基于磁流变技术的回转机构制动冲击控制

上海交通大学学报（自然版） ›› 2015, Vol. 49 ›› Issue (09): 1306-1310.

基于磁流变技术的回转机构制动冲击控制

王贡献，周鹏中，胡勇，张宇

（武汉理工大学物流工程学院，武汉 430063）

收稿日期:2014-10-29 出版日期:2015-09-30 发布日期:2015-09-30
基金资助:
国家自然科学基金资助项目（51275369）

Control of Braking Impact of Slewing MechanismBased on Magnetorheological Technology

WANG Gongxian,ZHOU Pengzhong,HU Yong,ZHANG Yu

(School of Logistics Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, China)

Received:2014-10-29 Online:2015-09-30 Published:2015-09-30

摘要/Abstract

摘要：

摘要：针对起重机回转机构制动时惯性冲击易导致设备损坏的问题，提出了一种通过电流改变扭转刚度和阻尼系数的磁流变弹性体联轴器，实现对冲击振动频率和幅值的控制.根据起重机回转制动时的特点，建立了含齿侧间隙、齿轮啮合刚度与磁流变非线性刚度和阻尼的系统动力学方程，推导出系统几个关键性参数与电流间的函数关系.运用数学软件对方程进行数值求解，对联轴器扭矩特性、阻尼特性、齿轮啮合力及制动效果进行了分析.结果表明，磁流变联轴器具有很强的扭矩传递能力，在不影响制动效果的情况下可以显著地降低冲击振荡频率，对冲击载荷峰值也有一定的抑制效果.

关键词: 磁流变联轴器, 回转机构, 惯性冲击, 振动抑制

Abstract:

Abstract： Aimed at the inertial impact of the crane slewing mechanism brake, a kind of magnetorheological elastomers shaft device was proposed to control the vibration frequency and amplitude of impact. Dynamics equations considering the backlash, time varying meshing stiffness and nonlinear stiffness and damping coefficient of magnetorheological elastomers were established based on the working characteristics of the slewing mechanism, and the function relation between the key parameters and the electric current was deduced. The numerical solutions to equations were obtained, and the coupling torque characteristics and damping characteristics as well as the gear meshing force and braking effect were analyzed. The results show that the magnetorheological elastomer based coupling has a strong power transmission capability. It does not affect the braking effect but it can significantly reduce the shock oscillation frequency. In addition, it can inhibit the impact load peaks.

Key words: magnetorheological coupling, slewing mechanism, inertial impact, vibration suppression

中图分类号:

TH 123

王贡献，周鹏中，胡勇，张宇. 基于磁流变技术的回转机构制动冲击控制[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2015, 49(09): 1306-1310.

WANG Gongxian,ZHOU Pengzhong,HU Yong,ZHANG Yu. Control of Braking Impact of Slewing MechanismBased on Magnetorheological Technology[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2015, 49(09): 1306-1310.

参考文献

［1］胡吉全. 港口起重机回转支承的失效分析与设计选型［J］. 港口装卸, 2012（5）:69.

Hu Jiquan. The failure analysis and design selection of port crane’s slewing ring ［J］. Port Operation, 2012（5）:69.

［2］陈光,肖汉斌,雷新华,等. 振动对起重机回转支承部件强度的影响分析［J］. 港口装卸,2003（6）:1315.

Chen Guanɡ, Xiao Hanbin, Lei Xinhua， et al. Analysis the impact of vibration on the strength of the crane slewing bearing components ［J］. Port Operation, 2003（6）:1315.［3］谢冬华,洪荣晶,王华.回转支承自适应负载的运动控制方法［J］. 南京工业大学学报：自然科学版, 2013,35(4): 110114.

XIE Donghua, HONG Rongjing, WANG Hua. Slewing bearing motion control based on adaptive load method ［J］. Journal of Nanjing University of Technology: Natural Science Edition, 2013, 35(4):110114.

［4］Kavlicoglu B, Gordaninejad F, Evrensel C, et al. A semiactive hightorque magnetorheological fluid limited slip differential clutch ［J］. Transactions of the ASME, 2006, 128(5):604610.

［5］DONG Xiaomin, YU Miao, LIAO Changrong, et al. A new variable stiffness absorber based on magnetorheological elastomers ［J］. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2009, 19:611615.

［6］田中旭,祁平,邓康耀,等. 橡胶扭振减振器刚度模型研究［J］. 柴油机,2014,36(2):4447.

Tian Zhongxu, Qi Ping, Deng Kangyao, et al. Modeling for torsional stiffness of rubber dampers ［J］. Diesel Engine, 2014,36（2）:4447.

［7］Chertovich A V, Stepanov G V, Kramarenko E Y,et al. New composite elastomers with giant magnetic response ［J］. Macromolecular Materials and Engineering, 2010, 295(4):336341.

［8］Hoang N, Zhang N, Du H. An adaptive tunable vibration absorber using a new magnetorheological elastomer for vehicular powertrain transient vibration reduction ［J］. Smart Materials and Structures, 2011, 20(1):1519.

［9］Park E J,Stoikov D, da Luz L F, et al. A performance evaluation of an automotive magnetorheological brake design with a sliding mode controller ［J］. Mechatronics, 2006, 16(7):405416.

［10］Jolly M R, Carlson J D, Munoz B C. A model of the behavior of magnetorheological materials ［J］. Smart Materials and Structures, 1996, 5(5):607614.

［11］郝晓红.行星齿轮传动振动分析及可视化应用研究［D］.西安：西安理工大学研究生院,2003.

［12］张兵. 固定式起重机支承圆筒回转制动过程的动力学分析［D］.武汉：武汉理工大学研究学院,2009.

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[1]	金福艺, 臧朝平, 邢广鹏, 马钰祥, 袁善虎, 贾志刚. 基于变刚度支承的转子系统振动控制策略[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(5): 657-665.
[2]	宋传明, 杜钦君, 李存贺, 罗永刚. 仿人柔性关节耦合建模及变负载振动抑制[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(5): 601-612.
[3]	姜坤, 蔡青青, 李孙伟. 平台内TMD对新型Barge浮式风机振动抑制的研究[J]. 海洋工程装备与技术, 2023, 10(4): 122-129.
[4]	赵雷雷，于曰伟，周长城，杨福兴. 路面随机激励下康复机器人轮椅的抑振解析[J]. 上海交通大学学报, 2019, 53(12): 1502-1507.
[5]	杨婧1，侯建文2，史小平1. 轨控期间挠性卫星的姿态容错控制及主动振动抑制[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2015, 49(09): 1373-1379.
[6]	黄修长, 徐时吟, 华宏星, 张志谊. 曲梁周期结构动力学特性和隔振性能 [J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2013, 47(02): 173-179.