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影响布料机抗倾覆性的重要因素

作者:admin 发布时间:2015-07-22
内容摘要:国内首次研制成功的大跨度布料机,已广泛应用于国家重点基础工程和国防设施建设,属于复杂大型工程机械装备,由底盘、布料臂架和送料臂架三部分组成。其中布料臂架结构复杂、承载多变

国内首次研制成功的大跨度布料机,已广泛应用于国家重点基础工程和国防设施建设,属于复杂大型工程机械装备,由底盘、布料臂架和送料臂架三部分组成。其中布料臂架结构复杂、承载多变,是布料机的关键部件。

目前国内布料机的设计人员尚未很好地使用动力分析和结构分析软件,设计仍然依靠经验或自编计算程序,了解和吸收国外先进技术不够,布料机在设计上偏保守,如臂架结构笨重等。区别于以往国内小型布料机传统经验设计和常规设计方法,该布料机从方案设计、结构设计到造型设计,大量采用计算机仿真等先进设计制造与有限元分析技术,对布料臂架进行基于“材料-结构-性能”的综合设计与优化。

布料臂架的自重是影响布料机抗倾覆性的重要因素之一。臂架的绝大部分质量集中在主梁和侧杆上,因此,臂架减重的实质就是在不影响布料机正常使用性能的前提下使桁架与侧杆的尺寸最小化。同时在一定尺寸范围内,桁架与侧杆壁厚不变,外径增大可使臂架绕旋转中心的转动惯量增大,从而提高整个臂架的刚性。但尺寸增大的一个负面效应是导致臂架自重增大,结果会使布料臂架与支架及油缸铰接处的支承力增大,使转盘主轴承与油缸活塞的轴向力增加,同时影响支承铰链和转台的灵活性,导致“卡死”,甚至会因此引起整个布料机的倾覆。

鉴于此,本文着眼于这两者之间矛盾的平衡。为提高产品水平,根据工程设计规范、现场调研数据,考虑到实际施工过程中的多种恶劣工况,采用一种多目标优化策略。利用参数化有限元建模方法,基于ANSYS软件平台实现复杂布料臂架系统的优化模型的建立。然后采用全局收敛效果较好的微型多目标遗传算法对臂架结构的刚度和自重进行优化,不仅可以高效率地实现主梁截面尺寸的选取,还可以同时提供多种结构尺寸控制方案,以满足不同的臂架性能控制需要,为臂架设计和系统优化提供重要理论依据。
 

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