大型履带起重机臂架防后倾系统仿真

论文摘要

在履带起重机柔性变幅系统中,变幅绳和拉板只能承受拉力而不能承受压力,当臂架向后倾翻时不能起支撑作用。一旦履带起重机发生突然卸载,尤其在大臂长、大仰角工况作业时,由于臂架、拉板和变幅绳的弹性作用极易发生臂架后倾事故。因此,履带起重机防后倾系统对于整机稳定性和安全性起着至关重要的作用。随着履带起重机向大吨位发展,臂架长度和起重量不断增加,防后倾系统研究显得更加重要。但是,因为臂架防后倾系统属于非线性复杂系统,常规的静力学解析算法无法分析防后倾系统的动态特性;而且臂架后倾非常危险,不具备物理实验的条件。本文以大连理工大学与福田雷沃国际重工股份有限公司合作开发的QUY500履带起重机实际项目为背景,研究了履带起重机防后倾系统的形式和原理;应用动力学仿真软件ADAMS,使用ADAMS/View模块结合三维实体设计软件Pro/E和有限元分析软件ANSYS,基于刚——柔耦合建模技术建立了柔性臂架的虚拟样机结构模型;使用ADAMS/Hydraulics模块建立了防后倾液压系统模型,实现了履带起重机虚拟样机的机械—液压联合仿真。通过对履带起重机主臂大仰角工况缓慢加载、突然卸载的动力学仿真,分析突然卸载时臂架在防后倾系统作用下的运动学、动力学特性,对比分析相同工况、不同臂长时防后倾的作用效果,并通过仿真对防后倾液压系统的节流孔进行了优化。本文通过建立履带起重机虚拟样机和对突然卸载进行仿真,分析研究了履带起重机防后倾系统的力学特性和动态特性,并对防后倾系统相关参数进行了优化,为履带起重机尤其大吨位履带起重机防后倾系统设计提供了理论基础和研究手段,对于大吨位履带起重机的研发有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 履带起重发展概述
• 1.2 防后倾系统概述
• 1.3 虚拟样机技术综述
• 1.3.1 虚拟样机技术概述
• 1.3.2 虚拟样机技术的应用和发展
• 1.3.3 虚拟样机技术在工程机械领域的应用及发展概况
• 1.4 本文研究的主要内容
• 1.4.1 选题的目的
• 1.4.2 工作内容和技术路线
• 2 多体动力学理论基础及ADAMS软件介绍
• 2.1 多体系统动力学理论基础
• 2.1.1 动力学分析基础
• 2.1.2 运动学方程与求解
• 2.1.3 动力学方程与求解
• 2.2 ADAMS软件介绍
• 2.2.1 ADAMS设计流程
• 2.2.2 ADAMS组成模块简介
• 2.4 本章小结
• 3 履带起重机臂架及防后倾系统
• 3.1 履带起重机的结构组成
• 3.2 履带起重机臂架系统
• 3.2.1 析架结构的特点
• 3.2.2 臂架系统的组成及特点
• 3.3 履带起重机防后倾系统
• 3.3.1 防后倾装置的形式
• 3.3.2 防后倾液压系统简介
• 3.4 本章小结
• 4 履带起重机臂架及防后倾系统建模
• 4.1 刚—柔耦合的虚拟样机建模技术
• 4.1.1 柔性体和刚性体划分原则
• 4.1.2 刚性体建模技术
• 4.1.3 柔性体建模技术
• 4.2 履带起重机动力学模型的建立
• 4.2.1 样机总体参数
• 4.2.2 刚性体的建立
• 4.2.3 柔性体的建立
• 4.2.4 机械结构的装配
• 4.3 防后倾系统模型的建立
• 4.3.1 防后倾系统结构模型在ADAMS中的建立
• 4.3.2 防后倾液压系统在ADAMS/Hydraulics模块中的建立
• 4.4 本章小结
• 5 履带起重机主臂防后倾系统仿真
• 5.1 突然卸载工况及其实现
• 5.1.1 添加载荷
• 5.1.2 ADAMS仿真环境设计
• 5.2 履带起重机动力学分析
• 5.2.1 臂架节点应力的测量与分析
• 5.2.2 缓慢加载、突然卸载的动态特性分析
• 5.2.3 不同臂长动态特性分析
• 5.3 防后倾液压系统的优化
• 5.3.1 防后倾液压系统的基本计算
• 5.3.2 防后倾液压系统的优化
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