混凝土泵车臂架变形补偿和轨迹控制技术研究-建筑机械.pdf

设计计算 DESIGN CALCULATION 混凝土泵车臂架变形补偿和轨迹控制技术研究 1 2 、3 2 夏继军 ，郭 岗 ，赵 鑫 （1. 黄冈职业技术学院 机电学院，湖北 黄冈 438002 ；2. 中联重科股份有限公司，湖南 长沙 410205 ； 3. 国家混凝土机械工程技术研究中心，湖南 长沙 410205 ） A Y ［摘要］基于 NS S对混凝土泵车的臂架系统进行了实际载荷工况下的变形分析，并建立了臂架全 姿态变形补偿专家库；基于建立的变形补偿专家库，通过臂架回转运动和伸展运动独立轨迹规划，建立 了臂架布料运动控制模型，从而实现混凝土泵车施工过程中臂架运动轨迹的精确控制。试验结果表明， 基于实时变形补偿的臂架运动控制系统，布料过程中臂架末端的运动轨迹误差可控制在±15cm之内，运 动控制精度提高了50%以上，极大提高了施工效率与施工安全性，降低了劳动强度。 ［关键词］混凝土泵车；变形补偿；专家数据库；轨迹控制； A X ［中图分类号］TU64 ［文献标识码］ ［文章编号］1001-554 （2016 ）05-0070-05 Boom deformation compensation and trajectory control of truck-mounted concrete pump XIA Ji-jun ，GUO Gang ，ZHAO Xin 混凝土泵车的臂架是一个典型的柔性多自由 置的变化，从而影响布料精度，降低施工效率。图 度系统，臂架轨迹精确控制是通过多节臂的协同 1为泵车RZ型臂架简图及变形原理示意图。 一致动作，实现臂架末端轨迹按照设定轨迹运动 本文以52m-6RZ混凝土泵车为例研究臂架系 的过程，提高泵车轨迹精确控制精度，提高整车的 统变形规律，前期通过臂架水平工况下试验测试发 安全性和智能化水平逐渐成为许多学者研究的重 现：在水平工况下，整个臂架系统的末端位移直接 点［1 ］；本文以中联重科52m-6RZ型泵车（RZ型臂 由各节臂变形量决定，其中四臂的变形对末端位移 A Y 架折叠结构）为试验样机，通过 NS S分析泵车 影响最大。为了得到各种工况下臂架变形量，采用 整车工作装置受力，掌握臂架变形规律，建立全姿 ANSY S有限元软件对四臂进行臂架变形分析，以 态下泵车臂架变形补偿专家库；基于变形补偿专家 得到四臂在不同工况下的臂架变形量。 库的臂架布料运动控制模型，提高了臂架轨迹控制 建立包括臂节、混凝土管、油缸、直连杆和 精度；泵车臂架轨迹控制技术研究，降低了操作手 三角连杆的4臂有限元模型，约束三臂与四臂的铰 劳动强度，提高泵车轨迹控制动作精度和操控性。 接点和直连杆，将五臂和六臂的重力、混凝土管和 其中混凝土重量施加在四臂上，根据力的平移定 1 泵车变形分析及补偿研究 理，将这些力简化平移到四臂端部，该处所受到的 F M 混凝土泵车的工作机构是一个多自由度系 载荷为一个横向力 和附加弯矩 。 统，由回转转台和多节臂架组成，本文研究的臂架 如图2所示姿态，五臂与四臂夹角为180°， F M A Y 系统为回转转台+6节臂组成的7 自由度系统，臂节 力 和弯矩 作用在四臂端部，经