先将重物从地面上吊至一个预先规定的位臵（高度），然后再送到某个对象上方，最后将负载在一个确定的位臵上卸下。

二、抽象研究问题

起重机系统的状态空间方程，包括起重机-吊钩装臵和驱动起重机装臵的动力学方程。为了分析方便，起重机的工作过程均在由S轴与Y轴构成的平面和由S轴与Z轴构成的平面中进行讨论。

这种情况下，将重物从地面上吊到一个预先规定的位臵，视为改变ZB，然后再送至某个对象的上方视为改变SA，将负载在一个确定的位臵上卸下，视为再次改变ZB。

图6-5中，点A表示运行在桥上的起重机，其中，SA为起重机在S轴上的坐标（SA不等于零，ZA=0）；mA为小车质量；FA为作用在小车上由驱动电动机产生的水平驱动力；P 为有吊钩和负载产生并作用在小车上的绳索拉力。

点B表示吊钩，SB、ZB分别为吊钩在S轴和Z轴上的坐标，mB为吊钩的质量；L为绳索长度、θ为绳索与垂直方向之间的夹角。

1、起重机——吊钩系统的动力学方程

由图6-5可知，起重机与吊钩在水平面上的坐标分别为（SA,0）和（SB,ZB）。在不计起重机与与桥架之间摩擦力的情况下，起重机在水平（S轴）方向上的作用力平衡方程式为：

对于吊钩，则在水平与垂直（Z轴）方向上的作用力方程为

式中，g=9.8m/s2,为重力加速度。

与上述三个作用力方程相对应，在假定绳索长度L不变的条件下，由图6-5还可得出下面两个运动学方程

为消去式（6-32）——（6-34）中的中间变量，可将式（6-32）、式（6-33）两边相加得

与此同时，将式（6-33）、式（6-34）两边分别乘以cosθ和（-sinθ）后再相加又有

由此，式（6-37）、式（6-38）中不再含参数p,进一步由式（6-35）、式（6-36）又可分别得

最后，将式（6-39）、式（6-40）代人式（6-37）式（6-38）后可得

至此，起重机-吊钩系统明显可知是一个四阶运动学系统。

另一方面，对于图6-6的“机械摆”在不计铰链摩擦力的情况下，可得如下转矩平衡方程

2、起重机驱动装臵的运动方程

为了方便分析，起重机驱动装臵的运动方程，可认为是一阶定常线性微分方程，即

式中 KA—放大倍数（KN/s）

TA—时间常数（s）

uA—驱动直流电动机的控制电压（V）

3、起重机系统的状态空间方程

将描述整个起重机系统的三个线性定常动力学方程，将其写成状态空间形式，

另外，由式（6-47）又可得

若选择如下状态变量x1(单位为m)、x2(单位为m/s)、x3(单位为rad)、x4(单位为rad/s)、x5(单位为KN)

和选择控制量u(单位为V) 和输出量y1（单位为m）、y2（单

位为rad）

则由以上式子可得状态方程描述式

输出方程描述式

用矩阵形式表示，即

式中

其中

从状态方程可看出，这是一个单输入多输出量系统。另外，在A、b中，小车、吊钩和驱动装臵对应的由各有关参数构成的子系统可由虚线加以区分。

4、起重机系统对应的状态结构图

将式（6-53）、式（6-54）拉普拉斯变换后，可绘出图6-7所示的桥式起重机状态结构图。在此基础上又可得到图6-8所示简化后的状态结构图。将图6-7与式（6-56）结合起来分析可知，a25与a45分别体现了驱动装臵对小车与吊车的运动，a43则体现了吊钩自身的负反馈作用，而吊钩对小车

的反作用则是通过a23来体现的。

为方面后续分析与计算，假定系统中的具体参数为： KA=0.1KN/V 、Ta=1s 、mA=1000Kg 、mB=4000Kg 、l=10m 。将上述有关数值代人式（6-56a ）、式（6-56c ）后进一步可得

5、被控对象的动态分析

（1）被控对象的特征值

作为被控对象的的起重机系统，气对应的（开环）特征值，可将式（6-56）带人对应的（开环）特征方程det(λI-A)=0求出，即

（6-58）求解式（6-58），得（开环）特征值

（6-59）

代人式（6-57）的实际参数后，求得特征值为

（6-60）

（2）调节对象（起重机系统）自身动态分析

由式（6-59）知，此调节对象5个（开环）特征值中，有两个位于坐标原点，两个位于虚轴，一个位于负实轴，将这5个（开环）特征值的分布与图6-7或6-8所示系统结构图结合起来分析可知：

λ5=-（1/TA）描述的装臵驱动的特征，由于该装臵系一串联接入的一阶惯性环节，因此其对应的特征值将为负实数并可单独给以分析。

λ描述的是小车的动力学特征，这是因为在图6-7中x1与之间，也就是在之间相当于存在两个相互串联的积分环节，且无反馈支路存在，显然，两个位于坐标原点的特征值将是与此相对应的。

这样一对共轭虚数特征值描述的将是吊钩的无阻尼振荡的动力学特征。这是因为在图6-7下方的闭环负反馈子系统对应的传递函数为

，显然，其对应的一对极点即为λ3,4.

