散料自动装卸运输车底架的有限元分析及试验研究

发布时间：2020-05-15 05:58

【摘要】： 随着我国经济的飞速发展,铁道线路结构和机车车辆逐步向高速重载化方向发展,这对大型养路机械的技术要求愈来愈高。相应的,在机械结构设计中,对大型养路机械的结构强度尤其是承载的主要关键部件底架的结构强度也提出了更高的要求,底架的结构性能对整车的性能有着重要影响。所以底架的结构强度分析是大型养路机械设计和开发过程中相当重要的一个环节。采用有限元分析技术对车辆底架进行工程分析是车辆机械设计领域重要的研究课题之一。随着计算机技术的发展,有限元模拟越来越成为解决底架结构设计问题的重要手段。通过数值模拟,可以全面地了解底架在各个工况下的应力、应变分布及振动频率,给设计者提供结构设计的科学依据,从而提高设计质量,缩短设计周期和降低设计成本。本文以铁路大型养路机械之一的某型号散料自动装卸运输车的底架为研究对象,结合该底架的结构特点和总体设计要求,应用通用有限元软件ANSYS,建立了底架的有限元分析模型。在此模型的基础上首先进行了静态性能分析,分别采用梁单元和壳单元对底架进行离散,并简要对比了梁单元和壳单元的各自优劣性,并以壳单元作为最终选择的单元类型进行底架的有限元计算分析,得出了底架的静强度计算结果以及散料自动装卸运输车在最大联挂速度行驶、满载快速传料输送、紧急制动三种典型工况下的动强度计算结果。通过对应力、应变云图分析得出了底架强度略有不足的分析结论,为后续结构改进提供了必要依据。同时,本文还建立了底架动态有限元模型,分析得出了底架的约束模态和自由模态,得到了底架前十阶固有频率及振型,分析结果(特别是第一阶固有频率)为后续进一步的改进工作奠定了基础。本文还建立了底架钢结构梁的应力、应变测试系统,通过对比分析试验手段得到的测试点的应力值与有限元仿真结果,可知二者数据基本吻合,从而表明文中建立的底架有限元模型是合理的,分析结果是正确的,说明有限元计算方法是有效的和可靠的,所得结果可用于指导底架设计的改进和性能分析。参照有限元计算结果,针对底架的动强度不足问题对其结构做了相应的改进,提出了合理、有效的改进方案,使危险工况下的应力值大幅下降,并使得底架的动态性能也有所改善,满足了厂方对散料自动装卸运输车底架较高的强度要求。
【图文】：

自动装卸,散料,运输车,外观

2.1散料自动装卸运输车结构概述散料自动装卸运输车的基本结构是由X3TEU型长大集装箱平车、物料储运箱、旋转抛料机构和驱动电机等组成，如图2.1所示。其中长大集装箱平板车承载着物料储运箱、旋转抛料机构以及驱动电机等全部构件和全部负载。由于平板车是直接选用标准的铁路平板车，其性能和强度易于保证;而位于其上的物料储运箱结构复杂，且全部物料承装在物料储运箱中，并由其内部的链条式传送带将物料传送至抛料机构，而链条式传送带附着在物料储运箱底架上，底架是由九根横梁和三根纵梁组成，结构和受力都较为复杂，因此底架的强度问题就成为散料自动装卸运输车结构设计中的关键问题。图2.1散料自动装卸运输车外观2.1.1底架设计的基本要求底架的功用是作为物料承载基体，承受物料载重以及物料传送过程中传给底架的各种力和力矩。在进行底架设计时，，必须使其满足以下的基本要求:(l)具有足够的强度，保证散料装卸运输车在任何工况下，底架的主要零部件不因受力而破坏。(2)具有足够的抗弯刚度

参数图,整车

图2.2整车参数图(3)底架纵、横梁截面形状及尺寸[‘7]钢的材料为冷拔无缝异型钢管，通过焊接而成(GB/T3094一1982)，16Mn属于低合金结构钢，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度、冷冲压、切削加工性、焊接性能等;该钢在热轧或正火状态下使用，正火状态具有较好塑性、冲击韧性、冷压成形性能。广泛用于受动载荷作用的焊接结构，如桥梁、车辆、船舶、管道、锅炉、大容器、油罐、重载机械设备、矿山机械、电站、厂房结构、一40℃的低温压力容器等。其力学特性见表2.2:表2.216Mn力学特性牌牌号号抗拉强度度屈服点点伸长率率
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH242

【参考文献】