[發明專利]一種混泥土泵車柔性臂架的建模方法

有效

• 申請號: 202110025305.8
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112883457B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 陳廈飛;周艷紅;楊兆萬
• 申請（專利權）人: 華中科技大學鄂州工業技術研究院
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;E04G21/04
• 代理公司: 武漢泰山北斗專利代理事務所(特殊普通合伙) 42250
• 代理人: 董佳佳

本發明適用于混泥土泵車領域，提供一種混泥土泵車柔性臂架的建模方法該方法首先得到單根臂桿的細梁幾何模型；然后等效為柔性臂桿模型，單根柔性細梁等效為兩個剛體，兩個剛體通過三個互相垂直的旋轉彈簧關節來連接；根據等效能量關系可計算得到旋轉彈簧關節的彈性系數；最后把所有柔性臂桿以同樣方式建模，得到整個柔性臂架的彈性關節模型。本建模方法既考慮到了單根臂桿的柔性，又可以減小建模的復雜度，從而大大地降低了建模成本，這種建模方法為后續分析混泥土泵車臂架系統的運動學和動力學提供方便。

技術領域

本發明屬于混泥土泵車技術領域，尤其涉及一種混泥土泵車柔性臂架的建模方法。

背景技術

隨著中國整個社會的進步與發展，摩天大樓由于超高的土地資源利用率，以及其獨特的美觀性，往往能夠成為一個城市的地標，因此摩天大樓成為了很多城市建設設計者的追捧對象。在摩天大樓和很多其他超高層建筑的澆筑過程中，都離不開混泥土泵車，因此在近幾年的時間里，也帶來了混泥土泵車的飛速發展。混泥土泵車的臂架系統，作為混泥土泵車的關鍵部分，直接影響著澆筑的質量和澆筑的安全性，特別是混泥土泵車臂架系統的振動會對澆筑的質量和澆筑的安全性產生很大的影響。

此外，混泥土泵車臂架系統的振動也會極大地減少混泥土泵車的使用壽命，很容易使得混泥土泵車臂架系統產生疲勞破壞。因此，需要對混泥土泵車臂架系統的振動進行抑制?；炷嗤帘密嚤奂芟到y的振動抑制可以分為主動抑制和被動抑制兩種方式，其中主動抑制是目前混泥土泵車臂架系統振動抑制中常見的振動抑制方法，而混泥土泵車臂架系統主動抑制的關鍵點在于混泥土泵車臂架系統模型的建立。

對于臂架比較短的混泥土泵車臂架系統，由于其長度短，剛性很大柔性很小，可以把每一個臂桿都當做剛體處理，并在此基礎上進行模型的建立。但是對于長度在50米以上的混泥土泵車臂架系統，甚至在某些摩天大樓的澆筑過程中用到了百米級的混泥土泵車臂架，其臂桿柔性很大，則單個臂桿無法當做剛體處理，在對其進行建模時候也只能當做柔性桿進行建模。在現有的柔性桿建模的方法中，其模型的計算很復雜，對計算機的性能提出了比較高的要求，無形中增加了建模成本。所以要尋求一個即可以考慮到臂桿的柔性，又可以簡化計算的一種混泥土泵車臂架系統建模的方法。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的在于提供一種混泥土泵車柔性臂架的建模方法，旨在解決現有建模方法復雜度高、建模成本高的技術問題。

本發明采用如下技術方案：

所述混泥土泵車柔性臂架的建模方法包括下述步驟：

將混泥土泵車柔性臂架分成多根柔性臂桿，將柔性臂桿等效為柔性細梁，建立柔性臂桿的細梁幾何模型；

將所述細梁幾何模型等效為柔性臂桿模型，具體的將單根柔性細梁等效為兩個剛體和連接兩個剛體的彈性關節，所述彈性關節等效為三個互相垂直的旋轉彈簧關節；

針對每根柔性臂桿，計算三個旋轉彈簧關節的彈性系數，得到每根柔性臂桿的彈性關節模型；

最后得到整個柔性臂架的彈性關節模型。

進一步的，所述細梁幾何模型具體為：將柔性臂桿等效為一根柔性細梁圓柱體，柔性臂桿的質量均勻地分布在圓柱體中，且圓柱體長度為柔性臂桿兩端旋轉副軸線之間距離，細梁幾何模型的幾何參數至少包括圓柱體的長度和直徑。

進一步的，所述柔性臂桿模型具體為：將把一根柔性細梁平均分成兩段，每一段看成一個剛體，兩個剛體之間是由三個互相垂直的旋轉彈簧關節連接，每個剛體有三個自由度，兩個剛體之間的旋轉，可以看成繞三個相互垂直方向的軸旋轉。

進一步的，計算計算三個旋轉彈簧關節的彈性系數的步驟如下：