基于CMD语言的起重机钢丝绳建模方法研究.pdf

甚于CMD语言的起重机钢丝绳建模方法研究
丁振兴陶元芳薛孝磊石小飞
太原科技大学机械工程学院太原030024
摘要:针对起重机钢丝绳缺乏有效建模的方法,文中在归纳已有的建模方案基础上,提出采用基于CMD
语言的 ADAMS建模,通过设置其刚性、阻尼系数及接触力,很好地模拟了钢丝绳的真实工况,较好地解决了钢
丝绳在起重机仿真中的建模问题。
关键词:起重机;钢丝绳;建模;方法
中图分类号:TH218文献标识码:A文章编号:1001-0785(2012)02-0017-05
Abstract: Aiming at the lack of effective modeling method for the cranes wire rope, this paper puts forward ADAMS
modeling based on CMD. By setting the rigidity, damping coefficient and the contact force, it has well simulated the actual
working condition of the wire rope, and properly solved the modeling problem in the crane simulation
Keywords: crane; wire rope; modeling; method
0引言
体的建模方法,却并没有提出。因此,在总结目
前已有的钢丝绳建模方法之上2,本文提出一种
钢丝绳是门式起重机、塔式起重机、桥式起基于 ADAMS软件的二次开发CMD语言有效模拟
重机和汽车起重机等工作装置必不可少的部分,钢丝绳的建模方法,真实地模拟钢丝绳在起升、
然而,目前针对钢丝绳在起重机起吊工况中的模下降及制动等工况中钢丝绳的柔性和阻尼的作用,
拟并没有一个十分有效的解决方案。国外对于钢对起重机的动态模拟具有十分重要的意义。同时,
丝绳类的建模也做过一定研究,但是,对于具钢华绳与整机运动的各种工况模拟是小变形与大
山西省大学生创新创业项目(201010-976)
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位移的耦合关系,钢丝绳能否有效准确地建立模同步运行的相切点为建立齿轮副的共速点。采
型,对于整机运行模拟的可信度至关重要。
用基于 Polyline方法建模的起升机构模型如图2
1目前起董机钢丝绳建模方法
所示。
1.1基于 Rigid Body+ Constraint的方法
该建模方法主要考虑起重机通过卷筒来卷绕
钢丝绳,实现货物起升、下降的动作,吊钩组所
连接的吊重在起升或下降过程中产生摆动。因此
该方法中,钢丝绳用细实杆代替,在虚拟仿真时
采用约東中的移动副和球面副相组合的方法,
能够实现对吊重时钢丝绳的起升、下降和摆动的
模拟,形象地反映整机吊裝工况。然而,对于起
重机钢丝绳本身弹性、阻尼以及松弛、振动等因
1.卷筒2.钢丝绳3.滑轮组4.吊重5.驱动电机
图2基于 Polyline建模的起升机构模型
素对整机吊重工况的仿真,不能在模型中真实地
反映出来,采用该方法建模的起升机构模型如图11.3基于MNF(模态中性文件)或 Autoflex的
所示。
建模
对于形状简单的弹性体,可以通过有限元软
件如 Ansys、 Nastran生成MNF(模态中性文件)
导入到 ADAMS进行分析的。但是,对于像起重机
钢丝绳与卷筒的缠绕这样复杂的工况模拟,利用
有限元分析软件实现起来并不简单,创建后调入
繁琐而且不便。针对MNF的缺点,可以采用在
ADAMS/View环境下建立钢丝绳的刚体模型,然
后通过 ADAMS/ Autoflex模块对钢丝绳进行网格划
分;并实现在该环境下对弹性体的计算与分析。
4.约東2.小车运行机构3.钢丝绳5.吊重
由于钢丝绳太细,划分网格显示不清楚,在此用
图1基于Rigd+ Constraint的起升机构模型
连杆划分网格及变形代替,起重机钢丝绳与连杆
1.2基于 Polyline的钢丝绳建模
建立弹性体的步骤完全一样。采用 Autoflex的建
采用基于 Polyline的钢丝绳建模时,需做如下模网格划分及其变形图如图3、图4所示。
假设:
1)钢丝绳本身的质量不予考虑;
2)不考虑钢丝绳在起吊过程中的振动、
松弛;
3)起升、下降工况中钢丝绳和卷筒之间纯滚
动,不存在滑动的情况;
图3基于 Autoklex的网格划分
该方法中,钢丝绳通过多义线创建,值得注
意的是;创建一条封闭的多义线至少需要指定8
个点,而创建一条开口的多义线则至少要指定4
个点。对于钢丝绳和卷筒的缠绕,通过建立齿轮
y
副来模拟,卷筒与机架建立转动副联系,而钢
丝绳与机架间建立移动副联系,钢丝绳和卷筒
图4基于 Autoflex的弹性体变形图
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