某型號泵車臂架系統(tǒng)動力學(xué)特性分析及實驗研究.pdf

1、混凝土泵車是輸送混凝土的專用機(jī)械設(shè)備，它借助于臂架系統(tǒng)可以將混凝土的水平輸送與垂直輸送結(jié)合起來。混凝土泵車具有機(jī)動靈活、施工程序簡單、工作效率高、澆注質(zhì)量高等優(yōu)點，而其最大的優(yōu)點在于能夠方便的垂直輸送混凝土，比如高層建筑、高速公路、橋梁、堤壩以及地下工程等混凝土的澆注。由于以上優(yōu)點使得混凝土泵車受到人們的普遍關(guān)注，并逐漸成為了工程施工過程中不可缺少的機(jī)械設(shè)備。然而，混凝土泵車在泵送作業(yè)過程中，臂架系統(tǒng)會出現(xiàn)一定程度的低頻振動，這種低頻振

2、動不利于臂架末端軟管的準(zhǔn)確定位，而且還會加速臂架系統(tǒng)的疲勞破壞。
　　 本文以某工程機(jī)械公司37m泵車臂架系統(tǒng)為研究對象，將臂架抽象為機(jī)械臂系統(tǒng)，利用多體動力學(xué)理論，采用假設(shè)模態(tài)法和Lagrange方程相結(jié)合的方法對剛性機(jī)械臂和柔性機(jī)械臂分別進(jìn)行動力學(xué)方程的推導(dǎo)。由于臂架是通過液壓缸來驅(qū)動的，液壓缸與機(jī)械臂之間的耦合作用問題，借用了機(jī)器人運(yùn)動學(xué)中“驅(qū)動Jacobian矩陣”的概念，并給出了其具體計算方法。通過對所推導(dǎo)的剛性機(jī)械臂

3、和柔性機(jī)械臂動力學(xué)方程的數(shù)值求解，比較了二者在反映臂架動力學(xué)特性方面的差異，摸索了機(jī)械臂系統(tǒng)的運(yùn)動特性，并借用ADAMS軟件進(jìn)行了對比分析。為了進(jìn)一步考慮臂架液壓系統(tǒng)的影響，利用AMESim軟件對臂架及液壓系統(tǒng)進(jìn)行完備性建模。通過調(diào)用AMESim軟件中Planarmechanical模塊和Hydraulic模塊，實現(xiàn)了臂架機(jī)構(gòu)和臂架液壓系統(tǒng)的聯(lián)合仿真。以某工程機(jī)械公司37m泵車為實驗對象進(jìn)行現(xiàn)場測試，通過實測曲線與仿真曲線的對比，驗證了

4、所建模型的合理性。針對泵車實際泵送作業(yè)過程中，臂架會出現(xiàn)一定程度振動的問題，本文還探索了抑制泵車臂架末端振動的問題，考慮了PID控制和神經(jīng)PID控制在抑制臂架末端振動中的應(yīng)用，運(yùn)用MATLAB軟件和AMESim軟件實現(xiàn)聯(lián)合仿真，利用實驗室現(xiàn)有的實驗設(shè)備，模擬了臂架末端振動的主動控制實驗。
　　 通過對仿真結(jié)果和實驗結(jié)果的分析，驗證了仿真模型的合理性及神經(jīng)PID控制策略的減振效果較好。本課題所做的工作對混凝土泵車臂架系統(tǒng)的進(jìn)一步完