矿井救援车提升吊臂挠度变形与变幅补偿研究

矿井救援车在提升时,提升吊臂会发生挠度变形,影响提升的稳定性,更可能造成被困人员的二次伤害。为了获得提升吊臂挠度变形量,采用精确有限元法、纵横弯曲理论,利用变截面悬臂梁挠曲微分方程,得到了静态下考虑二阶效应的变截面悬臂梁的端部挠度表达式,并利用线性理论计算方法和ANYSYS仿真进行了对比分析和验证。利用公式计算各种工况下提升吊臂的挠度变形量,研究提升吊重、变幅角度和吊臂伸长量对挠度变形量的影响。研究结果表明,吊臂挠度变形量与吊臂的伸长量、提升吊重呈正相关关系;吊臂挠度变形量随变幅角度的增加先增加,在7°左右达到最大值,然后随着变幅角度的增加而减小。该研究可以为救援过程变幅补偿提供精确数据,为提升矿井救援车稳定性提供理论指导。     

起重机箱形伸缩臂整体稳定性分析

起重机伸缩臂由多节可轴向相对滑动的变截面箱形臂套接组成.箱形伸缩臂承受全部弯矩,而轴向力是通过搭接处的摩擦力与内置油缸共同承受,其力学模型不等同于变截面阶梯柱模型和完全由油缸承受轴力的变截面箱形臂模型.如何准确计入油缸支撑作用及搭接摩擦力的影响,对起重机箱形伸缩臂稳定性分析计算具有十分重要的意义.从挠度微分平衡方程出发,给出起重机箱形伸缩臂三种计算模型的欧拉临界力的分析推导,并着重讨论考虑油缸支撑和伸缩吊臂间搭接摩擦力协同作用的变截面箱形伸缩臂计算模型.分析结果表明,考虑油缸支撑和箱形吊臂间搭接摩擦力协同作用时吊臂的失稳临界力介于完全由油缸承受轴力的变截面箱形臂模型与变截面阶梯柱模型的失稳临界力之间.     

伸缩式吊臂在横向、轴向集中力和分布力联合作用下的挠度计算

在轮胎式起重机中伸缩式吊臂是一个重要的工作部件。工作时,吊臂的挠曲变形过大将会严重影响起重机的工作性能。因此,在臂架设计时,需计算吊臂的挠度,使其小于一定的许用值,以满足刚度的要求。另外,当存在轴向分布力和集中力时,轴向分布力和集中力对截面产生的弯矩与吊臂的挠曲变形有关。因此,要进行结构的强度计算也要求先求出吊臂的挠度。     

计及液压缸作用的起重机伸缩臂欧拉临界力的精确解析解

起重机伸缩臂由多节可轴向相对滑动的变截面箱形臂组成,吊臂自身只承受弯矩,轴向压力则由吊臂内部的支撑液压缸承受,因此,其力学模型不能等同于变截面的阶梯柱。本文给出了考虑液压缸支撑作用的起重机多节伸缩臂在起升平面外的欧拉临界力的精确解析解,并与忽略液压缸支撑作用的计算模型所得欧拉临界力进行比较。分析结果表明,考虑液压缸支撑作用时起重机多节伸缩臂的欧拉临界力大于不考虑液压缸支撑作用的变截面阶梯柱力学模型的欧拉临界力。因此,我国起重机设计规范中所用变截面阶梯柱力学模型计算伸缩臂之稳定性是偏安全的。     

160t铁路救援起重机伸缩式吊臂有限元分析及优化

吊臂作为起重机的起吊支撑重要构件,其设计是否合理,直接影响起重机的承载能力、整机稳定性和整机自重。纵观国内外流动式起重机吊臂设计,大多数采用的截面形式是多边形截面。通过对截面形式的改进,采用了椭圆形截面吊臂设计。通过有限元软件ANSYS10．0,对160t铁路救援起重机吊臂进行分析计算。并且在此基础上对该伸缩式吊臂进行了优化,使吊臂力学性能满足要求。     

带腰绳臂架的挠曲线分析

大吨位履带起重机为了解决长臂架系统在起臂以及大幅度工况下臂架挠度过大的问题,同时增强臂架的稳定性,在臂架系统中加入了腰绳辅助装置．结合弹性稳定理论对带腰绳臂架系统进行非线性分析,推导出变截面臂架系统的挠曲线公式,能够快速计算出任意长度腰绳在任意位置时臂架的挠曲线,简化了腰绳装置的设计．     

变截面臂架腰绳系统优化

重轻组合臂架是一种变截面大臂长臂架,此种臂架在起臂、作业工况时会产生较大挠度,减小挠度的有效方法之一是配有腰绳系统.由于其计算复杂性,提出了一种基于有限元优化设计方法.即首先利用等效惯性矩方法对臂架进行简化,再对简化后的模型进行建模,通过有限元分析软件,应用不同优化方法对腰绳系统的长度、连接位置进行优化迭代,得到优化结果,通过结果对比,得到适用于腰绳系统设计的优化方法.其方法可以指导腰绳系统设计,有效地减少了设计周期,为腰绳系统设计提供了一种便捷的途径.     

