基于虛擬樣機技術(shù)的自卸車T式舉升機構(gòu)仿真分析

李 亮， 麻進云

（1.東北大學秦皇島分校 控制工程學院;2.秦皇島港務集團第七港務公司,河北 秦皇島 066000）

基于虛擬樣機技術(shù)的自卸車T式舉升機構(gòu)仿真分析

李 亮1， 麻進云2

（1.東北大學秦皇島分校 控制工程學院;2.秦皇島港務集團第七港務公司,河北 秦皇島 066000）

舉升機構(gòu)作為自卸車重要的動力執(zhí)行機構(gòu)，對整車的作業(yè)效率、作業(yè)性能、機械強度及液壓系統(tǒng)的可靠性均有著直接的影響。本文基于SolidWorks軟件建立了自卸車T式舉升裝置的虛擬樣機模型，通過仿真對其作業(yè)過程中的各項動力學參數(shù)進行性能分析，為該產(chǎn)品的技術(shù)升級提供了理論依據(jù)。

仿真;性能;舉升機構(gòu);自卸車;Solidworks

1 前言

自卸車通常用于松散物料的裝卸和運輸，和裝載機、挖掘機等工程機械一起在基礎建設的運輸行業(yè)發(fā)揮著重要的作用。舉升機構(gòu)的設計是否合理對整車的作業(yè)效率、作業(yè)性能以及機械液壓裝置的可靠性均有直接的影響[1]。因此，在物理樣機試驗之前采用虛擬樣機技術(shù)對其進行性能分析具有重要的工程實用價值。

2 虛擬樣機模型的建立

自卸車的T式舉升機構(gòu)又稱馬勒里式舉升機構(gòu)，屬于油缸前推連桿組合式舉升機構(gòu)。如圖1所示為某型自卸車的舉升裝置的三維裝配模型,該裝置由車廂、副車架、油缸、兩塊三角臂及兩根拉桿等構(gòu)件組成。因其具有油壓特性好，舉升力系數(shù)較低，易于減小舉升過程中的最大舉升力等特點，廣泛應用于10～20t的自卸車上[2]。

在SolidWorks軟件中根據(jù)設計工程圖建立舉升機構(gòu)的各構(gòu)件三維零件圖，并通過各零件間的配合關系建立裝配體模型，其中副車架為固定約束，其余運動副作鉸鏈和同心處理。

3 運動學仿真及分析

模型裝配體建立完畢后添新建運動算例并選擇motion分析模式，經(jīng)檢查無運動干涉，總自由度為1。設置車廂材料為16MnCr5，添加重力后軟件自動計算出車廂重力為139656N，沿液壓缸軸線方向添加線性馬達，等速運動速度為50mm/s并設置運行時間14.4S。

至此運動學分析模型設置完畢，運行計算提取動態(tài)分析結(jié)果。

通常液壓缸行程過大會增加制造成本以及降低作業(yè)效率[3]。由圖2可知，舉升過程中油缸的行程線性增大，最大值720mm，而整車布局要求其最大行程應760mm，能夠滿足工程需要。

油缸推力隨舉升角度的變化如圖3所示，由圖可知車廂最大舉升角為49°，通常為保證自卸貨車能卸干凈物料，車廂舉升角要大于物料的安息角，即其舉升角至少要大于45°[4]。因此可知該機構(gòu)能夠滿足卸料要求。圖中推力變化曲線平滑無死點干涉現(xiàn)象，其中油缸的初始推力為289670N，在舉升角7度左右時出現(xiàn)峰值點，最大推力為371291N。隨后油缸的推力值先逐漸減小，隨著該機構(gòu)逐漸接近自身死點位置繼而開始增大大，但由于數(shù)據(jù)并未急劇增加可知此時未達到死點位置，這樣就保證了卸料完畢后能夠靠車廂自重順利回位。

由最大推力數(shù)據(jù)經(jīng)計算可得該車液壓系統(tǒng)需要承受最高26.06MPa的油壓，較于經(jīng)驗值較大，這樣就為作為原動系統(tǒng)的液壓原件帶來更大的沖擊和脈動，增加動力損失的同時造成液壓原件的損壞和泄露[5]。因此，為減小油缸推力提高整車的使用性能有必要進一步對舉升機構(gòu)進行優(yōu)化設計研究。

4 結(jié)語

基于Solidworks軟件建立自卸車舉升裝置虛擬樣機并模擬卸料的動態(tài)過程，可以準確高效地對其最大舉升角、油缸推力等各項動態(tài)性能參數(shù)進行分析評價，方法實用高效為該車型的技術(shù)改進提供了重要的參考依據(jù)。

[1]訾琨,李東洺,楊志勇等.重型自卸車舉升機構(gòu)優(yōu)化設計分析[J].礦山機械,2012,40(11)：34-37.

[2]劉敏杰,劉聚德.幾種舉升機構(gòu)的結(jié)構(gòu)與性能分析[J].專用汽車, 1999(02)：23-25.

[3]QC/T222-2010自卸汽車通用技術(shù)條件[S].

[4]陳超祥,胡其登.Solidworks?Motion運動仿真教程[M].北京：機械工業(yè)出版社,2014：118-123.

[4]王臣濤.自卸車舉升機構(gòu)的優(yōu)化設計[J].重型汽車,2010(03)：15-17.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.116