基于Adams软件的堆垛机振动仿真分析.pdf

第 卷 第 期洛阳理工学院学报(自然科学版)年 月 ()基于 软件的堆垛机振动仿真分析许 玥 王 牧 许 宁(.新兴际华(北京)材料技术研究院有限公司 北京 .盐城工学院 机械工程学院 江苏 盐城)摘 要:通过 软件模拟堆垛机存取货物的实际工况 用梯形和 型两种速度曲线进行不同方向的速度控制 对比堆垛机的立柱振幅情况 结果表明堆垛机前进方向速度控制比竖直方向速度控制对立柱振幅影响更大为后续堆垛机的系统相关设计提供实验数据参考关键词:堆垛机 动力学仿真 速度曲线:./.中图分类号:文献标识码:文章编号:()收稿日期:作者简介:许 玥()女四川广元人博士主要从事特种防护材料、冲击动力学方面的研究.:.通讯作者:许 宁()男四川广元人博士教授博士研究生导师主要从事工业固废气处理及装备优化方面的研究.:.基金项目:国家重点研发计划项目().随着经济的高速发展 现代社会对物流效率的要求越来越高 堆垛机作为智能仓库的核心搬运设备 自身性能会直接影响物流效率 堆垛机通常采用三电机驱动、主动轮沿轨道前后运动、载货台沿立柱上下运动、货叉沿载货台左右运动 堆垛机目前最大的安全隐患是立柱失稳 随着堆垛机存取货物的速度越来越快 对于立柱的稳定性考验越来越大 本文研究影响堆垛机立柱振幅的主要因素堆垛机 个方向的速度控制曲线不同 对立柱振幅会有不同影响 实际工作中货叉一般是停在堆垛机固定位置 进行存取货物时才开始运动 只控制主动轮前后运动速度和载货台上下运动速度进行实验即可 本文主要选用梯形和 型两种速度曲线 研究不同速度方案对堆垛机立柱振幅的影响 选出振幅最优的速度方案 为后续速度控制系统提供依据图 动力学仿真模型 虚拟样机创建 软件作为仿真平台 可以在工程实践中提前进行虚拟验证 减少产品开发成本 提高工作效率 可以帮助工程师研究运动构件的动力学特性 准确评估工作载荷和作用力在各种工作运动环境中的动态变化 便于更好地优化设计产品的性能、舒适度和安全性 先采用 软件进行三维建模 再导入 软件进行动力学仿真 堆垛机结构简化后包括各连接处滚轮、天轨、地轨、上横梁、底座、立柱、载货台、货叉 其余构件均忽略不计动力学仿真模型如图 所示在 软件中设置单位、重力加速度、工作网格、构件材料属性、布尔组合、添加构件接触、添加运动副和创建运动驱动经过前期环境设置后进行仿真 处理页面可以生成动画及各构件受力情况 模拟出模型的各种运动情况 约束的添加会直接影响到建立动力学仿真模型的准确性和仿真计算结果的有效性 根据堆 洛阳理工学院学报(自然科学版)第 卷垛机的实际结构形式及构件间的相互运动关系 建立的约束关系如图 所示图 堆垛机约束关系 动力学仿真 定义仿真运动驱动 软件中速度控制有 函数和 函数两种驱动函数 函数格式:()其中:为控制变量 当 时函数值最终会变为 当 从 到 变动时 函数值的变化过程是一条光滑的曲线 函数格式:(:)其中:为控制变量 若 函数返回 的值本文主要采用梯型与 形速度曲线控制堆垛机 最终比较立柱振动幅度确定最优方案 对后续方案设计提供参考 在 软件中创建运动驱动有两种 分别是移动驱动和转动驱动 本次主动轮添加转动驱动 使用角加速度 载货台添加移动驱动 使用加速度()堆垛机主动轮前进方向运动总时长 位移前进 梯形加速度函数:(:(:(:)该函数含义是堆垛机主动轮在前进方向上 加速度 加速度为 加速度为 第 期许 玥 等:基于 软件的堆垛机振动仿真分析图 前进方向梯形加速度表达图 型加速度函数:()()()()()该函数含义是堆垛机主动轮在前进方向上 加速度由 上升 加速度由 下降 加速度为 加速度由 逆增加 加速度由 减少 使速度最终为 图 前进方向 型加速度表达图图 前进方向位移表达图()堆垛机载货台竖直方向运动总时长 位移 梯形加速度函数:(:(:(:)该函数含义是堆垛机载货台在竖直方向上 加速度 /加速度为 加速度为/型加速度函数:()()()()()该函数含义是堆垛机载货台在竖直方向上 加速度由 /上升 加速度由 洛阳理工学院学报(自然科学版)第 卷/下降 加速度为 加速度由 /逆增加 加速度由/减少 使速度最终为 图 竖直方向位移表达图 仿真结果及分析在 软件前处理中共进行 次实验 设 种速度控制情况是前进方向为梯形 竖直方向为梯型 种速度控制情况是前进方向为梯形 竖直方向为 型 种速度控制情况是前进方向为 型 竖直方向为梯形 种速度控制情况是前进方向为 型 竖直方向为 型 最终得到 组立柱振动数据 导入 软件中进行对比仿真可得图 图 在 中测得立柱质心坐标()图 情况 和 振幅对比图 图 情况 和 振幅对比图 图 情况 和 振幅对比图 图 情况 和 振幅对比图由图 和图 可知 在堆垛机存取货物时竖直方向速度控制对于立柱振幅的影响极小 由图 和图可知 前进方向速度控制对于立柱振幅影响较大 在堆垛机刚启动时立柱振幅最大 是由于瞬时加速度对于立柱稳定性的影响 之后的设计方案中要增加这方面的安全保障第 期许 玥 等:基于 软件的堆垛机振动仿真分析 结 语采用 软件研究了两种速度曲线对于堆垛机的立柱振幅影响 通过仿真得到了最优结果 对于堆垛机的速度控制系统设计提供了实验依据 前进方向速度控制对于立柱振幅影响更大 竖直方向速度控制对于立柱振幅影响极小 前进方向采用 型速度曲线的堆垛机在前期启动阶段振动幅度明显弱于采用梯形速度曲线的堆垛机 在之后的堆垛机速度实验设计中可以优先考虑设计前进方向的速度控制曲线以达到堆垛机立柱减振的目的参考文献:张靖瑄匡永江陈晗卿等.堆垛机立柱摆动分析及其智能算法的研究.制造业自动化():.李岩武名虎卢宗慧等.轻型高速堆垛机立柱变形分析及速度控制方法研究.制造业自动化():.付存银丁少华王兆嘉等.堆垛机速度控制与立柱动态挠曲变形分析.机械设计与制造():.郭新贵李从心.曲线加减速算法研究.机床与液压():.林松森.自动化立体仓库堆垛机运行过程控制方法的研究.武汉:武汉理工大学:.().():.郭卫东李守忠马璐.应用实例精解教程.北京:机械工业出版社:.胡文奇辛舟张伟程.铝锭伺服堆垛机 轴速度分析及仿真.机械制造与自动化():.张梁张方秦远田等.双立柱式堆垛机碰撞振动与仿真分析.振动测试与诊断():.(.):.:(责任编辑:陈白生)