如何分析路灯车主动平衡及判定倾翻???    佛山路灯车出租

 

    如何分析路灯车主动平衡及判定倾翻???     佛山路灯车出租, 佛山高明路灯车出租,  佛山高明路灯车    工程机械常因为操作等问题发生倾翻等重大事故，而倾翻是路灯车最为严重的安全事故之一。因此，防止路灯车倾翻成为工程机械行业研究的一个重要内容。建设机械关键技术国家重点实验室在路灯车防倾翻技术方面开展了大量研究，在国家高技术研究发展研究计划资助项目中，研究了基于变幅液压缸油压的汽车路灯车防倾翻检测方法。传统路灯车防倾翻的解决方法是使用力矩限制器来限制危险作业，力矩限制器能够检测出路灯车所吊载的质量及起重臂所处的角度，并能显示出其额定载重量和实际载荷、工作半径、起重臂所处的角度，实时监控检测路灯车工况、自带诊断功能、快速危险状况报警及安全控制。路灯车力矩限制器系统由力矩限制器重量检测器、长度检测器和角度检测器等元件及主机和显示器组成。但是，这些检测方法都是被动的考虑末端负载间接对系统平衡的影响，而非对整个系统平衡的分析。本文提出了一种工程机械主动平衡分析方法，通过对路灯车随工作方位和作业姿态变化时工程路灯车4个支腿受力情况的动态计算，以此作为直接负载平衡判定依据。通过建立路灯车械4支腿相邻2支腿合力的计算模型，以及临界倾翻判定条件，并通过Matlab仿真分析，得出路灯车临界倾翻条件的判定与实际工程相符合。

       解决工程路灯车防倾翻技术的关键问题是获取路灯车4个支腿的受力数据及各支撑臂的受力，并根据4个立柱的受力数据分析机械的力平衡情况。检测4个支撑柱信号的传感器常使用压力传感器，而各吊臂和旋转平台的受力信息可以用高精度应力传感器和应变片获取。为了在发生事故后，更明确地了解造成事故的原因，可用陀螺仪或加速度传感器记录工程机械的实时运行情况，并将其储存在黑匣子里，供后期追究责任做参考。压力传感器和力学传感器均可用于测试路灯车吊臂的变形及受力情况，在得到各项数据后分析各数据的关联，并从中获取可能造成事故危险的信号状态，以限制事故的发生。如在工程机械超载运作时，由于负载失衡，使2个支撑柱上的受力明显大于另外两边的力。这时就可能发生倾翻事故，应限制执行机构输出力矩，避免潜在事故的发生。

    1负载平衡模型: 根据需要将工程机械平衡问题数学模型进行简化:由于负载发生变化时，4个支撑柱所承载的压力也将随之变化。变化规律可表示为:重物放在4个腿支撑的平板上，当重物发生移动时4个支撑腿所受的压力也将增加。当重物越靠近平板边缘，也越容易发生倾翻(重物质量远大于平板质量时，由杠杆原理可知，重物只要越过任意2支撑柱2线处即可发生倾翻)。重物所在坐标位置(x，y)，M为负载总质量，m为支撑柱质量，平台长度L，平台宽度H，支撑柱高度h。4个支撑柱收垂直向下的压力分别为F1、F2、F3、F4。由于负载的变化特性未知，还要分析M物体在平板运动的幅度响应和频率响应(主要考虑重物被吊起时在空中发生特定频率和幅度的晃动)，故定义负载最大振动幅值Amax，最大振动频率Fmax。 物体在平板上运动时的稳定性分析模型，物体在中间位置时最稳定，越往四周走稳定性越差。坡顶就是稳定临界点，也是控制算法中应该尽量避免负载分布到达这种状态。一个方向上(X方向)的稳定性模型，上部区域即表示稳定阈度的大小，可看出在靠近中心时稳定性好，越往两边稳定性越差。平衡分析简化模型中的重物即相当于实际路灯车的合重心垂直作用在底座上的力。

