|
重庆设备吊装轿车起重机吊臂核算方法重庆设备吊装轿车起重机吊臂核算方法 吊臂是轿车起重机最重要的作业部件，吊臂的规划直接影响着起重机的起重功用。吊臂结构质量一般占整机质量的13%~15%，并且随着大吨位轿车起重机的开发，这一比重会更高。如安在不影响起重功用的前提下减轻吊臂质量，改善整机功用是规划吊臂要面对的关键问题。现在，行业界所采纳办法首要有两种：⑴使用高强度材料；⑵改善吊臂结构，选用多边形（乃至大圆弧、椭圆形）吊臂来替代四边形吊臂。 随着大吨位起重机产品的不断开发，高强度钢板被许多使用，吊臂强度也大幅上升，但若发挥全部材料的强度，吊臂结构变形也会加大。变形增大的效果，将使吊臂轴向力引起的弯矩成为一个无法疏忽的要素。所以，在非线性条件下，就需求使用新的算法，在考虑吊臂的变形情况下对吊臂进行从头规划核算。 吊臂规划非线性核算 1.几何建模 为了完结吊臂核算程序化、通用化，需求将吊臂几何形状、物理情况等参数化，这首要包括以下3部分：⑴吊臂截面几何形状，通过角度、边长等尺寸进行承认；⑵承认各节臂质量、长度以及重心方位；⑶承认功用参数，包括单绳起升速度、起升滑轮组倍率等。 2.非线性迭代核算流程 以柳工QY70型轿车起重机吊臂为例进行核算。该起重机主起重臂由基本臂和4个弹性臂组成，弹性办法为次序加同步弹性办法。 先对吊臂进行受力剖析。在变幅平面内，吊臂所受载荷有:⑴吊重；⑵臂架自重；⑶起升组织钢丝绳拉力。核算吊臂上各危险截面弯矩时，要加上各力在轴向上的分力与轴向力臂的乘积。 在回转平面内进行受力剖析。吊臂所受载荷有:⑴吊重偏摆载荷；⑵风载；⑶臂架自重；⑷起升组织钢丝绳拉力。相同，核算吊臂各危险截面弯矩时也需求考虑上述载荷的轴向分力引起的弯矩。 迭代进程假定吊臂仰角不变，通过臂端挠度的改变来进行反馈迭代。 通过赋初值，先核算各危险截面处弯矩和横向力，然后通过材料力学求挠度和转角公式，求各节臂的挠度和转角，通过累加，由此可求出吊臂总的挠度。将此挠度和初始挠度比较，假如满意设定条件，则输出各截面的弯矩、横向力和轴向力，假如不满意，则将此挠度赋给上一次的挠度，并回来从头核算弯矩、横向力，并求出新的总挠度。以此循环，直至前后两次循环得出的挠度满意我们设定的条件，则以为吊臂现已平衡，所得出的值为在吊臂变形平衡后的值。回转平面核算思路与变幅平面相同。 在循环进程中，是以总挠度的改变作为判定条件的，而总挠度是通过求各节臂的挠度和转角来求得的，挠度和转角的核算公式通过实践模型用材料力学公式推导求得。 3.进行强度、部分稳定性校核 用非线性迭代办法求得了各危险截面的弯矩、横向力和轴向力，由此则可以求出吊臂截面上各点的应力值。严厉按照起重机规划标准GB/T3811的有关内容，进行吊臂部分稳定性和强度的核算，并用各自的许用应力进行校核。 有限元剖析核算 1.有限元模型建立 有限元模型的建立，既要照实反映结构特征，又要尽量下降模型的杂乱程度，本着这一准则，我们对吊臂进行了简化。因为吊臂首要受压弯效果，我们用梁单元 beam181建模。按实践各节臂的臂长、搭接长度、滑块方位画线，然后将从前建立各节臂二维截面属性赋给各节臂。吊臂头部和滑轮都进行了简化处理。对模型进行定义单元类型、材料属性等，然后进行网格区别 2.加载和添加捆绑 按实践受力进行分解后加载到吊臂，包括吊重轴向和横向分解力、钢丝绳拉力和重力等。臂与臂之间耦合了x、y、z三个方向的自由度，并对吊臂后铰点处进行了捆绑，除了y方向的自由度不捆绑外，其它5个自由度都进行了捆绑，别的对变幅油缸下铰点和钢丝绳也进行了捆绑。加载捆绑后，用通用求解器进行求解，得出核算效果。 3.核算效果与有限元核算效果比较 选取两种工况进行比较，一种是全伸臂，即臂长为44.2m，仰角79°，吊重为10t，起升滑轮组倍率为3的情况；另一种是第一节油缸全伸，二节油缸伸1/3，即臂长为27.5m，仰角79°，吊重为20t，起升滑轮组倍率为4的情况（比较效果见表1、表2所示）。通过比较可以发现，非线性核算办法和有限元仿照两者得出的效果邻近，阐明本核算效果精确。 实验验证 在现场进行实验验证时，需求有挑选的选用在吊臂上贴电阻应变片来丈量吊臂的应变，应变片安置跟程序核算所选危险截面上的各点一致（实测效果与核算效果比较见表3），最大差错不超过20%，考虑到实践检验进程中风载、砝码分量、臂架上翘量、应变片方位的彻底精确性等等各种差错要素的累加，核算效果与实测效果可接受，标明程序核算效果真实可靠，对规划研发供应很大协助。 以非线性迭代算法开发的轿车起重机吊臂规划软件，对柳工QY70型起重机产品的吊臂进行了核算，并且在选取相同工况的情况下进行了有限元仿照，最终比较效果得出两者差错在5％左右。通过现场实验验证，效果也相吻合。这标明本核算办法是切实可行的。 本文由重庆设备吊装整理 |
