基于Recurdyn的新型剪叉式液压升降台的动力学仿真及分析.pdf

2 0 1 5年 1 月 第 4 3卷 第 1 期 机床与液压 MACHI NE T OOL HYDRAULI CS J a n ． 2 01 5 Vo 1 ． 4 3 No ．1 DO I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 5 ． O 1 ． 0 4 2 基于 R e c u r d y n的新型剪叉式液压升降台的动力学仿真及分析 郭松 ， 姚丁琦 ， 朱玉川。 ，顾亚军 1 ．泰州海陵液压机械有限公司泰州市液压机械 工程技术研 究中心，江苏泰州 2 2 5 3 0 0 ； 2 ．南京航空航天大学机电学院，江苏南京 2 1 0 0 1 6 摘要基于多体动力学分析软件 R e c u r d y n 建立了新型剪叉式液压升降平台的虚拟样机模型，并在不同载荷下进行了动 力学仿真．通过仿真得出了液压缸的受力情况和浮动平台的位移、速度等相关运动特性。仿真分析结果表明，随作业平台 高度增加，机构的稳定性变差 ，同时液压缸输出力波动加剧，分析结果对该升降平台的机械结构改进和液压系统设计优化 提供了参考。 关键词 液压升降平台；虚拟样机 ；动力学仿真 中图分 类号 T H1 3 7 文献标 志码 B 文章编号 1 0 0 1 - 3 8 8 1 2 0 1 5 卜 1 7 2 - 3 Dy n a mi c S i mul a t i o n a nd An a l y s i s o f a Ne w Ty p e o f Hy dr a u l i c Fo r k Li f t i n g Pl a t f o r m Ba s e d o n Re c ur dy n ． GUO S o ng 。 ，Y A O D i n g q i ， Z H U Y u c h u a n ， G U Y a j u n 1 ． T a i z h o u C i t y Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g h y Re s e a r c h C e n t e r ，T a i z h o u J i a n g s u 2 2 5 3 0 0，C h i n a； 2 ． C o l l e g e o f Me c h a n i c a l a n d E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ， N a n j i n g U n i v e r s i t y o f A e r o n a u t i c s a n d A s t r o n a u t i c s ， N a n j i n g J i a n g s u 2 1 0 0 1 6 ，C h i n a Abs t r ac t By us i ng Re c ur d y n，Mu l t i b o d y dy n a mi c s a n a l y s i s s o f t wa r e，a v i r t u a l p r o t o t y pe wa s e s t a b l i s h e d f o r a n e w t y p e o f h y d r a u l i c f o r k l i ft i n g p l a t f o r m ， a n d t h e d y n a mi c s i mu l a t i o n w a s ma d e i n t h e c a s e o f d i f f e r e n t l o a d s ．T h r o u g h t h e s i mu l a t i o n，t h e f o r c e o f h y dr a u l i c c y l i nd e r a nd t he mo t i o n c hara c t e r i s t i c s o f t he flo a t i ng p l a t f o rm we r e s t u di e d， s u c h a s di s p l a c e me nt ，v e l o c i t y a nd S O o n．S i mu l a t i o n r e s u l t s s h o w t h a t t h e s t a b i l i t y o f s c i s s o r s me c h a n i s m b e c o me s p o o r a n d t h e o u t p u t f o r c e o f h y d r a u l i c c y l i n d e r fl u c t u a t e s i n c r e a s e l y wi t h t h e h e i g h t o f p l a tf o r m i n c r e a s i n g ． An d a n a l y s i s r e s u l t s p r o v i d e r e f e r e n c e s for t h e s t r u c t u r al o p t i mi z a t i o n d e s i g n a n d c o n t r o l s c h e me o f t h e me c h a n i s m s y s t e m． Ke ywo r d sHy d r a ul i c l i fti n g pl a t f o r m ；Vi r t u al p r o t o t y p e；Dy na mi c s i mu l a t i o n 0前言 液压升降平 台广泛应 用于汽车 、集装箱 、模具制 造。木材加工，化工灌装等各类工业企业及生产流水 线_ 1 ] 。在研发高精度液压 升降平 台时需要 对机械结 构及控制方法进行反复调整及验证 ．传 统的物理样机 开发模式存 在 开发 周期 长 、成 本 高 、修 改 困难 等 问 题，因此计算机仿真成为液压工程机械研究的一个重 要方 向[ 3 - 4 ] 。 