混凝土泵车臂架振动分析与控制

【摘要】混凝土泵车是建筑行业中重要的施工器械，由于具有工作高效、使用方便、浇筑快捷的特点，混凝土泵车身影越来越多的出现在了人们的眼前。混凝土泵车的主要作用是在工程建筑中将处于低处的混凝土泵送至高处，减少劳动强度。混凝土泵车是由液压折叠臂架、泵送机构、混凝土料斗等主要器械安装在重载汽车底盘上组成的。通过相关的电气控制系统将各种器械结构紧密的联系在一起，相互之间完成配合，使得混凝土泵可以完成吸料、泵料往复运动。当今混凝土泵送技术的发展已相对成熟，但混凝土泵车工作时依旧存在一些需要解决的问题，泵车工作时臂架振动就是其中之一。在浇筑一些柱体时，混凝土泵车臂架的振动往往会使浇筑精度和浇筑混凝土质量达不到要求，影响施工进程。减小混凝土泵车臂架振动不仅可以提高混凝土浇筑的质量和精度，同时也可避免臂架长期振动出现疲劳破坏的问题。因此对于混凝土泵车臂架振动研究具有较高的应用价值。本文从了解混凝土泵车的工作原理入手，掌握各个系统之间的相互关系。首先详细介绍了主液压系统的工作原理，分析正泵时两个混凝土缸的交替推送过程和六个换向阀之间的转换过程，找到了臂架振动的激励源之一，即液压系统内的液压冲击现象。通过进一步分析得知液压冲击主要由延迟憋油增压和换向液压冲击两部分组成。随后详细介绍了混凝土在输料管内的流动原理，了解到流动混凝土可用流变学中的宾汉姆体模型来表示，找到臂架振动的另一激励源为流动混凝土对输料管的冲击。通过进一步分析得知流动混凝土冲击主要由摩擦冲击和混凝土流向改变冲击力组成。最后对上述两种激励源分析产生的原因，掌握与激励源相关的参数，计算激励值大小。建立混凝土泵车的有限元模型。针对混凝土泵车臂架的Pro/E模型，进行部分结构等效简化，在此基础上采用HyperMesh有限元软件进行有限元建模，按照所需分析臂架工况的样式将各节臂组装在一起，并施加激励载荷和约束。采用Nastran有限元软件进行模拟分析计算，算出在两种不同激励下臂架的振动响应值，通过对激励的参数分析和对臂架的动应力分析，提出减小臂架振动的方案。按照所提出的方案，改变激励相关参数和臂架结构参数，算出激励值，并将激励及约束施加在改进后的臂架上，再次由Nastran有限元软件进行模拟分析计算，通过对比改进前后两次的模拟仿真结果，验证减小臂架振动方案的可行性。通过分析本文得出如下结论：1、液压冲击主要由延迟憋油增压和换向液压冲击两部分组成。减小液压冲击峰值大小（即降低换向时油泵的泵油量）可以减小臂架末端的振动位移幅值。在减小相同比例的液压冲击力峰值情况下，水平工况末端响应幅值改变量要大于弯曲工况末端响应幅值改变量，即水平工况减振效果明显。2、输料管内流动混凝土冲击力主要由混凝土流动摩擦冲击力和混凝土流向改变冲击力两部分组成。弯曲工况下臂架振动主要由流动摩擦冲击力引起，水平工况振动主要由混凝土流向改变冲击力引起。加强臂架在载荷作用下动应力变化较大处的节臂钢板厚度可以有效的减小臂架末端振动位移响应，同时也改变了臂架的固有频率，避免发生共振现象3、引起混凝土泵车臂架振动的激励源有两种，即液压冲击和流动混凝土冲击。液压冲击引起臂架末端振动幅值小于流动混凝土冲击引起臂架末端振动幅值，臂架振动的主要激励源为输料管内流动混凝土对臂架的冲击。
【作者】盛鑫；
【导师】姚国凤；
【作者基本信息】吉林大学，固体力学，2014，硕士
【关键词】混凝土泵车臂架；臂架振动；激励源；模拟分析；

【参考文献】
[1]施祖毅.英国中小学财政性教育经费投入研究[D].西南大学,比较教育学,2014,硕士.
[2]闫新民.专家答疑[J].标准计量与质量.2001(S1)
[3]谭爱来.钨铼热电偶在高温炉中的应用[J].冶金自动化,1984,01:61.
[4]黄丽.S高职学院综合大楼空调工程项目进度管理研究[D].西南交通大学,项目管理,2014,硕士.
[5]张宏.PLC控制模具研配液压机系统的研究[D].沈阳工业大学,机械电子工程,2003,硕士.
[6]井雪莲,张金东,张丽萍.响应面法优化电渗析乳清脱盐技术参数[J].中国酿造,2014,05:62-66.
[7]李长秀.基于光纤光栅阵列的任意波形光脉冲产生及其特性的研究[D].天津理工大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[8]何光裕.石墨烯无机纳米复合材料的制备、结构及性能调控[D].南京理工大学,2013.
[9]李艳.猪链球菌噬菌体穿孔素（holin）的亚细胞定位及拓扑结构[D].南京农业大学,预防兽医学,2013,硕士.
