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160t铁路救援起重机伸缩式吊臂有限元分析及优化

来源:中国起重机械网
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 铁路救援起重机弹性式吊臂的全体结构整个吊臂系统是由3节吊臂构成,分别是:1节臂与转台的衔接是较接,并且由变幅液压缸支撑。2节臂是靠弹性液缸支撑在根本臂内,并且经过滑块导向。3节臂与2节臂的衔接同上。3节臂头部装置有滑轮组,并且为了使起重机可以在地道内作业,吊臂头部还装置有羊角钩1461.详细结构如。

吊臂实际结构。1节臂铰点2变幅液压缸铰点3.羊角钩4.1节臂52节臂63节臂2工况剖析依据各节吊臂在作业情况下或许的*风险的情况确定核算工况,起重机典型的工况见表1其吊臂受力简图如所示。图中各物理量:M为钢丝绳与吊重产生附加弯矩:N为轴向力;Py为切向力;T为货品偏摆产生的扭矩;F为F与Px合力;F1为钢丝绳受力;Px为切向载荷。

表1起重机典型的工况工况幅度/m吊重力矩/(m)为便于模型各种工况的剖析,并且便利后续优化,规划选用参数化建模。

资料设置,为使吊臂机械性能好,自重轻,选取高强度钢21,本文选用的高强度钢,抗拉强度为1100MPa滑块选用铸青铜资料。因为接受压力大,在带载弹性时会使吊臂滑块处产生很大的摩擦热,假如选用尼龙滑块在误操作情况下简单焚毁。

经过对吊臂进行合理的力学剖析判断,吊臂产生失效都是在各节吊臂的根部,吊臂头部有很多加强板加固,规划刚度大,接受弯矩小,在独自剖析3个节臂头部时发现吊臂头部应力都在100MPa以下,所以可以对吊臂头部进行简化,不树立各节吊臂头部加强板,便于后面的有限元优化。对吊臂做如下简化:各节臂加强筋板全部疏忽,但是要施加其质量;各节臂头部简化处理,没有打箍;变幅液压缸与吊臂衔接处简化,经过在变幅液压缸处施加相应的束缚;建模时疏忽3节臂头部,便利优化。

树立各节臂的滑块,滑块与吊臂之间经过aVERLP布尔运算和节点耦合运算保证滑块与各节吊臂之间牢靠衔接,并且保证滑块与吊臂之间可以相对移动。

使用传统理论规划办法得到的吊臂各尺度,对各节吊臂和滑块进行参数化建模,见滑块单元选用SOLD92吊臂选用SHELI93这2种单元都为超单元,适合于曲面结构的剖析,能有效地保证核算成果精确性。

4加载剖析41资料参数105MPa泊松比0.3资料密42束缚在变幅液压缸和1节臂根部2个铰点处施加束缚。1节臂根部较点束缚的自由度:UilYU3ROTROT.变幅液压缸较点处束缚:Ux43加载3类载荷:根本载荷、附加载荷、特殊载荷。

自重载荷Q需考虑动载系数;吊重载荷Pq需考虑动载系数92;钢丝绳拉力;因为吊重偏载而引起的端部弯矩。

风压取为150Pa惯性载荷,回转角加速度a=0.01md/S货品偏摆载荷Ph=0.05Pq=80.017kN由钢丝绳和吊重偏心引起的扭转载荷t=ft施加以上载荷,求解可得到吊臂变形图,为工况4的变形图。

工况4吊臂受载后变形核算成果表2各工况核算成果工况实际*大应力值/MPa许用应力值/MR1590.726242499.816243317.选用上限值550MPa主要从全体稳定性和随由表2可知:起重机吊臂的刚度余量较大,而工况1应力值到达590.72MP,a应对吊臂进行优化。

6优化模型的优化原则便是要使吊臂在*风险的工况性能*优,挑选*风险的工况进行优化。依据上述剖析挑选工况4作为风险工况。使用ADL文件直接进行优化。其间3大优化元素:Ta:上限值16下限值8因为各节臂截面尺度是有相关的,所以以1节臂的截面参数A、B作为规划变量就可以了。T2、飞6为2节臂和3节臂的厚度(见)。

①强度束缚:吊臂根部的节点应力值均<机载荷考虑151,经过理论核算放大系数均在0.95以上,为安全起见,取550/624=0.88全体稳定性到达要求,并且安全余量足够大。

刚度束缚:使吊臂头部的刚度束缚在许用范围内,为变幅平面和回转平面的刚度。因为吊臂是和转台相连,无需独自剖析吊臂的动刚度。

几何条件束缚:各节臂之间套接应满意1节臂截面各方向尺度要比2节臂大100mm上下限束缚:各个尺度满意必定的上下限值。

表3优化成果参数优化成果圆整取值B丨1/潘吊臂质量/t减重7结论本文对椭圆形截面吊臂进行了ANSYS建模剖析及有限元优化。

构进行精确的核算。

剪叉式液压升降台的规划核算曾午平卫良保太原科技大学太原剪叉式液压升降台不只广泛应用于仓库、机场、车站、码头和工厂等地的货品起升、装卸及转移作业,并且适用于各类工程的高空保护与修理。因此从曩昔引进技术的合资出产到现在自主品牌的国产化发展迅速。但产品开发中因为规划核算办法不尽完善而导致产品笨重或过于精减引发安全事故。本文针对剪叉式液压升降台的结构特征,剖析机构受力特色,总结出共性组件模块,推演出普遍适用的规划核算办法。

1结构特征剖析剪叉式液压升降台的结构型式多种多样,从低起升到高起升,组成剪叉臂杆的数目多,液压缸的布置形式多样。但不论何种形式,其主要由底座、液压缸支承的起升作业臂架和承载渠道3部分组成,且为中心对称结构。剖析液压缸支承的起升作业臂架,整体是依起升高度按根本构件组合而成的多层结构的受力体。如所示的单侧剪叉臂架按液压缸层数可当作1液压缸推3副剪叉的3层结构。因此经过概括各种形式的液压剪叉升降台,依对称性按液压缸推进剪叉数量均可划分为1液压缸推进1副剪叉、1液压缸推进2副剪叉和1液压缸推进3副剪叉的3种根本构件组。这种模块化的结构共性特征为程序化标准的规划椭圆形截面是八边形截面的演化,具有很好的抗委曲才能,所以吊臂自重得到了大大的削减,吊臂资料得到了更充分的应用。

有限元优化吊臂间的衔接关系的处理,对优化成果精度影响很大,本文用自由度耦合是符合实际的。

 

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