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《試論混凝土泵車臂架系統(tǒng)的仿真與應(yīng)用》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、試論混凝土泵車臂架系統(tǒng)的仿真與應(yīng)用 摘要:本文闡述了混凝土泵車的構(gòu)成及其臂架系統(tǒng)的特點,重點對其仿真及應(yīng)用問題進行了分析,并對分析結(jié)果進行了討論與總結(jié)。 關(guān)鍵詞:混凝土泵車;臂架系統(tǒng);仿真;應(yīng)用 DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.242 0前言 混凝土泵車是工程用以運輸混凝土的主要器械,臂架系統(tǒng)是泵車的主要構(gòu)成部分。臂架系統(tǒng)在受力等方面的性能,在很大程度上決定著泵車本身的性能,因此在泵車設(shè)計過程中,必須將臂架系統(tǒng)的設(shè)計作為重點,通過仿真等方法,對其性能進行優(yōu)化控制,提高其應(yīng)用價值?! ?混凝土泵車及其臂架系統(tǒng)的構(gòu)成 1.
2、1混凝土泵車的構(gòu)成 不同系統(tǒng)的功能各不相同,以底盤系統(tǒng)為例,混凝土泵車的底盤設(shè)計,應(yīng)保證能夠與上車部分的尺寸配套,要保證能夠支持泵送系統(tǒng)以及臂架系統(tǒng)功能的順利實現(xiàn)。取力器是底盤系統(tǒng)的主要組成部分,一般包括兩種形式,一種為底盤發(fā)動機自帶全功率取力器,另一種為底盤后驅(qū)動傳動軸中間增加分動箱。在本次設(shè)計中,底盤系統(tǒng)取力器以第二種為主,優(yōu)勢在于能夠有效提高油泵公路,能夠使混凝土泵車的使用性能得以增強[2]。 1.2混凝土泵車臂架系統(tǒng) 混凝土泵車臂架系統(tǒng)功能的發(fā)揮,與變幅機構(gòu)的支持存在聯(lián)系,同時也與油缸長度與臂間夾角有關(guān)?! ∫宰兎鶛C構(gòu)為例,臂架的展開以及收攏,及其在混凝土澆筑
3、時的定位,均由變幅機構(gòu)的控制來完成,該機構(gòu)能夠通過推與拉兩個動作,實現(xiàn)對臂架動作各方面動作的控制。油缸的變幅機構(gòu),具有緊湊、重量輕的特點,其類型的選擇,應(yīng)以角變幅為主要參考來完成。當(dāng)角變幅在90度左右時,采用單缸三鉸點變幅較為合理,能夠使臂架系統(tǒng)的功能得到最大程度的發(fā)揮[3]。 2混凝土泵車臂架系統(tǒng)的仿真與應(yīng)用 以44M混凝土泵車為例,對其臂架系統(tǒng)的構(gòu)成情況進行了分析,并完成了具體仿真過程?! ?.1混凝土泵車臂架結(jié)構(gòu) 44M混凝土泵車,臂架結(jié)構(gòu)以五節(jié)無極調(diào)速折疊式布料臂架為主,卷折方式以RZ型為主,構(gòu)成情況較為復(fù)雜,主要包括以下幾種:上轉(zhuǎn)臺、活塞桿、油缸、臂架、彎連
4、桿以及直連桿等。其中,每一部分的數(shù)量均各不相同,將各部分互相連接在一起,可形成整體的臂架系統(tǒng),而各部分功能的共同發(fā)揮,則能夠使系統(tǒng)推拉等動作得以實現(xiàn)[4]?! 〔捎肁DAMS對臂架結(jié)構(gòu)進行了動力學(xué)仿真,首先應(yīng)確定其自由度情況,公式如下:W=3×(n-1)-2pD-pG。其中W代表自由度,n代表構(gòu)件的數(shù)量,pD代表低幅,pG代表高幅??紤]44M混凝土泵車臂架系統(tǒng)的特點,其構(gòu)件的數(shù)量一般為23個,低幅一般包括32個。將上述數(shù)值帶入計算公式可以得出,W=5,進一步計算一節(jié)臂與上轉(zhuǎn)臺間四桿機構(gòu)的自由度,得出數(shù)值為W=1?! ?.2混凝土泵?布料臂架系統(tǒng)仿真 2.2.1假設(shè) ?。?
5、)假設(shè)零部件為剛體,無內(nèi)部間隙。(2)假設(shè)上轉(zhuǎn)臺與地面固定,不考慮振動問題。(3)動荷載為自重荷載×1.2?! ?.2.2仿真過程 仿真過程如下:(1)系統(tǒng)建模:創(chuàng)建零件,并對零件施加運動及荷載。(2)模型仿真:設(shè)置測量和輸出仿真,并對其加以執(zhí)行。(3)驗證結(jié)果:將實驗數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)當(dāng)中,并添加實驗數(shù)據(jù)有關(guān)曲線。將其與實驗結(jié)果進行對比,判斷是否一致,如不一致,則需對模型進行細化,增加摩擦力、定義柔性體單元等,并再次對結(jié)果進行驗證。(4)如驗證結(jié)果與實驗結(jié)果一致,則可重復(fù)仿真,設(shè)置可變參數(shù)點,并能定義設(shè)計變量。(5)優(yōu)化分析:對設(shè)計變量的敏感度進行分析,對設(shè)計試驗進行優(yōu)化。
6、(6)定制界面:定制菜單以及對話框?! ?.3仿真結(jié)果的驗證 采用以下方法驗證結(jié)果:(1)將壓力傳感器接入高壓進油腔,臂架完成與仿真時相同的動作。(2)得出各支油缸的壓力變化曲線。(3)仿真受力曲線。(4)比較兩個曲線是否一致。將仿真受力轉(zhuǎn)化為壓力?! 》抡婧螅玫接透鬃畲髩毫?。 壓力對比情況如表1: 通過表1可以看出,仿真與實驗數(shù)據(jù)對比無統(tǒng)計學(xué)差異?! ?.4模型參數(shù)化過程 ADAMS軟件建立的動力化模型,隱式為主要方程式,采用Gear預(yù)估-校正算法,能夠?qū)崿F(xiàn)對方程的求解。求解后,可得出動力學(xué)模型,并了解速度以及加速度等邊界條件。將初始條件設(shè)置為變量,控制變化范
7、圍,在不斷改變變量值的前提下,便能夠完成模型參數(shù)化的過程。 2.5泵車的設(shè)計 在了解泵車整體情況的基礎(chǔ)上,通過ADAMS軟件完成仿真建模,并對模型進行了優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化設(shè)計需確定相應(yīng)設(shè)計變量,同時建立目標(biāo)函數(shù),構(gòu)建約束條件才可實現(xiàn)。從靈敏度分析、機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計兩個角度,完成了優(yōu)化設(shè)計過程,對油缸的受力情況等進行了分析,發(fā)現(xiàn)在鉸點連接位置改變的情況下,油缸壓力可有效減小,優(yōu)化值:各變量分為為-7885.3、-181.2、-8025.6、-46、-8465.5、-1099.4,在此優(yōu)化值下,壓力為-2412154?! ?/p>