高空作业车臂架系统多柔体动力学仿真分析

高空作业车臂架系统多柔体动力学仿真分析

马帅

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摘要：高空作业车辆的工作环境是用于安装和维护超高轨道(4.0-6.5米)基础设施以及建造顶部和站台的煤轨。在满足超高层公路(4.0-6.5米)作业要求的前提下,从设备的安全可靠性、结构、强度、稳定性、起升力等方面来看,升降平台是研究开发的重点。在此基础上,下面讨论了用于高空作业的框架系统的多功能动态模拟,以供参考。

关键词：高空作业；车臂架系统多柔体动力学仿真分析

引言

混合动力工作卡车是折叠式和拉伸式卡车的结合体,其工作手柄之间有同时连接和拉伸,它结合了折叠式和拉伸式两种卡车结构的优点,良好的工作性能,是中国航空卡车市场近年来和未来发展的方向。混合动力高速工作车是一种机电一体化和液压一体化的高度集成的设备,随着近年来混合动力高速工作车的快速发展,混合动力高速工作车的智能控制系统也取得了巨大成功。

1同步带运行轨迹分析

同步传动的多角度效应导致同步带在运行过程中出现水平和垂直振荡。提取同步轨道运动轨迹可以直观地分析同步轨道的水平和纵向振荡,以优化同步轨道传输系统。当曲轴转速为2000转/分时,同步带工作非常平稳,同步带的运动轨迹几乎完全一致;当曲轴车轮转速为3500转/分时,在变速器的紧侧,同步轨道的运动轨迹有轻微的波动,而同步轨道在其他部位的运动轨迹几乎一致;当曲轴的转速为5000转/分时,在传动系统的近侧,同步带的运动轨迹有明显的振动,当油泵的车轮同步释放时,振动幅度最大。同步带在其他部分的运动轨迹几乎是一致的。

2高空作业车的使用特点

绝缘高速工作机一般是指能在10kV线路上进行充电作业的高速工作车,主要用于配电线上的电气作业,根据工作线的电压等级,绝缘高速工作机可分为多个工作电压等级,在实际工作中,本身具有良好的工作性能,具有机械强度高、绝缘强、操作方便、防水性强等特点。与其他高速工作车的使用特性不同,绝缘高速工作车的使用限制因素较多,由于绝缘要求的存在,环境因素对绝缘高速工作车的工作特性影响较大,不能在雨天或潮湿多雾的环境中工作;其次,隔离式高空作业机具有复杂的技术结构,操作和维护管理的复杂性高,科学工作需要有一定的技术高度。此外,更多的工作类型和更大的流动性;最后,为了确保完全的绝缘效果,绝缘组件需要定期进行预防性测试。

3高空作业车臂架系统多柔体动力学仿真分析

3.1障碍物模型建立及伪距离计算

现有避障接近程度指标多采用臂架与障碍物最近点之间的欧氏距离，即最小欧氏距离。对形状复杂的障碍物，最小欧氏距离求解将变得非常复杂且效率低下。而对于混凝土泵车臂架实际避障过程中，也无需获取准确值，只需获得臂架与障碍物之间距离的接近程度，根据接近程度做出相应避障动作即可。因此采用一种伪距离代替传统最小欧氏距离作为评价机械臂与障碍物的接近程度的指标。

3.2 日常检查

对高空绝缘工作车辆的日常检查应着重检查其绝缘、设备和油位,以确保其良好运行。首先,检查保温手和保温保护壳,观察是否有影响保温的保温层,如污染程度,可用水和清洗剂清洗,外观保护比硅树脂更好地保温保温手,保证保温性能。其次,检查绝缘保护壳的设计,确保它没有明显的裂纹,如果发现损坏或严重的裂纹,应联系制造商进行维修或更换零件。其次,检查绝缘工作卡车中的相关设备,包括工作料斗和绳索,检查绝缘工作料斗的外部状态,及时发现裂缝或损坏部件,及时保养和更换,检查绳索的强度,确保绳索表面没有磨损和断裂的痕迹,监测绳索的类型和规格,以确保其符合不导电绳索的使用要求。最后,检查液压油液位,在绝缘高速工作车的水平状态下,油位应保持在标准油以上,如果发现油位不足,应加注同一牌号的液压油,严禁加注。

