起重機臂體設計的優化與應用

 

    1
、工況分析

 

    某型號汽車起重機為5節(jie)伸(shen)縮(suo)主(zhu)臂(bi)，雙(shuang)油(you)缸(gang)加(jia)繩(sheng)排(pai)式(shi)伸(shen)縮(suo)機(ji)構(gou)。根(gen)據(ju)吊(diao)臂(bi)的(de)形(xing)式(shi)可(ke)知(zhi)起(qi)重(zhong)機(ji)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)下(xia)各(ge)節(jie)臂(bi)搭(da)接(jie)處(chu)應(ying)力(li)值(zhi)最(zui)大(da)，為(wei)危(wei)險(xian)截(jie)麵(mian)。一(yi)般(ban)情(qing)況(kuang)下(xia)

，每(mei)種(zhong)臂(bi)長(chang)在(zai)相(xiang)應(ying)長(chang)度(du)的(de)最(zui)大(da)起(qi)重(zhong)力(li)矩(ju)工(gong)況(kuang)時(shi)應(ying)力(li)達(da)到(dao)最(zui)大(da)值(zhi)。雙(shuang)缸(gang)加(jia)繩(sheng)排(pai)式(shi)伸(shen)縮(suo)機(ji)構(gou)的(de)起(qi)重(zhong)機(ji)性(xing)能(neng)表(biao)一(yi)般(ban)為(wei)7列，我們選取每列中最大起重力矩的工況進行分析。共7種工況。

 

    2、幾何模型

 

    處理吊臂幾何模型建立完成後，通過parasolid格式導入ANSYSworkbench中。之後，根據不同臂長工況下伸縮油缸的行程
，對二
、三、四、五節臂進行平移操作
，共建立7種不同長度的幾何模型。危險截麵處於吊臂的搭接處，而各節臂的臂頭臂尾處應力值較小。將螺栓
、銷軸、墊板、油杯等對吊臂整體分析影響很小的零件刪掉，並且去掉板上的焊接坡口，隻留下包箍

、滑輪支座
、繩排拉板和滑塊等主要承力結構。然後對一些不規則的零件進行切割處理，使之變成比較規則的形狀，以便於劃分網格。

 

    3
、網格劃分

 

    由於吊臂結構複雜，如果抽中麵用殼單元來分析將會在幾何處理時花費大量時間，故采用實體模型。吊臂板采用solid186單元用sweep的方式劃分成規則的網格，個別不規則的零件采用自由分網。主要承力零件如上下槽板
，在厚度方向劃分為2層單元，有5個節點，可以比較準確的得到該處的應力情況。solid186單元是一個高階三維20節點固體結構單元，solid186danyuanjuyouerciweiyimoshi
，keyigenghaodemonibuguizedejihexingzhuang。diaobizhonggejiebizhijianlidechuandishitongguoshensuoyougangheshensuoshengpailaijinxingde，gueryaobashensuoyougangheshensuoshengpaiyejianlidaomoxingzhong。shensuoyouganggongyou2根
，分別連接在一節臂二節臂尾部和二節臂三節臂尾部。伸縮油缸采用beam188單元來模擬，beam188的截麵尺寸即伸縮油缸的真實尺寸。伸縮油缸和吊臂尾部油缸支座處為銷軸連接，可以相互轉動
，即不傳遞彎矩。銷軸也采用beam188單元來模擬，銷軸與伸縮油缸

、銷軸與吊臂油缸支座處采用MPCrevolution的方式進行連接，使之可以相互轉動。伸縮繩采用link8單元進行模擬，一端連接到吊臂的繩排支座處並繞過滑輪連接到另外節臂的繩排支座。

 

    4、約束與載荷

 

    滑塊材料為MC尼龍
，剛度與鋼材相比相差很多

，故采用NoSeparation的方式連接
，此種方式連接對整個吊臂的剛度影響很小，而且NoSeparation連接方式是線性的
，計算速度快。基本臂尾部與轉台連接處約束UX、UY

、UZ3個平動自由度和RotY
，RotZ2個轉動自由度
，即使吊臂可以繞根部在變幅平麵內轉動;變幅支座處采用同樣的方式進行約束。五節臂頭部導向滑輪處施加朝向卷揚方向的單繩拉力
，起升滑輪處施加吊重載荷，2個滑輪之間有大小相等方向相反的單繩拉力。重力加速度取10m/s2，以加速度的方式添加。

 

    5、應力測試結果

 

    anzhaogaiyouxianyuanfenxiduiyangcheyuanshejiyugongyijinxingleyouhuachuli。yangcheshizhiwanchengzhihou，duidiaobijinxingleyinglishiyan，xuanzeyuyouxianyuanfenxixiangtongdegongkuangjinxingceshi，tiepianweizhiweimeijiebidajiechu，yingliceshijieguoyuyouxianyuanfenxijieguobijiaokeyikanchu
，shicezhiyuyouxianyuanfenxizhibijiaojiejin，danshihaishiyouyixiewucha，zhuyaoyuanyinshiduidiaobiliangjiaodiandeyueshushiquanyueshu，meiyoufanyingchudiaobigongzuozhongxiachehezhuantaidebianxingduidiaobizaochengdeyingxiang。

 

    6結論

 

    通過使用ANSYS軟ruan件jian對dui汽qi車che起qi重zhong機ji吊diao臂bi進jin行xing有you限xian元yuan分fen析xi表biao明ming分fen析xi結jie果guo與yu實shi際ji測ce量liang值zhi接jie近jin，在zai可ke以yi接jie受shou的de範fan圍wei內nei，說shuo明ming使shi用yong該gai方fang法fa分fen析xi得de到dao的de結jie果guo比bi較jiao準zhun確que

，並bing且qie該gai方fang法fa過guo程cheng簡jian單dan、操作簡便，可以有效地指導實際設計工作和生產製造。

 

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    來源：賢集網

 

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