混凝土湿喷机臂架系统的动力学建模与分析.pdf

第21卷第3期 工 程 设 计 学 报 V01．21NO．3 Chinese of Journal ]un．2014 2014年6月 EngineeringDesign 754X．2014．03．005 DOI：10．3785／j．issn．1006 混凝土湿喷机臂架系统的动力学建模与分析 胡仕成1‘2．u，宋晶晶1‘2，王祥军3 (1．中南大学机电工程学院，湖南长沙410083； 2．中南大学高性能复杂制造国家重点实验室，湖南长沙410083 3．中铁五新集团，湖南长沙410100) 摘要：针对混凝土湿喷机臂架系统的液压油缸驱动力难以显式计算的问题，采用解析几何法和拉格朗日方程建 立混凝土湿喷机臂架系统的动力学模型．将驱动油缸等效为活塞杆沿着套筒运动的二连杆机构，这样臂架成为不 完全开链的十连杆机构．采用解析几何法，推导臂架杆件转角与液压油缸行程的函数关系，即臂架系统的运动学方 程．在运动学基础上根据拉格朗日动力学方程，建立广义力(液压油缸驱动力)对广义坐标(油缸行程)的数学模型． 仿真分析时选择了湿喷机的一个典型工作过程，利用符号运算工具MAPLE求解广义力的解析式，并导入MAT 真结果相吻合，验证了混凝土湿喷机臂架系统动力学模型的正确性．最后，结合动力学模型分析驱动油缸铰点位置 变化对油缸工作过程中最大驱动力的影响，结果表明原湿喷机臂架系统结构有待进一步优化．因此，该动力学模型 为油缸选型和油缸受力优化提供了理论依据． 关键词：混凝土湿喷机；臂架系统；动力学建模；油缸驱动力；优化 0227 643 754X(2014)0308 中图分类号：TU 文献标志码：A 文章编号：1006 and onboom ofwet machine Dynamicsmodelinganalysis system spraying HU Shi—chen91，2．u。SONGJing—jin91H。WANGXiang—jun3 ofMechanicalandElectrical South 410083，China； (1．College Engineering，CentralUniversity，Changsha 2．State of Performance South KeyLaboratoryHigh ComplexManufacturing，CentralUniversity，Changsha 3．China Wuxin 410100，China) Railway Group，Changsha ofthe in the forceof Abstract：Inview problemexplicitlycalculatingdriving hydrauliccylinders intheboom ofawet machine，themodeloftheboom accurately system spraying dynamics syst