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某型道路清障救援车起重机构强度分析

更新时间:2009-03-28

0 引言

近年来,对突发性公共安全事件的应急处置引起了社会各界和政府的高度重视和关注,成为保障公众生命财产安全,维护国家安全稳定,构建和谐社会的迫切需要。

2.多写。“多写”就是要多练,养成写作的习惯,写作离不开思考。因此,在生活中,我们要做一个勤思考、善思考的人。并且要勤动笔,把自己的所思所想及时地记录下来,并不断回过头来反思,不断进行修正,只有这样我们才能不断提高我们的写作水平和能力。在此,我建议大家准备一个小本子,一截笔头,放在口袋中,随时随地记录自己的所见、所闻、所思。

在突发性公共安全事件中,道路交通事故占据了最大的比例,其造成的影响公共安全的后果也是极其严重的。据统计,2016年我国共接报道路交通事故864.3万起,同比增加65.9万起,上升16.5%。其中,涉及人员伤亡的道路交通事故212 846起,造成63 093人死亡、226 430人受伤,直接财产损失12.1亿元。我国每年交通运输事故总量仍居高位,事故起数、死亡人数分别约占全国总量的70%和80%,成为群众和政府部门最为关注的公共安全问题。

IPCC第四次评估报告(IPCC,2007)指出,近百年来全球地表平均气温上升了0.74 ℃,与1980—1999年相比,未来20 a全球将可能增温0.4 ℃,而到21世纪末将增温1.1~6.4 ℃。IPCC第五次评估报告(IPCC,2013)认为,气候变化要比原来认识的更加严重,而且有95%以上的把握认为气候变化是人类的行为造成的。

道路交通事故的最大特点在于“突发性”。据我国公安交管部门的调查显示,城市交通拥堵的原因,有40%是交通事故清障救援不及时造成的,高速公路上因交通事故未能及时清障救援往往造成几个小时甚至更长时间的封路,严重影响道路通行能力,甚至因清障救援的不及时造成更大的人员伤亡,严重影响公共安全。这就要求道路交通事故的清障救援应快速高效,急需具备多种作业功能于一体的道路综合救援装备。

本文以某型道路清障救援车为研究对象,通过三维实体建模和有限元分析等手段,研究设计一款适用于复杂道路清障救援环境的起重机构,选取吊臂举升60°全缩、全伸等典型危险工况,对其起重机构的强度分析,以保障该款清障救援装备达到相关的技术要求提供起重机构模块的可靠技术方案。

1 起重机构技术参数确定

根据目前道路运输清障救援市场需求,结合《清障车》(QC/T 645)、《起重机设计规范》(GB 3811-2008)、《起重机安全规程》(GB 6067-2010)、《汽车起重机和轮胎起重机试验规范》(GB/T 6068-2008)、《液压系统通用技术条件》(GB/T 3766-2001)、《液压元件通用技术条件》(GB/T 7935-2005)等标准的相关设计要求,通过应用有限元分析、运动力学仿真等先进虚拟样机设计手段,优化结构布局、减轻总成重量,完成该款复杂道路环境交通事故清障救援车的起重机构结构设计。在起重机构的设计过程中使用了目前较先进的虚拟样机设计手段,使用有限元软件计算了多种工况下的应力分布,为结构的设计提供了参考数据,优化了结构,减少了重量。起重机构具体技术参数如表1所示。

大赵像一个充了电的话匣子就等林蓝按“开关”呢,他双眼放光、哇啦哇啦说了一大堆,而林蓝也完全被大赵的话题带动了,一会儿觉得客户难缠到变态,一会儿又觉得大赵对工作真是勤恳认真,不由地给他点赞。

生态环境的保护和治理是旅游提质升级的根本。首先需要保护山体,尤其对景区周边和旅游公路沿线的山体进行保护,严防山体遭到破坏;其次是林相改造,对景区周边和旅游公路沿线的林相进行改造,做到四季有景、错落有致、层次分明;最后需要全面治污,对城区、景区、河道、水系进行治理整顿,通过治理逐步实现城镇、景区污水零排放。

 

表1 起重机构主要技术参数Tab.1 Main technical parameters of the lifting mechanism

  

技术指标吊臂型式最大起吊质量全伸出最大起吊质量基本臂长度全伸臂长度最小额定幅度基本臂最大起升高度全伸臂最大起升高度半伸臂最大起升高度单位/k g k g参数三节3 0 0 0 0 8 0 0 0 5.3 1 1.3 5 6 1 2 6 0°仰角时起吊质量吊臂变幅角臂长5.4 5 m臂长8.4 7 m臂长1 1.4 7 m m m°m m m k g k g k g°8.5 3 0 0 0 0 1 1 0 0 0 8 0 0 0 6 0

2 起重机构的设计与建模

起重机构是完成事故车辆起吊作业的重要总成,常安装于副车架上,能够执行举升和伸缩等动作;通常与绞盘、钢丝绳等配合,完成对事故车辆的牵拉、起吊、扶正等作业。

吊臂的位置约束为吊臂底部与转台连接处的旋转支撑,及吊臂中部与变幅举升油缸连接的旋转支撑;载荷约束为作用于吊臂起吊端处的起吊重量压力8 000×9.8=78 400 N。吊臂约束设置情况如图4。

