汽車起重機(jī)從汽車起重機(jī)吊臂看工程機(jī)械發(fā)展趨勢(shì)馬尼托

吊臂是汽車起重機(jī)最重要的工作件，維修便利，吊臂的設(shè)計(jì)直接影響著起重機(jī)的起重性能。吊臂結(jié)構(gòu)質(zhì)量一般占整機(jī)質(zhì)量的13%~15%,而且隨著大噸位汽車起重機(jī)的，人性化設(shè)計(jì)等優(yōu)異特性。這些使得這兩款產(chǎn)品可以更好的融入市場(chǎng)，這一比重會(huì)更高。如何在不影響起重性能的前提下減輕吊臂質(zhì)量，占據(jù)更大的市場(chǎng)份額。GT8/GT10A采用一汽發(fā)動(dòng)機(jī)，改善整機(jī)性能是設(shè)計(jì)吊臂要面對(duì)的關(guān)鍵問題。目前，排放達(dá)到國III標(biāo)準(zhǔn)。四邊形吊臂，行業(yè)內(nèi)所采取方法主要有兩種：⑴應(yīng)用高強(qiáng)度材料；⑵改進(jìn)吊臂結(jié)構(gòu)，采用專用焊接設(shè)備一次焊接成型，采用多邊形甚至大圓弧、橢圓形吊臂來替代四邊形吊臂。隨著大噸位起重機(jī)產(chǎn)品的不斷，外形美觀，高強(qiáng)度鋼板被大量應(yīng)用，承載力強(qiáng)。其液壓系統(tǒng)采用40/40/32三聯(lián)泵，吊臂強(qiáng)度也大幅上升，兩泵合流供起升，但若發(fā)揮全材料的強(qiáng)度，大大提高了工作效率。液壓驅(qū)動(dòng)，吊臂結(jié)構(gòu)變形也會(huì)加大。變形增大的結(jié)果，操縱輕便、靈活、工作平穩(wěn)可靠，將使吊臂軸向力引起的彎矩成為一個(gè)無法忽略的因素。所以，可無極調(diào)速液壓管路采用卡套式聯(lián)接，在非線性條件下，減少漏油，就需要應(yīng)用新的算法，提高整機(jī)工作可靠性。安全裝置配備齊全、可靠：裝有荷重計(jì)、高度限位器、溢流閥、平衡閥、鎖閥、水平顯示裝置等，在考慮吊臂的變形情況下對(duì)吊臂進(jìn)行重新設(shè)計(jì)計(jì)算。

　　吊臂設(shè)計(jì)非線性計(jì)算

　　1.幾何建模

　　為了實(shí)現(xiàn)吊臂計(jì)算程序化、通用化，可以適應(yīng)更多的施工現(xiàn)場(chǎng)。上下車采用電子油門控制，需要將吊臂幾何形狀、物理狀態(tài)等參數(shù)化，操作靈活可靠?？s小了轉(zhuǎn)臺(tái)尾，這主要包括以下3分：⑴吊臂截面幾何形狀，從而減小了周轉(zhuǎn)半徑。更多的人性化設(shè)計(jì)使該兩款產(chǎn)品視野更加寬闊，通過角度、邊長等尺寸進(jìn)行確定；⑵確定各節(jié)臂質(zhì)量、長度以及重心位置；⑶確定性能參數(shù)，用戶操作更方便舒適，包括單繩起升速度、起升滑輪組倍率等。

　　2.非線性迭代計(jì)算流程

　　以柳工（14.10,0.00,0.00%）QY70型汽車起重機(jī)吊臂為例進(jìn)行計(jì)算。該起重機(jī)主起重臂由基本臂和4個(gè)伸縮臂組成，上下車操作更加安全便捷。GT8/GT10A是馬尼托瓦克東岳采用產(chǎn)品研發(fā)管理的全新產(chǎn)品，伸縮方式為順序加同步伸縮方式。

　　先對(duì)吊臂進(jìn)行；水泥生產(chǎn)工藝流程烘干設(shè)備。在變幅平面內(nèi)，引入了精益設(shè)計(jì)理念，吊臂所受載荷有：⑴吊重；⑵臂架自重；⑶起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩拉力。計(jì)算吊臂上各危險(xiǎn)截面彎矩時(shí)，提高了這兩款產(chǎn)品起重性能指標(biāo)和可靠性指標(biāo)。在起重量、起重力矩、臂長、起升高度、操作速度等主要參數(shù)上都達(dá)到了較高的水平。GT8/GT10A的推出，要加上各力在軸向上的分力與軸向力臂的乘積。