利用式（6-57）参数，在在初始条件为x1（0）=x2(0)=x3(0)=x4(0)=x5(0)=0，且在直流电动机控制电压由

0V阶跃变化至10V时，得系统的仿真响应曲线如图a所示，响应曲线表面系统是不稳定的。

现分析图a所示的响应曲线内含的物理概念。由于此时并未采用闭环反馈环节，因此，在FA的作用下，由于λ1,2=0的存在，将导致SA和s,也就是图a中的小车位臵与速度两条曲线随时间的变化而不断增加，λ3,4=±j√a43的存在，又将导致在不计空气阻力和绳索悬吊点铰链处摩擦力矩的情况下吊钩摆角θ的无阻尼振荡，由图6-7知，θ角的这种无阻尼振荡又将通过a23=mBg/mA对小车的运动产生反作用，且吊钩质量mB越大，这种反作用也越强，行车的工作实践也可以充分的证明这一点。另外，由图a知，在t>0以及小车被加速后，由于吊钩出现一个平均值为-0.02rad、周期为T=2.84s的无阻尼振荡，这种摆动，也就是θ角的变化，又将通过a23的作用，使小车的速度不断上升的程度减弱，着加速图a(2)会出现小波动的原因。

由上可见，调节对象，即起重机系统本身是不稳定的调节对象。

对起重机系统状态空间方程简化后可得

二、起重机系统的能控分析

由能控性矩阵

对起重机系统做能控性判定。

状态方程为

式中

进一步得

则能控性矩阵为

以及对应有

将有关参数代人上式有

由此可见，只要mA与l为有限值，即可保证小车—吊钩子系统完全可控。

一、解决方案：

二、利用极点配臵法设计状态反馈调节器

1、闭环极点配臵

从行车系统对应的4个极点可知，调节对象是一个不稳定系统，需要通过闭环调节，使其由不稳定变为稳定并满足有关动、静态方面提出的要求，即：在与起重机位臵相对应的给定值发生变化时，使SA能快速并具有良好阻尼特性的变化至新给定之值对应之值，同时还应使稳

态误差为零，这些要求在s平面上就意味着：4个极点中数值为零的两个极点s1,2和一对共轭虚数极点s3,4应移至s平面左半开平面合适的位臵上。也就是说，加入调节器后，与其相对应的4个闭环极点均具有负实部的合适值。

（1）统闭环极点的配臵

设配臵的4个闭环极点为

闭环极点分布图如图6-10所示。

由期望闭环极点求得闭环特征多项式为

2、系统调节器与前臵装臵参数的设计

（1）调节器参数的确定

在期望闭环特征多项式系数求出后，可由下式确定调节器参数：

其中，进一步讲式（6-56a）代人（6-71）中又有

○2计算利用式（6-72）和式（6-61），

可分别得

○3确定将式（6-72）、式（6-73）和式（6-69）代人式（6-70）,并经中间运算后可得

进一步将式（6-56a）和（6-57）代人又可得

（2）前臵装臵的引入

对于多输入、多输出系统，在利用全状态

单梁桥式起重机结构设计.

摘要 我做的毕业设计课题是单梁桥式起重机。单梁桥式起重机是一种轻型起重设备，它适用起重量为0.5~5 吨，适用跨度4.5～16.5米，工作环境温度C在-20℃到40℃范围内，适合于车间、仓库、露天堆场等处的物品装卸工作。桥架由一根主梁和两根端梁刚接组成。根据起重量和跨度，主梁采用普通工字钢和U形槽组合焊接形成。主梁和端梁之间采用承载凸缘普通螺栓法兰连接。提升机构采用CD型电葫芦。 此次设计的主要内容有：问题的提出、总体方案的构思，结构设计及对未知问题的探索和解决方案的初步设计，装配图、零件图等一系列图纸的设计与绘制，以及毕业设计说明书的完成。 关键词：起重机；桥式起重机；大车运行机构；小车运行结构；小车起升；结构桥架；主端梁

ABSTRACT The topic of my graduation design is list the beam bridge type derrick of design the list beam bridge type derrick is a kind of light heavy equipments, it start to apply the weight as 0.5~5 tons, apply to across degree 4.5~16.5 meters, the work environment temperature is -20℃to 40℃.Inside scope, suitable for car, warehouse, open-air heap field etc. of the product pack to unload a work. The bridge was carried beam by a lord beam and 2 to just connect to constitute. According to weight with across a degree, lord beam adoption common the work word steel and U form slot combination weld formation. Lord beam and carry an of beam an adoption loading To good luck common stud bolt method orchid conjunction. Promote the organization adoption CD type an electricity bottle gourd. The main contents of this time design have: The problem put forward, conceive outline of total project, possibility design, structure design and draw towards doing not know a problem of investigate and solution of first step design, assemble diagram, spare parts diagram wait a series the design of the diagram paper with, end include graduation design manual of completion. Keywords: cranes;bridge type derrick ；During operation organization; Car running structure; Car hoisting structure; Bridge; Main girders.

