基于ADAMS的自动化立体仓库巷道式堆垛机的动力学建模与仿真.pdf
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2020-03-27
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振
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动
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与
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击
第 "# 卷第
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期 %&’()*+&,-./(*0.&)*)123&45 -678"# )68$ "99:!
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A
工程应用
基于 CDC;E的自动化立体仓库巷道式堆垛机的动力学建模与仿真
基金项目
!
上海交通大学振动
&
冲击
&
噪声国家重点实验室资助项目
收稿日期
!
"99# ?9> ?9$!修改稿收到日期
!
"99# ?9< ?9=
第一作者 范立刚 男
$
硕士
$
>@=> 年
<
月生
傅卫平
$!
范立刚
$!
白生瑞
"
西安理工大学机械与精密仪器工程学院
$
西安!:>99$=
#
!!摘
!
要
!
利用 *1*G2 软件建立了考虑绳索和柔性梁的自动化立体仓库巷道式堆垛机的简化模型
%
其中
$
在绳索
建模过程中
$
应用一系列相互作用的点质量来模拟实际绳索的动态特性
$
解决了 *1*G2 软件中绳索建模的问题
%
该模
型可以按照指定的速度参数模拟堆垛机的运行情况
$
并提供运行过程中的各种力学和运动学参数
%
在此基础上
$
通过对
该模型进行的大量动力学仿真
$
模拟了载物台沿特定的直线和曲线的合成运动轨迹运动时对堆垛机结构振动的影响
%
仿
真分析结果表明
$
载物台沿直线合成运动轨迹运动时
$
可以使堆垛机运行达到效率较高和振动较小的综合效果
%
关键词
!
*1*G2
$
巷道式堆垛机
$
动力学建模与仿真
$
运动轨迹
中图分类号
!
0b"$"8<!!!文献标识码
! *
!!随着现代物流技术的发展
$
自动化仓储系统开始
在我国得到广泛应用
%
作为自动化立体仓库的主要设
备
$
巷道式堆垛机的技术水平提高也日益受到重视
’>(
%
堆垛机的振动问题是制约堆垛机技术水平的主要因素
之一
%
目前对堆垛机振动问题的研究主要限于对实际
堆垛机产品的动态试验分析
’"$<(
$
以及对非运行状态下
的堆垛机进行建模基础上的有限元模态分析
’$(
% 为了
在设计阶段能够对运行状态下的堆垛机振动进行预
测
&
评价和改进
$
本文基于 *1*G2
"
*hH6XLHCT1]WLXCT
*WL7]UCU6jGBTILWCTL72]UHBXU
#
的建模仿真技术
$
对运
行状态下的堆垛机进行仿真分析
$
研究了载物台合成
运动轨迹对堆垛机振动的影响
%
!"堆垛机建模
!%!"几何体建模
!!由于研究的重点在于载物台合成运动轨迹对堆垛
机振动的影响
$
故对双立柱有轨巷道堆垛机的结构在
建模时进行了简化
$
仅保留左
&
右立柱
$
上
&
下横梁
$
绳
索和载物台等构件
%
立柱和
"
梁均采用外径 <99 XX
$
内径 "99XX的空心离散柔性梁
"
DCUTJBHBj7B[CV7B7CWc#$
立柱长为 >" 999 XX
$
分为 >< 段
$
横梁长为 $ 999 XX
$
分为
=
段
%
载物台及货物采用 < :99XX
<
m" 999XX
<
m
> 999 XX
<
的长方体替代
$
质量设定为 ;99 c^
’;(
%
!%#"绳索建模
!! 目前
$
*1*G2 尚没有有关大变形柔性绳索的模
块
$
只能通过其它方法替代
%
一般较为常用的方法是
将绳索划分为若干小节
$
在节与节之间添加链接来实
现仿真
’#(
%
但是在本例中
$
绳索不仅要有柔性体的特
征
$
还要能够有非弹性伸长
"
即卷轮中的新绳体加入# $
给建模带来困难
%
采用一系列有相互作用力的点质量
替代绳索
$
可以达到较好的效果
’:(
$
其原理如下
%
将绳索简化为一定数量的点
$
增大点间模拟新绳
体加入引起的长度变化
$
在点之间添加变化的惯性力
模拟新绳体加入引起的质量变化
%
因此
$
本来为常量
的绳体刚度就成为变量
$
而点之间不仅存在弹性力项
$
还存在惯性力项
%
设有一段原长为
B
9
的绳索刚度为
S75B
9
$
后来有长度为
$
B
的新绳体加入
$
则现在这段绳
体的刚度为 S75
" B
9
S
$
B
#% 而此时绳体的弹性伸长应
为 MP
>"
?" B
9
S
$
B
#$其中 MP
>"
表示这段绳体实际的长
度
$
如图
>
所示
%
用两点
>
和
"
来代替这段绳索的两
端$则此时两点间的弹性力项大小为!
!!
%
弹
E
S75
"B
9
S
$
B
#/’MP
>"
?" B
9
S
$
B
#(
式中
$
B与绳索的弹性变形无关$而是由新增加的
绳体决定的
%
若用
@
个点来模拟绳索
$
则当新增绳索
长为
#
时
$
$
BE
# 5@
%
图 >!绳体长度的变化
图 "!绳体不同质点的速度
设单位长度 绳 索质 量 为
0
$
则新 增 绳索 质 量为
$
JE
0
/
$
B%
由 %(
E
JC求得两点间的惯性力项为
!
!!
%
惯
E
$
J/D
C5
D(SC/D"
$
J# 5D(
式中
C
的大小随着点的不同而不同
$
如图
"
所示
%
一个端点的速度为
9$
另一端点的速度与实际绳索端速
度相同
$
中间点的速度为重物速度的一半
$
其它点依次
类推
%
那么
$
两点之间的相互作用力为
!
万方数据
w201628062
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