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摘要
桥梁检测车是指装备有桥梁检测仪器和工作台
,
用于流动检测和
(
或
)
维修
作业的专用汽车
。
目前国内外检测车都釆用载人臂架
,
结构较复杂
;
人员处于悬
空状态操作
,
存在危险性
;
采用人工检测
,
效率低
;
同时
,
对复杂机构桥梁如斜
拉桥不适用
。
因此
,
开展新型桥梁底部缺陷检测装备的技术研究开发工作具有十
分重要的意义
。
本课题研究的对象为一种新型的智能桥梁检测车
,
为其进行臂架结构设计
,
并设计出满足臂架动作要求的液压系统
。
研究内容如下
:
(
1
)
根据智能桥梁检测
车的基本给定参数及相关资料
,
建立智能桥梁检测车臂架结构
Pro/E
实体模型
;
并对臂架结构的各部件结构进行了探讨
;
对臂架动作进行分析
,
确立臂架展开顺
序表和结构原理图
。
(
2
)
对智能桥梁检测车臂架各段行程及运动速度进行分析
,
并详细计算了液压系统主要执行元件的参数
,
从而设计出智能桥梁检测车液压系
统
。
(
3
)
将智能桥梁检测车三个关键臂架
Pro/E
模型导入
ANSYS
环境中
;
利用
ANSYS
对关键臂架进行变形与应力仿真分析
,
分析结果表明各臂架变形
、
应力
均在允许的范围之内
,
验证了臂架设计的合理性
。
(
4
)
采用先进的仿真软件
AMEsim
对桥梁检测车臂架液压系统进行了电液比例控制仿真研究
,
仿真实验结
果表明
:
桥梁检测车液压系统具有良好位置控制特性
,
稳定性强
、
精度高的特点
,
能够满足桥梁检测车液压系统控制性能的需要
。
关键词
;
臂架结构
;
液压系统
;
ANSYS
:
AMEsim
ABSTRACT
ABSTRACT
Bridge_Detection
vehicle
is
equipped
with
a
bridge
table
and
detection
equi
pment
for
mobile
detection
and
(or)
the
maintenance
op
erations
of
the
Sp
ecial
Puipose
Vehicle.
Bridge
inspection
vehicle
at
home
and
abroad
to
use
the
manned
boom,
the
more
complex
structure;
staff
in
a
vacant
state
of
op
eration,
p
oses
a
danger,
manual
detection,
low
efficiency,at
the
same
time,
the
complex
institutions
such
as
cable-stayed
bridge
is
not
applicable.
Therefore,
the
new
defect
detection
equipment
technology
research
and
development
work
of
the
bridge
bottom
is
of
great
significance.
The
object
of
this
research
on
a
new
Intelligent
Bridge_
Detection
Vehicle,
and
boom
structure
was
designed,
the
hydraulic
system
designed
to
meet
the
requirements
of
Boom
actions.
Study
as
follows:
(1)
According
to
the
basic
parameters
and
related
information
of
Intelligent
Bridge_
Detection
vehicle,
Pro
/
E
model
entities
of
boom
had
set
up.
Boom
structure
and
compooents
of
the
structure
was
discussed.
Boom
action
on
the
analysis,
the
boom
started
to
establish
order
in
schematic
form
and
structure.
(2)
The
trip
and
the
velocity
analysis
of
Intelligent
Bridge_
Detection
vehicle,and
Major
components
of
the
parameters
is
of
detailed
calculations
of
the
hydraulic
system,
designed
to
hydraulic
system
of
Bridge.
Detection
Vehicle.
(3)
Pro
/
E
model
of
three
key
Boom
of
Intelligent
Bridge_
Detection
Vehicle
impOTt
into
ANSYS
environment.the
deformation
and
stress
simulation
analysis
of
key
boom
is
in
the
use
of
ANSYS.
The
results
show
that
the
boom
deformation
and
stress
both
in
the
scope
of
the
permit,
the
certification
of
the
boom
design
is
reasonable.