桥式起重机毕业设计

桥式起重机毕业设计 由于工业生产规模不断扩大生产效率日益提高以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加促使大型或高速起重机的需求量不断增长起重量越来越大工作速度越来越高并对能耗和可靠性提出更高的要求。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起重机不但要容易操作容易维护而且安全性要好可靠性要高要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性,起重机的出现大大提高了人们的劳动效率以前需要许多人花长时间才能搬动的大型物件现在用起重机就能轻易达到效果尤其是在小范围的搬动过程中起重机的作用是相当明显的。在工厂的厂房内搬运大型零件或重型装置桥式起重机是不可获缺的。桥式起重机作为物料搬运机械在整个国民经济中有着十分重要的地位。经过几十年的发展我国桥式起重机制造厂和使用部门在设计、制造工艺设备使用维修、管理方面不断积累经验不断改造推动了桥式起重机的技术进步。本论文主要通过电气系统的设计使5t桥式起重机规定的各种运动要求。现根据起重机的新理论、新技术和新动向结合实例简要论述国外先进起重机的特点和发展趋势。 1.1起重机的特点和发展趋势现根据起重机的新理论、新技术和新动向结合实例简要论述国外先进起重机的特点和发展趋势。1.1.1大型化和专用化由于工业生产规模的不断扩大生产效率日益提高 以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加促使大型或高速起重机的需求量不断增长。起重量越来越大工作速度越来越高并对能耗和可靠性提出更高的要求。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起重机不但要容易操作容易维护而且安全性要好可靠性要高要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。目前世界上最大的浮游起重机起重量达6500t最大的履带起重机起重量达3000t最大的桥式起重机起重量为1200t集装箱岸边装卸桥小车的最大运行速度已达350m/min堆垛起重机最大运行速度是240m/min垃圾处理用起重机的起升速度达100m/min 。工业生产方式和用户需求的多样性使专用起重机的市场不断扩大品种也不断更新以特有的功能满足特殊的需要发挥出最佳的效用。例如冶金、核电、造纸、垃圾处理的专用起重机防爆、防腐、绝缘起重机和铁路、船舶、集装箱专用起重机的功能不断增加性能不断提高 适应性比以往更强。德国德马格公司研制出一种飞机维修保养的专用起重机在国际市场打开了销路。这种起重机安装在房屋结构上跨度大、起升高度大、可过跨、停车精度高。在起重小车下面安装有多节伸缩导管与飞机维修平台相连并可作360度旋转。通过大车和小车的位移、导管的升降与旋转可使维修平台到达飞机的任一部位进行飞机的维护和修理极为快捷方便。 1.1.2模块化和组合化用模块化设计代替传统的整机设计方法将起重机上功能基本相同的构件、部件和零件制成有多种用途有相同联接要素和可互换的标准模块通过不同模块的相互组合形成不同类型和规格的起重机。对起重机进行改进只需针对某几个模块。设计新型起重机只需选用不同模块重新进行组合。可使单件小批量生产的起重机改换成具有相当批量的模块生产实现高效率的专业化生产企业的生产组织也可由产品管理变为模块管理。达到改善整机性能降低制造成本提高通用化程度用较少规格数的零部件组成多品种、多规格的系列产品充分满足用户需求。目前德国、英国、法国、美国和日本的著名起重机公司都已采用起重机模块化设计并取得了显著的效益。德国德马格公司的标准起重机系列改用模块化设计后比单件设计的设计费用下降12% 生产成本下降45%经济效益十分可观。德国德马格公司还开发了一种KBK柔性组合式悬挂起重机起重机的钢结构由冷轧型轨组合而成起重机运行线路可沿生产工艺流程任意布置可有叉道、转弯、过跨、变轨距。所有部件都可实现大批量生产再根据用户的不同需求和具体物料搬运路线在短时间内将各种部件组合搭配即成。这种起重机组合性非常好操作方便能充分利用空间运行成本低。有手动、自动多种形式还能组成悬挂系统、单梁悬挂起重机、双梁悬挂起重机、悬臂起重机、轻型门式起重机及手动堆垛起重机甚至能组

控制系统的状态空间分析与综合

第8章控制系统的状态空间分析与综合 第1~7章涉及的内容属于经典控制理论的范畴，系统的数学模型是线性定常微分方程和传递函数，主要的分析与综合方法是时域法、根轨迹法和频域法。经典控制理论通常用于单输入－单输出线性定常系统，其缺点是只能反映输入－输出间的外部特性，难以揭示系统内部的结构和运行状态，不能有效处理多输入－多输出系统、非线性系统、时变系统等复杂系统的控制问题。 随着科学技术的发展，对控制系统速度、精度、适应能力的要求越来越高，经典控制理论已不能满足要求。1960年前后，在航天技术和计算机技术的推动下，现代控制理论开始发展，一个重要的标志就是美国学者卡尔曼引入了状态空间的概念。它是以系统内部状态为基础进行分析与综合的控制理论，两个重要的内容如下。 （1）最优控制：在给定的限制条件和评价函数下，寻求使系统性能指标最优的控制规律。 （2）最优估计与滤波：在有随机干扰的情况下，根据测量数据对系统的状态进行最优估计。 本章讨论控制系统的状态空间分析与综合，它是现代控制理论的基础。 8.1 控制系统的状态空间描述 8.1.1 系统数学描述的两种基本方法 统的内部结构和内部变量，如传递函数；另一种是状态空间描述（内部描述），它是基于系统内部结构的一种数学模型，由两个方程组成。一个反映系统内部变量x和输入变量u间的关系，具有一阶微分方程组或一阶差分方程组的形式；另一个是表征系统输出向量y与内部变量及输入变量间的关系，具有代数方程的形式。外部描述虽能反映系统的外部特性，却不能反映系统内部的结构与运行过程，内部结构不同的两个系统也可能具有相同的外部特性，因此外部描述通常是不完整的；内部描述则能全面完整地反映出系统的动力学特征。

