起重机伸缩臂截面拓扑优化

将拓扑优化应用在起重机臂架截面结构设计中,可以解决起重机伸缩臂结构的最优分布问题,从而提高起重机伸缩臂的力学性能,减轻臂架自重.分析拓扑优化中材料变密度法及其相关参数对拓扑优化结果的影响,采用结构力学中的拓扑优化方法建立了伸缩吊臂的拓扑优化数学模型.利用HyperMesh软件建立起重机臂架的有限元模型,并用OptiStruct软件进行优化分析,获得了最优的臂架截面拓扑图.优化结果表明数学模型是合理的,拓扑优化应用在起重机臂架截面设计中是有效的.     

基于ANSYS Workbench的汽车起重机吊臂截面优化设计

工况复杂、节臂尺寸较多无法实现臂架尺寸最优是汽车起重机伸缩臂设计过程中经常遇到的问题,针对此情况研究探索了吊臂截面形状优化的设计方法,并基于ANSYS Workbench软件对臂架截面尺寸参数进行了优化设计计算。在满足强度和刚度约束条件下得到了自重相对减小了10%的吊臂截面尺寸参数值,从而实现了轻量化设计。     

基于APDL的汽车起重机伸缩臂参数化分析

应用ANSYS软件提供的APDL语言对汽车起重机进行参数化建模和受力分析。通过改变模型参数实现对具有相同截面形式伸缩臂的系列化,并根据不同工况下臂架的受力情况分析出几种因素对臂架的影响。通过对比同一工况下不同截面形式吊臂的强度和刚度,找到最有利的伸缩臂截面形状,实现臂架的优化。     

截面型式对伸缩臂局部稳定性的影响

对四边形、六边形截面伸缩臂的稳定性计算方法进行了探讨.编制了相应的计算程序,以QY50汽车起重机为例,对不同截面形式五节伸缩臂稳定性进行了计算,并进行了对比分析.     

门座式起重机臂架及自重平衡系统的优化设计研究

随着经济的发展和国际物流业的繁荣,港口物流对门座式起重机装卸货物的效率、使用的安全可靠性等工作性能提出了更高的要求。因此,对门座式起重机各方面的研究一直是国内外的热点。四连杆铰接组合臂架变幅系统是目前应用较广泛的门座式起重机臂架形式。优秀的变幅系统设计以尽可能降低变幅机构的驱动功率和提高机构的操作性能为目的,臂架系统自重平衡的设计优劣是影响门及整体工作性能、安全性能的重要因素。     

汽车起重机六边形截面箱形伸缩臂计算研究

本文对五节臂六边形截面伸缩臂的设计计算方法进行了探讨。编制了相应的计算程序,对50T汽车起重机伸缩臂强度、刚度、稳定性进行了计算。     

基于APDL的全地面起重机臂架分析

大吨位全地面起重机由于其吊载大、结构复杂,对臂架的结构强度稳定性有很高的要求,因此对臂架结构的计算成为设计的关键。一般的有限元计算方法将主臂简化为beam单元进行分析,这种方法计算简单,建模效率高,但只能对臂架整体应力分布进行分析。采用shell单元对主臂进行建模分析,分析精确,但建模复杂,分析效率低。利用APDL开发基于MATLAB的臂架各工况批量分析程序,可针对不同工况的臂架进行建模组装,提高了计算的效率。     

履带起重机臂架结构可靠性分析

为了预测履带起重机臂架结构的可靠度,将履带起重机臂架的几何尺寸、材料特性参数和作用载荷视为随机变量,建立了以臂架强度、刚度、整体稳定性和压弯杆件稳定性为失效模式的可靠性分析模型,利用响应面法将各隐式功能函数转化为显式表达式,再结合验算点法求得各功能函数的可靠性指标。对现有某型号履带起重机臂架主臂工况进行了可靠性分析。研究结果表明:臂架可靠度随载荷增大而减小,呈非线性变化趋势;相对而言,短臂工况时压弯杆件的稳定性和臂架强度的可靠度较低,臂架倾向于发生压弯杆件失稳和臂架强度失效;长臂工况时臂架整体稳定性的可靠度较低,易发生整体屈曲失效。该研究为臂架的安全程度度量提供了一种基于可靠度的概率评价方法,也为其他大型复杂工程机械产品的可靠性分析与设计提供参考。     

