混凝土泵车臂架振动分析

目的分析系统组成和工作过程,建立混凝土泵车臂架系统的动态数学模型,研究臂架系统的动力学特性.方法根据虚功原理和拉格朗日方程建立了商品混凝土泵车的臂架系统的动力学方程,以某型号混凝土泵车臂架系统的参数为依据,在几个特征工作点对方程进行了线性化,得到反映实际的动态数学模型,以此搭建Matlab/Simulink仿真模型.结果通过运行Matlab/Simulink仿真运算,得到了各臂架油缸活塞位移和末端在不同工况下的振荡运动轨迹.结论混凝土泵车臂架系统的振动仿真可以比较真实地反映出臂架系统在实际浇筑过程中的振动情况,对混凝土泵车臂架系统的设计及减小臂架振动有一定的指导作用.     

混凝土泵车臂架系统的PD控制

基于多体动力学理论对混凝土泵车的各节臂杆的运动和液压缸的运动分别进行分析,运用拉格朗日方程建立臂架系统的多体动力学方程.把PD控制率应用于泵车各节臂杆的驱动力矩,使泵车各节臂杆按照期望转动角度运动,构建了臂架系统的控制模型.结合臂架系统的多体动力学方程建立泵车臂架系统的动力学方程并数值求解,对泵车各臂杆的转动角度以及臂架末端的运动轨迹的计算值与期望值进行了分析.证明了采用该方法建立混凝土泵车臂架的运动方程,可以准确地描述泵车的各项动力学特性.     

履带起重机臂架结构可靠性分析

为了预测履带起重机臂架结构的可靠度,将履带起重机臂架的几何尺寸、材料特性参数和作用载荷视为随机变量,建立了以臂架强度、刚度、整体稳定性和压弯杆件稳定性为失效模式的可靠性分析模型,利用响应面法将各隐式功能函数转化为显式表达式,再结合验算点法求得各功能函数的可靠性指标。对现有某型号履带起重机臂架主臂工况进行了可靠性分析。研究结果表明:臂架可靠度随载荷增大而减小,呈非线性变化趋势;相对而言,短臂工况时压弯杆件的稳定性和臂架强度的可靠度较低,臂架倾向于发生压弯杆件失稳和臂架强度失效;长臂工况时臂架整体稳定性的可靠度较低,易发生整体屈曲失效。该研究为臂架的安全程度度量提供了一种基于可靠度的概率评价方法,也为其他大型复杂工程机械产品的可靠性分析与设计提供参考。     

混合臂式高空作业车变幅系统动态建模与分析

针对混合臂式高空作业车变幅系统液压油缸驱动力难以显式计算的问题,借助拉格朗日方程和解析几何法对混合臂高空作业车臂架系统建立运动微分方程,得到臂架角位移、油缸行程与油缸受力随时间变化的动力学关系,在此基础上推导油缸油压、流量随时间变化的关系。给出臂架运动条件,基于最小二乘原理,运用MATLAB编程进行数值求解,得到油缸受力、油压及流量的时间历程曲线并对结果进行分析和验证。结果表明,模拟运动下油缸b1、b2、s1所受作用力较大,油缸设计时须优先对其进行强度分析;油缸b1、b2、s1油压变化也较大,油缸设计时须对其进行动强度分析;各油缸流量变化不大,可考虑使用定量泵节流调速系统。以上研究为混合臂式高空作业车臂架系统的设计及油缸选型等提供了参考依据。     

折臂式举高消防车臂架系统振动特性研究

举高消防车臂架系统多采用折叠臂形式,控制其末端平台工作过程中的动响应是提高举高消防车使用性能的重要途径,而臂架系统弯曲振动方程求解是研究此类问题的基础.为此,以百米级折臂式举高消防车臂架系统为研究对象,基于哈密顿原理推导了各节臂架的弯曲振动方程,并求解出了一号臂架和二号臂架前三阶振型函数挠度曲线及对应固有频率.通过实例在Simulink环境下模拟一号臂架和二号臂架在已知二号臂架仰角变化条件下的末端动挠度响应特性曲线,为大高度折臂式举高消防车末端平台振动抑制提供了理论准备.     