3.3 动态响应建模

时间动态响应的模拟分析,即结构从初始状态到稳态的动态响应分析在激发载荷作用下随时间变化,而瞬态激发载荷的变化与时间同步。采用模态叠加法对瞬态动态响应进行仿真分析,其计算速度快、效率高,动态方程通过数值积分进行分离和求解。将等效的混凝土密度添加到汽车的整个输送管中,并为每个气缸赋予刚度,以创建模块化负载分析步骤。通过泵的励磁计算,可以得到中央泵、每根直管和弯管的励磁功能。在终端元件模型中,根据实际工作条件,在3条腿上(此模式下左前腿离地)产生一组eigrl负荷,指令流将激励负荷曲线加载到整辆车的输送管上,中央泵的激励分为2个节点,与辅助框相连,分为3个自由度,输送管的激励按长度均匀分布在多个节点之间,分为3个自由度。过渡动态响应的输出点选择各悬挂终点,位移振荡悬挂终点。大约在100s后,振动逐渐稳定,平均振动值X(即曲线顶点与波谷之间的差值)约为0.010m,平均振动值Y约为0.085m,平均振动值Z约为0.034m。

3.4智能控制系统总体方案设计

根据混合动力作业卡车的操作特点和控制方式,其智能控制系统一般满足以下要求:(1)作业平台可以随工作手角度的变化而始终处于水平状态,同时,当作业平台的倾斜角度达到危险状态时,可以及时报警并启动相应的保护措施,即混合动力作业卡车作业平台自动对准控制模块。(2)高空混合动力工作卡车应用脚支撑车辆底盘,直至轮胎离地,此时支撑底盘应为水平的;在狭窄的人行道和居民区,如非宽敞的场所,腿部可以拉伸一半,完全拉伸或单侧完成,以适应施工现场;根据平台负荷分类,还可以将工作振幅划分为多个等级,以扩大平台的工作半径。高速混合动力工作车底盘的自动操作控制模块。(3)在工作平台上,除脚外,可控制所有动作,即工作平台的控制模块。(4)在工作平台上可以为操作人员提供良好的操作界面和环境,同时车辆的所有工作条件,如发动机转速、水温、油压、工作平台的高度和振幅、平台载荷、底盘倾斜角度、故障代码等信息均以图形和数字形式显示给操作人员,即:控制人机交互的模块工作平台。(5)在转台上可以控制除脚以外的所有动作,即转台操作控制模块。(6)在底盘上可以为操作人员提供良好的操作界面和环境,以及整车的工作状态,如发动机转速、水温、油压、工作平台的高度和振幅、平台负荷、底盘倾斜角度、故障代码等信息以图形和数字形式显示给操作人员,即:人机交互控制模块。根据混合动力直升机的上述功能要求,根据模块化设计原则,采用基于CAN总线的分布式可编程PLC控制器设计控制系统。采用分布式结构可以有效地简化线路连接,具有实时性、高可靠性,可以实现控制系统的数字化和模块化,并保持系统的可扩展性,为高速混合动力车辆的远程控制铺平了道路。

结束语

基于伪距离的混凝土泵车臂架避障方法，采用超二次曲面函数描述空间障碍物，将伪距离作为评价泵车臂架与障碍物接近程度的指标，有效地避免了欧氏距离的复杂运算，提高了计算效率和实时性，成功实现了泵车臂架的避障。（2）结合工程实际，考虑到混凝土泵车臂架结构的关节限制，在实现泵车臂架避障的同时保证了各臂架关节极限的限制和运动的平稳性。（3）通过仿真和半物理实验，验证了提出的算法的有效性，同时该算法适用于多空间障碍物避障。

参考文献

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