汽车起重机箱形伸缩吊臂最优设计

以吊臂自重为目标函数，以基本臂截面尺寸为设计变量，以吊臂的端部位移、局部稳定性、整体稳定性及设计变量初始给定域为约束条件，建立了吊臂的优化设计数学模型；应用复合形算法对ＱＹ１２Ａ型起重机吊臂进行了优化计算，其自重大幅度下降，强度得到极大发挥     

汽车起重机箱形伸缩臂的模糊优化设计

本文对汽车起重机箱形伸缩臂的截面尺寸进行了模糊优化设计,使其在满足各种强度、刚度、稳定和尺寸约束条件下,伸缩臂的重量最轻。考虑了影响设计的模糊因素和约束条件的模糊性;建立了非对称模糊优化模型;采用最优水平截集法求解,并用二级模糊综合评判确定最优水平值;编制了相应的通用微机程序。对某厂QY20A-81型汽车起重机箱形同步伸缩臂的优化结果表明,效果比较显著,其重量比原设计降低11%以上。     

超大伸缩比机械臂结构设计及其刚度优化方法

定期清理灰库内壁板结干灰已成为保障火电厂机组安全运营的重要措施。针对现有灰库清理机器人普遍存在的清理区间局限、整机刚度不足等突出问题,通过引入基于绳排的同步伸缩驱动机构,融合轻量化高刚度的多节箱式臂体及柔性周向回转关节,创新设计出一款基于超大伸缩比机械臂的灰库全域面清理机器人。在此基础上,通过深入力学分析建立伸缩臂力学模型并提出刚度条件。利用迭代法对伸缩臂截面参数进行优化,获得不同情况下最优截面参数。仿真实验表明经刚度优化后的伸缩臂整体刚度良好,满足灰库清理机器人长期作业要求。     

塔式起重机臂架腹杆布局及尺寸优化设计

为实现塔式起重机臂架布局和尺寸的优化,提出了桁架结构拓扑及尺寸两阶段优化设计方法.第一阶段先建立臂架的周期性板梁拓扑优化模型,使用周期性SKO方法对腹板进行连续体拓扑优化,得到优化的腹板拓扑构型,并通过提取主应力路径将优化的腹板拓扑结构转化为离散的腹杆布局;第二阶段以臂架腹杆截面半径为设计变量,臂架柔度为目标函数,材料体积为约束条件建立优化模型,基于Lagrange乘子法和库恩塔克条件推导腹杆截面尺寸优化迭代准则,基于欧拉公式推导了腹杆稳定性约束条件以保证尺寸优化过程中臂架稳定性.数值分析结果表明,该优化方法能有效地减轻臂架结构质量,提高臂架的刚度,减少变形并降低结构应力水平.     

塔吊起重机臂桁架的拓扑优化设计

以塔吊起重机起重臂桁架为研究对象,采用有限元分析软件建立其部分臂桁架模型,通过加载适当的边界条件和移动载荷后对其受力性能进行分析,并在移动载荷作用下完成了起重机臂桁架的拓扑优化概念设计。结果表明,拓扑优化设计较好地解决了塔吊起重机起重臂内部腹杆铺设的问题,使其臂桁架受力性能得到优化。     

基于AMEsim的起重机伸缩臂液压系统动态仿真

选取了QY-8型液压起重机的伸缩臂液压系统为研究对象,采用AMESim软件建立了液压回路仿真模型,通过模拟不同工况下的负载,对液压系统工作过程进行了动态仿真。分析不同的动态特性曲线发现,动态仿真结果与理论预期效果相符合,且仿真过程平稳,为更大载荷汽车起重机液压系统设计和参数优化提供了依据。     