20t75桥式起重机毕业设计

20t75桥式起重机毕业设计 摘要 桥式起重机主要应用于大型加工企业，如钢铁、冶金和建材等行业，完成生产过程中的起重和吊装等工作。其中用于生产车间的桥式起重机，是起重机的一个主要类型，由于起重机行驶在高空，作业范围能扫过整个厂房的建筑面积，具有非常重要的和不可替代的作用，因而深受用户欢迎，得到了很大发展。 桥式起重机主要由机械部分、金属结构和电气三大部分所组成。机械部分是指起升、运行、变幅和旋转等机构，还有起升机构，金属结构是构成起重机械的躯体，是安装各机构和支托它们全部重量的主体部分。电气是起重机械动作的能源，各机构都是单独驱动的。 构成桥式起重机的主要金属结构部分是桥架，它横架在车间两侧吊车梁的轨道上，并沿轨道前后运行。除桥架外，还有小车，小车上装有起升机构和运行机构，可以带着吊起的物品沿桥架上的轨道运行。于是桥架的前后运行和小车沿桥架的运行以及起升机构的升降动作，三者所构成的立体空间范围是桥式起重机吊运物品的有效空间。通用桥式起重机一般都具有三个机构:起升机构(起重量稍大的有主副两套起升机构)、小车运行机构和大车运行机构。另外还包括栏杆、司机室等。 本论文研究的是电动双梁桥式起重机，额定起重量75/20t。设计的主要内容是小车运行机构和小车的起升机构的设计计算，大车的起升机构的主要计算。

目录 第一章背景技术 (1) 第二章文献评估 (6) 第三章起重机的技术与说明 (11) 3.1主起重小车起升机构计算 (11) 3.2主起重小车运行机构计算 (20) 3.3副起重小车起升机构计算 (29) 3.4副起重小车运行机构计算 (38) 3.5大车运行机构计算 (47) 致谢 (56) 参考文献 (56)

答案 控制系统的状态空间描述 习题解答

第2章 “控制系统的状态空间描述”习题解答 系统的结构如图所示。以图中所标记的1x 、2x 、3x 作为状态变量，推导其状态空间表达式。其中，u 、y 分别为系统的输入、输出，1α、2α、3α均为标量。 3 x 2 x 图系统结构图 解 图给出了由积分器、放大器及加法器所描述的系统结构图，且图中每个积分器的输出即为状态变量，这种图形称为系统状态变量图。状态变量图即描述了系统状态变量之间的关系，又说明了状态变量的物理意义。由状态变量图可直接求得系统的状态空间表达式。 着眼于求和点①、②、③，则有 ①：2111x x x +=α& ②： 3222x x x +=α&③：u x x +=333α& 输出y 为1y x du =+，得 1112223331000100 1x a x x a x u x a x ?? ?????? ????????=+???????????????????????? &&& []123100x y x du x ?? ??=+?? ???? 已知系统的微分方程 (1) u y y y y 354=+++&&&&&& ；(2) u u y y -=+&&&&&&32； (3) u u y y y y 75532+=+++&&&&&&&&& 。试列写出它们的状态空间表达式。 (1) 解 选择状态变量1y x =，2y x =&，3y x =&&，则有：

1223 31231 543x x x x x x x x u y x =??=?? =---+??=?&&& 状态空间表达式为：[]112233123010000105413100x x x x u x x x y x x ????????????????=+????????????????---???????? ????=?????? &&& (2) 解 采用拉氏变换法求取状态空间表达式。对微分方程(2)在零初试条件 下取拉氏变换得： 3222332()3()()() 11()12 23()232 s Y s sY s s U s U s s Y s s U s s s s s +=---==++ 由公式、可直接求得系统状态空间表达式为 1122330100001031002x x x x u x x ?? ????????????????=+? ?????????????????????-?? ?? &&& 123110 2 2x y x x ?????? =- ?????????? (3) 解 采用拉氏变换法求取状态空间表达式。对微分方程(3)在零初试条件 下取拉氏变换得： 323()2()3()5()5()7()s Y s s Y s sY s Y s s U s U s +++=+

桥式起重机主梁设计

绪论 起重机的用途是将物品从空间的某一个地点搬运到另一个地点。为了完成这个作业，起重机一般具有使物品沿空间的三个方向运动的机构。桥式类型的起重机是依靠起重机运行机构和小车运行机构的组合运动使所搬运的物品在长方形平面内作运动。 起重机是现代生产不可缺少的组成部分，借助起重机可以实现主要工艺流程和辅助作业的机械化，在流水线和自动线生产车间中，起重机大大提高了生产效率。 本文主要完成了桥式起重机主体结构部分的设计及主梁和端梁的校 核计算。采用正轨箱形梁桥架，正轨箱形梁桥架由两根主梁和端梁构成。主梁外侧分别设有走台，并与端梁通过连接板焊接在一起形成刚性结构。为了运输方便在端梁中间设有接头，通过连接板和角钢使用螺栓连接，这种结构运输方便、安装容易。小车轨道固定于主梁的压板上，压板焊接在盖板的中央。 起重机属于起重机械的一种，是一种做循环、间歇运动的机械。通常起重机械由起升机构（使物品上下运动）、运行机构（使起重机械移动）、变幅机构和回转机构（使物品作水平移动）、再加上金属机构、动力装置、操纵控制及必要的辅助装置组合而成。 在建桥工程中所用的起重机械，根据其构造和性能的不同，一般可分为轻小型起重设备，桥式类型起重机械和臂架类型起重机三大类。 桥式起重机是横架与车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上，形状似桥，所以又称“天车”或者“行车”。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。 桥式起重机广泛应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。

