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.     

起重机吊臂的几个计算问题

起重机吊臂通常制成变截面的形式,由于起升绳和变幅绳拉力的影响使轴向压力的方向在吊臂旁弯过程中发生变化,因而使吊臂计算比普通压弯构件复杂。本文对吊臂计算很关重要的弯矩和挠度放大系数,考虑压力方向变化和变截面影响的长度系数,计算吊臂挠度时用的变截面折算惯性矩以及伸缩臂的局部弯曲等     

液压油缸不同支承方式对起重机伸缩臂稳定性的影响

利用挠曲微分方程对伸缩臂的稳定性进行分析,给出了油缸在不同支承方式下伸缩臂临界载荷的解析表达式,并与结果进行比较.表明考虑油缸影响之后,伸缩臂的欧拉临界力增大了,吊臂稳定时的承载能力提高了；油缸支承在不同位置,失稳特征方程也不一样,在油缸不先行失稳的前提下,伸缩吊臂的承载力主要取决于吊臂的截面惯性矩及支承形式,与油缸的惯性矩无关;油缸支承位置越靠上,伸缩臂的抗失稳能力越强.     

汽车起重机伸缩吊臂曲线形截面的有限元分析

针对汽车起重机吊臂采用何种截面形状能够提高其整体稳定性的问题,对汽车起重机伸缩吊臂的多种截面形状进行了研究与归纳,提出了一种将非均匀有理B样条（NURBS）曲线理论应用于构造伸缩臂截面形状曲线的系统方法,从而使下盖板产生了大圆弧过度,减少了吊臂工作时震颤,减小了应力集中现象,提高了稳定性.同时,对伸缩臂模型进行力学简化,便于利用ANSYS软件进行有限元分析.并以此为基础,利用ANSYS软件本身的参数化设计语言（APDL语言）为工具进行了其整体的建模,包括实体建模（以基本臂与一节臂为例）、网格划分、滑块处理及载荷加载和约束处理.并通过全伸与全缩两种工况下的强度有限元分析说明了曲线形截面伸缩吊臂的合理性.研究结果表明,利用该方法可以减小应力集中现象,改善受力情况,较好地解决了起重机曲线形吊臂的稳定性问题.     

伸缩臂式起重机阶梯柱模型的临界力计算对比

为解决大型全地面起重机伸缩臂稳定性的临界力的问题,针对五阶以上n阶阶梯柱理论计算的空白和国家标准的缺失。基于微弯曲理论列写微分方程,得到理想柱的挠曲线,使用此曲线和瑞利李兹法可得理想柱欧拉临界力。对于n阶阶梯柱,使用理想柱挠曲线和抛物线两种假设曲线结合瑞利李兹法,可分别求得阶梯柱的临界力和等效长度系数。基于纵横弯曲理论,建立n阶伸缩臂的阶梯柱的分段微分方程组,并利用数学归纳法推导出n阶阶梯柱压杆稳定性的递推公式。针对递推公式当中的超越方程,结合结构受力特征,列写补充方程,使用Levenberg-Marquardt数值最优化算法求解具有n个未知数的超越方程组,利用此算法能够求解出n阶阶梯柱的长度系数。以上三种方法得到的长度系数与GB3811-2008,ANSYS 17.0结果进行对比。研究结果表明,提出数值算法的精度最高;并且在阶梯柱的阶数较高时,传统的前两种算法将产生较大误差。     

伸缩油缸对箱形吊臂受力状况的影响

轮胎式起重机箱形伸缩吊臂内通常都装有油缸,用来驱动吊臂伸缩。在吊臂的受力分析和强度计算中怎样考虑油缸的影响,这个问题一直没有很好解决。本文试图对此作初步探讨,提出了油缸力的计算方法,分析了油缸可能出现的两种工作状态,并给出其判定方法。从而可以准确算出吊臂承受的轴向载荷,并可研究油缸对吊臂的抗弯影响。本文最后通过实例说明,伸缩油缸对吊臂的抗弯贡献甚微,计算中完全可以忽略不计。文中还给出了实测结果。     

履带式起重机组合臂架整体稳定性分析

履带式起重机组合臂架受倾覆稳定性约束多采用变截面臂,导致设计中臂架整体稳定性难以分析,提出基于惯性矩转换的等效转换法。以惯性矩转换为基础,将复杂变截面依次转换为阶梯柱并等效转换为梯形柱,使惯性矩按平方变化、截面按照直线变化,构建多阶梯柱—梯形柱等效转换模型。在C#平台的基础上开发参数化分析软件并应用于使用主臂+副臂组合方式的300 t履带式起重机整体稳定性分析,分析结果显示该型号起重机臂架安全裕度值在合理范围内。     

随车起重机伸缩臂的非线性接触有限元分析

将传统力学计算方法作为参考,利用有限元分析软件ANSYS建立随车起重机伸缩臂的有限元模型,根据伸缩臂在实际工作情况下的受载情况,求出随车起重机在工作过程中第一节伸缩臂与支撑滑块接触区域处的应力大小以及应力分布情况,为该伸缩臂与滑块接触的安全性和可靠性评价提供依据。     

随车起重机伸缩臂有限元分析

伸缩机构作为各节臂之间最主要的传力系统,在起重机作业过程中起着非常重要的作用。利用“五梁法”代替滑轮组,真实有效地模拟了伸缩机构的运行状态。通过有限元计算,既验证了“五梁法”的准确性,又解决了液压缸、钢丝绳的轴力,以及伸缩臂与钢丝绳连接处局部应力不容易计算的难点,为后续起重机伸缩臂优化减重提供一定的依据与参考。     