混凝土泵车臂架实验台数值仿真和振动特性

针对泵车臂架末端运动轨迹确定和动力学求解困难的问题,建立泵车臂架实验台刚体模型;采用模态缩减技术对臂架柔性化,建立臂架系统的多柔体模型,然后利用虚拟弹簧阻尼法建立四节臂液压驱动油缸的等效模型,研究臂架系统臂、连杆、铰之间的运动学、动力学规律,对比分析臂架系统刚体模型、柔体模型和加液压油缸等效柔体模型的末端位移、液压缸运动受力以及整体臂架系统的第一阶固有频率。研究结果表明:臂架柔体模型运动停止后存在振动衰减的过程,其末端位移量比刚体模型增大数倍,柔性体液压缸关键部位的受力比刚体模型也大幅增加,第一节臂对整体末端振动位移的贡献最大,液压油缸的等效分析对固有频率值的影响较大。最后通过臂架实验台验证了建模和分析方法的正确性,为臂架系统低频振动抑制、轨迹规划和疲劳分析提供参考。     

基于刚柔耦合模型的泵车臂架动力学仿真与优化

为使混凝土泵车臂架系统的计算机仿真模型更好地体现实际情况,根据机器人运动学理论和拉格朗日方程,通过递推形式确定了混凝土泵车柔性臂架系统的动力学方程,并运用计算机联合仿真技术对混凝土泵车臂架系统进行柔性仿真,同时优化了臂架系统上的驱动力,结果显示不断改变铰点位置能明显降低变幅机构中油缸的最大受力数值.仿真结果表明,柔性臂架模型更符合实际情况,为混凝土泵车臂架改进设计和机器人化提供了理论依据.     

混凝土泵车臂架D-H矩阵分析与仿真

本文根据机器人学基本理论,在忽略混凝土泵车臂架基本外形的前提下,对臂架系统进行杆件简化,建立了混凝土泵车臂架系统的D-H矩阵模型,并完成了混凝土泵车臂架系统的运动学分析,为开展智能混凝土泵车的研究奠定了理论基础。     

强夯机多体系统刚柔耦合动力学仿真与结构优化

针对强夯机满载率高,起重卸载频繁,工作环境恶劣等特点,以某新型强夯机为研究对象,基于多体系统动力学理论,考虑臂架各部件的柔性,建立了强夯机多体系统刚柔耦合动力学模型,通过动态响应仿真与试验对比,研究了整机在典型工况下的动力学特性,得出了臂架关键部件的运动规律及应力结果。借助于刚柔耦合动力学计算结果,根据优化设计理论和方法建立臂架结构优化的数学模型,通过优化计算后的臂架结构应力减少12.48%,最大位移减少15.47%,臂架总质量减少6.52%,强度得以充分发挥,整机各项性能得以改善。     

基于APDL的全地面起重机臂架分析

大吨位全地面起重机由于其吊载大、结构复杂,对臂架的结构强度稳定性有很高的要求,因此对臂架结构的计算成为设计的关键。一般的有限元计算方法将主臂简化为beam单元进行分析,这种方法计算简单,建模效率高,但只能对臂架整体应力分布进行分析。采用shell单元对主臂进行建模分析,分析精确,但建模复杂,分析效率低。利用APDL开发基于MATLAB的臂架各工况批量分析程序,可针对不同工况的臂架进行建模组装,提高了计算的效率。     

大型履带起重机臂架的静强度分析

本文用有限元法对大型履带起重机的工作臂架进行了强度分析,得出了臂架在各工况的受力状况和应力分布,找出了臂架杆内应力随外载荷而变化的规律和结构设计特点。为消化引进技术,提高我国履带起重机设计水平和合理使用提供了科学依据。     

混凝土泵车臂架系统建模与仿真分析

根据37m混凝土泵车臂架液压系统工作原理,基于AMESim软件建立臂架系统仿真模型。对泵车臂架在水平工况下的动态特性进行仿真试验,将仿真结果与实测数据进行对比分析,验证了仿真模型的合理性。     

基于APDL的汽车起重机伸缩臂参数化分析

应用ANSYS软件提供的APDL语言对汽车起重机进行参数化建模和受力分析。通过改变模型参数实现对具有相同截面形式伸缩臂的系列化,并根据不同工况下臂架的受力情况分析出几种因素对臂架的影响。通过对比同一工况下不同截面形式吊臂的强度和刚度,找到最有利的伸缩臂截面形状,实现臂架的优化。     

基于自抗扰控制的混凝土浇筑轨迹跟踪控制

为实现混凝土泵车高性能浇筑轨迹跟踪控制，抑制浇筑过程中由于混凝土泵送、风力等干扰对浇筑轨迹跟踪的影响，研究了混凝土泵车臂架系统的数学建模、浇筑轨迹跟踪控制问题。在分析臂架系统组成并建立连杆坐标系的基础上，应用拉格朗日方法建立了臂架系统的动力学模型。建立了泵送过程中混凝土与各臂架之间的摩擦力以及作用于臂架系统末端反向冲击力的数学模型。考虑混凝土泵送以及外部不可测量、不可预期的干扰作用于混凝土泵车臂架系统的情况，设计自抗扰控制(ADRC)方法。仿真结果表明，所设计的ADRC方法，对混凝土泵送干扰以及外部不确定干扰具有较好的抑制作用，实现了混凝土泵车臂架系统末端快速高精度轨迹跟踪控制，满足混凝土浇筑要求。     

