【摘要】：大型桁架式橋梁檢測車通過展開的臂架將檢測人員送至橋底對大寬度的橋梁進行流動檢測和養(yǎng)護。在作業(yè)過程中,檢測車的臂架形成一種大跨度的懸空結(jié)構(gòu),在臂架伸縮運動、移動載荷、人員行走、風載荷等外界激勵下,很容易發(fā)生振動,降低了作業(yè)舒適性和安全性。為了抑制檢測車臂架的振動,提高作業(yè)安全性和穩(wěn)定性,本文以某桁架式橋梁檢測車為研究對象,結(jié)合理論建模與仿真分析,深入研究了大型桁架式橋梁檢測車臂架系統(tǒng)風載荷下的穩(wěn)定性和主動防擺系統(tǒng)。首先,建立了檢測車臂架系統(tǒng)伸縮運動,移動載荷,行走激勵下的運動方程和力學模型,運用ANSYS分析了檢測車激勵振動的動態(tài)響應,得出了臂架的振動響應曲線,評估了垂直振動位移對安全性的影響。其次,研究了風荷載的基本特性和結(jié)構(gòu)風振的分析計算方法,運用MATLAB分析了Davenport風速功率普和脈動風速時程曲線�；陔S機振動的基本理論,利用ANSYS對檢測車臂架進行了瞬態(tài)動力學和譜分析,得出了臂架的風致振動位移,評估了風荷載對檢測車臂架系統(tǒng)的影響,仿真結(jié)果表明風振位移明顯大于設計規(guī)范中的限定值,會對檢測人員的安全帶來隱患。再次,針對臂架振動特性提出了主動防擺方案和控制策略,通過機械結(jié)構(gòu),電液伺服系統(tǒng),控制系統(tǒng)實現(xiàn)對振動的抑制。對液壓系統(tǒng)的關鍵部件做了選型設計,分析了PLC控制系統(tǒng)的硬件和控制流程,利用MATLAB分析了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,結(jié)果表明電液伺服系統(tǒng)是穩(wěn)定的。最后,采用基于PLC的模糊PID控制算法對系統(tǒng)進行實時調(diào)控,利用MATLAB的FUZZY工具箱設計了控制器,在Simulink中建立了系統(tǒng)模型,并進行了仿真分析,證明了控制系統(tǒng)具有較好的適應性和魯棒性;通過ADAMS和MATLAB的聯(lián)合仿真,對主動防擺系統(tǒng)進行了分析,驗證了設計方案的合理性和控制策略的可靠性。
【圖文】：

牽引工作平臺作業(yè)時的流動檢測和非作業(yè)時的轉(zhuǎn)移，專用底盤上除了通用的車輪外，還有液壓支承輪用于作業(yè)時加強支撐和保證整體穩(wěn)定性；車上部分主要包括與底盤相連的回轉(zhuǎn)平臺，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，連接架三部分�；剞D(zhuǎn)機構(gòu)包含豎直滑動架和水平回轉(zhuǎn)臺，在動力作用下可以在垂直方向升降也可以在水平方向旋轉(zhuǎn)；翻轉(zhuǎn)機構(gòu)主要由伸縮液壓缸組成，在動力作用下帶動連接機構(gòu)和車下部分整體翻轉(zhuǎn)；連接架主要由與翻轉(zhuǎn)機構(gòu)連接的副車架和與垂直臂架連接的滑動導軌組成，用于連接車上部分和車下部分，在檢測車作業(yè)時主要由導軌施加對車下部分臂架的約束；車下部分又包括垂直臂架，旋轉(zhuǎn)臂架和作業(yè)平臺，垂直臂架可在連接機構(gòu)的導軌上實現(xiàn)上下滑動，旋轉(zhuǎn)臂架用于連接垂直臂架和作業(yè)平臺，在動力作用下通過齒輪等機構(gòu)帶動工作平臺旋轉(zhuǎn)；作業(yè)平臺又分為固定臂架和伸縮臂架，固定臂架相對旋轉(zhuǎn)臂架固定只隨其做旋轉(zhuǎn)運動，伸縮臂架可以相對固定臂架軸向伸縮運動；在作業(yè)平臺底部有網(wǎng)板作為隔層提供安全保障；在車下部分展開時，為了保證檢測車的平衡在底盤上配備了平衡質(zhì)量，通過平衡重的相應移動保證檢測車重心的平衡，檢測車具體結(jié)構(gòu)分布如圖 1.1 所示。

第一章 緒論1.2.2 桁架式橋梁檢測車工作原理檢測車的動作順序如圖 1.2～1.5 所示，在橋梁檢測車展開作業(yè)時一般會先放下支撐輪，通過液壓驅(qū)動的支撐輪和汽車輪胎與地面混合接觸，，提高檢測車的工作穩(wěn)定性。當檢測車停穩(wěn)后底盤上回轉(zhuǎn)機構(gòu)在液壓系統(tǒng)驅(qū)動下推動車上部分和車下部分整體緩緩升起，直至高度超過橋梁的護欄或隔音墻；然后回轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn) 90 度，側(cè)翻液壓缸推動連接架和車下部分緩慢側(cè)翻到豎直方向；旋轉(zhuǎn)臂架在液壓系統(tǒng)作用下推動工作平臺的固定和伸縮臂架旋轉(zhuǎn)至水平；在連接機構(gòu)升降液壓機構(gòu)的驅(qū)動下，垂直臂架帶動工作平臺向下滑移達到作業(yè)高度；在旋轉(zhuǎn)臂架動力作用下通過齒輪機構(gòu)帶動工作平臺在水平方向上旋轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)到橋底需要檢修的區(qū)域；在工作平臺伸縮機構(gòu)的驅(qū)動下，伸縮臂架相對固定臂架做軸向運動到達檢測維修位置。隨著橋梁檢測車的前進，工作平臺上的檢測人員可以對整個橋梁底部和橋墩做最大范圍的的檢測和維護。
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U446.3

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本文編號：2602504