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履带起重机臂架系统动力学仿真

刘家辉  
【摘要】: 履带起重机的桁架式臂架在起臂、起升和回转等典型作业工况中的动态特性非常显著,主要存在以下问题:由于臂架长细比较大,而且在各种工况中常伴随着二次屈曲、大变形和大位移等情况,这种动态特性对结构设计带来的问题往往是无法通过常规解析算法和常用的动力学方法来解决的;在回转过程中,载荷施加给臂架系统的附加侧向力目前还没有方便准确的计算方法。因此对臂架系统的动态特性和回转过程中载荷施加给臂架的附加侧向力进行研究是非常必要的。 本文以大连理工大学工程机械研究所与徐工集团徐州重型机械有限公司合作开发的QUY260履带起重机实际项目为背景,应用多种仿真软件建立履带起重机的虚拟样机模型,并进行动力学仿真,分别对起臂、起升和回转等多种典型作业工况进行仿真分析,并应用MATLAB软件,采用最小二乘法对回转动载系数进行曲线拟合,主要分析结果如下: (1)在起臂工况中,分析了不同起臂速度情况下臂架系统的受力情况,提出可以在保证臂架受力条件情况下提高效率的方法,即在起臂的初始阶段速度较小,而在受力平稳之后适当的增加速度来提高效率,从而缩短起臂时间。 (2)在起升和回转工况中,分别从速度、起重量、起升钢丝绳直径和拉板几方面对臂架动态特性进行分析,最终得出的结论是:速度是影响臂架动态特性的主要因素,因此在操作过程中应该主要考虑速度的因素。 (3)根据在回转过程的仿真中得出的臂头变形量,反推出载荷施加给臂架的侧向力和相应的动载系数,然后应用MATLAB软件对多组动载系数相对于加速度进行曲线拟合,最终得出回转动载系数的计算公式,并验证了其正确性,可以方便的计算出附加侧向力,提高设计的合理性。


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