基于Pro/E的混凝土泵车臂架系统的优化设计

利用Pro/E软件对臂架系统进行实体建模、有限元分析和优化设计等的一体化分析,在满足高强度和质量轻的前提下,运用灵敏度分析法,选取若干个设计变量,以臂架结构质量最轻为目标函数,对臂架结构进行了优化。运用一体化分析和灵敏度筛选设计变量,提高了运算的准确性,减少了泵车臂架设计人员的工作量和计算误差。     

塔式起重机臂架周期性拓扑优化设计

为实现塔式起重机臂架桁架结构腹杆的布局优化,提出了基于连续体拓扑优化的桁架结构优化设计方法.首先去除起重臂腹杆,用腹板代替,同时为克服臂架细长难以进行拓扑优化的特点,将起重臂划分为若干个优化周期,建立臂架的周期性板梁优化模型;然后使用周期性SKO(soft kill option)方法对腹板进行连续体拓扑优化,优化中使用温度过滤函数消除棋盘格式现象,得到优化的腹板拓扑构型;最后使用有限单元8-邻域网格模型骨架提取算法得到腹板拓扑的中心骨架进而得到优化的腹杆布局.选取QTZ63塔式起重机最大幅度、最大起重量和最大应力3种典型工况作为优化工况,并考虑起升动载荷、风载荷及惯性载荷进行优化设计.基于3种典型工况,从强度、刚度、稳定性方面对原臂架和优化臂架进行了对比分析,验证了优化方法的有效性.     

一种超级梁单元桁架式臂架结构强度荷载计算

桁架式臂架结构强度承载能力计算是臂架型起重机核心计算之一.以单个臂节作为一个子结构,将其内部自由度凝聚到臂节端面,基于臂节端面刚性假设,将边界自由度进一步凝聚到臂节端面形心,臂节自重离散到形心节点上,形成一种考虑重力的超级梁单元.基于共旋坐标法,建立每个臂节的随动坐标系,可以准确计算计及大长度臂架几何非线性效应的单元应...     

起重机伸缩臂截面拓扑优化

将拓扑优化应用在起重机臂架截面结构设计中,可以解决起重机伸缩臂结构的最优分布问题,从而提高起重机伸缩臂的力学性能,减轻臂架自重.分析拓扑优化中材料变密度法及其相关参数对拓扑优化结果的影响,采用结构力学中的拓扑优化方法建立了伸缩吊臂的拓扑优化数学模型.利用HyperMesh软件建立起重机臂架的有限元模型,并用OptiStruct软件进行优化分析,获得了最优的臂架截面拓扑图.优化结果表明数学模型是合理的,拓扑优化应用在起重机臂架截面设计中是有效的.     

混凝土泵车结构模态分析与试验

针对混凝土泵车臂架系统振动过大的问题,使用ADAMS软件建立了泵车臂架系统的动力学仿真分析模型。通过模态分析,得到了该泵车的固有频率和振型,其一阶固有频率为0.3765Hz,实测一阶固有频率为0.370～0.375Hz,证实了仿真计算的可靠性。实测系统激扰频率为0.296～0.375Hz,与一阶固有频率比较一致,从而找出了该泵车臂架部分振动较大的原因,为该泵车结构改进提供了依据。     

计及支座柔性的双拉杆起重臂平面外稳定性

针对双拉杆起重臂的平面外稳定性分析问题,提出了一种解析方法.该方法考虑拉杆固支点侧向柔性对臂架稳定性的影响,引入无量纲侧向刚度系数表征固支点对臂架牵索的侧向约束,由临界状态臂架变形微分方程导出臂架平面外失稳特征方程及其临界力,解析结果与ANSYS数值结果完全吻合.文中还进一步探讨了在固支点侧向刚度两种极限情况下以及双拉杆起重臂向单拉杆退化时失稳特征方程的表达形式,分析了固支点侧向刚度对臂架稳定性的影响.结果表明,适度增大吊臂固支点侧向刚度可显著提高起重臂的稳定承载能力,但刚度增大到一定程度时,固支点侧向刚度对臂架稳定性的影响趋于平稳.