高空作業(yè)車伸縮臂的滑塊結構,在高空車伸縮臂的外臂與內臂之間設有上滑塊和下滑塊,其特征在于,所述的下滑塊采用內藏式平板滑塊;所述的上滑塊采用外露式柱狀滑塊。優(yōu)化方案中外露式柱狀滑塊的結構是:在外臂端面的上部固定有滑塊安裝底座,所述外露式柱狀滑塊與該滑塊安裝底座之間,設有軸向調節(jié)螺釘??赏ㄟ^該軸向螺釘調節(jié)外露式柱狀滑塊的軸向相對位置。本實用新型克服了傳統(tǒng)高空作業(yè)車伸縮臂的滑塊結構加裝調整墊操作不便,間隙的調整精度較差等不足,可以方便地加裝調整墊,并提高間隙的調整精度。, 起重機械廣泛應用于土木建筑、交通運輸、港口、礦山、化工、冶金及水利等國民經濟部門和領域的物質生產和物資流通中。伸縮臂是起重機的關鍵承載部件,其性能直接影響起重機的整機性能。
但是目前相關研究主要集中在伸縮臂截面形式的選取和輕量化設計上,兼顧強度、剛度、疲勞壽命及自身重量等各方面性能的多目標優(yōu)化設計還比較少見。因此,本文采用參數化有限元模型、響應面近似模型和全局數值尋優(yōu)算法相結合的方法,對伸縮臂的動靜態(tài)性能、疲勞壽命以及輕量化的多目標優(yōu)化進行深入而系統(tǒng)的研究。本文的主要研究內容有: (1)概述了伸縮臂截面結構的發(fā)展狀況和結構優(yōu)化的層次;分析了起重機臂架設計與優(yōu)化以及基于近似模型的結構優(yōu)化方法的國內外研究現(xiàn)狀。 (2)利用cad軟件建立了伸縮臂的三維參數化實體模型;在此基礎上,采用接觸算法建立了考慮接觸和摩擦問題的伸縮臂有限元模型;隨后分析了各工況下伸縮臂的靜力學性能;為了驗證有限元建模方法的可行性和所建模型的準確性,對伸縮臂的應力應變性能進行了試驗研究。 (3)在靜力學分析的基礎上,采用名義應力法對伸縮臂的疲勞壽命進行了估算;采用所建立的有限元模型,分析了伸縮臂的動態(tài)性能。 (4)以伸縮臂的截面尺寸為優(yōu)化設計變量,采用優(yōu)拉丁方試驗設計方法和響應面函數構建起伸縮臂各響應值與設計變量的近似模型;以伸縮臂整體質量以及工況1和工況2下伸縮臂的階固有頻率作為優(yōu)化目標,第2、3階固有頻率和伸縮臂的強度、剛度以及疲勞壽命作為約束,建立伸縮臂的優(yōu)化數學模型;采用改進型非支配遺傳算法(nsga-ⅱ)在近似模型內進行多目標尋優(yōu),完成伸縮臂的優(yōu)化設計。 本文的研究工作為起重機伸縮臂的設計優(yōu)化提供了理論依據;提出將參數化建模、有限元仿真、疲勞分析和數值尋優(yōu)算法相結合的多目標優(yōu)化方法,也可為其它機械結構的設計優(yōu)化研究提供參考, 用于舉升檢修人員的伸縮臂是高空作業(yè)車的重要的構件。伸縮臂的滑塊處同時受正壓力以及摩擦力作用,該處計算模型的簡化合理與否直接影響其分析計算的準確性。 接觸問題屬于邊界非線性問題,當用有限元程序進行接觸分析時,計算時間較長,收斂與否依賴于模型的復雜程度以及接觸剛度等因素。在有限元分析中,節(jié)點自由度耦合分析方法為線性分析,不存在收斂問題。為了研究這兩種方法在高空作業(yè)車伸縮臂滑塊區(qū)域分析中的差異以及相互替代的條件,在有限元軟件ansys中分別建立了伸縮臂接觸模型和節(jié)點自由度耦合模型。分析結果表明:在模擬滑塊接觸時,自由度耦合方法得到的結果接近于接觸模型;但在鉸接支座處由于這兩種模型差異較大,兩者計算結果相差很大。在此伸縮臂結構分析中,雖然接觸模型中的接觸應力隨載荷呈非線性變化,但兩種模型中結構von mises等效應力隨載荷均為線性變化,這是兩種模型在一定條件下可以相互替代的必要條件。 疲勞失效是結構的常見失效形式。當伸縮臂在變幅、回轉機構啟動或制動時,會受到瞬態(tài)沖擊載荷作用,造成結構振動,產生應力幅和應變幅,過大的應力幅以及應變幅會導致結構疲勞失效。對結構進行瞬態(tài)動力學分析時,需要定義rayleigh阻尼系數,首先通過模態(tài)分析獲得需要的頻率范圍,據此計算出rayleigh阻尼系數,并探討了所選取的頻率范圍對結構振動的影響。通過瞬態(tài)動力學分析,獲得結構在沖擊載荷作用下的振動響應,并以此作為載荷譜在疲勞分析軟件fe-safe中對結構進行疲勞壽命計算。疲勞分析結果表明:不同的計算方法以及平均應力修正方法得到的疲勞壽命相差很大,需要考慮公式的應用情況進行合理的選擇。通過研究阻尼比對結構疲勞壽命的影響,發(fā)現(xiàn)在對數坐標系下疲勞壽命與阻尼比呈線性變化。 一般結構在加工制造過程中都會有一定的初始缺陷或者裂紋,這時在計算疲勞壽命時名義應力法和局部應力應變法就不再適用。對于結構有初始裂紋情況下的剩余壽命的計算一般應用損傷容限法。通過查閱手冊以及相關資料,獲得應力強度因子表達式以及斷裂韌度值,應用帕里斯公式,對受交變載荷的伸縮臂的上蓋板進行了有初始裂紋的剩余壽命的計算,同時討論了工作溫度對有初始裂紋情況下結構剩余壽命的影響。, 高空作業(yè)車作為一種工程車輛,其特殊性在于:一是載人高空作業(yè),其作業(yè)性要求比一般工程車輛高,即所謂“高性”;二是施工場所環(huán)境的“非結構性”,即其工作環(huán)境不可預知并且多變,因此要求對環(huán)境具有“高適應性”;三是其經常用于搶修作業(yè),并且多為室外或野外作業(yè),作業(yè)環(huán)境條件差,所以要求其具有作業(yè)的“率”., 近幾十年,我國經濟