铁道车辆车体挠度解析计算方法研究

采用等效刚度法,将车体这种具有复杂截面的变截面梁等效为等截面梁,计算其挠度,并根据车体结构特征,在门窗位置引入与门窗开孔高度相关的门窗系数,增强了等效梁对车体门窗位置刚度弱化的敏感性。分别以示例对简单车体和某型高速列车中间车车体进行有限元的挠度验证计算,两种车体的解析计算结果与有限元结果的误差均在工程允许的范围内,表明了该方法计算变截面列车车体挠度的准确性,能够为车体截面及车身刚度的优化设计提供计算依据。     

变截面构件弯曲变形的计算机计算原理

在机械等工程中，常需计算一些变截面构件的弯曲变形，而这类计算往往十分繁琐。应用本文的计算方法进行计算机计算，可以准确、迅速地计算出任意载荷作用下的变截面或等截面构件弯曲变形时各截面的转角和挠度。     

底架承载式机车变截面中梁优化设计

为了改善某底架承载式机车的刚度性能,使其重量、强度、刚度达到最优匹配,推导了一种鱼腹型中梁的优化设计解析方法。首先,将承载中梁等效成简支梁,采用积分法获得通用挠曲线方程;然后,应用Matlab软件编程计算不同变截面形状下的中梁挠度解析解,并分析不同方案下最大截面高度、起点值、跨度值对中梁挠度和质量的影响,以降低中梁10%挠度为主要目标,确定最优变截面形状;最后,利用有限元分析软件ANSYS对最终确定的鱼腹型中梁设计方案与原方案下车体静强度和模态进行对比分析。研究结果表明,基于力学解析的变截面设计方法可以用于底架承载式机车鱼腹型中梁的快速设计,该理论方法可以在兼顾底架重量最优的同时,对中梁的变截面进行精确控制与设计,从而提高底架的刚度性能。     

MEMS中梯形变截面梁优化设计

MEMS器件结构设计影响传感器的性能。为了提高加速度计系统稳定性,选用梯形变截面梁减小应力集中,同时将检测方向刚度和非检测方向刚度差值最大,减小交叉灵敏度并提高工作稳定性;为使系统动态特性达到最佳,选用合适的阻尼比ξ,计算出梁检测方向理论刚度。建立梯形变截面梁的力学模型,得到梯形变截面梁刚度方程,并给出了梁的强度。梯形等截面梁和梯形变截面梁同等刚度条件下,变截面梁质量稍微增加,但危险截面处应力大幅下降。     

船用直臂式起重机吊臂的分析和优化

使用船级社规范的有限元方法对起重机吊臂的强度和稳定性进行校核,将有限元计算的结果与船级社规范的解析方法计算结果进行比较。根据计算和对比的结果,对吊臂的加强肋板的形状和位置进行优化。对比优化前后的有限元结果可知,加强肋板形状优化使吊臂危险截面应力最大值下降了31.1%;添加的加强肋板使得应力最大值下降了36%;吊臂的稳定性比优化前提高了44%。     

起重机吊臂检测装置结构设计及分析

吊臂作为起重机吊升过程中的主要受力部件,受起升载荷弯矩作用,易产生裂纹等缺陷。针对起重机吊臂缺陷检测,设计一种可沿吊臂自动爬行,并对吊臂磁场进行全覆盖检测的装置。基于吊臂外形轮廓及变截面特点,对该检测装置进行三维建模,在吊臂仰角爬升时,对检测装置展开力学分析,计算得出不同吊臂仰角下压簧变形量及输出力变化。使用有限元仿真对检测装置在最大吊臂仰角下进行静力分析,校核结构强度,并通过研制实物样机验证设计的合理性。     

160t类椭圆起重机吊臂的拓扑优化研究

首次将拓扑优化应用于吊臂的整体设计,从一个新的方向来研究吊臂的轻量化设计。首先选取类椭圆截面作为吊臂截面形式,在前处理器Patram中建立三节吊臂的有限元模型,设置好各项参数后提交Nastran尽兴有限元分析,得出各截臂应力。而后返回Patran,设置拓扑优化所需参数,提交Nastran进行计算,得出各截臂材料分布,结合实际情况,给出一种合理的材料分布方案,并重新建立模型求解,对比两次静力学分析结果,从而证明该拓扑优化是可行的。     

