Оптимизация конструкции и механические исследования подъемного механизма многофункционального автовоза

Аннотация

Для реализации многофункционального назначения задняя стойка автовоза заменена подъемным механизмом, который можно рассматривать как четырехзвенный механизм. Однако для многофункционального автовоза трудности с подъемом и блокировка подъема возникают вскоре после начала подъема. Проведен динамический анализ подъемного механизма, и результаты расчетов показывают, что неразумная конструкция подъемного механизма является основной причиной вышеуказанных проблем. Чтобы преодолеть трудности с подъемом и блокировку подъема, а также улучшить характеристики подъема, предлагается комбинированный подъемный механизм с задней толкающей штангой для замены исходного подъемного механизма, а также выполняется динамический анализ и анализ методом конечных элементов (МКЭ) в обоих подъемных механизмах. После использования комбинированного подъемного механизма с задним толкателем, численные результаты показывают, что требуемая тяга гидроцилиндра в определенной степени уменьшается, а горизонтальное тяговое усилие, воздействующее на переднюю стойку верхней платформой, резко снижается; тест подъема показывает, что процесс подъема становится плавным и трудоемким.

• 
  Предыдущая статья в выпуске
  
• 
  Следующая статья в выпуске 
  

Ключевые слова

Многофункциональный автовоз

Подъемный механизм

Динамический анализ

ВЭД

1 . Введение

На китайском рынке подъемный механизм автовоза обычно включает переднюю и заднюю стойки, в которых гидроцилиндр, ползунки, звездочки и цепь работают вместе, как показано на рис. 1 . Подъем и опускание верхней платформы осуществляется совместным движением компонентов внутри передней и задней колонн для загрузки или разгрузки верхних вагонов. Однако для этого типа автовоза наличие задней стойки ограничивает грузовое пространство, так что он может только загружать автомобили. ¹ После прибытия в пункт назначения автовоз вернется пустым, что приведет к пустой трате ресурсов и увеличению стоимости перевозки.

---

1. 
   Скачать : Скачать изображение в высоком разрешении (273 КБ)
   
2. 
   Скачать : Скачать полноразмерное изображение
   

Рисунок 1 . Двухколонный автовоз.

Чтобы решить вышеуказанные проблемы, для замены задней стойки используется четырехрычажный механизм, так что пространство, занимаемое задней стойкой, освобождается, а верхняя платформа может загружать грузы шире, чем автомобиль ² . Верхняя площадка расположена в верхнем положении 0 ⁰ для перевозки автомобилей ( рис. 2 а), в среднем положении 8 ⁰ для погрузки или разгрузки верхних вагонов ( рис. 2 б) и в нижнем положении 0 ⁰ для загрузку контейнера или автобуса ( рис. 2 в), чтобы реализовать многофункциональное назначение.

1. 
   Скачать : Скачать изображение в высоком разрешении (79 КБ)
   
2. 
   Скачать : Скачать полноразмерное изображение
   

Рисунок 2 . Различные положения верхней платформы, (а) Высокое положение 0 ⁰ , (б) Среднее положение 8 ⁰ , (в) Низкое положение 0 ⁰ .

Как крупногабаритный автовоз, многофункциональный автовоз обычно загружает крупногабаритные автомобили, масса одного автомобиля обычно превышает 2000 кг. В процессе подъема возникают некоторые проблемы, такие как трудность подъема, блокировка подъема, большие тяговые усилия, воздействующие на переднюю стойку верхней платформой, как показано на рис. 3 .

1. 
   Скачать : Скачать изображение в высоком разрешении (112 КБ)
   
2. 
   Скачать : Скачать полноразмерное изображение
   

Рисунок 3 . Возникновение затруднений при подъеме и блокировки подъема в процессе подъема.