  

图1 起重机构总体结构图Fig.1 The overall structure of the lifting mechanism

四大家鱼的养殖周期一般为6~10个月或长达15个月,草鱼上市规格为1.2g/尾以上,用吊网捕捞,捕获率达95%以上。因此,可根据市场行情、灵活掌握上市时间。中华鳖养殖周期较长,一般要三年以上。中华鳖捕获不可能像池塘养殖干塘捕捞,要进行诱捕。广东梅州市渔业技术推广与疫病防控中心发明了野外大水面中华鳖诱捕装置,效率很高。因为要进行诱捕,所以要在夏、秋两季摄食季节捕捞,体重500g以上就可上市。

吊臂的位置约束为吊臂底部与转台连接处的旋转支撑,及吊臂中部与变幅举升油缸连接的旋转支撑;载荷约束为作用于吊臂起吊端处的最大起吊重量压力30 000×9.8=294 000 N。起重机构约束设置情况具体如图2。

D3 dissection: Super-extended LND including perigastric, supra-pancreatic and para-aortic areas for AGC with a risk of extensive nodal involvement.

起重机构的回转机构采用XM-F40型的液压马达作为回转动力,通过减速机带动回转支承,实现转台及吊臂在360°范围内连续旋转。起重机构其余结构部件采用Q345材料。

3 起重机构的强度分析

3.1 吊臂举升60°全缩工况

根据现代道路运输清障救援装备的发展趋势,根据实际市场需求,针对某型号道路清障救援车的应用和设计要求,通过三维实体建模和有限元分析,研究设计了一款适用于复杂道路清障救援环境的起重机构。

起重机构的吊臂为三节臂,臂体截面为四边形箱式结构,臂体全部采用Q345钢板拼焊而成;基本臂内装有第一伸缩臂和第二伸缩臂,由伸缩油缸控制其有序伸缩,总伸缩行程可达6 000 mm,吊臂最大臂长可达11 300 mm;吊臂仰角范围为0~60°,由两个125/90-1380的变幅举升油缸控制其角度。

  

图2 最大起吊作业时的起重机构约束情况Fig.2 Lifting mechanism constraints for maximum lifting operation

经计算得知,起重机构最大起吊作业时的最大应力发生在吊臂起吊端处,最大应力为105.08 MPa,小于其屈服极限345 MPa,满足设计要求。

  

图3 最大起吊作业工况下起重机构的应力云图Fig.3 Stress cloud chart of lifting mechanism undermaximum lifting operation condition

通过求解起重机构的等效应力,其应力云图如图3所示。

3.2 吊臂举升60°全伸工况

吊臂在举升60°全伸时可吊起8 t重物,此时亦为吊臂的危险受载工况。为此还需对吊臂在60°全伸起吊8t时的受载情况进行强调校核。

起重机构由吊臂、举升变幅油缸、伸缩油缸、转台、回转机构等部件组成,其总体结构组成如图1所示。其中转台和副车架的转台底板总成连接,通过回转机构驱动,可以实现吊臂的360°旋转。

通过求解吊臂的等效应力,其应力云图如图5。

  

图4 全伸起吊作业时的吊臂约束情况Fig.4 Hanger arm restraint in full extension lifting operation

  

图5 全伸起吊作业工况下吊臂的应力云图Fig.5 Stress cloud chart of the crane arm under full extension lifting operation

经计算得知,吊臂全伸起吊作业时的最大应力发生在吊臂起吊端处,最大应力为30.8 MPa,考虑到起吊时吊臂斜拉及重物晃动的情况,计入动载荷系数2,即最大应力61.6 MPa,小于其屈服极限345 MPa,满足设计要求。

4 结语

由于起重机构的最大起吊质量30 t发生在吊臂举升60°全缩时,因此该工况即为起重机构的危险受载工况,也即是其吊臂的危险受载工况。由于吊臂为整个起重机构的关键受载部件,通过校核分析吊臂此时强度情况,等效起重机构强度情况。

根据设计要求规定,该车起重机构的最大起吊质量为30 t,吊臂全伸出时最大起吊质量可达8t;基本臂最大起升高度可达6 m,全伸臂最大起升高度可达12 m。

在此基础上,选取吊臂举升60°全缩、全伸等典型危险工况,对其起重机构的强度分析。研究结果表明其最大应力均满足设计要求,增强了装备的起吊重量,扩大了装备的使用范围,对道路交通事故的快速有效清理具有积极作用。

参考文献:

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[3]施云权,王美成.起重臂局部屈曲的有限元分析[J].工程机械,2006,8.

11月9日,大会主办方组织参会代表参观久盛地板有限公司、浙江森林之星文化地板有限公司(中国地板博物馆)、浙江世友木业有限公司。

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刘宏利,张国胜,唐歌腾,郎玉勤
《交通节能与环保》 2018年第02期
《交通节能与环保》2018年第02期文献

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