类椭圆截面吊臂的约束扭转特性研究

综合分析常见椭圆截面和大圆角矩形截面大吨位起重机吊臂结构力学性能,提出了一种类椭圆截面起重机吊臂结构。根据吊臂旋转平面受力状态,可将基本臂简化为闭口曲边截面悬臂薄壁梁力学模型。然后基于乌曼斯基理论,推导了该力学模型的约束扭转特性计算公式。并基于MSC.PATRAN/NASTRAN有限元数值分析验证了理论计算公式的正确性。通过算例分析,获取了一类椭圆截面吊臂的约束扭转翘曲正应力和翘曲位移等重要分析参数。研究表明,推导的理论公式可为类椭圆起重机吊臂的约束扭转分析提供一种简便可行的计算方法。     

100t铁路起重机箱形伸缩吊臂结构的模糊优化设计

对100 t铁路救援起重机箱形伸缩吊臂进行模糊优化设计。考虑强度、刚度、稳定性和几何参数约束的模糊性,以吊臂自重最轻为目标,吊臂截面参数为设计变量,建立了非对称模糊优化模型,采用最优水平截集法求解。应用混合离散变量优化的MDOD优化子程序和遗传算法,分别编写相应的优化程序进行计算,在传统优化的基础上使吊臂自重降低了9%左右。     

CDZ500钻杆吊卡结构优化设计

为了提高CDZ500型钻杆吊卡的机械强度,对其结构关键承载部位—吊臂进行优化设计,研究吊臂截面横向厚度b、吊臂截面半径R的改变对吊卡应力的影响,优化吊臂结构,并对优化后的吊卡进行有限元分析和应力贴片试验。结果表明：当b为98mm,R为81mm,吊臂的最大弯曲应力降低了4.8%,有限元、贴片试验结果验证了结构优化的合理性。计算结果为提高吊卡安全性能提供了依据,为海洋石油钻井设备的设计提供了理论基础,确保其在深海石油开采平台安全使用。     

变截面节流器对空气静压轴承承载性能的影响

为了分析可变截面节流器对空气静压轴承性能的影响,提出了变截面节流器的空气静压轴承模型,通过轴承承载表面弹性薄板的挠度变形实现节流器截面形状的动态变化。建立固体薄板变形和气体润滑的耦合偏微分方程,采用有限差分法和超松弛迭代法对耦合方程进行离散和数值求解。计算结果表明:节流器的截面形状直接决定了数值计算过程中喷嘴系数的大小,与刚性节流器的空气静压轴承相比,变截面节流器的空气静压轴承刚度提高了15%,在较高承载力的情况下能够获得更大的刚度。实验测试结果和理论分析基本一致,变截面节流器的设计方法能够有效提高空气静压轴承的静特性。     

阶梯轴弯曲变形的通解及其应用

一、前言计算机器轴的变形(挠度和转角),精确方法如重积分法、共轭梁法、迭加法等,对于机器轴的阶梯变化或载荷个数较多时,计算较繁,又不适于用计算机计算;差分法虽适用于计算机计算,却只能计算出指定断面变形的近似值。本文用阶跃函数表示阶梯轴的挠曲线微分方程,用拉氏变换求出了方程的通解。该通解适于机上作数值计算,程序简单,占用内存较少,不存在近似计算误差,用其精确计算多类型的多个载荷和多阶梯变截面轴任意截面的挠度和转角,及计算轴的最大挠度,更显得方便;用该通解的程度还可以精确计算等截面轴的变形,也可以对任     

基于HyperMesh与ADINA的伸缩吊臂滑块接触非线性问题的分析与探究

吊臂滑块接触非线性的研究与计算是起重机整个吊臂系统设计计算中至关重要的一部分。梨形截面伸缩吊臂因其具有良好的抗屈曲性能已在超大吨位起重机中有所应用,研究其滑块接触非线性问题对大吨位起重机的设计具有一定的指导与借鉴意义。在有限元前处理软件Hyper Mesh中通过粗化吊臂整体网格、细化局部接触区域网格,获得了质量优异的吊臂网格,保证了计算精度。针对以上有限元模型,在ADINA软件中建立8组接触组,以Beam单元模拟油缸,使用End Realese命令释放Beam单元绕X'方向旋转自由度以模拟油缸端部铰接。合理利用Rigid Links功能,计算模拟出了吊臂整体与滑块上的应力分布规律。采用Hyper Mesh与ADINA相结合的伸缩吊臂计算与研究方法,可充分发挥两种软件的优点,对大吨位起重机的设计计算具有一定的工程实际意义。