中山古镇镇升高车出租,   中山古镇镇升高车租赁,    中山升高车出租公司      ☪  灵鸟择木而栖,  智士见机而作    ☪     如何对伸缩臂升高车的动态特性仿真研究??     伸缩臂升高车在自重载荷、起升载荷、起升冲击载荷等以及它们所引起的弯扭矩共同作用下，有可能在其固有频率范围内发生强烈的扭转和弯曲振动，使得动应力急剧增大，导致升高车过早的出现疲劳破坏。所以定量分析伸缩臂升高车的固有特性，把握住它最重要的动态特征。对其后续分析和优化设计具有重要的意义。

       

          对于伸缩臂升高车的动态特性仿真研究很少。应用计算机辅助工程技术，对2t／8．7m伸缩臂升高车进行有限元建模和动态特性的仿真分析。 模态分析基本理论: 伸缩臂升高车的动态分析，一般需要用各种离散化方法来建立其离散化力学模型，即通过离散化的方法将一个无穷多自由度的连续系统转变为一个近似的多自由度系统。设结构在有限元划分后，离散为几个自由度的系统。计算结构的固有频率和振型，是动力学分析的基本内容。计算经验指出，很多工程结构的阻尼对结构频率和振型影响很小，可忽略不计。所以，得出无阻尼振动的方程：[M]{}+EK]Ix}=0   (2)自由振动时假设各节点作简谐振动，其位移表示为：—各节点的振型向量；确型对应的固有频率。 于是，求式(3)的简谐振动问题，转化为求广义特征值问题。其中广义特征值∞：就是结构的固有频率，广义特征向量[x]就是相应的振型，模态分析就转化为求解特征值的问题。

           3  有限元模型的建立伸缩臂升高车主要由上、下翼缘板、水平支架和隔板等部件组成，其中悬臂梁部分采用具有良好受力分布的箱型结构，考虑到模型的复杂性，故在Solidworks中建立其三维几何模型，然后将文件保存为Parasolid格式，利用Workbench提供的接口导入几何模型。此外升高车中存在许多倒圆角、垫圈等细节结构，如果在建模时考虑这些细微之处，不仅会使单元尺寸极小，节点方程数量很多，从而增加求解时间，而且也会导致局部的网格质量无法保证，进而使求解失真。故在不影响计算精度的前提下，对模型进行一定的简化。具体地，对于水平支架与上翼缘板的连接处可将其简化为连接区域内钢板厚度的加大，忽略所有螺母垫圈等结构部件圈。在Workbench中对模型进行有限元分析，采用六面体自由网格划分。升高车结构的材料为Q235，弹性模量为：肚2．1xl&MPa，泊松比为u=0．3，密度p=7．85xlO-gt／mm3。CAE模型中升高车与水平轨道的接触处进行固定约束，即6个自由度均进行约束。伸缩臂升高车三维有限元模型。

            升高车振动的固有频率和固有振型仿真结果,  结构动态特性对整个升高车的性能有重要影响。伸缩臂升高车在正常作业过程中，主要受到电动葫芦小车的起制动、吊重的摆动、大车的起制动和起升机构起制动产生的激励影响，并引起升高车的动态变形。如同任何—个具有惯性质量的弹性系统一样，升高车会产生振动，包括扭振和弯曲振动。而振动对升高车结构的影响很大，如果产生共振，不仅会对操作人员的生理和心理产生不利影响，从而降低生产效率，也会大大减小升高车的工作寿命，甚至引发安全事故。升高车结构有自己的固有振动频率，每个固有频率对应一定的固有振型，获得结构的固有频率及其振型，就可以控制相应的激励力的频率，从而避开该频率下的共振。所以，定量分析升高车振动的固有特性，把握升高车最重要的动态特点，显得尤为重要。这里对伸缩臂升高车结构进行固有模态仿真分析。

