本文關鍵詞：箱型伸縮臂汽車起重機許用載荷分析

  更多相關文章： 起重機伸縮臂 局部蓋板 Von Mises應力 最大應力位置點 許用載荷

【摘要】：汽車起重機具有較小的結構尺寸,但是它的伸縮臂具有較大的起吊能力。在起吊的載荷小于許用載荷的前提下,它能夠實現(xiàn)快速機動,而且可以通過伸展吊臂獲得較長的作業(yè)距離或者作業(yè)高度,因此在路橋、化工企業(yè)、風電和建筑等工程領域中應用十分廣泛。起重機的伸縮吊臂是以受彎為主的受到雙向彎壓組合作用的結構,有時候還要受到扭曲,因此其受力情況比較復雜。各節(jié)伸縮臂之間的搭接部分是嵌套伸縮臂的接觸位置,其接觸應力的分布狀態(tài)非常復雜。在接觸區(qū)域內(nèi)塑性屈服變形是首要的考慮因素。箱型伸縮臂結構在很多的工程機械中有廣泛的應用,快速準確的預先估計其許用載荷是設計過程中不可或缺的前提和基礎。如果預先能使用某種方法對伸縮臂的臨界載荷進行比較精確的估計,然后再使用ANSYS進行更精細的模擬,這能夠節(jié)省大量的試算時間�；诖�,本論文將從解析的思路出發(fā),通過建立接觸模型,對起重機伸縮臂的搭接段內(nèi)滑塊與局部蓋板之間的接觸進行分析,確定接觸區(qū)域的局部蓋板面的撓曲情況,由此進一步確定局部蓋板面內(nèi)的應力分布規(guī)律,最后對局部蓋板進行了強度分析和穩(wěn)定性分析,確定了起重機的許用載荷。此外,還使用ANSYS有限元軟件對所建立的局部蓋板模型進行了接觸模擬,并將由解析法所求得的局部蓋板面內(nèi)的撓度值和Von Mises應力與ANSYS模擬得到的結果進行比較。本論文的具體研究內(nèi)容如下：首先,在考慮伸縮臂自重時,推導了具有多節(jié)伸縮臂的起重機在各節(jié)伸縮臂橫截面上的剪力和彎矩的遞推公式。對于伸縮臂在做外伸運動或者回縮運動過程中,通過一個數(shù)值算例分析了滑塊與局部蓋板之間的接觸力變化情況,并且對受到彎扭組合作用的伸縮臂橫截面的強度做了理論分析。其次,本論文對汽車起重機的伸縮臂之間的接觸問題進行了分析。通過引入薄板的相關理論知識,對滑塊和伸縮臂局部蓋板之間的接觸區(qū)域的蓋板建立了四邊固支的局部蓋板模型,使用對能量的虛變分原理確定了與滑塊接觸的蓋板區(qū)域的撓曲面函數(shù)。進而由局部蓋板的撓曲面函數(shù)導出了局部蓋板內(nèi)的應變、應力和內(nèi)力。通過一個給定了各項參數(shù)的實例對伸縮臂蓋板的局部接觸區(qū)域進行了說明。再次,根據(jù)滑塊與局部蓋板接觸區(qū)域內(nèi)的應力函數(shù)推導了局部蓋板內(nèi)各坐標軸上Von Mises應力分布函數(shù)。對于所求得的局部蓋板內(nèi)的Von Mises應力函數(shù),由數(shù)學方法確定了Von Mises應力函數(shù)沿坐標軸的分布規(guī)律,進而找出了基本臂的局部上側蓋板和第二節(jié)臂的局部下側蓋板內(nèi)的最大Von Mises應力位置點,它們即為該蓋板內(nèi)最容易出現(xiàn)塑性屈服的危險位置點。并將計算所得的結果與ANSYS模擬的結果做了比較分析。然后,類似于四邊固支的局部蓋板模型,建立了一對邊簡支、另一對邊固支的局部蓋板模型。類似于四邊固支的局部蓋板模型的處理方法,求得了該局部蓋板模型的撓曲面函數(shù),并且由此確定了局部蓋板面內(nèi)沿各坐標軸的Von Mises應力分布規(guī)律和局部蓋板內(nèi)最大的Von Mises應力位置點。進一步將由計算求得的局部蓋板的撓度和Mises心力分布與ANSYS有限元模擬的結果進行比較,分析了二者之差。結果表明第二種改進模型優(yōu)于第一種模型。最后,分別根據(jù)基本臂局部上側蓋板內(nèi)的危險位置點和第二節(jié)臂局部下側蓋板內(nèi)的危險位置點的最大Von Mises應力與外載荷之間的函數(shù)關系,由第四強度理論可以各自確定一個起重機的最大起吊載荷,在這兩個起吊載荷中的較小者即為該汽車起重機的許用載荷值。進一步對許用載荷作用下的伸縮臂局部下側蓋板的穩(wěn)定性進行了分析,并且通過數(shù)值算例驗證了在許用載荷作用下基本臂的下側蓋板滿足穩(wěn)定性的要求。由第二種模型確定的伸縮臂的許用載荷比第一種模型確定的許用載荷略微大一些,而且數(shù)值結果與ANSYS模擬的結果更加接近。此外,對于確定了伸縮臂橫截面內(nèi)側尺寸的箱型伸縮臂起重機,還給出了四種提高起重機伸縮臂許用載荷的有效方法。通過使用文章中給出的這四種方法,可以在原來模型的基礎上進一步提高起重機伸縮臂的承載能力。
