HY70T型吊管機配重系統(tǒng)的優(yōu)化及仿真研究.pdf

1、隨著我國社會的不斷發(fā)展，對于化石能源的需求不斷增大，管道運輸以其獨有的特點從眾多運輸方式中脫穎而出。吊管機，作為一種專門用于管道施工中的、可以起吊大重量管道并且進行載重行走的專業(yè)機械，其特殊地位日益彰顯。眾覽全球吊管機市場，所占份額較多的公司為：美國卡特彼勒、日本小松和波蘭德萊賽，這些國外公司的產(chǎn)品規(guī)格齊全，基本滿足了起吊質(zhì)量在18t-130t的各種作業(yè)需求。而我國吊管機行業(yè)起步、發(fā)展較晚，并且國內(nèi)吊管機制造商所能提供的產(chǎn)品多數(shù)為起吊質(zhì)

2、量在25t-45t之間的中小型吊管機，起吊質(zhì)量70t及以上的大型吊管機產(chǎn)品尚未成熟。
　　本文的課題來源于上海市聯(lián)盟計劃項目，以某公司實際投入生產(chǎn)的DG70型履帶式吊管機為原型，以企業(yè)在吊管機生產(chǎn)與使用中遇到的實際問題為出發(fā)點，依托高校在設(shè)計及仿真優(yōu)化上的技術(shù)優(yōu)勢，共同提升吊管機的整體性能。在此之前，針對 DG70型吊管機采用變幅油缸驅(qū)動吊臂進行起吊作業(yè)所帶來的穩(wěn)定性較差（抗風(fēng)擺動力較低）且吊臂變幅角度較小等問題，已優(yōu)化為用卷揚機

3、來使吊臂變幅的工作方式，在增加了吊臂變幅角度的同時，提升了抗風(fēng)擺動的穩(wěn)定性，降低了吊管機生產(chǎn)成本。由于吊臂側(cè)的結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致了整機的平衡性被破壞，因此需要重新對配重系統(tǒng)進行優(yōu)化來確保整機的穩(wěn)定性。
　　吊管機的“翻車”情況，是所有可能發(fā)生的事故中最為嚴重的，造成該種事故的直接原因是整機的穩(wěn)定性喪失，穩(wěn)定性系數(shù)需要查看對應(yīng)的起重機設(shè)計手冊。吊管機進行起重作業(yè)及行走的時候，不但由機械的自重來維持平衡，配重系統(tǒng)起到了至關(guān)重要的作用。對配重

4、質(zhì)量的計算需要考慮到極限工況，分別為吊臂處空載情況下配重完全打開以及吊臂處滿載情況下配重未展開，這樣確定出來的配重質(zhì)量取其最大值才能滿足吊管機不會因為誤操作或作業(yè)條件差等其它原因造成喪失穩(wěn)定而整機傾翻的事故。
　　主要研究內(nèi)容及成果如下：
　　（1）在吊臂側(cè)合理優(yōu)化減重的情況下，以靠近吊臂側(cè)的履帶中心為傾覆點，用力矩法對整機需要的配重質(zhì)量重新進行了計算，得出配重質(zhì)量且參考起重機設(shè)計標準M翻/M穩(wěn)<0.78對整機穩(wěn)定性計算。<

5、br>　?。?）對配重系統(tǒng)進行了測繪和運動分析，再對配重系統(tǒng)中的配重油缸進行了計算及優(yōu)化選型，仿真結(jié)果證明優(yōu)化選型后的配重油缸可以運用在配重機構(gòu)中，并且在配重油缸的驅(qū)動下機構(gòu)展開及回收平穩(wěn)、無抖動。
　?。?）在ADAMS軟件中導(dǎo)入由3D繪圖軟件制作的吊管機模型，并施加約束關(guān)系。同時，將液壓回路在 AMEsim軟件中搭建，定義配重油缸及液壓油泵等相關(guān)參數(shù)，利用ADAMS軟件和AMEsim軟件的關(guān)聯(lián)性進行聯(lián)合仿真，模擬實際工況來驗證

6、配重機構(gòu)的質(zhì)心位移滿足力學(xué)計算的防傾覆要求；配重油缸的缸體強度符合工況要求；得出配重油缸中無桿腔和有桿腔的流量關(guān)系，滿足配重機構(gòu)的運行要求；得出在配重機構(gòu)展開及回收的過程中，大搖臂和小搖臂所受到的最大應(yīng)力點及位置。其結(jié)果驗證了優(yōu)化后的配重系統(tǒng)設(shè)計的可行性，為類似的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了參考價值。
　　（4）提取聯(lián)合仿真得到的大搖臂和小搖臂的最大應(yīng)力并結(jié)合實驗數(shù)據(jù)，用Ansys workbench將大搖臂和小搖臂進行單獨分析，利用中心組