混凝土泵车臂架回转动力学特性

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1、学兔兔www.xuetutu.com第8卷第3期中国工程机械学报V0l_8No．32010年9月CHINESEJOURNALOFCONSTRUCTIONMACHINERYSep．2010混凝土泵车臂架回转动力学特性易小刚，李建涛，易秀明，张涛(三一重工泵送研究院，湖南长沙410100)摘要：基于刚柔耦合系统动力学理论，对混凝土泵车臂架回转起动、制动时的阻尼振动衰减特性进行了仿真，研究了臂架横向振动机理，提出了平稳制动、减小横向振动的控制策略，通过试验论证了控制策略的可行性，为其他类似的回转制动工程机械安全控制提供了新的方法．关键词：刚柔耦

2、合系统；臂架；仿真；横向振动中图分类号：TK263．61文献标识码：A文章编号：1672—5581(2010)03—0258—06RotarydynamicalpropertyanalysisonconcretepumptruckboomsHXiao-gang，LIJian—tao，YiXiu—ruing，ZHANGTao(SanyHeavyIndustryConcretePumpInstitute，Changsha410100，China)Abstract：BasedOffthedynamicaltheoriesforrigid—fle

3、xibilitycouplingsystems，aconcretepumptruckboomissimulatedondampingattenuationpropertiesinthecaseofrotarystartingandbraking．Furtherstudiedontheboomyawvibrationmechanism，acontrolstrategyisproposedtoforsteadybrakingandyawvibrationreduction．Bythemeansoftesting，thecontrolstrat

4、egyfeasibilityisvalidated．Therefore，thisapproachprovidesanovelmethodforsafetycontrolonsimilarrotary—brakingconstructionmachinery．Keywords：rigid—flexiblecouplingsystemboom；simulation；yawvibration在现代建筑施工中，混凝土泵车已经在建造高层建筑、桥梁及地下工程中得到了广泛应用，然而由于臂架为多关节铰接的细长柔性悬臂梁结构，臂架回转时如果横向振动严重，不

5、仅影响泵车结构件的使用寿命，而且易引起重大的人身伤亡事故，所以，深入研究臂架回转动力学特性对于改进横向振动控制策略，提高操纵安全性有重大的指导意义．目前，对混凝土泵车臂架动力学的研究一般是将其抽象为多刚体系统，应用多刚体系统动力学建模方法，将臂架看作不可变形的刚性体，建立系统动力学方程[1]，这无法描述臂架横向振动现象．本文通过臂架刚柔耦合系统动力学仿真来研究臂架横向振动机理，提出一种既能快速起动、平稳制动，且能减小制动后臂架尾端横向振动的控制方法，最后通过试验论证控制方法的可行性．1混凝土泵车臂架刚柔耦合系统建模混凝土泵车臂架及回转机构

6、示意图如图1所示，臂架为多铰接的悬臂梁结构，回转时须通过液压马达驱动回转机构．臂架横向振动是一个复杂的多体动力学问题，它与臂架固有特性及控制元件动态特性等基金项目：“八六三”国家高技术研究发展计划资助项目(2008AA042802)作者简介：易小刚(1963一)，男，工学博士．E-mail：yxg@sany．corn．cn学兔兔www.xuetutu.com第3期易小刚，等：混凝土泵车臂架回转动力学特性研究诸多因素有关，应通过刚柔耦合机械系统、控制系统的动力学仿真来研究臂架回转特性．根据机械系统刚柔耦合Euler—Lagrange动力学方

7、程[3]：fMq+Kq+c：=’(t)⋯<【C(q，)=0L上J式中：M，c，K分别为系统的质量、阻尼和刚度矩阵；q为系统的广义坐标矢量；q、为约束雅可比转置矩阵；为拉格朗日乘子向量；-厂()是作用在系统的广义外力．所以臂架刚柔耦合系统建模时应考虑各零部件的几何结构、材料属性、阻尼参数及激振力．具体方法为：首先在CAD软件中创建分析使用的臂架实体模型，将其转化为有限元实体模型，在有限元软件中对模型进行无约束模态分析，去除不需要的刚体模态和不关注的高阶模态，生成包含模态的中性文件(MNF)，然后利用FLEX工具对中性文件进行处理校验，获得动

8、力学分析中的柔性体零件(如图2所示)，设定柔性体的约束与边界条件，进行分析并考察仿真结果，最后将计算得到的结果输出．图1臂架及回转机构示意图图2臂架刚柔耦合系统模型Fig．1Sketchmap