【概要描述】 北方交通浅谈起重机臂体设计的优化与利用 www.6300.net 2014-10-31中国工程机械信息网

最近几年来，跟着汽车起重机的不竭成长，汽车起重机吊臂截面外形也由四边形，六边形，八边形等逐步进化成U形。U形截面可以显著提高截面的抗弯能力，实验注解，起重机主臂截面不异周长不异厚度环境下，利用U形截面和利用六边形截面比拟抗弯机能提高近10%，是以U形截面主臂已被普遍采取。操纵有限元阐发方式对U形截面吊臂进行阐发与优化，对提高材料的操纵率，提高吊臂的强度、刚度和不变性长短常有需要的。

1 工况阐发

某型号汽车起重机为5节伸缩主臂，双油缸加绳排式伸缩机构。按照吊臂的情势可知起重机工作状况下各节臂搭接处应力值最年夜，为危险截面。一般环境下，每种臂长在响应长度的最年夜起重力矩工况时应力到达最年夜值。双缸加绳排式伸缩机构的起重机机能表通常是7列，我们拔取每列中最年夜起重力矩的工况进行阐发。共7种工况。

2 几何模子

处置吊臂几何模子成立完成后，经由过程parasolid格局导入ANSYS workbench中。以后，按照分歧臂长工况下伸缩油缸的行程，对2、3、4、五节臂进行平移操作，共成立7种分歧长度的几何模子。危险截面处在吊臂的搭接处，而各节臂的臂头臂尾处应力值较小。将螺栓、销轴、垫板、油杯等对吊臂整体阐发影响很小的零件删失落，而且去失落板上的焊接坡口，只留下包箍、滑轮支座、绳排拉板和滑块等首要承力布局。然后对一些不法则的零件进行切割处置，使之酿成比力法则的外形，以便在划分网格。

3 网格划分

因为吊臂布局复杂，假如抽中面用壳单位来阐发将会在几何处置时破费年夜量时候，故采取实体模子。吊臂板采取solid186单位用sweep的体例划分陈规则的网格，个体不法则的零件采取自由分网。首要承力零件如上下槽板，在厚度标的目的划分为2层单位，有5个节点，可以比力正确的获得该处的应力环境。solid186单位是一个高阶三维20节点固体布局单位，solid186单位具有二次位移模式，可以更好的摹拟不法则的几何外形。吊臂中各节臂之间力的传递是经由过程伸缩油缸和伸缩绳排来进行的，故而要把伸缩油缸和伸缩绳排也成立到模子爱游戏中。伸缩油缸共有2根，别离毗连在一节臂二节臂尾部和二节臂三节臂尾部。伸缩油缸采取beam188单位来摹拟，beam188的截面尺寸即伸缩油缸的真实尺寸。伸缩油缸和吊臂尾部油缸支座处为销轴毗连，可以彼此动弹，即不传递弯矩。销轴也采取beam188单位来摹拟，销轴与伸缩油缸、销轴与吊臂油缸支座处采取MPC revolution的体例进行毗连，使之可以彼此动弹。伸缩绳采取link8单位进行摹拟，一端毗连到吊臂的绳排支座处并绕过滑轮毗连到别的节臂的绳排支座。

4 束缚与载荷

滑块材料为MC尼龙，刚度与钢材比拟相差良多，故采取No Separation的体例毗连，此种体例毗连对全部吊臂的刚度影响很小，并且NoSeparation毗连体例是线性的，计较速度快。根基臂尾部与转台毗连处束缚UX、UY、UZ3个平动自由度和RotY，RotZ2个动弹自由度，即便吊臂可以绕根部在变幅平面内动弹;变幅支座处采取一样的体例进行束缚。五节臂头部导向滑轮处施加朝向卷扬标的目的的单绳拉力，起升滑轮处施加吊重载荷，2个滑轮之间有巨细相等标的目的相反的单绳拉力。重力加快度取10m/s2，以加快度的体例添加。

5 应力测试成果

依照该有限元阐发对样车原设计与工艺进行了优化处置。样车试制完成以后，对吊臂进行了应力实验，选择与有限元阐发不异的工况进行测试，贴片位置为每节臂搭接处，应力测试成果与有限元阐发成果比力可以看出，实测值与有限元阐发值比力接近，可是仍是有一些误差，首要缘由是对吊臂两铰点的束缚是全束缚，没有反应出吊臂工作中下车和转台的变形对吊臂酿成的影响。

6 结 论

经由过程利用ANSYS软件对汽车起重机吊臂进行有限元阐发注解阐发成果与现实丈量值接近，在可以接管的规模内，申明利用该方式阐发获得的成果比力正确，而且该方式进程简单、操作简洁，可以有用地指点现实设计工作和出产制造。

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• 作者：博鱼
• 来源：集团新闻
• 发布时间：2024-08-16
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