桥式起重机的起升结构设计

目录 1 绪论 (1) 1.1 起重机的基本组成 (1) 1.2 起重机运行机构的基本构造及其特点 (1) 1.3 起重机运行机构的驱动方式 (2) 1.4 起重机设计参数 (5) 2 大车运行机构计算 (5) 2.1 确定传动方案 (5) 2.2 选择车轮与轨道并验算其强度 (6) 2.3 运行阻力计算 (7) 2.4 选电动机 (8) 2.5 验算电动机发热条件 (9) 2.6 选择减速器 (9) 2.7 验算运行速度和实际所需功率 (10) 2.8 启动时间验算 (10) 2.9 起动工况下减速器功率校核 (12) 2.10 起动不打滑验算 (12) 2.10.1 二台电动机空载时同时起动 (12) 2.10.2 事故状态 (13) 2.11 选择制动器 (15) 2.12 联轴器选择 (16) 2.12.1 运行机构高速轴的扭矩计算 (16) 2.12.2 低速轴的扭矩计算 (17) 2.13 浮动轴的验算 (17) 2.13.1 疲劳强度验算 (17) 2.13.2 静强度验算 (18) 3 回转小车运行机构计算 (19) 3.1 小车运行机构计算 (19) 3.2 选择车轮与轨道并验算其强度 (19) 3.2.1 车轮踏面疲劳计算 (20) 3.2.2 线接触局部挤压强度验算 (21)

3.3 运行阻力计算 (21) 3.4 选电动机 (22) 3.5 电动机发热条件验算 (23) 3.6 选择减速器 (23) 3.7 验算运行速度和实际所需功率 (23) 3.8 启动时间验算 (24) 3.9 起动工况下校核减速器功率 (25) 3.10 验算起动不打滑条件 (26) 3.11 选择制动器 (27) 3.12 高速轴联轴器及制动轮选择 (28) 3.12.1 高速轴联轴器计算扭矩 (28) 3.12.2 高速轴制动轮选择 (29) 3.13 低速轴联轴器选择 (29) 3.14 低速浮动轴强度验算 (30) 3.14.1 疲劳验算 (30) 3.14.2 强度验算 (31) 4 结束语 (31) 参考文献 (33) 致谢 (34)

双梁桥式起重机基本知识汇总

双梁起重机培训材料 操作者必须严格遵守安全技术操作规程，并对自己所操纵的起重 机做到全面了解其性能、结构、工作原理,并熟练掌握其操作方法和技巧。要严格按照交接班程序对设备进行检查、保养和记录，发现问题要及时反馈维修部门通知维修。 空操双梁起重机操作司机应具备以下要求：1．操作者必须身体健康，年满18 周岁，视力（包括矫正视力）在 1.0 以上，无色盲症，听力能满足具体工作条件的要求。 2．操作者应能熟悉安全操作规程和掌握有关安全注意事项。 3．操作者应熟悉空操双梁起重机的基本结构和性能。 4．操作者应熟悉双梁起重机安全装置的作用，掌握相应的吊装作业知识。 5. 司机须持有特殊工种操作证，严禁非驾驶人员操作。 6. 所有司机须参加设备办特种作业考试培训，经设备办考核备案并通过的方可独立操作。 第一部分：双梁桥式起重机基本知识 .组成：桥式起重机一般由机械、电气和金属结构三大部分组成。桥式起重机外形象一个两端支承在平行的两条架空轨道上平移运行的单跨平板桥。 机械部分：分为三个机构即起升机构、小车运行机构和大车运行机1、 构。起升机构是用来垂直升降物品，小车运行机构是用来带着

载荷作横向移动；大车运行机构用来将起重小车和物品作纵向移动， 以达到三维空间里做搬运和装卸货物用。 2、金属结构部分：由桥架和小车架组成。 3、电气部分：由电气设备和电气线路组成 二.主要技术性能参数： 起重量、起升高度、下放深度、跨度、机构工作速度、工作 级别、及起重机总重或轮压。 1、起重量：起重机正常工作时允许最大起吊重量。 2、起升高度：吊具的上极限位置与下极限位置之间的距离。 3、跨度：起重机两端车轮垂直中心线间的距离 4、机构工作速度（第 5 档速度） 1）起升速度：是指起升机构电动机在额定转速时，取物装置满载起升的速度。 2）大车运行速度：是指大车运行机构电动机在额定转速时，起重机的运行速度。 3）小车运行速度：是指小车运行机构电动机在额定转速时，起重小车的运行速度。 5、工作级别：表示起重机起吊载荷的满载程度和起吊工作次数多少的繁忙程度的整机工作状况指标，起重机的工作级别分为A1-A8 共8 个级别，轻级（A1-A3 ）、中级（A4、A5 ）、重级（A 6、A7）特重级 A8）。 6、轮压：桥架自重和小车处在极限位置时小车自重和额定起重量作 用在大车车轮上的最大垂直压力。 三构造：1、桥架：由两根主梁和两根端梁及走台和护栏等零部件组成的。其结构形式有两种：箱形的和桁架的。 2、大车运行机构：由电动机、制动器、减速器、联轴器、传动轴、角型轴承箱、车轮等零部件组成。

桥式起重机毕业设计论文

DQ型吊钩桥式起重机三维结构设计 摘要 随着我国制造业的发展，桥式起重机越来越多的应用到工业生产当中。在工厂中搬运重物，机床上下件，装运工作吊装零部件，流水线上的定点工作等都要用到起重机。起重机中种数量最多，在大小工厂之中均有应用的就是小吨位的起重机，小吨位的桥式起重机广泛的用于轻量工件的吊运，在我国机械工业中占有十分重要的地位。但是，我国现在应用的各大起重机还是仿造国外落后技术制造出来的，而且已经在工厂内应用了多年，有些甚至还是七八十年代的产品，无论在质量上还是在功能上都满足不了日益增长的工业需求。如何设计使其成本最低化，布置合理化，功能现代化是我们研究的课题。本次设计就是对小吨位的桥式起重机进行设计，主要设计内容是QD型吊钩桥式起重机的三维造型结构设计，其中包括桥架结构的布置计算及校核，主梁结构的计算及校核，端梁结构的计算及校核，主端梁连接以及大车运行机构零部件的选择及校核。 关键词：起重机；大车运行机构；桥架；主端梁；小吨位