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            有限元仿真分析采用Workbench所提供的Blockl_m'aczos特征值提取方法，使用的是稀疏矩阵直接方程求解器，计算得出结构前10阶的固有频率及其振型。  升高车低阶模态频率介于(100)Hz之间。比较振型和频率可知，升高车在四种典型位姿下对应的模态固有频率和振型较为接近，故只给出了这四种典型位姿下的振型图。  随着模态阶数的增加，升高车结构的故有频率出现较大幅度的增加。从计算出的结构固有频率来看，升高车的第l阶固有频率卢10．177Hz>2Hz，满足升高车设计规范要求。升高车结构四种典型位姿下的振型图。由这四张振型图可以看出，升高车结构在水平和垂直方向均出现扭转和摆动的情况，其中，垂直平面内的弯曲由小车的启动与制动引起的，水平平面内的弯曲由大车启动与制动引起。通过模态分析掌握升高车的动态特性，计算它的固有频率和振型，从而清楚了解升高车在容易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，进而可以预测升高车在此频段内受到内部或外部各种激励下的振动响应网。

             谐响应分析,  小车在悬臂梁上运行、货物起吊等作业期间，会伴随有激振力，当激振频率与升高车的固有频率相同时，就会产生共振。在模态分析的基础上进行谐响应分析可以进一步用来确定升高车在承受载荷时的稳态响应，得到响应值与频率的关系曲线，从而可以预测升高车的持续动力特性。设升高车受到的载荷与响应为谐激励载荷，  不同相位的载荷同时发生激振时，产生的力相位变换；峙存在阻尼或力的相位变换时，产生的位移相位变换。将实部和虚部进行分离，并代回到式(1)中，  将升高车承受的简谐载荷代入上式，并进行求解即可求得其振动响应闻。由模态分析的结果可知，升高车(1〜10)阶的固有频率为(10．177〜67．572)Hz，由于在进行有限元的谐响应分析时激振频率范围取值应大于升高车的固有频率范围，因此取升高车的激振频率范围为(0~70)Hz，载荷步取为100，并在悬臂梁的跨中处施加激振力为2000N，采用HarmonicResponse中的ModeSuperposition方法进行分析，计算得出该频率段内位移与频率之间的关系，进而得到曲线的峰值频率及其对应的应力值。  悬臂梁中部的位移与应力变化趋势基本一致，随着频率的逐渐增加，响应曲线在11Hz处出现第一次峰值，说明产生第一次共振，此时悬臂梁中部的位移达到最大为0．324mm，随后曲线开始下滑，并在53Hz处出现第二次峰值，即发生第二次共振，悬臂梁中部的应力出现最大值为32．7MPa，远小于材料的屈服强度，可以进行结构优化。进一步分析可知，第二次共振的位移峰值明显小于第一次位移峰值，说明第一次共振对升高车的动力性能影响最大，由于第一次共振发生在11Hz处，这也进一步验证了在进行模态分析时只需要考虑低阶次的模态的结论，而目超重机发生共振的频率属于其固有频率范围内。根据谐响应分析，可以得出11Hz和53Hz处发生共振的振型图。  l1Hz和53Hz处的振型图与模态分析中的第二阶、第八阶的固有振型基本相同，进一步发现其所对应的频率也趋于一致。由此得出，当激振力的频率与升高车的固有频率在此两处发生耦合时，将发生峰值响应，从而产生共振。此外若共振发生在1IHz处，将处在人体敏感区域，影响操作人员的身体健康和工作效率。避免升高车在这些频率下的长期工作，可以避免其过早的出现疲劳破坏，也可以避免其在作业过程中发生共振而破坏，同时使升高车运行平稳并降低动负荷和噪声。

 

            5   总结:  (1)采用系统CAE方法建立伸缩臂的有限元分析模型并选用高效适用的特征值提取方法，对于升高车的动态行为仿真是一个有效的技术分析手段，能够快速准确地对升高车进行固有特性仿真分析，通过谐响应分析可以了解升高车在不同频率激励下的振动响应，进而为升高车的动态优化设计提供依据。(2)针对2#8．7m伸缩臂升高车进行模态仿真分析得到了前10阶固有频率及其振动形态。在模态分析的基础上，进行谐响应分析，确定对升高车结构的动态性能影响最大的模态频率，对应于第二阶、第八阶振动形态的频率。在升高车的工作过程中，由载荷所产生的激励频率1IHz、53Hz是危险的临界频率，在这些频率下，将激起对应于第二阶和第八阶升高车扭振固有频率下的共振。在2#8．7m伸缩臂升高车的作业过程中，上述工作频率的短暂过渡不可避免，但避免在这些频率下的长期工作将有助于运行的平稳以及动负荷与噪声的降低，另外可提取该阶模态频率作为动态优化的目标或状态变量。进行结构的优化设计，从而有效地避免共振和疲劳等不利因素。

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