[10]黄笑迪.政府网站舆情监测指标体系及运行机制设计[D].南京大学,新闻与传播（专业学位）,2013,硕士.
[11]郭红宇.基于数据挖掘的电信反欺诈管理系统的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[12]韩文娟.《法言》修辞研究[D].西北师范大学,汉语言文字学,2013,硕士.
[13]陆喜燕.肥胖儿童胰岛素抵抗与体脂、血脂及抵抗素、白细胞介素-6的关系[D].南方医科大学,儿科学,2012,硕士.
[14]张劭琴.黄芩汤对胃癌干细胞体外增殖的影响[D].福建中医药大学,中西医结合临床,2014,硕士.
[15]孟波.明代官箴文化探析[D].山东师范大学,专门史,2013,硕士.
[16]吴小敏.中职生的生活事件、一般自我效能感与应对方式的关系研究[D].河北师范大学,应用心理,2013,硕士.
[17]吴佳莉.拆迁纠纷中非自利行为模式的偏好修正模型研究[D].浙江大学,建筑与土木工程（专业学位）,2013,硕士.
[18]韩利娜.数字调制信号的自适应解调[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[19]叶伟雄.广东省H市农业农村信息化建设提升路径研究[D].兰州大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[20]邢树娜.在线同伴反馈在大学英语写作教学中的应用[D].山东师范大学,课程与教学论,2012,硕士.
[21]吕亚宁.模块式保障性住房设计策略研究[D].湖南大学,建筑学,2012,硕士.
[22]葛玉龙.身份符号与情感能量[D].华中师范大学,社会学,2013,硕士.
[23]张迦南.综合运输通道客运供给结构规划理论[D].北京交通大学,2012.
[24]刘素娟.吉林省交通运输节能减排评价研究[D].吉林大学,交通运输工程,2014,硕士.
[25]杨正辉.论证券欺诈的民事责任[D].中国社会科学院研究生院,经济法学,2003,硕士.
[26]刘博.社会支持对不同雇佣形态员工的社会幸福感影响研究[D].河北经贸大学,行政管理,2013,硕士.
[27]陈彩姣.中原经济区建设背景下新市民继续社会化问题研究[D].郑州大学,社会学,2013,硕士.
[28]杨芳芳.基于CAN总线的网络控制系统调度算法的研究[D].天津理工大学,控制工程,2013,硕士.
[29]高凌云.透明的碳同素异形体[J].现代物理知识,2011,01:57.
[30]王颖,苏宝根,邢华斌,鲍宗必,张治国,杨启炜,杨亦文,任其龙.离子液体在微乳液聚合中的应用[J].现代化工,2014,02:38-43.
[31]刘庆恒.雷击条件下变电站内电磁环境的计算机仿真与研究[D].广西大学,电力系统及其自动化,2003,硕士.
[32]刘玉朋.红薯茎叶化学成分的提取分离与结构鉴定[D].吉林大学,有机化学,2013,硕士.
[33]周志强.深圳明华科技股份公司创新战略研究[D].兰州大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[34]汤丽萍.阅读经典，完善人格[D].杭州师范大学,课程与教学论,2006,硕士.
[35]陈湘.挖掘关联规则的算法研究[D].电子科技大学,2002.
[36]周爱平.石墨烯量子点的电子结构及光学和磁学性质的研究[D].复旦大学,2013.
[37]钱俊青,王士诚,吕坚方,郭辉.磺化聚砜的制备工艺及其成膜性能[J].浙江工业大学学报,2012,04:384-387.
[38]姜欣彤.言语行为理论下中文网络詈骂语的语用功能研究[D].西北师范大学,英语语言文学,2014,硕士.
[39]李朝婷.帕特南社会资本理论视角下的社区治理问题研究[D].辽宁大学,行政管理,2012,硕士.
[40]李长华.柔索并联机器人的轨迹跟踪控制研究[D].太原科技大学,电力电子与电力传动,2014,硕士.
[41]珍妮特·伍德,赵建达.水龙头上的电力[J].小水电.2003(06)
[42]李秋叶.辽西二道沟—金厂沟梁金矿田控矿构造特征与找矿预测[D].中国地质大学（北京）,构造地质学,2013,硕士.
[43]阿孜古丽·阿布都外力.乌鲁木齐都市圈城市化水平差异及其变动研究[D].新疆大学,地理学,2013,硕士.
[44]马月灵.政治势力与中央补助[D].南京大学,行政管理,2013,硕士.
[45]宋兆海.合肥物质科学研究院体制创新的实践与思考[J].中国科学院院刊.2004(01)
[46]林剑,鲍光淑,陈绍求,邓吉秋.GIS数据融入遥感图像理解的模型初探[J].物探化探计算技术,2002,01:62-67.
[47]黄国榕.复方健胃片治疗寒热错杂型功能性消化不良疗效观察[D].福建中医药大学,中西医结合临床（专业学位）,2014,硕士.
[48]陈思远.高等学校工科国家重点学科建设研究[D].东北大学,行政管理,2010,硕士.
[49]潘代远,孔令韶,金启宏.新疆呼图壁盐化草甸群落的DCA，CCA及DCCA分析[J].植物生态学报,1995,02:115-127.
[50]宋楠.RFID技术与电磁兼容性分析[D].天津大学,电子与通信工程,2013,硕士.