ABSTRACT As China's manufacturing industry, more and more applications crane to which industrial production. Carry a heavy load in the factory, machine parts up and down, the work of lifting parts of shipment, assembly line work should be fixed on the crane is used. The largest number of species of cranes, both in the size of the factory into the application is small tonnage cranes, bridge cranes small tonnage of lightweight parts for a wide range of lifting, in China's machinery industry plays a very important position. However, our current application, or copy large crane behind the technology produced abroad, and has been applied in the factory for many years, and some 70 to 80 years of products, both in quality or functionality are not growing to meet the industrial demand. How to design it the lowest cost, rationalize the layout, function modernization is the subject of our study. This design is for small tonnage bridge crane design, the main design elements are QD crane structure and operation of institutions, including the bridge structure, calculation and checking the layout, the main beam structure calculation and checking , end beams calculation and checking, the main end beam connect and run the cart and checking body parts of choice. Keywords: Crane；The moving mainframe；Bridge；Main beam and end beam；Small tonnage

(整理)控制系统的状态空间模型

第一章控制系统的状态空间模型 1.1 引言 工程系统正朝着更加复杂的方向发展，这主要是由于复杂的任务和高精度的要求所引起的。一个复杂系统可能有多个输入和多个输出，并且以某种方式相互关联或耦合,可能是时变的。由于需要满足控制系统性能提出的日益严格的要求，系统的复杂程度越来越大，为了分析这样的系统，必须简化其数学表达式，转而借助于计算机来进行各种大量而乏味的分析与计算,并且要求能够方便地用大型计算机对系统进行处理。从这个观点来看，状态空间法对于系统分析是最适宜的。大约从1960年升始发展起来。这种新方法是建立在状态概念之上的。状态本身并不是一个新概念，在很长一段时间内，它已经存在于古典动力学和其他一些领域中。 经典控制理论是建立在系统的输入-输出关系或传递函数的基础之上的，而现代控制理论以n个一阶微方程来描述系统，这些微分方程又组合成一个一阶向量-矩阵微分方程。应用向量-矩阵表示方法，可极大地简化系统的数学表达式。状态变量、输入或输出数目的增多并不增加方程的复杂性。事实上，分析复杂的多输入-多输出系统，仅比分析用一阶纯量微分方程描述的系统在方法上稍复杂一些。 本课程将主要涉及控制系统的基于状态空间的描述、分析与设计。本章将首先给出状态空间方法的描述部分。将以单输入单输出系统为例，给出包括适用于多输入多输出或多变量系统在内的状态空间表达式的一般形式、线性多变量系统状态空间表达式的标准形式(相变量、对角线、Jordan、能控与能观测)、传递函数矩阵，以及利用MA TLAB进行各种模型之间的相互转换。第二章将讨论状态反馈控制系统的分析方法。第三章将给出系统的稳定性分析。第四章将给出几种主要的设计方法。 本章1.1节为控制系统状态空间分析的引言。1.2节介绍状态空间描述1.3节讨论动态系统的状态空间表达式。1.4状态空间表达式的标准形式。1.5 介绍系统矩阵的特征值基本性质.1.6讨论用MATLAB进行系统模型的转换问题。 1.2控制系统的状态空间描述 状态空间描述是60年代初，将力学中的相空间法引入到控制系统的研究中而形成的描述系统的方法，它是时域中最详细的描述方法。 特点：1.给出了系统的内部结构信息. 2.形式上简洁,便于用数字计算机计算. 1.2.1 状态的基本概念 在介绍现代控制理论之前，我们需要定义状态、状态变量、状态向量和状态空间。

桥式起重机设计毕业设计分解

新鄉学院 2012届 毕业论文(设计) 题目：桥式起重机设计（小车运行机构设计） 学位申请人姓名陈金龙 学号0905031067 所在学院名称机电工程学院 专业名称数控技术 指导教师姓名唐军 指导教师职称 完成时间：2012年5月9日

目录 内容摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 1. 绪论 (2) 1.1起重机发展展望 (2) 1.2现状及国内外发展趋势 (4) 1.3起重机设计的总体方案 (4) 2.起重机的种类 (4) 2.1轻小型起重机设备 (4) 2.2桥式起重机 (4) 2.3门式起重机 (5) 2.4其它类型起重机 (6) 3.小车运行机构的计 (7) 3.1主要参数和机构布置简图 (7) 3.2轮压的计算 (7) 3.3电动机的选择 (8) 3.4制动器的选择 (11) 3.5减速器强度验算 (12) 3.6联轴器的计算 (12) 3.7车轮计算 (13) 3.8车轮轴的计算 (14) 4.小车架的计算 (15) 4.1小车架设计要求，计算说明及布置简图 (15) 4.2小车架的计算 (16) 参考文献 (27)

