高空作業平臺臂式的疲勞分析

在疲勞設計與強度校核中有限元技術已經成為一種有效的方法

高空作業平臺是用于運送工作人員和工作裝備到指定高度進行作業的特種車輛,主要包括伸縮臂、回轉平臺、工作斗、液壓系統和操縱裝置等伸縮臂是高空作業平臺至關重要的部件,其安全與否直接關系到作業工人及整機的安全運想重工通過選取最危險的工況對國內某型高空作業平臺樣機伸縮臂進行建模、有限元分析、疲勞強度分析,設計研發出來的高空作業平臺臂式是最科學的

高空作業平臺目前還沒有較全面的設計準則,因其工作情況與起重機類似,故分析計算時參照《工程起重機》和《起重機設計手冊》在進行有限元分析時,不分析吊籃和飛臂,因此將它們的作用力與載重量等效轉化到臂頭,等效力起升載荷對承載結構和傳動機構將產生附加動載作用,由于在吊籃和飛臂建模時未作考慮,故將其按照力的轉化原則施加在臂頭,也作為起升載荷處理對于該動載作用的影響,可考慮通過將起升載荷乘以起升載荷動載系數來解決

運想重工對整機靜止時高空作業平臺進行有限元分析,故不考慮水平載荷風載荷與工作載荷相比較小,故也不考慮風載荷的影響在Ansys中,通過采用施加加速度的形式來施加力(重力以及慣性力),且根據慣性力的特性,其方向與加速度方向相反

對伸縮臂模型的處理

采用Pro /E建立伸縮臂和滑塊的三維實體模型建模時省略伸縮液壓缸、鏈罩、拖鏈、電纜等結構,僅考慮自重對伸縮臂的影響,忽略模型中小特征如圓角、倒圓、小孔以及凸臺等,以避免在進行網格劃分時小特征和小結構產生大量的有限元單元,加大計算機的計算時間;避免因網格質量下降而影響結構的分析精度與基于試驗的傳統方法相比,有限元疲勞計算能夠提供零部件表面的疲勞壽命分布圖,可以在設計階段判斷零部件疲勞壽命的薄弱環節,可通過修改設計避免不合理的壽命分布

疲勞破壞是指當材料或結構受到多次重復變化的荷載作用后,應力值雖然始終沒有超過材料的強度極限,甚至比彈性極限還低的情況下可能發生的破壞高空作業平臺是根據工作需要時刻調整整個伸縮臂的伸縮量和起升高度的例如本文研究的工況,盡管整個伸縮臂伸縮量和起升高度確定,但飛臂在不斷地旋轉,從有限元分析的結果就可以看出在飛臂工作的過程中整個臂架所受的力是不斷變化的,特別是最大應力位置處的應力從238096 MPa變化為258004 MPa再變化為246241 MPa由疲勞破壞的定義知結構在受多次重復變化的載荷作用后,在應力值沒有達到強度極限時也有可能發生破壞,故應對伸縮臂進行疲勞分析

在設計時,利用Ansys/FE -SAFE軟件對高空作業平臺伸縮臂進行疲勞壽命分析,能比較清楚地顯示臂架各部位的疲勞壽命以及判斷出易發生疲勞破壞的位置選用高空作業平臺的最危險的工況(伸縮臂靜止而飛臂旋轉工況)進行分析,在實際應用中,整個伸縮臂起升和伸縮過程中滑塊和鉸接處都受到不斷變化的力的作用運想臂式高空作業平臺伸縮臂結構設計及其制造為國內企業提供了一定的參考價值