伸缩臂履带起重机带载行驶下臂架应力状态分析

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Study on the influence of telescopic crawler crane traveling with load on stress of boomPAN Zhi-yi，MENG Xiang-bin，XU Wei，LI Qiang伸缩臂履带起重机综合了汽车起重机运输时无需拆卸臂架及履带起重机可带载行驶的优点，主要应用于空间受限及频繁转场的情况，如桥梁下、隧道内及建筑工地等 。

带载行驶工况是伸缩臂履带起重机重要工作T况之-，与静载工况相比，带载行驶时由加减速产生的惯性力及回转产生的离心力会引起吊重的摆振和臂架的振动，从而产生附加的冲击载荷，对臂架的应力产生影响。目前国内外对于伸缩臂履带起重机带载行驶下臂架应力状态研究文献较少。文献[3]通过ADAMS与ANSYS建立了臂架系统与转台的刚柔耦合模型，讨论了臂架系统带载回转、变幅及突然卸载T况下的受力情况；文献 [4]利用柔性多体动力学理论建立了臂架系统模型，对6种带载变幅T况进行了仿真分析，得出变幅加速度的动态响应 比变幅速度更加敏感的结论，但均未研究带载行驶下臂架的应力状态。本文以35t伸缩臂履带起重机为研究对象，建立了整机动力学仿真模型，对典型T况下整机行驶进行动力学仿真分析，深入分析带载行驶条件下影响臂架应力状态的主要因素，为带载行驶下起重性能的确定提供依据。

1 整机动力学模型的建立伸缩臂履带起重机组成如图1。利用PRO/E建立转台和履带底盘模型导人ADAMS中；臂架系统采用柔性体建模 ，利用ANSYS的板壳单元建立臂架的柔性体模型，通过ANSYS与ADAMS接口转化为包含臂架模态信息的-mn玟 件导人ADAMS中。

图1 伸缩臂履带起重机组成1.1 整机模型的简化 (1)履带底盘、转台系统简化为刚性整体。

若将全部零部件导人ADAMS中会使仿真无法进[收稿 日期 ]2013-01-04[通讯地址 ]孟祥彬，大连市大连理工大学北山学生公寓B区4舍562室CONSTRUCTION MACHINERY 2013.4 85专题研究I s cH行 ，上述简化对结果影响较小，可以忽略。

(2)变幅油缸简化为刚性杆。在带载行驶过程中，变幅油缸处于锁死状态，且刚度较大，可简化为刚性连杆。

(3)钢丝绳等效为刚性连杆 ，吊重以质量球代替。钢丝绳在起吊重物过程中处于绷紧状态，简化为刚性连杆可以简化计算，同时对分析结果影响较校1.2 添加约束各部件间通过约束副相连，各部件问约束副如表1所示。

表1 各部件间约束副序号 约束部件 约束副类型 个数1 履带与地面 (直线行驶 ) Translational 12 履带与地面 (转弯行驶 ) Revolute 13 履带与转台 Fixed l4 转台与变幅油缸 Revolute 15 转台与臂节1 Revolute 16 变幅油缸与臂节1 Revolute 17 臂节13臂节2 Fixed 38 臂节2与臂节3 Fixed 39 臂节3与臂节4 Fixed 310 臂节4与臂节5 Fixed 311 臂节5与钢丝绳 Spherical 112 钢幺幺缗与 吊雷 Revolute 1整机动力学模型如图2所示。

图2 整机动力学模型86 建筑视 槭 2013.4(5-半月刊1.3 带载行驶模拟伸缩臂履带起重机的两侧履带分别通过2个独立的液压马达驱动主动轮。在直线行驶过程中，主动轮转速的增加和减小在整机上体现为线速度的增减，在底盘建立相对地面的移动副模拟整机的移动；在转向行驶时，履带底盘通过两侧履带的速度差实现转向，转向半径及转向角速度由式 (1)、(2)决定。

： / 二2 B： 二(1)(2)式中 r为转向半径；v 为左侧履带速度；Vq2为右侧履带速度；B为轨距； 为转向角速度。

建立与底盘中心固结的无质量连杆 ，连杆的长度为转向半径，在转向平面内在连杆末端建立与地面的旋转副模拟整机的转向。起重机由静止到加速至最大速度过程中，马达为变加速过程，开始和将要达到最大速度时加速平缓，中间近似为匀加速过程 ，实际加速曲线需要现场测量，