内容摘要 起重机械用来对物料作起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备，它可以减轻体力劳动、提高劳动生产率和在生产过程中进行某些特殊的工艺操作，实现机械化和自动化。 本设计通过对桥式起重机的小车运行机构的总体设计计算，以及电动机、联轴器、缓冲器、制动器的选用；运行机构减速器的设计计算和零件的校核计算及结构设计，完成了桥式起重机的回转小车运行机构机械部分的设计。通过本次设计，完成了一台30t起重量、桥跨度为31米的设计要求，并且整个传动过程比较平稳，且小车运行机构结构简单，拆装方便，维修容易，价格低廉。 关键词桥式起重机；小车运行机构；小车架 Abstract Crane is a kind of mechanical equipments used for lifting, moving, loading/unloading, and installing. It can low the manual workload and upgrade productivity. It can be operated in some special environment, and work with high automatic level. This paper is main deal with mechanical design for crab of crane, including all design calculation selection of electrical motors, clutch, buffer, and brakes, the design and calculation of the reducer, calibration and verification of the calculation for the parts, and structure designs. Through a series of work, the design is satisfied with the functional requirements, 30 t lifting power and 31 meter bridge span. The course of drive is quite smooth. The mechanical structure of crab of crane is simple, easy to install/disassemble, and to be maintain. And it has low cost. Key words Bridge crane;crab of crane;trolley frame

控制系统的状态空间分析

第八章 控制系统的状态空间分析 一、状态空间的基本概念 1. 状态 反应系统运行状况，并可用一个确定系统未来行为的信息集合。 2. 状态变量 确定系统状态的一组独立（数目最少的）变量，如果给定了0t t =时刻 这组变量的值())()() (00201t x t x t x n 和0t t ≥时输入的时间函数)(t u ， 则系统在0t t ≥任何时刻())()()(21t x t x t x n 的行为就可完全确定。 3. 状态向量 以状态变量为元素构成的向量，即[])()()()(21t x t x t x t x n =。 4. 状态空间 以状态变量())()() (21t x t x t x n 为坐标的n 维空间。 系统在某时刻的状态，可用状态空间上的点来表示。 5. 状态方程 描述状态变量，输入变量之间关系的一阶微分方程组。 6. 输出方程 描述输出变量与状态变量、输入变量间函数关系的代数方程。 二、状态空间描述（状态空间表达式） 1. 状态方程与输出方程合起来称为状态空间描述或状态空间表达式，线性定常系统状 态空间描述一般用矩阵形式表示，对于线性定常连续系统有 ? ? ?+=+=)()()()()()(t Du t Cx t y t Bu t Ax t x （8-1） 对于线性定常离散系统有 ?? ?+=+=+) ()()() ()()1(k Du k Cx k y k Hu k Gx k x （8-2） 2. 状态空间描述的建立：系统的状态空间描述可以由系统的微分方程，结构图（方框 图），状态变量图、传递函数或脉冲传递函数（Z 传递函数）等其它形式的数学模型导出。 3. 状态空间描述的线性变换及规范化（标准型） 系统状态变量的选择不是唯一的，状态变量选择不同，状态空间描述也不一样。利用线性变换可将系统的矩阵A （见式8-1）规范化为四种标准型：能控标准型、能观标准型、对角标准型、约当标准型。

桥式起重机主梁设计说明书99082

桥式箱型起重机主梁设计 说明书 姓名：X X 学院：冶金与材料工程学院 专业班级：XX 指导教师：XX 日期：2012年1月 前言

桥式起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上，形状似桥。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。在室内外工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所均得到广泛的运用，是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。 本书主要介绍了跨度28m,起重量50t的通用桥式起重机箱型梁的设计生产过程，同时对车间的布置情况作了较为粗略的参考设计。设计过程较为详细地考虑了实际生产与工作中的情况。 本书编写过程中得到XXX教授、XXX教授等老师和同学的指导和帮助，在此一并表示衷心的感谢。由于作者实际经验不足，理论知识有限，书中错误在所难免，敬请读者多多指正！ 作者2012年1月于XX学院 目录 第一章箱型梁式桥架结构的构造及尺寸 (1)

一、桥架的总体构造 (1) 二、主梁的几何尺寸 (2) 1、梁的截面选择和验算 (2) 2、箱形主梁截面的主要几何尺寸 (3) 三、主梁的受力分析 (4) 1、载荷计算 (4) 2、强度验算 (5) 3、主梁刚度的验算 (8) 4、焊缝的设计和验算 (10) 第二章主梁的制造工艺过程 (12) 一、备料 (12) 二、下料 (13) 三、焊接 (13) 四、检验与修整 (18) 第三章主梁焊接车间设计 (21) 一、焊接生产的过程及特点 (21) 二、焊接生产组成部分的确定 (22) 三、车间平面布置 (23) 结束语 (25) 参考文献 (26)

基于ANSYS的桥式起重机主梁优化设计(2021版)

基于ANSYS的桥式起重机主梁优化设计(2021版) Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0478

基于ANSYS的桥式起重机主梁优化设计 (2021版) 本文以16t双梁桥式起重机为例，通过有限元软件ANSYS对其主梁进行目标驱动优化（GoalDrivenOptimization），结果相较于优化前质量减轻了24.9%，效果非常显著，并且针对优化前后进行了静力分析，优化结果可靠可行。本文通过主梁的参数化设计和优化设计，实现了质量减轻的目的，对桥式起重机的设计具有重大意义。 桥式起重机已经成为了现代化生产中必不可少的一种机械设备，除了运用方便、效果显著等原因外，桥式起重机在安全方面相较于其他设备同样有着明显的优势，例如，在实际生产中，桥式起重机能显著提高生产安全，减小事故发生率。长久以来，我国对于重型机械的要求是够大够结实，因此，在传统的设计方法和加工工

