装载机工作装置的建模与仿真

装载机工作装置的建模与仿真

0推土、称重、装卸装载是一种非常广泛使用的工艺，主要用于货物的清洁、运输、装卸和平整处理。若换装相应的工作装置,还可以进行推土、起重、装卸木料及钢管等作业。工作装置是装载机的重要组成部分,装载机的铲装、翻斗、提升、卸料都是通过工作装置的动作来实现的,装载机的工作装置是由铲斗、动臂和用来转动铲斗、升降动臂的转斗油缸和动臂油缸、连杆机构组成。1pro/e接口装载机工作装置建模在Pro/E中实现,利用Pro/E零件实体,装配成装载机运动部件,ADAMS软件包提供了与Pro/E的接口模块MECHANISM/Pro,它嵌入到Pro/E中,利用它在Pro/E环境中精确地定义刚体、运动副和载荷;然后将整个模型传送给ADAMS,在ADAMS中完成其他仿真参数的设定,产生装载机工作装置的模型(见图1),并进行运动/动力学仿真。2模拟分析2.1动力学仿真过程控制反转六连杆装载机工作装置的典型工作过程可以分为以下4个阶段:①收斗过程;②举升过程;③卸料过程;④放平过程。可以用ADAMS中的STEP函数来实现装载机工作装置动力学仿真过程的控制。对应于工作过程的4个阶段,仿真过程的控制也分4个阶段进行。在仿真过程的每个阶段,模型的动作由加在构件上的传感器(Sensor)来限制,以保证动作准确到位。这4个阶段的动作控制要通过STEP函数来实现,下面针对工作装置的每一个动作阶段具体说明仿真过程。(1)基于osemotion的动臂缸运动方程①为转斗缸添加运动,实现转斗缸伸长,铲斗收斗;②在转斗油缸上选择Jiontc1圆柱副,右击选择弹出菜单中的Modify命令显示运动副修改对话框;③点选ImposeMotion(s)...按钮,显示添加运动对话框;④选择运动类型为disp(time)=;⑤可以在文本框中输入所要添加的运动方程,也可以点选右边的按钮进入运动方程编辑对话框,在此使用运动方程编辑对话框,输入STEP函数如图2所示,完成运动添加;⑥为动臂缸添加运动,实现在转斗缸动作时,动臂缸自锁。其操作步骤同上,定义的运动方程为step(time,0,0,3,0);⑦进行3s,步长为0.01s的动态仿真分析,此阶段运行后的模型如图3所示。(2)关闭斗箱，打开动臂桶，向臂上举，提升材料ep+目标操作步骤同上,定义的运动方程为step(time,0,0,3,0)+step(time,3.1,0,7,4.29);为了增加动作，从动臂上升，从斗箱中取出自己的锁添加的运动方程为step(time,0,0,3,2.5)+step(time,3,0,7,0);执行时间为7s,步长为0.01s的仿真分析,在第2阶段运行后动臂、摇臂、铲斗所处的位置如图4所示。(3)防止转臂缸自锁运动方程,需要做实①为转斗缸添加运动,使转斗缸伸长,实现在转斗的翻转。添加的运动方程为step(time,0,0,3,2.5)+step(time,3,0,7,0)+step(time,7.1,0,10,-4.5);②为动臂缸添加运动,使转斗翻斗时动臂缸自锁,动臂在举升的位置保持不变。定义的运动方程为step(time,0,0,3,0)+step(time,3.1,0,7,4.29)+step(time,7.1,0,10,0);③进行运行时间为10s,步长为0.01s的运动学仿真分析,在第3阶段运行后动臂、摇臂、铲斗所处的位置如图5所示。(4)运动学要点tep①为动臂缸添加运动,动臂缸收缩,动臂下降,返回到初始状态。添加的运动方程为step(time,0,0,3,0)+step(time,3.1,0,7,4.29)+step(time,7.1,0,10,0)+step(time,12,0,15,-4.29);②为转斗缸添加运动,动臂在下降过程中,转斗缸也收缩,铲斗自动放平,返回到初始挖掘状态。添加的运动方程为step(time,0,0,3,2.5)+step(time,3,0,7,0)+step(time,7.1,0,10,-4.5)+step(time,12,0,15,2);③进行运行时间为15s,步长为0.01s的仿真分析,在第4阶段运行后动臂、摇臂、铲斗都回到初始位置,其状态如图6所示。2.2模拟分析(1)连杆机构举升稳定性装载机在运输位置时,铲斗底板与水平面间的夹角为铲斗的后倾角,一般推荐值为40～46°。为保证平移性,动臂在举升过程中,连杆机构应能使铲斗在收斗位置保持平移,使后倾角的变化量不大于15°。从表1可以看出,在动臂举升过程中后倾角在47～63°间变化,因此基本满足平移性的要求。(2)装卸角最大卸载高度是指动臂在最大举升高度、铲斗成45°卸载角时,其斗尖离地面的高度。从图7可以看出,最大卸载高度为1335mm,基本达到设计需要。(3)机构间的传动角连杆机构的传动性即保证各个工况不出现构件相互干涉,各机构的传动角不得小于15°。从图8可以看出机构间没有相互干涉的地方。由以上测量数据可以看出,工作装置的性能基本达到要求,仿真结果比较符合实际。3动力学仿真仿真本文利用