登高车臂架模块优化设计方法??? 中山南朗镇登高车出租
新闻分类:行业资讯 作者:admin 发布于:2018-04-054 文字:【
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摘要:
登高车臂架模块优化设计方法??? 中山南朗镇登高车出租, 中山登高车租赁, 登高车出租 登高车主要分为直臂卷扬式和折臂式两大类。与直臂卷扬式相比,折叠式随车起重起臂架模块更为复杂,收回后体积较小,起吊作业主要由动臂油缸、吊臂油缸及伸缩臂组合动作来实现操作,其作业效率较高,另外由于没有钢丝绳卷扬机构,不存在钢丝绳的摆动问题,其起吊过程更加平稳。登高车臂架模块参数设计是否合理对起重机的工作性能、运动性能以结构稳定性产生直接影响。虽然国内对折叠式登高车有所研究,但是研究仍处于初级阶段,设计主要是模仿国外产品,在登高车臂架模块优化设计方法探讨. 登高车是一款集装、运、卸为一体的起重设备,与传统起重机相比结构更为复杂,运动轨迹更为多样化,由于登高车引入我国时间较短,所以相关领域学者对其研究不够完善,尤其是对如何优化臂架结构模块研究更少。利用ADAMS软件对登高车臂架模块进行优化方法设计,建立了优化模型,通过建立的模型实现随车起重起臂架模块的优化。分析证明所设计的优化方法能够保证臂架模块参数更加合理性,各铰点和液压油缸受力得到较大改善,不仅提升了结构可靠性,同时也验证了该优化设计方法可行有效。理论上还不够完善,主要在于国内对折叠式登高车的推广还不够。近年来,相关领域学者通过对折叠式登高车的性能和结构进行分析,提出利用ADAMS软件建立随车起重起的臂架模块优化模型,利用齐次坐标变换法判断臂架的运动轨迹,给出作业二维布局图。然而目前对登高车臂架模块的优化设计方法研究较少。鉴于此,本文利用ADAMS软件对登高车臂架结构进行优化设计,分析得出臂架模块上铰点的最佳位置。通过本文的优化设计,折叠式登高车臂架模块更加可靠,起重能力得到显著提高。
2基于ADAMS的登高车臂架模块优化模型设计建立, 登高车包括立柱、动臂、动臂油缸、吊臂、吊臂油缸、连杆等部分。登高车的工作原理:利用动臂油缸和吊臂油缸活塞杆的伸缩带动动臂变化,帮助动臂变幅机构和吊臂变幅机构协同作业,保证起重工作的精准性。登高车折叠后的各铰点相对位置简图,以10个铰点为设计点进行臂架优化。其中点6、7、9、10和点1、2、3、4分别代表两组四连杆机构。点5为动臂油缸底部与立柱的铰接点,点9为动臂与立柱的铰接点,点8为吊臂油缸与动臂的铰接点,连杆1与立柱和动臂油缸相交于点6和点10之间,连杆2与动臂油缸和动臂相交于点6和点7之间,连杆3与吊臂油缸和动臂相交于点1和点4之间,连杆4与吊臂油缸和吊臂相交于点3和点4之间。对折叠式登高车臂架模块进行优化时主要要考虑10个铰点的相对位置对吊臂油缸和动臂油缸受力情况的影响,建模过程要保证模型各铰点的准确位置。利用ADAMS软件对折叠式登高车臂架进行参数优化建模,以10个铰点作为目标位置建立坐标轴,将O-xy坐标系位于二维对称平面中,选取图1中的点1作为坐标原点,臂架构件质量变化通过手动添加方式在ADAMS中实时添加(由于起重机在工作时运动速度不会产生太大的变化,因此转动惯量对臂架产生的影响可以忽略不计。利用ADAMS的参数化设计功能将图中的10个铰点的横、纵坐标分别进行参数化,共得到20个设计变量值。任何一个设计变量的改变,将导致工作机构性能的改变,动臂和吊臂油缸的受力情况随之改变。
