基于patran汽车起重机转台有限元研究

《基于patran汽车起重机转台有限元研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于PATRAN汽车起重机转台有限元研究【摘要】本文针对125吨位汽车起重机的转台进行了受力分析，使用Patran有限元分析软件对其进行了强度和刚度计算，根据计算结果给出了改进转台的设计方案。【关键词】汽车起重机；转台；MSC.Patran有限元转台作为汽车起重机的主要三大部件之一，在整个吊装作业中起着极其重要的作用。它主要由几十块厚度不同、形状各异的钢板、钢梁等拼焊而成，是一种由左右墙板、左右上盖板、底板组件以及加强板组成的半封闭式的大箱形薄壁结构。在作业中，转台形状及受力情况复杂，计算精度难以保证［1］。传统方法是将其作为自由支承的悬臂梁运用解析法进行分析，不但计算起来十分繁琐，计算结

2、果粗糙，而且耗时耗力，难以满足产品更新换代的需求［2］。因此在设计回转台时，只能根据有经验设计者的经验设计，往往会出现不可预料的问题。随着有限元软件的发展应用，人们总结研究出了有限元软件的发展应用以及运用有限元软件对结构进行分析计算的方法，实践也证明，此方法能够真实地模拟转台的吊载工况，不但节省了人力物力，而且计算精度高，正适用目前高速发展的产品需求［3］。1.转台三维模型的建立本文采用强大的三维建模软件Pro/E进行三维模型的建立，由于125吨汽车起重机属于较大型的汽车起重机，故釆用可拆卸式副卷扬结构，转台结构分析时值针对主卷扬及转台焊接主体进行分析。1.转台有限元分析2.1MSC.Pa

3、tran有限元软件F1：下较点力；F2：尾较点力；F3：卷扬拉力；F4：推力油缸拉力；F5：配重力图1转台受力图MSC.Patran是一个集成的并行框架式有限元前后处理及分析仿真系统。MSC.Patran最早由美国宇航局（NASA）倡导开发，是工业领域最著名的并行框架式有限元前后处理机分析系统，其开放式、多功能的体系结构可将工程设计、工程分析、结果评估、用户化设计和交互图形界面集于一身，构成一个完整的CAE集成环境[4、5]o转台受力分析见图1：下较点力F1由变幅油缸施加在转台焊接体上，方向朝后下方；尾较点力F2由起重臂产生，方向朝前上方；卷扬箱处由于受到钢丝绳的拉力，故产生力F3,方向与

4、尾较点力方向相同；该转台由于采用了滑移配重,配重的滑移由主卷扬箱两侧的推力油缸产生F4,方向朝向后方；当挂上配重后，配重对转台焊接体施加竖直向下的配重力F5。2.2转台的物理模型图2转台有限元模型一般来讲，有限元软件的建模功能相对薄弱，所以本文采用强大的三维建模软件Proe进行模型的建立，选择MSC.Patran进行有限元分析。MSC.Patran是一个集成的并行框架式有限元前后处理及分析仿真系统，可直接从CAD/CAM系统中获取几何模型，甚至参数和特征，分析精确度高，计算结果与实际结果更为相近，可指导实物的改进。由于MSC.Patran的面模分析功能强大，故以Proe建立的三维模型为基础

5、，采用solidworks进行模型面模的建立。对受力较大的部位进行局部加强。对受力较小的部位进行开孔减重处理，并对整体结构进行优化，建模基本遵循以下几条原则：(1)由三维模型建立面模的原则是：以板厚的中间平面为面模的位置平面；(2)由于转台的大多数板结构比较规则，所以可采用智能划分法进行网格的划分，单元采用壳单元；(3)变幅油缸下较点、起重臂尾较点、卷扬、配重较点及推力油缸处均采用RBE2的MPC,转台底板与回转支承的连接孔处采用RBE2形式的MPCo(4)不影响受力的工艺孔、倒圆角、倒角等特征对计算结果很小，在建立面模时可不予考虑；(5)转台座圈与底板连接以螺栓连接，应在螺栓孔处建立刚性

6、区域，施加的力或约束应施加在相应孔刚性区域的中心位置处。有限元模型见图2。2.3边界约束条件及载荷根据起重机的工作状态，可知：转台与回转支承连接的刚性区域处，应施加6个方向的全约束，转台受的五种力可通过集中载荷的形式实现。2.4材料属性根据整车的吊载性能，预选转台钢板的材料为HG785,其屈服应力为；许用应力。2.5计算工况以转台工作的4种最恶劣工况进行分析：工况1（全配重最大起重量工况）：额定载荷+侧向载荷+全配重40T,工作幅度3m,吊重125T；工况2（全配重最大起重力矩工况）：额定载荷+侧向载荷+全配重40T,工作幅度6m,吊重86T；工况3（全配重最大起重力矩工况）：1.25超载

7、+全配重40T,工作幅度6m,吊重107.5；工况4（零配重最大起重力矩工况）：1.25超载+0配重,工作幅度5m,吊重102.5；方向的规定：回转支承中心轴与车架座圈上表面的交点定位原点，以整车车长方向为x方向，中回至车头方向为x轴正方向；中回至右机棚方向为y轴正方向；中回至车架上方为z轴正方向。钱点力工况一工况二工况三工况四F1水平141047708492870355531537F1垂直-2294722-223594