【關鍵詞】：起重機伸縮臂 局部蓋板 Von Mises應力 最大應力位置點 許用載荷
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U469.64
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-21
• 1.1 課題研究的背景和意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 接觸問題的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 起重機伸縮臂結構的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.3 柔性伸縮嵌套梁的振動研究17-18
• 1.3 課題研究的意義18-19
• 1.4 本論文的主要研究工作19-21
• 2 起重機伸縮臂結構分析21-34
• 2.1 引言21
• 2.2 起重機的伸縮臂結構21-22
• 2.3 伸縮臂的截面類型和滑塊的材料22-24
• 2.4 伸縮臂受載荷時的彎曲內(nèi)力24-25
• 2.5 伸縮臂橫截面強度分析25-28
• 2.6 滑塊與的蓋板之間的接觸力28-33
• 2.7 本章小結33-34
• 3 伸縮臂嵌套段內(nèi)的接觸分析34-46
• 3.1 引言34
• 3.2 局部蓋板與滑塊之間的接觸34-38
• 3.3 局部蓋板小撓度彎曲的基本微分方程38
• 3.4 局部蓋板面內(nèi)的應力和應變38-39
• 3.5 局部蓋板撓曲面函數(shù)的求解39-44
• 3.5.1 局部蓋板的撓曲面函數(shù)39-40
• 3.5.2 撓曲面函數(shù)待定系數(shù)的求解40-44
• 3.6 建立模型的參數(shù)說明44-45
• 3.7 本章小結45-46
• 4 起重機的許用載荷分析46-61
• 4.1 引言46
• 4.2 局部蓋板內(nèi)的法向正應力46-48
• 4.3 與滑塊接觸的局部蓋板的主應力48-49
• 4.4 局部蓋板內(nèi)最大應力位置的確定49-53
• 4.4.1 不計法向正應力的分析49-52
• 4.4.2 接觸區(qū)域計及法向正應力的分析52-53
• 4.5 伸縮臂的許用載荷53-54
• 4.6 數(shù)值算例分析54-60
• 4.6.1 許用載荷的確定54-55
• 4.6.2 蓋板的強度分析55-60
• 4.7 本章小結60-61
• 5 改進模型的起重機許用載荷分析61-76
• 5.1 引言61
• 5.2 撓曲面函數(shù)和應力分布函數(shù)61-63
• 5.3 待定系數(shù)的確定63-65
• 5.4 Von Mises應力最大位置點65-68
• 5.5 許用載荷的確定68
• 5.6 數(shù)值算例分析68-74
• 5.6.1 局部蓋板強度分析68-73
• 5.6.2 局部蓋板的壓曲穩(wěn)定性分析73-74
• 5.7 提高起重機承載能力的方法74-75
• 5.8 本章小結75-76
• 6 結論和展望76-78
• 6.1 本論文的主要工作總結76-77
• 6.2 后續(xù)工作展望77-78
• 參考文獻78-82
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況82-83
• 致謝83-84

【參考文獻】

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本文編號：728354