中国铁道科学集装箱起重机液压油缸式减摇系统的动力学分析程文明，钟斌，张则强，王金诺（西南交通大学机械工程研究所，四川成都610031）缸式减摇系统由减摇卷筒、减摇钢丝绳、液压油缸、液压泵站和滑轮组等组成，通过2个不同压力的液压回路进行控制，从而吸收吊重摆动的能量。对液压油缸式减摇系统在工程实用范围内进行简化，选取小车的水平位移和集装箱在竖直平面内的摆角为广义坐标，利用拉格朗日方程建立减摇系统动力学方程。在集装箱吊重摆角较小时对该方程进行线性化处理；在起重机小车制动时得出吊重的摆角方程，分析吊重的减摇效果。研究表明：影响吊重减摇效果的因素有减摇绳的斜拉角度大小、起升绳的有效长度、吊重的有效质量和液压减摇系统结构参数等。仿真结果表明：液压减摇系统结构参数对摆幅衰减所需的时间影响较大，是影响减摇效果的主要因素和关键参数。
轨行式集装箱59白菜网论坛（简称集装箱起重机）是铁路货场装卸集装箱的主要机型，其减摇系统能使集装箱吊具的摆动迅速衰减，并在较短时间内使吊具相对于小车处于静止状态，以利于吊具的准确对位和集装箱的快速码放，提高装卸的作业效率和安全性。对起重机吊重的动力学行为研究一般在小车吊重结构耦合系统中进行116，所以本文选取小车集装箱系统为研究对象。在众多的减摇型式171中，液压油缸式减摇系统181具有结构简单、减摇效果良好等特点，是目前集装箱起重机中应用较多的型式。其液压油缸的选择和液压系统的设计是影响减摇效果的主要因素，选择的液压油缸太小，会使减摇效果不好，而太大又会阻碍吊具空载下降。本文对液压油缸式减摇系统进行动力学分析，得出影响集装箱（简称吊重）减摇效果的因素，为实际工程设计提供依据。
组与吊具上的定滑轮组交叉连接，减摇卷筒通过链传动装置跟随起升卷筒同步旋转。当由于大车或小车起动或制动引起吊具摆动时，由于减摇绳的交叉连接方式和液压系统的作用，使摆动衰减。当吊具的初始摆动向右时，绳a和绳b拉力增大（张紧1液压油缸式减摇系统液压油缸式减摇系统构造示意图如所示，它由减摇卷筒、减摇钢丝绳、液压油缸、液压泵站和滑轮组等组成。减摇钢丝绳通过小车上的定滑轮基金项目：四川省科技攻关项目（2006Z08037）西南交通大学科技发展基金资助项目（2006A03）系统的拉格朗日方程为2系统动力学分析bookmark2大车或小车运行对吊重摇摆的影响效果是相同的19111，这里只考虑小车吊重运动系统，同时，将液压油缸式减摇系统的模型做如下简化处理。
（1）吊重在无减摇系统、且不考虑其他阻力时相似于自由悬挂的单摆。
（2）系统分析时只考虑吊重的横向摆动，且摆为系统的动能和势能，Fx，为自由度xi产生的力，kN；F9为自由度9产生的九kN；D为因摩擦而消耗的力，kN.由式（i）系统运动时的动能为（3）减摇钢丝绳对吊重的水平分力大小近似与T―小车速度大小成正比，方向与小车速度方向相反。m2/（/92 2xi9cos9）（3；侧），绳c和绳d为松弛侧，液压缸A和B的活塞杆向有杆腔侧伸出，油缸腔压力升高；当压力达到溢流阀的调定压力时，溢流阀打开，压力油经溢流阀回油箱；与此同时，与松弛侧钢丝绳连接的液压缸C和D在液压系统油压的作用下，活塞杆向无杆腔侧回缩，使c和d绳保持张紧状态；经过上述过程的摆动，不断有压力油从溢流阀溢出，从而将吊具摆动的能量转化为液压油缓冲的能量，达到减摇的目的。
为液压油缸式减摇系统液压原理图。它有2个不同压力的液压回路控制：起升机构升降时，低压回路确保减摇钢丝绳同步升降阻力小，但又能随时张紧；大车和小车运行机构或回转机构工作时，高压回路确保减摇钢丝绳有较大的张紧力，以产生良好的减摇效果。用，考虑到液压油缸式减摇系统的结构特点及滞后期的影响，不计松弛侧减摇钢丝绳对吊重的作用力；考虑吊重起升绳偏摆角9相对于减摇绳的斜拉角度01和02较小，故可视减摇钢丝绳对吊重的力方向恒定。
（4）减摇钢丝绳重量忽略不计，绳长不变。
减摇系统可近似简化为如所示，小车和吊重的质量分别为mi和m2，建立图中坐标系，mi和m2的坐标分别为i（xi，yi）和2（x2，2）。系统受到水平面的约束，同时考虑到吊重在小角度内摇摆，所以具有2个自由度。选取xi和9为广义坐当（0，可得特解：摆幅和时间的关系分别为选取吊重在*低处为系统的零势能位置，则系统的势能为式（2），得系统动力学方程为0，并称k为液压减摇系统结构参数；9i，02为减摇绳斜拉角。
显然，方程组（5）是非线性的，当吊重摆动很小，则可近似认为sinPI，cos93，且可忽略含P或XiP的高阶微量，有‘G（即分析起重机小车在制动时的减摇效果，即有Xi=0，F（=分别代入式（6）得解得式衰减。由式（8）可知，吊重有效质量m2、起升绳有效长度l和减摇系统结构参数k会影响摆角的衰减时间，当m2和l一定时，合理取值k可得到期望的减摇效果。
其中3计算实例以某集装箱起重机为例进行计算，各参数分别取值如下。吊重m2=40000kg起升绳有效长度l=3i3m，取l=8m，小车运行丁速度Vtmlley=65m-min-i，小车制动时间（b=6s，小车在无减摇机构作用下的*大摆角09.8m-s-2，液压减摇系统结构参数k分别取（7）分别有摆幅和时间的仿真结果如所示。从可见，就减摇液压系统本身而言，参数k对摆幅衰减所需的时间影响较大。其中k=-40时，对集装箱摆幅衰减的时间明显较k=-20000kg-s-1和k=-60000kg-s-1时短，其减摇效果明显优于后两者。
仿真结果4结论对液压油缸式减摇系统的动力学研究表明，影响减摇效果的因素主要有减摇绳的斜拉角度ft和2，起升绳有效长度/，吊重的有效质量m2和液压减摇系统结构参数k.尤其是液压减摇系统结构参数k值的合理选取，是集装箱起重机液压减摇系统获得良好减摇效果的关键。
同时，用简化模型对系统进行动力学分析和对动力学方程进行线性化，存在着一定的误差，还需进一步完善。对此，比较理想的是用动态仿真方法来比较真实地模拟液压减摇系统。
