全地面起重机伸缩臂的稳定性研究

发布时间：2020-06-09 05:31

【摘要】：随着国民经济的快速发展,我国工程机械也得到长足发展。全地面起重机具有短距高效的转场能力,在各大工程领域中大展身手。随着客户对起升高度和起重量要求越来越高,伸缩臂全伸长度变得越来越长。此时,在进行伸缩臂的设计时,稳定性变的越来越重要。伸缩臂截面直接决定了截面惯性矩,截面惯性矩直接影响伸缩臂临界载荷。因而研究伸缩臂的截面尺寸对惯性矩的影响,进而研究对临界载荷的影响以及敏感性是有必要的。以U型截面为例分析结果表明,当伸缩臂的材料、支撑方式、长度一定时,伸缩臂屈曲临界力随着折弯半径(R_0)增大而减小,然而随其余截面尺寸增大均增大。敏感性分析表明最为敏感的是基本臂截面宽度(d_0),其次是基本臂截面高度(H_0),敏感性最小的是末节臂(臂头节)截面下盖板厚度(w_(52))。为了提高伸缩臂的稳定性,在大型或超大型全地面起重机伸缩臂上加装超起装置已成为一种普遍趋势。但在起重机设计规范GB/T3811-2008中暂无五节臂以上及超起装置设计规范。因而研究超起装置对伸缩臂的屈曲临界载荷的影响是具有重要意义的。通过对超起装置对伸缩臂屈曲临界载荷影响的研究,发现临界吊重随着超起撑杆夹角?增大先增大后减小。临界吊重随着超起撑杆长度H的增大先有一个略微减小的趋势,然后迅速增大,当超起撑杆长度H达到某一长度时继续增大H值对临界吊重提升不再明显。临界吊重随着超起撑杆与伸缩臂的铰接点到基本臂根部的距离L增大而增大,说明将超起撑杆安装在基本臂靠近末端最有利。在此基础上,分析了现有超起装置的不足之处,并提出一种方案弥补现有超起装置的不足,通过有限单元法验证了方案的有效性。伸缩臂变长后由于自重会产生初始下挠,在生产、制造、运输等过程中产生初始缺陷也在所难免,因而基于ANSYS Workbench协同仿真平台,引入初始缺陷对伸缩臂进行了含结构缺陷的非线性屈曲分析。分析结果表明,伸缩臂的临界载荷随着缺陷因子的增大会进一步下降,充分说明考虑初始结构缺陷是有必要的。
【图文】：

流程图,敏感分析,流程,屈曲载荷

荷因子（Load Multiplier）作为输出变量。在 ANSYS 中线性屈曲临界载荷的计算等于初始载荷乘上屈曲载荷因子，当初始载荷不变时，屈曲载荷因子就直接表征了杆件抵抗屈曲的能力。整个屈曲敏感分析流程如图2.8，先进行静力学结构分析（Static StructuralA），在进行线性屈曲分析（Linear Bucking B），最后进行 Design Exploration 中的相应面分析(Response Surface C)。图 2.8 屈曲敏感分析流程Fig.2.8 Buckling Sensitive Analysis Process

伸缩臂,有限元模型

模型建立ch 中的 Design Modeler 模块提供良好的建模功能，不像 ADPL（比较繁琐，特别适合初次接触 ANSYS 软件的人。当然 WorkbenUG 等大型三维 CAD 软件接口，可以先将模型在大型三维 CAD Workbench。本章直接利用 Design Modeler，采用概念建模方式，即：在草绘平面内先分别绘制 6 条与伸缩臂臂节等长的线段，ketches 形成线体，再为每条线体附上截面，最后将所有线体选中rt，至此伸缩臂有限元模型建立完成，如图 2.9。（由于本章分析的局部屈曲，故搭接滑块暂时不予考虑）。值得注意的是在生成线设置为 Add Frozen，，否则 6 条线体自动汇合形成 1 条无法分别赋
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH21

【参考文献】