高空作业平台臂式的疲劳分析

在疲劳设计与强度校核中有限元技术已经成为一种有效的方法

高空作业平台是用于运送工作人员和工作装备到指定高度进行作业的特种车辆,主要包括伸缩臂、回转平台、工作斗、液压系统和操纵装置等伸缩臂是高空作业平台至关重要的部件,其安全与否直接关系到作业工人及整机的安全运想重工通过选取最危险的工况对国内某型高空作业平台样机伸缩臂进行建模、有限元分析、疲劳强度分析,设计研发出来的高空作业平台臂式是最科学的

高空作业平台目前还没有较全面的设计准则,因其工作情况与起重机类似,故分析计算时参照《工程起重机》和《起重机设计手册》在进行有限元分析时,不分析吊篮和飞臂,因此将它们的作用力与载重量等效转化到臂头,等效力起升载荷对承载结构和传动机构将产生附加动载作用,由于在吊篮和飞臂建模时未作考虑,故将其按照力的转化原则施加在臂头,也作为起升载荷处理对于该动载作用的影响,可考虑通过将起升载荷乘以起升载荷动载系数来解决

运想重工对整机静止时高空作业平台进行有限元分析,故不考虑水平载荷风载荷与工作载荷相比较小,故也不考虑风载荷的影响在Ansys中,通过采用施加加速度的形式来施加力(重力以及惯性力),且根据惯性力的特性,其方向与加速度方向相反

对伸缩臂模型的处理

采用Pro /E建立伸缩臂和滑块的三维实体模型建模时省略伸缩液压缸、链罩、拖链、电缆等结构,仅考虑自重对伸缩臂的影响,忽略模型中小特征如圆角、倒圆、小孔以及凸台等,以避免在进行网格划分时小特征和小结构产生大量的有限元单元,加大计算机的计算时间;避免因网格质量下降而影响结构的分析精度与基于试验的传统方法相比,有限元疲劳计算能够提供零部件表面的疲劳寿命分布图,可以在设计阶段判断零部件疲劳寿命的薄弱环节,可通过修改设计避免不合理的寿命分布

疲劳破坏是指当材料或结构受到多次重复变化的荷载作用后,应力值虽然始终没有超过材料的强度极限,甚至比弹性极限还低的情况下可能发生的破坏高空作业平台是根据工作需要时刻调整整个伸缩臂的伸缩量和起升高度的例如本文研究的工况,尽管整个伸缩臂伸缩量和起升高度确定,但飞臂在不断地旋转,从有限元分析的结果就可以看出在飞臂工作的过程中整个臂架所受的力是不断变化的,特别是最大应力位置处的应力从238096 MPa变化为258004 MPa再变化为246241 MPa由疲劳破坏的定义知结构在受多次重复变化的载荷作用后,在应力值没有达到强度极限时也有可能发生破坏,故应对伸缩臂进行疲劳分析

在设计时,利用Ansys/FE -SAFE软件对高空作业平台伸缩臂进行疲劳寿命分析,能比较清楚地显示臂架各部位的疲劳寿命以及判断出易发生疲劳破坏的位置选用高空作业平台的最危险的工况(伸缩臂静止而飞臂旋转工况)进行分析,在实际应用中,整个伸缩臂起升和伸缩过程中滑块和铰接处都受到不断变化的力的作用运想臂式高空作业平台伸缩臂结构设计及其制造为国内企业提供了一定的参考价值