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    2路灯车支腿反力及合重心计算模型:  若车架－支腿体系的刚度很大，相对变形较小，而支承面又很坚硬，相对沉陷也小，则路灯车在正常吊重时只要总载荷合力不落在支腿外，4个支腿可始终不离地面。如果总载荷合力落在支腿外，则可能出现某个支腿不受力的情况，出现3点支撑。假定轮胎式路灯车在吊重工作时支承在A、B、C、D等4个支腿上，在这里忽略了B与C、A与D支腿叉开的实际情况，因为影响不大。假定吊臂位置离路灯车纵轴线(x轴)φ角，  路灯车底盘不回转部分的质量为G2，其重心位置在离支腿中心(坐标原点O)e2处(带有号，在O上侧为正，在下侧为负)。路灯车回转中心为O0，离支腿中心O的距离为e0(带符号)。作用在支腿上的载荷由底盘自重G2、上车回转部分合重力G0和在吊臂平面内的力矩引起的力等组成。  上车自重G1、吊臂自重Gb和配重自重G3和计算起升载荷重PQC的合力为G0，则有G0=G1+Gb+G3+PQC(1)式中:∑ni=0Gbmi为主臂总质量，Gbmi为第i节主臂的质量(i=0表示基本臂的质量，i=1为第1节伸缩臂的质量，依次类推)，n为可伸缩臂的节数;Gba为辅助臂的质量，当主臂副臂组合时用Gba1为副臂质量，当主臂塔臂组合时用Gba2为塔臂质量，以上辅助臂质量都包含连接架的质量。合力G0重心位置距O0的距离为r0=PQCＲ+Gbr－G3l3－G1l1G0   (2)式中:Ｒ为作业半径，r为吊臂Gb到回转中心的距离，G1为上车自重，l1为上车重心到回转中心的距离，G3为配重质量，l3为配重G3重心到回转中心的距离，吊装过程中l1和l3相对回转中心的位置是一定的。n表示可伸缩臂的节数，e为该路灯车的偏心距，Ｒbmk=∑ki=0(αiLi+Inti)+rbmk－(Lk+Intk)为第k(k=1，2，…，n)节主臂的重心点到根铰点的连线长度，Inti为第i节臂的初始伸缩量;则Ｒbmkcos(φ0)为当主臂的仰角为φ0时，第k节主臂伸缩臂重心到根铰点的距离。Li为第i节主臂伸缩臂的长度，αi为第i节主臂的伸缩比例(i=0时表示基本臂)，rbmk为第k节可伸缩主臂的重心到该节臂末端的距离。忽略回转惯性力、离心力和风力等在吊臂头部作用的水平合力，支腿压力的分配按载荷合力位置距支腿的远近反比分配，则4个支腿上的反力分别.    

    临界倾翻条件: 判别根据以上分析的负载平衡模型及路灯车合重心计算方法，为动态反映路灯车整车安全状况及各支腿受力状况，建立起基于相邻2支腿反力之和极限值的汽车路灯车防倾翻安全域计算模型fmin=(G，α，β)。G为路灯车的吊重，α为臂架运动的变幅角度，β为臂架的回转角度。当路灯车工况确定后，路灯车的臂长、臂重、配重等信息确定。研究表明，当路灯车工况确定时，即路灯车臂长固定，随着幅度增加(α变小)，起重臂起升角度越来越小，相邻2支腿最小反之fmin增加，整车稳定性降低。当相邻2支腿最小反力之和为0时，此时表示路灯车处于失稳状态。因此，可设定相邻2支腿最小反力之和的临界值，当到达临界值时则启动报警，强制路灯车臂架停滞运动或往相反方向运动，从而避免倾翻事故的发生。根据中4支腿的分布，有支腿A和B，支腿B和C，支腿C和D以及支腿D和A组成4组相邻支腿，合力分别表示FAB、FBC、FCD和FDA，当回转角为0°、90°、180°和270°时，都存在使某个相邻支腿压力之和达到最小值的情况，为了保证稳定不发生翻倾，故FAB、FBC、FCD和FDA都必须大于0。因此，必须满足式(7)的要求，在路灯车吊装过程中，必须同时满足上述条件，而当吊装半径一定的情况下，吊装过程中只与臂回转的角度有关，这与实际工程相符。而且，在当前为安全状态时做变幅运动，如果是向幅长减少方向运动，则此时不需要检测和重新计算。如果是向幅度变大方向操作，则需要进行检测重新计算判断下一个状态是否为安全并进行相应报警和警告。

       在变幅角度(幅度)一定的情况下相邻支腿压力之和随回转角度变化的曲线，分别为相邻2支腿压力之和FAB、FBC，FCD、FDA的曲线。图8为当回转角度确定时幅长与吊臂平面内力矩关系图。由图8可知，当回转角度一定时，工作半径和吊臂平面内的力矩几乎成线性关系。  吊重G一定的情况下相邻2支腿合力随回转角度和幅长变化的仿真曲线图，x轴为回转角度β，值0°～360°变化;y轴为工作幅长(对应计算模型的α)，值从最小幅度Ｒmin～额定载荷下的幅度Ｒmax变化，不同机型不同工况其最小幅度、最大幅度不同。根据回转角度在当前吊装任务和工作幅长一定情况下，满足式(8)的情况下臂架头部的方向为安全方向，当不满足式(8)情况下为危险状态。带红色点标记的为危险区域，在这些区域内会发生某个相邻支腿的合力出现为零的情况，当即将运行到该位置时，需要进行安全报警提示或强制进行制动。

       传统的路灯车防倾翻解决方法是采用力矩限制器检测路灯车所吊载的质量及起重臂角度等，通过实际载荷与额定载荷相比，从而进行安全报警及控制。本文提出了一种新的工程机械主动平衡分析方法，通过建立主动平衡模型，确定稳定临界点，路灯车的稳定性不仅与当前工况和选定的工作幅长有关，还与路灯车的回转角度有关，控制算法中应该尽量避免负载分布到达这种状态;再通过计算工程路灯车的4个支腿的受力情况，以此作为直接负载平衡判定依据。本文建立了路灯车械4支腿相邻2支腿合力的计算模型，以及临界倾翻判定条件，并对临界倾翻条件进行了分析。通过分析得知，该临界倾翻条件的判定与实际工程中经验相符合。在要求精度不高以及一定假设条件下，利用本文的方法，可有效地快速判定路灯车倾翻，具有一定的实用价值。

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