|肇庆升降车出租|肇庆升降车出租公司|肇庆升降车公司|     ♎  慈不掌兵,  义不主财 ♎   基于截面应力的升降车动臂载荷计算方法研究.      升降车往往在交变载荷下作业，产生疲劳损伤并累积，达到一定程度就会发生疲劳破坏，因而大多数机械部件的失效都是疲劳破坏导致的疲劳失效。而对于疲劳失效问题的研究，不管是通过疲劳实验台模拟实际作业的台架试验，还是现在在高校和企业都比较流行的通过计算机辅助工程（CAE）进行的疲劳分析，都是建立在有能够反映升降车承载特征的典型载荷谱的前提之下的，所以载荷谱是疲劳寿命预测与分析、台架试验、可靠性设计的前提和依据。而载荷谱其实就是机器承受的典型载荷时间历程，通过某种统计计数的方法处理之后，形成的能够反映载荷大小与出现频数之间关系的表格、矩阵以及其他概率特征值的统称，测取能够反应升降车承载特点的载荷历程是编制载荷谱的关键，直接影响着编制载荷谱的准确性。就吊车这类以高空作业作为主要作业方式的升降车而言，常被要求于各种恶劣的环境下进行施工作业，作业范围大且承受的外载荷复杂多变，很难实测获得载荷时间历程，现有的研究多采用简化或其它替代方式。根据测量对象的不同，可将现有吊车作业载荷的测试分为两种：

       （1）测量工作装置测点位置的应变，在工作装置的高应力应变位置和经常发生疲劳破坏的位置布置应变片，认为通过测量这些测点的应变可以反应整个工作装置的应力水平，测取的应力时间历程编制的应力谱可以作为研究工作装置疲劳问题的依据，测量对象是工作装置本身。这种测量方法相对来说较为简单且容易实现，测取的结果直观明了，是早期结构疲劳分析的重要方式。但是，首先应变数值的大小与结构是息息相关的，对于结构存在差异的两台吊车，实测试验测取的应变时间历程是不同的，编制的应力谱也将有所差别，因而，测取的结果只适用于同试验样机相同机型的吊车，并不能用于推测其他机型的疲劳寿命，也就是说不同型号的吊车都要进行相应的测试试验，将耗费大量的人力和物力；其次，需要在工作装置的高应力应变和经常发生疲劳破坏的位置布片，而现在吊车结构的更新是十分迅速的，随着结构的变化高应力应变和经常发生疲劳破坏的位置也将发生变化，因而试验之前还需找出样机的高应力应变区域，也将耗费大量的时间和精力；另外，这种方法必须在已经存在的真实机型上进行，不利于在设计早期发现不足。

      （2）测量工作装置承受的外载荷，通过测量工作装置各液压缸的压力或者工作装28置敏感点的结构应变，建立其与工作装置所承受的外载荷之间相关关系，实现对工作装置所承受的外载荷的间接测量，测量的对象则由工作装置本身变为工作装置承受的外载荷。这种测量方法测量的对象是工作装置所承受的外载荷，当作业介质和作业过程基本一致时，测取的工作装置所承受的外载荷是相同的，不受工作装置部件结构变化的影响，因而测取的外载荷是适用于同级别所有的机型的。但是，由于间接测取外载荷理论的不成熟，测取的结果与实际情况还有相当大的差距，实际应用价值不大。如通过测量液压缸压力间接推导工作装置外载荷，由于测量的液压缸压力是平面力，所以推导的工作装置所承受的外载荷也将是平面载荷，忽略了作业过程可能存在的侧载和偏载的影响，与真实承载情况不符。因而，该方法还需要更深入的研究与探讨，结合实际情况，建立完善的理论体系。本文要求编制一套具有通用性的吊车关键部件动臂的载荷谱，要求不仅能够作为同型号动臂台架疲劳试验的数据输入，进行疲劳损伤预测；还要求能够作为同型号动臂虚拟仿真分析的加载载荷，进行结构优化设计和计算，确定部件的强度和可靠性。通过借鉴现有的吊车载荷谱测试方面的研究成果，结合吊车作业过程中的载荷特点，可知不管吊车所承受外部载荷如何变化，最终都会反映到工作装置上的结构应变的变化，而载荷与应变之间必然存在某种特定的联系，并且可以通过理论的方法确定。因而，本文采取测量结构应变理论推导的方法间接获取关键部件动臂的外载荷，该方法首先获取的是动臂的外载荷，不受结构变化的影响，只与作业介质和作业过程有关；其次，外载荷是由结构应变理论推导取得的，能更好反映真实情况。

   

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          “角点法”的原理及其应用,  角点处应力状态分析构件在外力的作用下发生变形时，内部会产生相互作用的内力，单位面积上内力则称为应力。应力是矢量，沿截面法向的分量称为正应力，沿截面切向称为切应力。一般情况下，构件内部任意位置的应力都是由正应力和切应力组成的复合应力，难以做出明确的区分。因而，采用“角点法”进行布片测量。“角点法”，是基于对不同截面的正应力分析，发现截面的最大正应力点在角点处，且角点上基本没有剪应力的存在，属于单向应力状态，在角点处沿中轴线方向布片可直接测得角点处的正应力，这就是所谓的“角点法”测量正应力。通常情况下，截面内作用着沿X、Y、Z轴的力Fx、Fy、Fz和力矩Mx、My、Mz。其中沿轴线方向的力Fx称为轴向力，将产生轴向拉压正应力Fx；沿切线方向的力Fy和Fz称为剪力，将分别产生水平切应力Fy和垂直切应力Fz；沿轴线方向的力矩Mx称为扭矩，将产生扭转切应力Mx和呈扇形分布的扭转正应力Mx；沿切线方向的力偶分量My、Mz称为弯矩，将分别产生垂直弯曲正应力My和水平弯曲正应力Mz。测量截面角点处的应力，就可以去除切应力Fy、Fz、Mx的影响，直接获取由Fx、Mx、My、Mz构成的组合正应力。

        常用型材构件正应力分量计算假设角点处的正应力可能的四种正应力分量都存在，分别是轴向拉压正应力Fx、垂直弯曲正应力My、水平弯曲正应力Mz和呈扇形分布的扭转正应力Mx，根据各分正应力在角点处分布特性，可以建立角点处正应力与四种正应力分量的数学关系式，从而计算出各分正应力的大小。（1）具有轴对称截面四种正应力分量大小的计算具有轴对称截面的有矩形截面、箱型截面、工字钢截面等。轴对称截面四种正应力的计算较为简单，由于截面轴对称的特性，截面角点处的正应力分量在数值上各自相等，只存在方向上的不同。建立计算各正应力分量的计算矩阵：Fx——轴向的拉压正应力；Mz——垂直的弯曲正应力；My——水平的弯曲正应力；Mx——约束扭转产生的扇形正应力。  （2）具有一个对称轴截面四种正应力分量大小的计算具有一个对称轴截面的有T形钢截面、槽钢截面等。下面以槽钢截面为例进行四个正应力分量的计算。由于槽钢截面沿Y-Y轴不对称，水平弯曲正应力My在四个角点处31的数值不相等，其中1、3两点相等，用My1表示；2、4两点相等，用My2表示。同样，约束扭转产生的扇形正应力在四个角点处各自的数值也因截面沿Y-Y轴不对称而不相等，其中1、3两点相等，用Mx1表示；2、4两点相等，用Mx2表示。依据矩阵计算规则整理可得：Fx——轴向的拉压正应力；Mz——垂直的弯曲正应力；My1——1、3两点水平的弯曲正应力；Mx1——1、3两点约束扭转产生的扇形正应力。

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