В противовес возникшим проблемам был проведен динамический анализ подъемного механизма для выявления причин проблем в данной статье. Также были проведены оптимизация конструкции подъемного механизма и соответствующий динамический анализ. В конце концов, был выполнен МКЭ всего транспортного средства (без учета нижней рамы транспортного средства) при пяти рабочих условиях, и основными рабочими параметрами, рассчитанными в МКЭ, являются требуемая тяга гидроцилиндра и горизонтальное тяговое усилие действующей верхней платформы. на передней колонке. В последние годы появилось несколько публикаций, посвященных методу конечных элементов (МКЭ) для применения в рамах транспортных средств ( Wei et al., 2021 ; Qin et al., 2018 ; Gawande et al., 2018 ;Чжан и др., 2018 г .; Загарин и др., 2020 ; Кай и др., 2017 ; Ли и Фэн, 2020 г .; Хонда и др., 2021 г .; Лин и др., 2021 г .; Лю и др., 2019 г .; Ван и др., 2019 г. , Ван и др., 2018 г .; Ву и др., 2016 ). Чжан и др. (2015) открыли метод характеристического треугольника для расчета входных векторов ножничного подъемного механизма и применили его для моделирования и анализа. Нгуен и др. (2021) представили исследование динамики гидравлической машины статического прессования свай в процессе подъема и поворота сваи с помощью навесного крана.Цзян и др. (2022) предложили параллельный подъемный механизм с двумя степенями свободы стереоскопического парковочного робота, и для дальнейшего анализа механизма был проведен анализ прямой и обратной кинематики, рабочего пространства и сингулярной конфигурации. Гу и др. (2014) создали модель жестко-гибкой соединительной системы для изучения усталостной долговечности подъемного механизма горнодобывающей машины путем интеграции динамического моделирования нескольких тел и МКЭ. Однако сообщения о применении FEM в двухэтажных автовозах очень немногочисленны.

---

Документ изложен следующим образом. В следующем разделе проводится динамическое исследование подъемного механизма многофункционального автовоза. В разделе 3 предлагается комбинированный подъемный механизм с задней толкающей штангой для замены исходного заднего подъемного механизма, и для нового подъемного механизма выполняется динамический анализ. МКЭ всего транспортного средства выполняется в разделе 4 , в котором изучаются некоторые важные физические параметры, а также напряжения и смещения некоторых основных компонентов. В разделе 5 описано испытание на подъем образца транспортного средства. Некоторые заключительные замечания упомянуты в Разделе 6 .

2 . Динамический анализ подъемного механизма многофункционального автовоза

2.1 . Определение параметров движения четырехзвенного механизма

Подъемный механизм автовоза состоит из большой стрелы, малой стрелы, гидроцилиндра и двух шарнирных опор, приваренных к нижней раме автомобиля, как показано на рис. 4 . Верхняя платформа, большой рычаг, малый рычаг и нижняя рама транспортного средства составляют четырехзвенный механизм, как показано на фиг.5 .

1. 
   Скачать : Скачать изображение в высоком разрешении (97 КБ)
   
2. 
   Скачать : Скачать полноразмерное изображение
   

Рисунок 4 . Подъемный механизм многофункционального автовоза.

1. 
   Скачать : Скачать изображение в высоком разрешении (46 КБ)
   
2. 
   Скачать : Скачать полноразмерное изображение
   

Рисунок 5 . Четырехзвенный механизм.

В качестве элемента А принимается верхняя площадка , ее длинал"="12.53м, а расстояние между двумя шарнирными точкамиО1ОБявляетсялА"="11.024м; в качестве компонента B предполагается стрелковое плечо , его длиналБ"="0,797м; в качестве компонента С предполагается большое плечо , его длиналС"="2,147м; расстояние между двумя шарнирными точкамиО1О2являетсялО1О2"="11.632м. Включенные углы между компонентами A , B , C и направлением x равны�А,�Би�С, соответственно; острый угол между гидравлическим цилиндром и направлением 

---

x равен φ . По длинамлА,лБ,лС,лО1О2и методом определения типа четырехзвенного механизма ( Sun et al., 2006 ), можно определить, что подъемный механизм многофункционального автовоза представляет собой двухкулисный механизм с определенной траекторией движения.

Шарнирная опора большой рукиО2назначается началом координат, координаты штифтового валаО1используется для связи верхней платформы и передней колонны, установленной как (лИкс,лу), в которомлИкс"="−12.339м,лу"="1,983м; и длина каждого компонента проецируется на направления x и y , то следующие геометрические соотношения могут быть получены как(1)лИкс"="лАпотому что⁡�А+лБпотому что⁡�Б+лСпотому что⁡�С(2)лу"="лАгрех⁡�А+лБгрех⁡�Б+лСгрех⁡�С

Позволятьп"="лИкс−лСпотому что⁡�С,Вопрос"="лу−лСгрех⁡�С, то уравнения (1) и (2) можно выразить как(3)лАпотому что⁡�А+лБпотому что⁡�Б"="п(4)лАгрех⁡�А+лБгрех⁡�Б"="Вопрос

Возводя в квадрат обе части уравнений. (3) и (4) , то сложив их, можно получить(5)лА2+2лАлБпотому что⁡(�А−�Б)+лБ2"="п2+Вопрос2

