1轨道式起重机简介

KBK轨道起重机供应是指在沿地面铺设的轨道上行驶，转移作业场地时要拆卸和重新安装的运行式回转起重机。有塔式起重机、门座式起重机等种类，广泛应用在多个工业领域生产和作业中，如港口、制造厂房等。

轨道式起重机产品结构有以下特点：

(1) 车轮轨道行驶。起重机的大小车都是行驶在轨道上，车轮与轨道之间的轮轨接触直接承载作业载荷，其行驶性能直接影响起重机的作业性能。

(2) 钢丝绳传动。起重机提升机构通常使用的是钢丝绳传动。卷筒转动时，吊钩随钢丝绳在卷筒上的缠绕或放开而上升或下降。

(3) 齿轮传动。起重机是通过电机驱动和控制。在大车移行机构、小车移行机构以及提升机构中都包含电机，电机经齿轮减速器驱动作业部件。

2轨道式起重机多体动力学仿真现状

轨道式起重机较重要的是要保证产品作业时安全、可靠。因此，在产品研发时，大部分企业都使用有限元仿真分析技术对产品进行刚度、强度校核，计算部件的安全系数，以保证产品的安全。

也有一些工程师和科研人员对起重机系统进行多体动力学建模和仿真分析，不过建立的模型比较简化，无法精确模拟轨道式起重机的性能，其主要原因是无法建立轨道式起重机相关部件精确的多体仿真模型，具体为：

(1) 轮轨接触模型。轨道式起重机的特点之一就是车轮和轨道之间的轮轨接触。之前的仿真案例通常使用几何体实体接触方法来模拟轮轨接触问题，该方法仿真精度不够，接触力波动较大，无法精确模拟轮轨之间非常平稳的接触关系。

(2) 齿轮啮合模型。轨道式起重机中包含多个齿轮减速器，齿轮减速器模型的精度会影响起重机的传动精度。之前的案例通常是使用几何体实体接触方法(不能考虑齿轮时变刚度因素)或者简化的齿轮啮合方法(不能考虑齿轮修形等因素)来建立齿轮传动模型，无法精确模拟减速器齿轮传动的性能和特征。

(3) 钢丝绳模型。钢丝绳建模和仿真一直是多体仿真建模的难点，很常见的方法是采用离散刚体方法模拟钢丝绳，这种方法建模工作量大，一般是高级工程师使用脚本编程方法来实现，不适用于初级工程师;另一种方法是，工程师为了快速实现起重机建模，直接采用刚体部件来模拟钢丝绳，不能考虑钢丝绳的柔性，与实际相差很大。

由于存在上述三个方面的问题，目前轨道式起重机多体仿真分析的结果与实际有很大差距，无法解决产品的实际问题，不能实现“仿真驱动设计”，导致很多企业和科研单位对该产品的多体仿真较少，甚至有些企业根本就不对轨道式起重机进行多体系统分析。这样，企业不能建立产品“虚拟样机”，无法从系统级角度对产品进行评估和优化，导致企业产品研发效率低下，无法形成企业自己的核心“知识”。

为了解决上述问题，建立精确的轨道式起重机多体系统仿真模型，下面为大家介绍一款*级的多体仿真软件Simpack。

3Simpack软件简介和技术优势

Simpack是*级机电系统运动学/动力学仿真分析软件，是世界上**款采用完全递归算法、利用相对坐标系建立模型的多体动力学软件。

Simpack软件可以用来仿真模拟现实世界中任何的机械/机电系统，从仅仅只有几个自由度的简单系统到复杂系统，都能利用Simpack软件进行模拟仿真。可以应用到产品概念设计、详细设计、试验研究、故障诊断以及产品维护的全生命周期内。

Simpack软件特点和技术优势：

先进的求解器解算技术，采用完全递归算法和相对坐标系，具有求解速度快、适应性强、稳定性好、精度高等特点

采用严格的拓扑检查和拓扑划分优化技术，保证系统微分状态方程的数量较少，并能解决系统自由度的冗余问题

采用参数化、子结构建模技术，尤其适用于复杂系统的建模分析，保证统一的模型结构

专业的接触仿真技术，特别适合模拟齿轮接触和轮轨接触问题

精确的高频分析能力，达到声学领域

具有强大的实时仿真功能，支持硬件在环(HiL)、软件在环(SiL)、人在环(MiL)，不用将动力学源代码输出即可实现HiL实时仿真

多学科集成动力学仿真平台，具有灵活、方便的数据接口，快速实现联合仿真

提供丰富行业经验的专业化模块

Simpack*级的多体仿真技术已经成功应用在奔驰、宝马、捷豹路虎、卡特彼勒、西门子、GE、博世、中车等高端用户，帮助用户实现高质量的产品研发。

4Simpack轨道式起重机多体仿真解决方案

Simpack良好的轮轨接触仿真技术已经广泛应用在国内外机车车辆研发中，积累的大量经验非常适合轨道式起重机的建模和仿真。

(1)轮轨接触建模和仿真

Simpack有专业的轮轨接触模块用于铁路行业轮轨接触高保真仿真，使用该模块需要一定的铁路背景和行业知识。对于轨道式起重机仿真，建议使用通用的轮轨接触方法建模，操作简单，使用方便。

Simpack提供198凸轮接触(CamContact)力元用于轮轨接触建模。该力元通过赫兹理论的离散拓展使用离散弹性接触方法描述非椭圆接触斑 。

该力元采用离散弹性接触方法(DEC)，通过赫兹理论的离散扩展来描述非椭圆接触斑。利用扫掠体(如凸轮)的周期性评估多个接触斑的尺寸。采用离散化方法对非椭圆接触区的实际形状进行预测。该扫掠体可以使用下面的几何体类型建立，为2: Cylinder, 6: Sweep, 7: Rotational Body。