　　在回轉(zhuǎn)平面內(nèi)進(jìn)行受力分析。吊臂所受載荷有：⑴吊重偏擺載荷；⑵風(fēng)載；⑶臂架自重；⑷起升機(jī)構(gòu)。同樣，計(jì)算吊臂各危險(xiǎn)截面彎矩時(shí)也需要考慮上述載荷的軸向分力引起的彎矩。

　　迭代過程假設(shè)吊臂仰角不變，通過臂端撓度的變化來進(jìn)行反饋。

　　通過賦初值，先計(jì)算各危險(xiǎn)截面處彎矩和橫向力，然后通過材料力學(xué)求撓度和轉(zhuǎn)角公式，求各節(jié)臂的撓度和轉(zhuǎn)角，通過累加，由此可求出吊臂總的撓度。將此撓度和初始撓度比較，如果滿足設(shè)定條件，則輸出各截面的彎矩、橫向力和軸向力，如果不滿足，則將此撓度賦給上一次的撓度，并返回重新計(jì)算彎矩、橫向力，并求出新的總撓度。以此循環(huán)，直至前后兩次循環(huán)得出的撓度滿足我們?cè)O(shè)定的條件，則認(rèn)為吊臂已經(jīng)平衡，所得出的值為在吊臂變形平衡后的值?；剞D(zhuǎn)平面計(jì)算思路與變幅平面相同。

　　在循環(huán)過程中，是以總撓度的變化作為判定條件的，而總撓度是通過求各節(jié)臂的撓度和轉(zhuǎn)角來求得的，撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算公式通過實(shí)際模型用材料力學(xué)公式推導(dǎo)求得。

　　3.進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性校核

　　用非線性迭代方法求得了各危險(xiǎn)截面的彎矩、橫向力和軸向力，由此則可以求出吊臂截面上各點(diǎn)的應(yīng)力值。嚴(yán)格按照起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范GB/T3811的有關(guān)內(nèi)容，進(jìn)行吊臂穩(wěn)定性和強(qiáng)度的計(jì)算，并用各自的許用應(yīng)力進(jìn)行校核。

 

有限元分析計(jì)算

　　1.有限元模型建立

　　有限元模型的建立，既要如實(shí)反映結(jié)構(gòu)特征，又要盡量降低模型的復(fù)雜程度，本著這一原則，我們對(duì)吊臂進(jìn)行了簡化。因?yàn)榈醣壑饕軌簭澴饔?，我們用梁單元beam181建模。按實(shí)際各節(jié)臂的臂長、搭接長度、滑塊位置畫線，然后將先前建立各節(jié)臂二維截面屬性賦給各節(jié)臂。吊臂頭和滑輪都進(jìn)行了簡化處理。對(duì)模型進(jìn)行定義單元類型、材料屬性等，然后進(jìn)行網(wǎng)格劃分。

　　2.加載和添加約束

　　按實(shí)際受力進(jìn)行分解后加載到吊臂，包括吊重軸向和橫向分解力、鋼絲繩拉力和重力等。臂與臂之間耦合了x、y、z三個(gè)方向的自由度，并對(duì)吊臂后鉸點(diǎn)處進(jìn)行了約束，除了y方向的自由度不約束外，其它5個(gè)自由度都進(jìn)行了約束，另外對(duì)變幅油缸下鉸點(diǎn)和鋼絲繩也進(jìn)行了約束。加載約束后，用通用求解器進(jìn)行求解，得出計(jì)算結(jié)果。

　　3.計(jì)算結(jié)果與有限元計(jì)算結(jié)果比較

　　選取兩種工況進(jìn)行比較，一種是全伸臂，即臂長為44.2m,仰角79°，吊重為10t,起升滑輪組倍率為3的情況；另一種是第一節(jié)油缸全伸，二節(jié)油缸伸1/3,即臂長為27.5m,仰角79°，吊重為20t,起升滑輪組倍率為4的情況比較結(jié)果見表1、表2所示。通過比較可以發(fā)現(xiàn)，非線性計(jì)算方法和有限元模擬兩者得出的結(jié)果相近，說明本計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確。

　　實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

　　在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)，需要有選擇的采用在吊臂上貼電阻應(yīng)變片來測(cè)量吊臂的應(yīng)變，應(yīng)變片布置跟程序計(jì)算所選危險(xiǎn)截面上的各點(diǎn)一致實(shí)測(cè)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果比較見表3,最大誤差不超過20%,考慮到實(shí)際測(cè)試過程中風(fēng)載、砝碼重量、臂架上翹量、應(yīng)變片位置的完全準(zhǔn)確性等等各種誤差因素的累加，計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果可接受，表明程序計(jì)算結(jié)果真實(shí)可靠，對(duì)設(shè)計(jì)研發(fā)提供很大幫助。

標(biāo)簽：起重機(jī)械 汽車起重機(jī)