钢丝绳吊重起升仿真及起升动载系数计算

（ v0 2 vq ），m/s
2 ——与起升状态级别有关的操作系数
g——重力加速度，9.8m/s2
2 仿真实例 1 模型建立
1.1 离地起升工况分析 2.1 仿真参数的选取
根据深圳市海星港的某台门座起重机的实际情 况，取支撑结构折算质量 m1 =6000kg，取起升物体 重量12500 kg ，吊钩重量800kg， m2 =13300 kg ，支 撑结构刚度 k1 =14.7e+6。根据实验所测量数据，用 动载法得到钢丝绳刚度 k2 =8.216e+005N/m。重力 加速度 g 为9.8，钢丝绳长度 L 为45 m ，钢丝绳为 18×7不旋转钢丝绳。
计中常采用参考相关标准进行起升动载荷的计算。 ISO标准（ISO8686-1）、欧洲搬运协会标准 （CEN/TC147/WG/N2）、德国工业标准DIN15018以 及我国先后发布的GB/T3811-1983、GB/T3811-2008 等都根据起重机的种类及使用条件规定了起升动载 系数的计算方法。然而，各国标准在计算起升动载 系数时都将起重机划分了不同的起升等级，并规定 按起升等级计算起升动载系数，由于标准中对起重 机等级的划分较为笼统，且为简化计算，这给实际
2
v0 amax （g）
2
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
0.0766 0.1531 0.22766 1.1513 1.2297 1.3063 1.3828
0.8 1.0 1.2 1.5 2.0
0.6125 0.7656 0.9188 1.1484 1.5313
2.2 仿真结果
物品离地起升过程分为三个阶段： 第一阶段：起升机构卷绕起升钢丝绳由松弛到 张紧拉直但仍未受力。 第二阶段：起升钢丝绳开始受力并逐渐增大直 至与物品的重力相等，结构和起升钢丝绳产生位移 但物品未离地。 第三阶段：物品离开地面的瞬间即与结构同时 振动。
1.2 动力学方程建立及求解
仿真结果如下： 表1 不同起升速度下的仿真结果
2012 年第 29 期 （总第 236 期）
NO.29.2012 （CumulativetyNO.236）
钢丝绳吊重起升仿真及起升动载系数计算
王幸清 王保卫 尹建利 韩文涛
（深圳市特种设备安全检验研究院， 广东 深圳 518000）
建立了钢丝绳吊重离地起升的动力学模型，对起升工况进行了仿真研究，较真实地反映了钢丝绳吊重 摘要 ： 离地起升过程中的动态特性，得到了离地起升瞬间的位移、速度、加速度方程，并基于此提出了新的钢丝绳 和起重机的起升动载系数计算公式。该公式与现行国内外标准相比，具有计算精确、参数易取、简单的特点， 可应用于起重机系统设计中，具有良好的参考价值。 钢丝绳 ； 动载系数 ； 刚度 ； 起重机 ； 建模 关键词 ： TH113 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1009-2374（2012） 29-0049-03 中图分类号 ：
4 结语
在高炉上使用TRT系统，不仅能回收高炉顶煤 气产生的压力能与热能，实现对高炉炉顶压力的精 确控制，而且能提高炉顶压的设定值与冶炼强度， 从而提高能量的利用率，增加发电量。但是，目前 由于科学技术存在不足与缺陷等方面的原因，我国 高炉TRT依然存在着很大的局限，要想彻底实现TRT 在高炉中发电量的最大化，就需要不断地探索与创 新，才能找到更好的提升方法。
保数据的可靠性、连续性与准确性，从而提高高炉 TRT的发电量。
60-61．
参考文献 [1] 刘鸥． 高炉提高 TRT 发电量方法浅谈 [J]． 节能， 2011， （2） ： [2] 杜庆平， 孔菊， 王站， 等．提高高炉干式 TRT 发电量的创 新与实践 [J]．节能与环保， 2010， （3） ： 43-45． [3] 杜庆平， 王须革．提高高炉 TRT 发电量促进企业节能减 排 [A]．2010 年全国能源环保生产技术会议论文集 [C]． 2010： 224-227． [4] 吴靖．干湿两用 TRT 高炉炉顶压力控制系统的设计与 实现 [A]．全国冶金自动化信息网 2011 年年会论文集 [C]．2011： 659-663． （责任编辑： 秦逊玉）
v0 amax （g）
对结构产生动力效应最大的是第三阶段，建立 结构、钢丝绳绕组及起升物品的动力学模型，见图 1、图2。它是一个二自由度质量-刚度振动系统。 图1模型是以结构（含跨中小车）自重载荷产生的 结构静位移位置作为振动系统的原始位置的。图2 （a）中m 1和K 1分别表示结构的换算质量（含小车质 量）和刚度，m 2 和K 2 分别表示总起升质量和起升钢 丝绳绕组的刚度。在分析中忽略钢丝绳的质量和起 升起构本身振动的影响。
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中起重机起升动载系数计算带来不便。 本文建立了钢丝绳吊重离地起升动力学模型， 并进行仿真及试验研究，获得起升过程的动态特 性。基于此，提出了采用提升初速及提升钢丝绳相 关参数的起升动载系数计算公式，该公式计算具有 计算精确、参数易取、简单的优点。
vq ——额定起升速度，m/s v0 —— 起 升 质 量 离 地 瞬 间 的 起 升 速 度
1.6125 1.7656 1.9188 2.1484 2.5313
2.3 起升动载系数的比较
表2 GB/T3811-2008规定的起升动载系数 计算公式
类别
2
2
HC1 1.05+0.17
HC2
HC3
HC4
v0
1.10+0.34
v0
1.15+0.51
v0
1.20+0.68
v0
实际计算的起升动载系数随起升速度变化的曲 线如图3中点划线所示。从计算结果可知，所仿真 钢丝绳提升重物离地时，其起升动载系数与国际标 图1 （a） （b） （c） 图2 经推导起重机结构在物品悬挂点的动载系数：
钢丝绳吊重离地起升工况复杂，其动载荷与结构 刚度、钢丝绳刚度、吊重质量、空气阻尼、起升速度 等诸多因素有关。在起重机设计中，常采用动载系 数法计算动载荷。起升动载系数是起重机动载系数 中较为重要的一个，其选取对起重设备的安全性具 有重要影响。学者们对吊重提升系统的动载荷及起 升过程的动态特性进行了较多的研究，多为针对某 种起重设备和工况的仿真分析，尚未提供简单易行 且精确的起升动载系数计算公式。因此，起重机设