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160t鐵路救援起重機伸縮式吊臂有限元分析及優(yōu)化

來源:中國起重機械網(wǎng)
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 鐵路救援起重機彈性式吊臂的全體結(jié)構(gòu)整個吊臂系統(tǒng)是由3節(jié)吊臂構(gòu)成,分別是:1節(jié)臂與轉(zhuǎn)臺的銜接是較接,并且由變幅液壓缸支撐。2節(jié)臂是靠彈性液缸支撐在根本臂內(nèi),并且經(jīng)過滑塊導(dǎo)向。3節(jié)臂與2節(jié)臂的銜接同上。3節(jié)臂頭部裝置有滑輪組,并且為了使起重機可以在地道內(nèi)作業(yè),吊臂頭部還裝置有羊角鉤1461.詳細結(jié)構(gòu)如。

吊臂實際結(jié)構(gòu)。1節(jié)臂鉸點2變幅液壓缸鉸點3.羊角鉤4.1節(jié)臂52節(jié)臂63節(jié)臂2工況剖析依據(jù)各節(jié)吊臂在作業(yè)情況下或許的*風險的情況確定核算工況,起重機典型的工況見表1其吊臂受力簡圖如所示。圖中各物理量:M為鋼絲繩與吊重產(chǎn)生附加彎矩:N為軸向力;Py為切向力;T為貨品偏擺產(chǎn)生的扭矩;F為F與Px合力;F1為鋼絲繩受力;Px為切向載荷。

表1起重機典型的工況工況幅度/m吊重力矩/(m)為便于模型各種工況的剖析,并且便利后續(xù)優(yōu)化,規(guī)劃選用參數(shù)化建模。

資料設(shè)置,為使吊臂機械性能好,自重輕,選取高強度鋼21,本文選用的高強度鋼,抗拉強度為1100MPa滑塊選用鑄青銅資料。因為接受壓力大,在帶載彈性時會使吊臂滑塊處產(chǎn)生很大的摩擦熱,假如選用尼龍滑塊在誤操作情況下簡單焚毀。

經(jīng)過對吊臂進行合理的力學(xué)剖析判斷,吊臂產(chǎn)生失效都是在各節(jié)吊臂的根部,吊臂頭部有很多加強板加固,規(guī)劃剛度大,接受彎矩小,在獨自剖析3個節(jié)臂頭部時發(fā)現(xiàn)吊臂頭部應(yīng)力都在100MPa以下,所以可以對吊臂頭部進行簡化,不樹立各節(jié)吊臂頭部加強板,便于后面的有限元優(yōu)化。對吊臂做如下簡化:各節(jié)臂加強筋板全部疏忽,但是要施加其質(zhì)量;各節(jié)臂頭部簡化處理,沒有打箍;變幅液壓缸與吊臂銜接處簡化,經(jīng)過在變幅液壓缸處施加相應(yīng)的束縛;建模時疏忽3節(jié)臂頭部,便利優(yōu)化。

樹立各節(jié)臂的滑塊,滑塊與吊臂之間經(jīng)過aVERLP布爾運算和節(jié)點耦合運算保證滑塊與各節(jié)吊臂之間牢靠銜接,并且保證滑塊與吊臂之間可以相對移動。

使用傳統(tǒng)理論規(guī)劃辦法得到的吊臂各尺度,對各節(jié)吊臂和滑塊進行參數(shù)化建模,見滑塊單元選用SOLD92吊臂選用SHELI93這2種單元都為超單元,適合于曲面結(jié)構(gòu)的剖析,能有效地保證核算成果精確性。

4加載剖析41資料參數(shù)105MPa泊松比0.3資料密42束縛在變幅液壓缸和1節(jié)臂根部2個鉸點處施加束縛。1節(jié)臂根部較點束縛的自由度:UilYU3ROTROT.變幅液壓缸較點處束縛:Ux43加載3類載荷:根本載荷、附加載荷、特殊載荷。

自重載荷Q需考慮動載系數(shù);吊重載荷Pq需考慮動載系數(shù)92;鋼絲繩拉力;因為吊重偏載而引起的端部彎矩。

風壓取為150Pa慣性載荷,回轉(zhuǎn)角加速度a=0.01md/S貨品偏擺載荷Ph=0.05Pq=80.017kN由鋼絲繩和吊重偏心引起的扭轉(zhuǎn)載荷t=ft施加以上載荷,求解可得到吊臂變形圖,為工況4的變形圖。