车载式起重机吊臂强度条件和减重方案研究

建立起重机吊臂结构的有限元计算模型,其中基本臂与伸缩臂在承载时的接触条件得到了仔细考虑。计算结果表明,吊臂结构具有足够的强度储备,减重设计方案使吊臂重量减小的同时,最大应力也降低了约20%。     

基于弧长法的起重机伸缩臂架屈曲承载力分析

由于汽车或全路面起重机伸缩臂架的受力特点和构造特征将对伸缩臂架的承载能力产生不同的影响,为研究其影响机理和程度,采用非线性有限元法建立带有不同影响因素的伸缩臂架模型,基于弧长法对载荷-位移的非线性变形进行全过程跟踪仿真计算,分别得出材料的屈服强度、载荷偏心距、伸缩臂架节间搭接长度、变幅液压缸的支撑位置对臂架承载能力的影响度。结果表明:弧长法与有限元法的结合可作为分析伸缩臂架载荷-位移非线性变形屈曲问题的有效方法。而材料屈服强度、伸缩臂架节间搭接长度、载荷偏心距和变幅液压缸的支撑位置对伸缩臂架承载能力均有不同程度的影响。通过分析影响的变化规律,在设计时采取正确措施,可减小其影响,提高伸缩臂架的抗屈曲能力。     

随车起重机伸缩臂截面多目标优化

为了提高某火箭炮弹药装填车随车起重机伸缩臂的结构刚度,减轻结构质量,建立了随车起重机伸缩臂参数化模型,并对伸缩臂在水平受载状态下进行仿真分析。以伸缩臂截面尺寸参数为设计变量,借助最优拉丁超立方试验设计建立样本空间,构造响应面多项式函数近似模型。在此基础上,利用NSGA-Ⅱ型遗传算法对伸缩臂自身重量、挠度进行多目标优化。优化结果表明:伸缩臂质量减轻了24.5%,减重效果明显。文中所采用的将参数化建模、有限元分析和数值寻优相结合的优化方法,可为起重机伸缩臂截面优化提供一定的参考。     

箱型臂架伸缩过程中的时变动力特性研究

基于HHT（Hilber-Hughes-Taylor）隐式时间积分法,建立了考虑摩擦影响的起重机带载伸缩臂架非线性动力学分析模型,研究了臂架伸缩过程中的非线性时变动力特性。分析了臂架-滑块间摩擦特性、伸缩油缸的弹性刚度及阻尼特性、臂架自身刚度等对带载伸缩臂架振动的影响。针对起重机臂架带载伸缩过程中存在的抖振问题,提出了有效的解决措施。     

基于改进NSGA-Ⅱ算法的箱形伸缩臂多目标优化设计

从初始群体产生及交叉算子两个方面对带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行改进,对伸缩臂进行应力及挠度变形分析,得出应力及应变云图,以确保伸缩臂强度、刚度满足要求。以伸缩臂截面几何参数为设计变量,伸缩臂稳定性及自重为优化目标,利用i SIGHT软件将改进的NSGA-Ⅱ算法与Ansys有限元分析集成,以QY20汽车起重机伸缩臂为例,对起重机箱形伸缩臂进行多目标优化设计,得出Pareto前沿解,并与优化前的截面参数进行对比,验证了该算法的可行性。     

多功能高空作业平台伸缩臂的有限元分析与优化

伸缩臂是起重机最重要的承载部件,其强度直接影响起重机的可靠性和安全性。以检修变电站某种类型的互感器为对象,对现有的起重机进行深入研究,研制一种集高空作业平台和起重机于一体的多功能高空作业平台,在分析整机承载多种工况的基础上,针对伸缩臂的受力特点,建立了有限元模型,并进行有限元分析和优化。分析结果表明,原伸缩臂的结构存在设计缺陷,在进行结构改进和离散尺寸优化后,伸缩臂各构件受力均匀,重量减轻16.11%,满足强度要求,最终获得了较为理想的伸缩臂结构。     

河道探测车变幅机构的优化设计

对河道探测车变幅机构进行了运动和受力分析,以变幅过程液压缸的压力和探测臂危险截面的弯矩为目标函数,建立了变幅机构三铰点多目标优化设计数学模型.通过优化分析,获得了变幅机构三铰点位置的优化设计参数,优化后变幅过程液压缸的最大工作压力和探测臂危险截面的最大弯矩值与优化前相比分别降低了32%,7%,有效地改进了原始设计,减小系统的压力损耗,提高了整车作业效率.     

基于混合离散变量法的箱形伸缩式吊臂优化设计

结合混合离散变量优化设计理论,归纳出用于轮式起重机箱形伸缩吊臂优化的数学模型,并应用该模型与相关程序对Q2-16型汽车起重机的3节吊臂进行优化计算。研究表明,该算法计算快捷、可靠,且优化结果不必圆整即为可行的设计方案,避免了按连续变量优化后圆整导致的非真正最优解或不可行解的情况。     

浮吊臂架的支管连接部结构优化设计

起重臂架是浮吊施工作业的重要执行机构,其设计优劣对于整个结构的安全性和可靠性具有重要意义。针对万吨级浮吊研发项目中12 000 t起吊质量对臂架结构的重载荷要求,利用有限元分析了支管连接部的结构强度,从增大支管直径、壁厚,添加臂架箱型梁内部隔板等3个方面来优化结构设计,最终得到了既满足强度要求,又尽量减少臂架增重的设计方案。