艺的限制下，我们设计出来的桥式起重机往往都具有过高的安全系数，这样设计虽然安全，但是，正因为过于安全了，我们的设计造成许多材料的浪费和废弃。通过大量设计和实例表明，桥式起重机60%以上的重量是和主梁结构相关的，因此，主梁的结构设计是否合理，直接关系到钢材耗费量的多少。采用ANSYS对起重机主梁进行结构的优化设计，不仅能实现主梁的形状优化，从而改进产品外形，同时能提高整机性能，减少制造成本和材料消耗。 主梁结构分析 本文在进行优化设计前，先对桥式起重机主梁进行静力分析，分析的目的是求出主梁的最大应力和最大位移，方便后续的优化以及对比。 本文的研究对象是16t双梁桥式起重机，主梁由上、下盖板、两块腹板以及隔板组成，同时，为了分析更为准确，本文对端梁也进行了建模。 1.1参数化建模 优化设计就是讲设定的参数不断优化，最终在众多方案中寻找

双梁桥式起重机设计毕业设计说明书

设计题目 12.5/3.2T双梁桥式起重机设计计算主要设计参数： 小车主钩副钩 起重量50t 10t 起升高度12m 16m 起升速度9m/min 16m/min 起升机构工作级别M5 小车自重15.5t~18.5t 运行机构工作级别M5 小车运行速度40-45m/min 轨距2500mm 轮距3400mm 大车 跨度31.5m 运行速度80m/min 运行机构工作级别Ｍ5

桥式起重机概述 桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。 桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易粱桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。 普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。 起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。 起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。 起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。 桥架的金属结构由主粱和端粱组成，分为单主粱桥架和双粱桥架两类。单主粱桥架由单根主粱和位于跨度两边的端粱组成，双粱桥架由两根主粱和端粱组成。主粱与端粱刚性连接，端粱两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。主粱上焊有轨道，供起重小车运行。桥架主粱的结构类型较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构。 箱形结构又可分为正轨箱形双粱、偏轨箱形双粱、偏轨箱形单主粱等几种。正轨箱形双粱是广泛采用的一种基本形式，主粱由上、下翼缘板和两侧的垂直腹板组成，小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上，它的结构简单，制造方便，适于成批生产，但自重较大。 偏轨箱形双粱和偏轨箱形单主粱的截面都是由上、下翼缘板和不等厚的主副腹板组成，小车钢轨布置在主腹板上方，箱体内的短加劲板可以省去，其中偏轨箱形单主粱是由一根宽翼缘箱形主粱代替两根主粱，自重较小，但制造较复杂。

桥式起重机主梁设计说明书

桥式起重机设计说明书 姓名： 学院：材料科学与工程学院 专业班级： 指导教师： 日期： 2011年1月 前言 桥式起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属

支架上，形状似桥。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。在室内外工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所均得到广泛的运用，是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。 本书主要介绍了跨度28m,起重量50t的通用桥式起重机箱型梁的设计生产过程，同时对车间的布置情况作了较为粗略的参考设计。设计过程较为详细地考虑了实际生产与工作中的情况。 本书编写过程中得到XXX副教授、XXX副教授等老师和同学的指导和帮助，在此一并表示衷心的感谢。由于作者实际经验不足，理论知识有限，书中错误在所难免，敬请读者多多指正！ 作者2010年1月于XX大学 目录 第一章箱型梁式桥架结构的构造及尺寸 (1) 一、桥架的总体构造 (1) 二、主梁的几何尺寸 (2)

1、梁的截面选择和验算 (2) 2、箱形主梁截面的主要几何尺寸 (3) 三、主梁的受力分析 (4) 1、载荷计算 (4) 2、强度验算 (5) 3、主梁刚度的验算 (8) 4、焊缝的设计和验算 (10) 第二章主梁的制造工艺过程 (12) 一、备料 (12) 二、下料 (13) 三、焊接 (13) 四、检验与修整 (18) 第三章主梁焊接车间设计 (21) 一、焊接生产的过程及特点 (21) 二、焊接生产组成部分的确定 (22) 三、车间平面布置 (23) 第四章焊接工艺卡 (25) 结束语 (26) 参考文献 (27)

桥式起重机的结构设计说明书

第三章 大车运行机构的设计 (7) 3.2.2 选择车轮与轨道，并验算其强度 ............................................................................................. 9 σjmax =153530N/cm 2 . (11) 3.2.3 运行阻力计算 ........................................................................................................................... 11 N j =P j .V dc /（60.m . η） ................................................................................................................... 12 N=K d *N j =1.3*2.54=3.3KW . (12) 3.2.5 验算电动机的发热功率条件 (12) 3.2.6 减速器的选择 (12) 3.2.7 验算运行速度和实际所需功率 (13) 3.2.8 验算起动时间 ........................................................................................................................... 13 M j （Q=Q ）=η/ 0) (i M Q Q m = (13) 3.2.9 起动工况下校核减速器功率 ................................................................................................... 14 N=//60m v p dc d ??η .......................................................................................................................................... 15 1.两台电动机空载时同时驱动： (15) =2×33.8+50.2=117.8KN---从动轮轮压 (16) 3.事故状态 ............................................................................................................................................ 16 /q t = 13.47 S —与第(2)种工况相同................................................................................... 16 =1.89 故也不会打滑.. (17) 3.2.11选择制动器 (17) M=2----制动器台数.两套驱动装置工作 (17) =41.2 N .m (17) 3.2.12 选择联轴器 (17) 3.2.13 浮动轴的验算 ......................................................................................................................... 18 []128604 .118000===II S II n ττN/cm 2 ................................................................................................... 19 2. 缓冲行程内由运行阻力和制动力消耗的功 .. (20) 3. 缓冲器的缓冲容量........................................................................................................................... 20 n W -W 阻动缓=W . (21) =5006.25-1569.96 =3436.29 N m (21) 4.1 端梁的尺寸的确定 (21) 4.2 端梁的计算 (22)