工況4吊臂受載后變形核算成果表2各工況核算成果工況實際*大應(yīng)力值/MPa許用應(yīng)力值/MR1590.726242499.816243317.選用上限值550MPa主要從全體穩(wěn)定性和隨由表2可知:起重機吊臂的剛度余量較大,而工況1應(yīng)力值到達590.72MP,a應(yīng)對吊臂進行優(yōu)化。

6優(yōu)化模型的優(yōu)化原則便是要使吊臂在*風險的工況性能*優(yōu),挑選*風險的工況進行優(yōu)化。依據(jù)上述剖析挑選工況4作為風險工況。使用ADL文件直接進行優(yōu)化。其間3大優(yōu)化元素:Ta:上限值16下限值8因為各節(jié)臂截面尺度是有相關(guān)的,所以以1節(jié)臂的截面參數(shù)A、B作為規(guī)劃變量就可以了。T2、飛6為2節(jié)臂和3節(jié)臂的厚度(見)。

①強度束縛:吊臂根部的節(jié)點應(yīng)力值均<機載荷考慮151,經(jīng)過理論核算放大系數(shù)均在0.95以上,為安全起見,取550/624=0.88全體穩(wěn)定性到達要求,并且安全余量足夠大。

剛度束縛:使吊臂頭部的剛度束縛在許用范圍內(nèi),為變幅平面和回轉(zhuǎn)平面的剛度。因為吊臂是和轉(zhuǎn)臺相連,無需獨自剖析吊臂的動剛度。

幾何條件束縛:各節(jié)臂之間套接應(yīng)滿意1節(jié)臂截面各方向尺度要比2節(jié)臂大100mm上下限束縛:各個尺度滿意必定的上下限值。

表3優(yōu)化成果參數(shù)優(yōu)化成果圓整取值B丨1/潘吊臂質(zhì)量/t減重7結(jié)論本文對橢圓形截面吊臂進行了ANSYS建模剖析及有限元優(yōu)化。

構(gòu)進行精確的核算。

剪叉式液壓升降臺的規(guī)劃核算曾午平衛(wèi)良保太原科技大學(xué)太原剪叉式液壓升降臺不只廣泛應(yīng)用于倉庫、機場、車站、碼頭和工廠等地的貨品起升、裝卸及轉(zhuǎn)移作業(yè),并且適用于各類工程的高空保護與修理。因此從曩昔引進技術(shù)的合資出產(chǎn)到現(xiàn)在自主品牌的國產(chǎn)化發(fā)展迅速。但產(chǎn)品開發(fā)中因為規(guī)劃核算辦法不盡完善而導(dǎo)致產(chǎn)品笨重或過于精減引發(fā)安全事故。本文針對剪叉式液壓升降臺的結(jié)構(gòu)特征,剖析機構(gòu)受力特色,總結(jié)出共性組件模塊,推演出普遍適用的規(guī)劃核算辦法。

1結(jié)構(gòu)特征剖析剪叉式液壓升降臺的結(jié)構(gòu)型式多種多樣,從低起升到高起升,組成剪叉臂桿的數(shù)目多,液壓缸的布置形式多樣。但不論何種形式,其主要由底座、液壓缸支承的起升作業(yè)臂架和承載渠道3部分組成,且為中心對稱結(jié)構(gòu)。剖析液壓缸支承的起升作業(yè)臂架,整體是依起升高度按根本構(gòu)件組合而成的多層結(jié)構(gòu)的受力體。如所示的單側(cè)剪叉臂架按液壓缸層數(shù)可當作1液壓缸推3副剪叉的3層結(jié)構(gòu)。因此經(jīng)過概括各種形式的液壓剪叉升降臺,依對稱性按液壓缸推進剪叉數(shù)量均可劃分為1液壓缸推進1副剪叉、1液壓缸推進2副剪叉和1液壓缸推進3副剪叉的3種根本構(gòu)件組。這種模塊化的結(jié)構(gòu)共性特征為程序化標準的規(guī)劃橢圓形截面是八邊形截面的演化,具有很好的抗委曲才能,所以吊臂自重得到了大大的削減,吊臂資料得到了更充分的應(yīng)用。

有限元優(yōu)化吊臂間的銜接關(guān)系的處理,對優(yōu)化成果精度影響很大,本文用自由度耦合是符合實際的。

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