уравнение (5) также может быть выражено как(6)�А−�Б"="арккос⁡п2+Вопрос2−лА2−лБ22лАлБ

Позволять�"="арккос⁡п2+Вопрос2−лА2−лБ22лАлБ, уравнение (6) можно записать как(7)�А"="�+�Б

Подставляя уравнение (7) в уравнение (3) , мы можем получить(8)(лАпотому что⁡�+лБ)потому что⁡�Б−лАгрех⁡�грех⁡�Б"="п

Позволятьм"="лАпотому что⁡�+лБ,н"="лАгрех⁡�, уравнение (8) можно выразить как(9)мм2+н2потому что⁡�Б−нм2+н2грех⁡�Б"="пм2+н2

Позволятьпотому что⁡дельта"="мм2+н2,грех⁡дельта"="нм2+н2, уравнение (9) может быть выражено как уравнение. (10)(10)�Б"="арккос⁡пм2+н2−дельта

Связь между большим рычагом и гидравлическим цилиндром показана на рис. 6 , а координаты опоры гидроцилиндраО3являются (Иксоял,уоял), в которомИксоял"="−0,925м,уоял"="−0,27м; координаты шарнирной точки O между большим плечом и гидроцилиндром вычисляются как (лСпотому что⁡�С,лСгрех⁡�С), расстояние между двумя шарнирными опорамиО2иО3являетсяа"="Иксоял2+уоял2.

1. 
   Скачать : Скачать изображение в высоком разрешении (48 КБ)
   
2. 
   Скачать : Скачать полноразмерное изображение
   

Рисунок 6 . Принципиальная схема большого рычага и гидроцилиндра.

---

Длина гидроцилиндра в текущем положении составляет(11)лоял"="(Иксоял−лСпотому что⁡�С)2+(уоял−лСгрех⁡�С)2

Определятьпотому что⁡е"="Иксояла,грех⁡е"="уояла, отношение между�Силоялиз уравнения (11) можно выразить с помощью уравнения (12)(12)�С"="е−арккос⁡а2+лС2−лоял22алС

2.2 . Расчет приложенных сил для каждого компонента четырехзвенного механизма

За исключением верхней площадки, без учета масс большого плеча, малого плеча и гидроцилиндра их можно рассматривать как двухсиловые стержни, в которых направление силы совпадает с его осевым направлением. В соответствии с требованиями метода плюсовых предположений предполагается, что все стержни подвергаются растяжению. При установлении уравнений равновесия используется правая декартова система координат.

В качестве объекта исследования принята верхняя площадка, а действующие на нее силы показаны на рис. 7 , на котором�"="�−�А+�Б– угол передачи механизма;гАпредставляет собой сумму веса верхней платформы и груженых вагонов, вес верхней платформы 40 кН, а вес груженых вагонов 80 кН, поэтомугА"="120КН.

1. 
   Скачать : Скачать изображение в высоком разрешении (23 КБ)
   
2. 
   Скачать : Скачать полноразмерное изображение
   

Рисунок 7 . Диаграмма сил верхней площадки.

Уравнения равновесия вдоль направлений x и y устанавливаются как(13)∑ФИкс"="ФО1Икс−ФБпотому что⁡�Б"="0(14)∑Фу"="ФО1у−гА−ФБгрех⁡�Б"="0гдеФО1ИксиФО1у– горизонтальная и вертикальная опорные реакции, прикладываемые к верхней площадке передней колонной через штифтовой вал,ФБ- осевая сила, воздействующая на верхнюю платформу стрелкой.

Согласно уравнениям (13) и (14) опорные реакции верхней платформы могут быть получены по уравнениям (15) и (16)(15)ФО1Икс"="ФБпотому что⁡�Б(16)ФО1у"="гА+ФБгрех⁡�Б

Шарнирная точкаО1задается как начало момента, а уравнение момента верхней площадки представляется в виде(17)∑МО1(Ф)"="−ФБгрех⁡�лА−гАпотому что⁡(�−�А)"="0

Сила, действующая на стрелкуФБ′

---

Смотрите также файлы

• Почему важно развивать свою финансовую грамотность.docx

• Экономикалы жйе жне оны элементтері. Экономикалы жйелер типтеріні жіктелуі. Аралас экономикалы жйе.docx

• Нруыздар. Нуклеопротеиндер. Нуклеин ышылдары.docx

• Решение задач. Экологические проблемы современности.docx

• Тест по математической грамотности для 11 класса 1.docx