塔式起重机臂架周期性拓扑优化设计

为实现塔式起重机臂架桁架结构腹杆的布局优化,提出了基于连续体拓扑优化的桁架结构优化设计方法.首先去除起重臂腹杆,用腹板代替,同时为克服臂架细长难以进行拓扑优化的特点,将起重臂划分为若干个优化周期,建立臂架的周期性板梁优化模型;然后使用周期性SKO(soft kill option)方法对腹板进行连续体拓扑优化,优化中使用温度过滤函数消除棋盘格式现象,得到优化的腹板拓扑构型;最后使用有限单元8-邻域网格模型骨架提取算法得到腹板拓扑的中心骨架进而得到优化的腹杆布局.选取QTZ63塔式起重机最大幅度、最大起重量和最大应力3种典型工况作为优化工况,并考虑起升动载荷、风载荷及惯性载荷进行优化设计.基于3种典型工况,从强度、刚度、稳定性方面对原臂架和优化臂架进行了对比分析,验证了优化方法的有效性.     

SQ12QQY型直臂式随车起重机伸缩臂窜臂现象的原因分析及改进措施

对直臂式随车起重机伸缩臂窜臂现象进行了分析,结果表明窜臂现象是伸缩臂油缸参数匹配不合理造成的。提出了伸缩臂油缸的无杆腔面积逐级递增的改进措施,实物验证其能有效地解决窜臂问题。改进措施对其他机型的随车起重机伸缩臂油缸参数设计具有借鉴意义。     

基于MSC.Nastran正面吊运车吊臂有限元建模与分析

吊臂是由基本臂和伸缩臂组成的正面吊运车的关键部件。文章用Pro/Engineering进行几何建模;采用滑移面MPC多点约束技术建立了吊臂结构的Patran有限元分析模型,考虑4种典型位置和4种载荷共16种组合工况以及吊具和集装箱的动载系数、臂架自身的冲击系数等,用Nastran求解器进行了有限元分析,得到了基本臂和伸缩臂的应力与位移变形云图、应力集中处的应力,基本臂回转支座与车架铰接处、俯仰油缸与臂架铰接处的约束反力,以及俯仰油缸与伸缩油缸的受力,在满足相应国标的情况下获得了最优设计。     

考虑基础弹性的履带式起重机回转工况分析

针对回转工况下基础变形导致履带式起重机侧向荷载增大甚至引发臂架破坏或倾翻事故的问题,基于Winkler地基模型,考虑起重机机械结构与弹性基础的耦合作用,应用Adams软件建立多体刚柔耦合作用模型,通过实验数据验证模型的正确性.进一步分析不同的地基系数、回转速度以及起升高度对起重机臂架危险截面应力与整机倾翻稳定性的影响,得到特定基础条件下满足施工要求的工作参数,为履带式起重机的设计以及安全使用提供了参考.     

塔式起重机的分数阶滑模定位和防摆控制

针对塔式起重机防摆控制系统,考虑塔机的回转运动和变幅运动,提出了分层分数阶滑模定位和防摆控制新方法。把塔式起重机防摆控制系统分为小车位移控制系统和负载摆角控制系统两个子系统,采用两层分数阶滑模面,分别设计分数阶滑模控制器控制臂架小车的位移、起重臂的回转角及负载的摆角。与传统的整数阶滑模控制方法相比,加快了系统的响应速度,增强了系统的鲁棒性,改善了系统的控制性能,有效保证臂架小车精确定位和负载的消摆。仿真结果也表明分数阶滑模控制是提高此系统控制性能的一种更有效的方法。     

考虑吊钩组升降的伸缩臂起重机动力学模型研究

建立了一种模拟伸缩臂起重机转台回转,吊臂变幅、伸缩,吊钩升降的运动学、动力学模型.利用光滑连续的正余弦函数描述伸缩臂起重机的运动,使用拉格朗日方法列出吊钩组的动力学方程,并用时变约束方程描述吊钩钢丝绳的升降长度,最终组成微分代数方程,使用约束稳定化方法进行求解.通过算例验证了伸缩臂起重机动力学模型的正确性.该模型可以为伸缩臂起重机的复合动作控制研究及虚拟吊装方案设计提供参考.