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集装箱正面吊运机的ADAMS运动学介析 |
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1 ADAMS模型
集装箱正面吊运机主要由起重臂、车架体、前后轮胎、俯仰液压缸、伸缩液压缸、驾驶室、油箱、转向系统、液压系统、传动系统和吊具等组成，其ADAMS几何模型如图1所示。
其中坐标系以臂架与车架两铰点的连线中点为坐标原点，臂架水平伸出方向为X轴正向，竖直向上为Y轴正向。其中，考虑吊重(集装箱)质心在Z轴方向偏移0.8 m的最不利情况。
创建约束副根据各个部件的连接关系，在前后俯仰液压缸的缸体与活塞杆之间创建圆柱副;考虑到重物吊偏情况下两个俯仰液压缸受力不同，分别在俯仰液压缸活塞杆与基本臂以及基本臂与车架体之间创建衬套;此外，在基本臂与伸缩臂之间创建平移副来表示伸缩液压缸的运动;在伸缩臂与吊重的吊点处创建旋转副。
图1 集装箱正面吊运机的ADAMS运动分析模型
创建传感器定义传感器1检测俯仰液压缸的行程，其范围为0~2.78 m;传感器2检测伸缩液压缸的行程，其范围为0~7.07 m;传感器3检测臂架倾斜角度，其范围为0~59.26°。
定义运动 先在吊点处创建竖直向上的直线运动1，满足起升速度为0.25 m/s的要求。通过此运动副求出俯仰液压缸和伸缩液压缸的运动曲线。再据此曲线反求俯仰液压缸和伸缩液压缸的3次样条运动曲线1和2。施加两俯仰液压缸的运动2和3为3次样条运动曲线1，伸缩液压缸运动4为3次样条运动曲线2。最后，再将直线运动1删除。
2 分析工况
考虑3排4种不同位置上的4种不同起吊载荷工况，如图2所示。
图2 集装箱正面吊运机位置与载荷工况
各种工况下的位置、起吊载荷以及伸缩液压缸的参数如表1所示。正面吊运机工况数据表
| 位置 | 额定起吊质量（t） | 吊重的X坐标 | 起重臂倾角（°） | | 1 | 45 | 8.5825 | 52.73 | | 2 | 31 | 10.4325 | 46.48 | | 3 | 15 | 12.9325 | 31.73 | | 4 | 43 | 8.5825 | 59.26 |
3 ADAMS分析结果及与有限元结果的对比分析
3.1 ADAMS分析结果
对上述4种不同工况进行ADAMS运动学仿真，得到两俯仰液压缸和伸缩液压缸随时间变化的位移、速度、加速度及受力曲线，以及基本臂与车架体铰点处的约束力随时间变化的曲线。图3-8表示将45t集装箱吊起放到位置1这一过程的仿真曲线。
3.2与有限元结果对比分析
起吊到4个位置点时基本臂与车架体铰点、俯仰液压缸、伸缩液压缸受力的MSC.ADAMS分析结果与MSC.NASTRAN有限元计算结果对比分析如表2所示。
4 结论
(1)利用ADAMS运动学分析可以得到集装箱正面吊运机在整个运动过程中的参数曲线，包括位移、速度、加速度、力等。
(2)通过NASTRAN对某一吊载起吊到某一位置各种典型工况下的有限元计算，并与ADAMS仿真结果进行对比分析，相对误差在0.19%-8.88%之间，从而可以验证ADAMS仿真结果的正确性。
(3)可为集装箱正面吊运机的设计，特别是俯仰液压缸和伸缩液压缸以及臂架的设计提供理论依据。(end)
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(1/13/2008) |
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