(4)
Proportional
control
simulation
of
the
hydraulic
system
of
Intelligent
Bridge_
Detection
Vehicle
boom
had
been
done
by
use
of
advanced
simulation
software
AMEsim,
showing
that
hydraulic
system
of
Intelligent
Bridge_
Detection
Vehicle
control
has
a
good
location,
stable
and
high
precision,
and
the
characteristics
meet
Bridge_
Detection
Vehicle
hydraulic
system
control
performance
needs.
Keywords:
Boom
;
Hydraulic
System
;
ANSYS
;
AMEsim
III
目录
目录
摘要
I
ABSTRACT
III
目录
V
CONTENTS
IX
第一章绪论
1
・
1
课题的背景与意义
1.2
国内外研究现状
2
1.3
研究方法
4
1.4
本文的研究内容
5
第二章臂架结构整体方案的确定
2.1
臂架结构的设计任务和要求…
…
7
2
・
2
智能桥梁检测车基本结构
2.
3
桥梁检测车的展开过程
8
2.4
臂架结构材料的选择
2
・
5
臂架回转机构的探讨
11
12
2
・
5
・
1
转台回转机构
12
2.5.2
竖直臂回转机构
2
・
6
臂架伸缩机构的探讨
....
2.6.1
臂架伸缩方式
…
,
2.6.2
伸出臂伸缩机构
2.6.3
竖直臂伸缩机构
2.6.4
I
作臂伸缩机构
2.7
臂架摆幅机构的探讨
....
15
15
15
16
17
17
17
本章小结
........................
第三章桥梁检测车液压系统
…
3.1
设计任务
...................
3.1.1
主要用途和适用范围
3.1.2
设计任务和要求
…
…
18
19
19
19
19
广东工业大学工学硕士学位论文
3
・
2
拟定液压系统原理图
20
321
臂架和竖直臂回转回路
..........
3.2.2
伸岀臂
、
竖直臂
、
工作臂摆幅回路
20
21
323
支腿回路
.................
324
液压油源和液压油过滤系统
22
22
3.3
执行元件的负载及速度分析
26
3
・
3
・
1
伸出臂摆幅液压缸
26
3.3.2
竖直臂摆幅液压缸
26
3.3.3
1
作臂摆幅液压缸
27
3
・
3
・
4
支腿液压缸
......
3.3.5
竖直臂伸缩液压缸
28
28
3.4
液压系统主要参数计算
....
3.4.1
确定系统工作压力
29
29
3.4.2
确定液压缸内径
29
3.4.3
液压缸的流量
31
3.4.4
液压马达转矩与流量
3.4.5
液压缸的工作压力•
…
3
・
5
液压元件的选择
............
3.5.1
液压泵的选择
......
31
31
32
32
3.5.2
控制阀的选择
32
3.5.3
液压马达的选择
33
3
・
5
・
4
管路的选择
34
3.5.5
滤油器的选择
34
3.5.6
液压油选择
本章小结
.......
34
35
第四章臂架结构的有限元分析
…
…
4.1
有限元分析及有限元软件
ANSYS
37
37
4.1.1
有限元法提出和应用
37
4.1.2
有限元方法的基本原理
37
4.1.3
有限元分析软件
ANSYS
概述
38
VI
目录
4.2
4.3
PR0/E
与
ANSYS
之间部件模型的传递
关键伸缩臂架的受力分析
..........
39
41
4.4
有限元分析的前处理过程
4.4.1
确定材料特性•
…
43
43
4.4.2
网格的划分
43
4.4.3
边界条件的确定
44
4.4.4
强度理论
........
求解计算
、
结果处理和分析
本章小结
......................
第五章液压系统仿真研究
…
…
5.1
系统仿真技术概述
........
4.5
5.2
桥梁检测车液压系统建模仿真
5.2.1
AMEsim
简介
......
5.2.2
AMEsim
的建模流程
5.2.3
PID
控制介绍
…
…
5.2.4
液压系统仿真分析
5.2.5
仿真结果
........
本章小结
......................
总结与展望
参考文献
…
独创性声明
攻读学位期间发表论文
致谢
.................
VII
44
44
50
51
51
51
51
53
53
55
57
62
63
65
69
71
73
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