|
重慶設備吊裝轎車起重機吊臂核算方法重慶設備吊裝轎車起重機吊臂核算方法 吊臂是轎車起重機最重要的作業部件，吊臂的規劃直接影響著起重機的起重功用。吊臂結構質量一般占整機質量的13%~15%，并且隨著大噸位轎車起重機的開發，這一比重會更高。如安在不影響起重功用的前提下減輕吊臂質量，改善整機功用是規劃吊臂要面對的關鍵問題。現在，行業界所采納辦法首要有兩種：⑴使用高強度材料；⑵改善吊臂結構，選用多邊形（乃至大圓弧、橢圓形）吊臂來替代四邊形吊臂。 隨著大噸位起重機產品的不斷開發，高強度鋼板被許多使用，吊臂強度也大幅上升，但若發揮全部材料的強度，吊臂結構變形也會加大。變形增大的效果，將使吊臂軸向力引起的彎矩成為一個無法疏忽的要素。所以，在非線性條件下，就需求使用新的算法，在考慮吊臂的變形情況下對吊臂進行從頭規劃核算。 吊臂規劃非線性核算 1.幾何建模 為了完結吊臂核算程序化、通用化，需求將吊臂幾何形狀、物理情況等參數化，這首要包括以下3部分：⑴吊臂截面幾何形狀，通過角度、邊長等尺寸進行承認；⑵承認各節臂質量、長度以及重心方位；⑶承認功用參數，包括單繩起升速度、起升滑輪組倍率等。 2.非線性迭代核算流程 以柳工QY70型轎車起重機吊臂為例進行核算。該起重機主起重臂由基本臂和4個彈性臂組成，彈性辦法為次序加同步彈性辦法。 先對吊臂進行受力剖析。在變幅平面內，吊臂所受載荷有:⑴吊重；⑵臂架自重；⑶起升組織鋼絲繩拉力。核算吊臂上各危險截面彎矩時，要加上各力在軸向上的分力與軸向力臂的乘積。 在回轉平面內進行受力剖析。吊臂所受載荷有:⑴吊重偏擺載荷；⑵風載；⑶臂架自重；⑷起升組織鋼絲繩拉力。相同，核算吊臂各危險截面彎矩時也需求考慮上述載荷的軸向分力引起的彎矩。 迭代進程假定吊臂仰角不變，通過臂端撓度的改變來進行反饋迭代。 通過賦初值，先核算各危險截面處彎矩和橫向力，然后通過材料力學求撓度和轉角公式，求各節臂的撓度和轉角，通過累加，由此可求出吊臂總的撓度。將此撓度和初始撓度比較，假如滿意設定條件，則輸出各截面的彎矩、橫向力和軸向力，假如不滿意，則將此撓度賦給上一次的撓度，并回來從頭核算彎矩、橫向力，并求出新的總撓度。以此循環，直至前后兩次循環得出的撓度滿意我們設定的條件，則以為吊臂現已平衡，所得出的值為在吊臂變形平衡后的值。回轉平面核算思路與變幅平面相同。 在循環進程中，是以總撓度的改變作為判定條件的，而總撓度是通過求各節臂的撓度和轉角來求得的，撓度和轉角的核算公式通過實踐模型用材料力學公式推導求得。 3.進行強度、部分穩定性校核 用非線性迭代辦法求得了各危險截面的彎矩、橫向力和軸向力，由此則可以求出吊臂截面上各點的應力值。嚴厲按照起重機規劃標準GB/T3811的有關內容，進行吊臂部分穩定性和強度的核算，并用各自的許用應力進行校核。 有限元剖析核算 1.有限元模型建立 有限元模型的建立，既要照實反映結構特征，又要盡量下降模型的雜亂程度，本著這一準則，我們對吊臂進行了簡化。因為吊臂首要受壓彎效果，我們用梁單元 beam181建模。按實踐各節臂的臂長、搭接長度、滑塊方位畫線，然后將從前建立各節臂二維截面屬性賦給各節臂。吊臂頭部和滑輪都進行了簡化處理。對模型進行定義單元類型、材料屬性等，然后進行網格區別 2.加載和添加捆綁 按實踐受力進行分解后加載到吊臂，包括吊重軸向和橫向分解力、鋼絲繩拉力和重力等。臂與臂之間耦合了x、y、z三個方向的自由度，并對吊臂后鉸點處進行了捆綁，除了y方向的自由度不捆綁外，其它5個自由度都進行了捆綁，別的對變幅油缸下鉸點和鋼絲繩也進行了捆綁。加載捆綁后，用通用求解器進行求解，得出核算效果。 3.核算效果與有限元核算效果比較 選取兩種工況進行比較，一種是全伸臂，即臂長為44.2m，仰角79°，吊重為10t，起升滑輪組倍率為3的情況；另一種是第一節油缸全伸，二節油缸伸1/3，即臂長為27.5m，仰角79°，吊重為20t，起升滑輪組倍率為4的情況（比較效果見表1、表2所示）。通過比較可以發現，非線性核算辦法和有限元仿照兩者得出的效果鄰近，闡明本核算效果精確。 實驗驗證 在現場進行實驗驗證時，需求有挑選的選用在吊臂上貼電阻應變片來丈量吊臂的應變，應變片安置跟程序核算所選危險截面上的各點一致（實測效果與核算效果比較見表3），最大差錯不超過20%，考慮到實踐檢驗進程中風載、砝碼分量、臂架上翹量、應變片方位的徹底精確性等等各種差錯要素的累加，核算效果與實測效果可接受，標明程序核算效果真實可靠，對規劃研發供應很大協助。 以非線性迭代算法開發的轎車起重機吊臂規劃軟件，對柳工QY70型起重機產品的吊臂進行了核算，并且在選取相同工況的情況下進行了有限元仿照，最終比較效果得出兩者差錯在5％左右。通過現場實驗驗證，效果也相吻合。這標明本核算辦法是切實可行的。 本文由重慶設備吊裝整理 |