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基于ADAMS的登高车臂架模块优化设计, 动臂变幅机构优化设计利用ADAMS软件设计登高车优化模型,根据上述模型完成臂架模块的优化。折臂登高车通过动臂油缸和吊臂油缸的伸缩性实现登高车的升降。在作业过程中,登高车起重作业主要由动臂油缸对应的变幅机构运动来实现,且动臂油缸工作比较频繁。由于动臂油缸的作用力臂较小,因此动臂油缸工作所需要的推力最大,故减少动臂油缸的受力,能够有效减小动臂油缸的直径,降低系统的能耗。设动臂油缸和吊臂油缸在升降过程中的最大出力值为目标优化函数,将登高车的臂架结构分为两个独立的机构:动臂变幅机构、吊臂变幅机构,针对两种不同的机构分别采取不同的优化方法,从而对登高车的臂架模块进行优化[4]。登高车的优化是一个多目标同时进行的优化问题,动臂变幅机构中的动臂油缸负责起重机作业过程中的变幅、起吊工作,作业过程频繁,受力程度也大于吊臂油缸,因此是多个目标中的主要目标,作为第一目标针对性提出来进行优化,吊臂变幅机构作为第二目标进行优化。登高车优化的第一目标函数要保障动臂油缸出力最大值达到最小。减少登高车在工作时的动臂油缸和吊臂油缸输出力,有利于减少油缸直径,降低系统消耗的能量,油缸在提升时最小出力即为优化目标函数。登高车在工作时利用2个独立的六连杆机构将动臂油缸和吊臂油缸结合到一起,针对该工作机构的优化问题是一个多目标优化问题。动臂油缸工作过程复杂,受力也超过吊臂油缸,因此可将动臂油缸作为第一优化目标,利用公式(1)完成动臂油缸的优化:(1)公式(1)中,F1(χ)代表动臂油缸的最优目标函数,目的是使动臂油缸在最大受力工况下的受力值达到最小。在优化设计过程中,需要不断的改变设计变量的参数值,从而达到目标函数的最小值。分析表明:优化后的动臂油缸受力在整个作业过程中更加平稳,有效降低了工作系统的动载荷。
吊臂变幅机构优化设计, 动臂变幅机构作为第一优化目标,吊臂变幅机构作为第二优化目标,根据登高车的工作特性曲线,本文选取工作幅度为12m,最高起吊质量为4.5t的工况进行起吊,吊臂油缸率先动作,当吊臂达到目标位置时,动臂油缸活塞杆开始工作,对吊臂进行举伸,当吊臂运动到最大仰角时,对起重机的工作状况进行分析计算,从而判断本文设计的优化方法是否具有实际可操作性。在设计登高车的吊臂变幅机构时,首先要对吊臂变幅机构的连杆机构进行优化,从而优化登高车的整个吊臂变幅机构。吊臂油缸工作过程比动臂油缸简单,受力也小于动臂油缸,因此可将吊臂油缸作为第二优化目标,利用公式(2)完成动臂油缸的优化:(2)公式(2)中,F2(χ)代表吊臂油缸的最优目标函数,目的是使动臂油缸在最大受力工况下的受力值达到最小。通过公式(2)能够有效实现吊臂油缸的优化。对登高车独有的特性曲线进行分析,可以发现起重机在工作时,吊臂油缸和动臂油缸同时工作,吊臂油缸高空作业,动臂油缸不断辅助吊臂油缸,帮助吊臂油缸达到目标位置。为了很好的对吊臂变幅机构和动臂变幅机构进行优化,必须要先对吊臂和动臂的连杆变化进行研究。分析表明:优化后吊臂变幅机构更加紧凑,吊臂油缸受力减小明显,有利于改善整个液压系统工作的稳定性,因此本文设计的优化方法具有极高的发展潜力。
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