郭金瑩?胡歡?喻山峰?王靜

摘 要 考慮起重機(jī)臂架1和臂架2的柔性，利用有限元軟件ANSYS進(jìn)行模態(tài)分析和子結(jié)構(gòu)分析，提取模態(tài)信息輸入動(dòng)力學(xué)仿真軟件，建立剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型。在設(shè)定工況下分析臂架頂部高度以及垂向加速度幅值，并與剛體模型對(duì)比。結(jié)果表明，剛?cè)狁詈夏Ｐ偷谋奂茼敳扛叨鹊陀趧傂阅Ｐ停€(wěn)定后的加速度幅值明顯小于剛性模型。

關(guān)鍵詞 彈性模態(tài);剛?cè)狁詈?耦合振動(dòng)

隨著機(jī)械自動(dòng)化程度的提高，現(xiàn)代生產(chǎn)過程中起重機(jī)得到越來越廣泛的應(yīng)用。臂架是起重機(jī)的主要承重部件，而其結(jié)構(gòu)特征決定其在工作過程中存在較大的變形量，因此在起重機(jī)動(dòng)力學(xué)分析中考慮臂架柔性具有重要意義[1-2]。

1臂架的有限元分析

采用solid45單元對(duì)臂架1和臂架2進(jìn)行模態(tài)分析。臂架1共有12391個(gè)節(jié)點(diǎn)和34971個(gè)單元，臂架2共有11444個(gè)節(jié)點(diǎn)和34119個(gè)單元。有限元模型見圖2，模態(tài)分析結(jié)果見表1。

2剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)仿真

圖1左圖為起重機(jī)的拓?fù)鋱D，包括底盤、臂架1和臂架2，滑輪，油缸，油缸桿和重物7個(gè)剛體。系統(tǒng)共有7個(gè)獨(dú)立自由度，1個(gè)非獨(dú)立自由度和2個(gè)固定鉸。非獨(dú)立自由度為底盤相對(duì)于大地繞x方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，二者之間有一約束。臂架2和滑輪，油缸桿和臂架1之間為固定鉸接。

將有限元子結(jié)構(gòu)分析得到的文件導(dǎo)入動(dòng)力學(xué)軟件，生成柔性體文件，替換剛體臂架1和臂架2，建立系統(tǒng)的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型，如圖1右圖。

3仿真結(jié)果

剛?cè)狁詈夏Ｐ椭衅鹬貦C(jī)頂部高度約為8.829 m，而剛性模型的剛度約為8.887 m。利用移動(dòng)marker施加激勵(lì)，積分求解系統(tǒng)響應(yīng)，臂架頂部的垂向加速度見圖3。剛?cè)狁詈夏Ｐ捅奂茼敳康拇瓜蚣铀俣确禐?.23 m/s2，剛性模型約為0.37 m/s2，穩(wěn)定狀態(tài)下剛性模型過高估計(jì)了臂架的動(dòng)態(tài)載荷。

4結(jié)束語

起重機(jī)起重重量越來越大，起升高度越來越高，臂架振動(dòng)和載荷擺動(dòng)對(duì)于起重機(jī)的影響越來越大。要準(zhǔn)確的仿真在不同工況下臂架的振動(dòng)和載荷的擺動(dòng)，就需要考慮臂架結(jié)構(gòu)的柔性。

參考文獻(xiàn)

[1] 陸念力，張立強(qiáng)，顧迪民.非保向力作用下壓桿穩(wěn)定計(jì)算的等效支座法及其在吊臂分析中的應(yīng)用[J].建筑機(jī)械，1996（7）：15-17，2.

[2] 鄭宇鋒.考慮臂架變形的伸縮臂起重機(jī)模擬系統(tǒng)研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2018.