本文作者采用 P r o ／ E软件对液压升降平台进行三 维建模 ，并在动 力学 软 件 R e c u r d y n中对模 型进 行 动 力学仿真与分析 。 1 三 维 实体 建 模 1 ． 1 浮动平 台建模 如图 1 所示，浮动平台由工作平板和内部结构组 成 ，其 内部结 构分 为上 、中、下 三层 ，分别 由纵移 、 横移液压缸推动下 层与 中层 框架 的纵 向 、横 向移动 ； 由旋转液压缸驱动齿条使大齿轮旋转 ，即实现浮动平 台 1 0 。 的旋转运动 。 l 一 平 台 2 一 下 层框 架 3 一 中层框 架 4 _ _ 垫 块 5 一旋 转缸 6 - - - 齿条 卜大齿 轮 8 一 纵移 缸 收稿 日期 2 0 1 3 1 1 2 6 作者简介 郭松 1 9 7 4 一 ，男 ，工程师 ，研究方 向为机 电一体化技术。 通信 作者 朱玉川 ，E m a i l m e e y c z h u n u a a ． e d u ． c n 。 1 7 4 机床与液压 第 4 3卷 这与实 际 情 况相 符 ，进 一 步 验 证 了模 型 的 准确 性 。 此外 ，浮动平台高位作业 时其速度波动增大 ，说明机 构的稳定性 欠佳 ，这势必 影响升降平 台作业精 度。为 此 ，在进一步对此升降平台进行改进时 ，需对此方面 因素予 以考虑 。 4 0 3 0 2 0 1 。 0 ．40 图8 浮动平台升降速度曲线 3 ． 3 升降平台动力学特性仿真与分析 为较全面地分析该升降平 台的动力学性能 ．分别 对该平 台在空载和 1 ． 0 x 1 0 N满 载荷工况下进 行仿真 分析 。 如 图 9 、1 0仿 真结 果 可知 ，随着 工 作 平 台 的升 降 ，举升液压缸活塞杆上 的驱动力呈现先增大后减小 的趋势 ，这是 由于在 升降平 台 的上 升 和下降过 程 中 ， 活塞杆 与竖直方 向夹 角是先 减小后增大 ，这使得其 驱 动力 的竖直方 向上 的有效作用力成分增大 的原 因 受 上文所分析 的该机构结构稳定性 的影 响 ，在平 台运动 到较高位置时 ，活塞杆 的驱动力波动 明显 ，这将对液 压缸容许最大载荷产生一定 的影 响 ，在进行液压 系统 设计时 ，应予 以充分考虑 ；通过图 9与图 1 0的对 比， 当载荷 由 0增加到 1 ． 0 x 1 0 N时 ，举 升液压缸 活塞杆 的驱动力 由约 6 5 0 0 0 N增加 到约 2 1 0 0 0 0 N，与理论 值基本一致 ．进一步验证了模型的有效性 0 4 8 1 2 1 6 2 0 2 4 2 8 3 2 3 6 4 0 4 4 4 8 时 间f ， s 空载工况下 ，举升液压缸活塞杆驱动力 0 4 8 l 2 l 6 2 O 2 4 2 8 3 2 3 6 4 0 4 4 4 8 时 间f ／ s 图 1 0 1 ． 0 x 1 0 N满载荷 工况 下 ，举 升液 压 缸活塞杆驱动力 4 结束语 文 中基于 多体 动力 学 软件 R e c u r d y n建立 了新 型 剪又式液压 升 降平 台机 械 系统 的数 字化 虚拟 样 机模 型 ，并对其升 降作业 过程进 行 了动 力学仿 真 与分析 。 得 出在工作 台处于高位作业 时 。机构 的稳定性变差及 对液压缸输 出力波动加剧 的重要结论 ，这对该 升降平 台的机械结构 改进 和液压 系统设计 优化提供了重 要的 技术 支持 。 参考文献 [ 1 ]李曙生， 顾亚军． 多 自由度移动式液压升降 台的设计 [ J ] ． 机床与液压 ， 2 0 1 1 ， 3 9 2 0 6 1 - 6 4 ． [ 2 ]丁克芳， 顾亚军， 王布林 ， 等． 剪叉式液压升降平 台 中 国 ， N 1 0 1 7 1 2 4 4 5 A． 8 [ P ] ． 2 0 1 0 - 0 5 - 2 6 ． [ 3 ]骆清国． 基于 R e c u r d y n的履带车辆动力学仿真[ J ] ． 车辆 与动力技术， 2 0 1 1 ， 3 3 4 2 6 2 8 ． [ 4 ]张卧波， 杨俊峰 ， 王建明， 等． 挖掘机工作及运动状态的 仿真与应用研究[ J ] ． 农业机械学报 ， 2 0 0 8 ， 2 4 2 1 4 9 1 S 1 r r 丫 r rTT r r r r T { 上接第 1 7 1页 l 田沙很感慨 “ 我们和交大合作，核心是 秦川 内部 ‘ ’ 的发展需求和西安交大走在一起，西安交大的团队非常 ] 了解秦川 的技术短板，秦川也非常熟悉 了解西安交大的 ． 技术优势。秦川机床战略发展规划要请交大的教授专’ { 家， 交大的学科发展规划也请企业的高T参加 ’ ‘1 创新驱动打造制造业高地 ．j 在世界制造装备领域拥有领头羊地位的德国．不久 I 前提出了1 业 4 ． 0的概念，旨在支持T业领域新一代革 ‘1 命性技术的 研发与创新。 ．j “ 这次我们不能再掉队了 ”协同创新团队的组建 以 l 国家重大需求任务为牵引，每个团队由1 名特聘教授负 ’ 1 责、配备 3 名基础研究和应用研究人才、6名工程技术 ] 人员和博士后，以及 国际访 问学 者、硕士博士研究生 ， ． 这种 “ l 3 6 n ”科研创新模式 ，将 国家的战略需求 、 ‘ { 企业的经济效益、高校的学科建设融为一体。 。 1 从 2 0 0 9 年开始筹建至今， 协同创新中心聚焦高速、 ． j 精密、3 D打印、两机工程等高端制造装备，完成和凝练 { 了一批重大任务。研发了2 ． 5 I n齿轮高速高效加工装备， ’1 打破了 禁运和垄断， 获得国际博览会金奖；研制了神光 ．j 计划非球面镜加工装备、神舟飞船与嫦娥对接机构加工 I 精密机床； 3 D 打印装备用户已达4 0 0 多家。 ’ 1 突破各 自为战壁垒，解决科技经济两张皮 。随着协 ．j 同创新中心在机制和体制上不断完善，企业和高校之 间 ． 不仅从 “ 人才引进”升级 到 “ 交叉兼职” ．更从“ 技术 。 1 合作”升级到 “ 资本合作” 。 这种水乳交融的合作， 能 ] 够为国家重大需求，为陕西发展做些 “ 大事情” 。 ． j 内容来源陕西日 报 ’ l I i 工 工 i 工 工 ．／ ， r● L r． r r● L r r● tr． r●}● r● r● r● I r． L r●L r●t r● r r． r r r ． r r● L r． r r