多級(jí)組合型大角度變幅機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性

朱振新，朱建新,，唐博豪，顧林坤，錢奐云

(1.中南大學(xué) 高性能復(fù)雜制造國(guó)家重點(diǎn)試驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙，410083；2.山河智能裝備股份有限公司國(guó)家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心，湖南 長(zhǎng)沙，410100)

樁架是一種廣泛使用的樁工機(jī)械，可搭載振動(dòng)錘、液壓錘、螺旋鉆機(jī)、深層攪拌機(jī)、套管驅(qū)動(dòng)機(jī)等多種工作裝置實(shí)現(xiàn)多工法、多樁型施工，具有一機(jī)多用、地質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。樁架主要由行走底盤、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、桅桿、變幅機(jī)構(gòu)組成[1]，變幅機(jī)構(gòu)主要起變幅和支撐作用，在變幅時(shí)起架桅桿，在施工時(shí)傳遞載荷，是保證整機(jī)穩(wěn)定性與施工質(zhì)量的關(guān)鍵部件。樁架的變幅機(jī)構(gòu)有2種基本構(gòu)型：一種由單組液壓缸、桅桿和機(jī)身鉸接成三點(diǎn)式結(jié)構(gòu)的單級(jí)變幅機(jī)構(gòu)，利用液壓缸的伸縮實(shí)現(xiàn)桅桿變幅，其實(shí)質(zhì)為四桿機(jī)構(gòu)中的搖塊機(jī)構(gòu)或?qū)U機(jī)構(gòu)，這種變幅機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但因?yàn)闃都芷脚_(tái)和液壓缸尺寸的限制，其變幅范圍有限，若要增大變幅角度，則三點(diǎn)式結(jié)構(gòu)中的上鉸點(diǎn)必須移至桅桿中下部，這將導(dǎo)致整機(jī)穩(wěn)定性較差；另一種為三點(diǎn)式結(jié)構(gòu)串聯(lián)平行四邊形結(jié)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可通過下部液壓缸的伸縮實(shí)現(xiàn)桅桿平動(dòng)，可增加樁架工作半徑，方便鉆孔時(shí)對(duì)樁位中心，但該種機(jī)構(gòu)仍然是通過三點(diǎn)式結(jié)構(gòu)的單級(jí)變幅機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)桅桿變幅，而且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，機(jī)構(gòu)中各鉸點(diǎn)均位于機(jī)器前部，變幅穩(wěn)定性較差。目前，人們對(duì)樁架變幅機(jī)構(gòu)的研究多集中于參數(shù)優(yōu)化[2-6]、部件強(qiáng)度[7-8]、整機(jī)穩(wěn)定性[9-11]、機(jī)液一體化建模[3,12]、油缸負(fù)載特性[13-15]等方面，相關(guān)研究都是針對(duì)2種傳統(tǒng)變幅機(jī)構(gòu)進(jìn)行，研究對(duì)象具有高度相似性，且均是采用牛頓歐拉法或鍵合圖法建立變幅機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型。……