CN111639391A - 一种作业车车臂截面参数选用方法 - Google Patents

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Abstract

一种作业车车臂截面参数选用方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、臂体截面种类；S2、以截面高宽比
Figure 337779DEST_PATH_IMAGE002
为尺寸参数，利用建模软件计算不同高宽比截面的抗弯截面系数W和截面积S，并进行屈曲分析，得到屈曲载荷因子
Figure 42430DEST_PATH_IMAGE004
，由
Figure 584270DEST_PATH_IMAGE006
得到截面尺寸系数
Figure 552226DEST_PATH_IMAGE008
，选择
Figure 689770DEST_PATH_IMAGE008
最大的截面高宽比，确定截面高宽比的大小；S3、根据S2分析得到的结果确定截面的
Figure 932533DEST_PATH_IMAGE002
后，建立该截面不同圆角半径臂体有限元模型，进行静力学分析分析，得到应力
Figure DEST_PATH_IMAGE010
和位移量
Figure 328879DEST_PATH_IMAGE012
，并进行屈曲分析，得到屈曲载荷因子
Figure 998895DEST_PATH_IMAGE014
，由
Figure 113481DEST_PATH_IMAGE016
得到截面圆角系数K，选择K最大的截面圆角半径，确定截面圆角半径的大小。本发明能够缩短开发设计时间、提高材料利用率、降低设计成本。

Description

一种作业车车臂截面参数选用方法
技术领域
本发明涉及专用车制造技术领域，具体涉及一种作业车车臂截面参数选用方法。
背景技术
作业车车臂又称作业臂，是作业车辆完成吊运或托举功能的最重要构件，广泛应用在抢险救援、设施安装养护等领域，相关领域的使用环境通常较为恶劣，对作业臂的性能要求较高。近些年随着城市化、工业化的不断发展，对可以进行特种作业的作业臂需求量很大。市面上作业臂截面类型较多，伸缩式作业臂以箱型臂体为主，通常截面的不同的截面尺寸和折弯圆角半径会对作业臂的力学性能产生影响。该作业臂的截面参数选用存在以下问题：
（1）作业臂截面尺寸的选择依靠经验及模仿国外同类型臂体，后续进行有限元及试验验证，设计周期长，研发成本高，未形成相应的选用方法；
（2）现有作业臂设计时少有考虑臂体圆角对力学性能的影响，臂体圆角半径未结合力学性能进行选用，仅由臂体折弯成形时的圆角半径来确定，不能发挥作业臂最佳力学性能，材料利用率低。
因此，开发出一种作业车车臂截面参数选用方法，提高设计开发效率，降低成本，提高材料利用率的作业车车臂截面参数选用方法具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷和不足，提供一种能够缩短开发设计时间、提高材料利用率、降低设计成本的作业车车臂截面参数选用方法。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种作业车车臂截面参数选用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、依据工作高度、额定载荷、底盘参数、实际生产条件等选择合适的臂体截面种类；
S2、对确定类型的截面，以截面高宽比
Figure 744453DEST_PATH_IMAGE001
为尺寸参数，利用建模软件计算不同高宽比截面的抗弯截面系数W和截面积S，并进行屈曲分析，得到屈曲载荷因子
Figure 501057DEST_PATH_IMAGE002
，综合抗弯截面系数W、屈曲载荷因子
Figure 838104DEST_PATH_IMAGE002
和截面积S，得到截面尺寸系数
Figure 883420DEST_PATH_IMAGE003
：
Figure 872105DEST_PATH_IMAGE004
，选择
Figure 889739DEST_PATH_IMAGE003
最大的截面高宽比，确定截面高宽比的大小；
S3、根据S2分析得到的结果确定截面的
Figure 571257DEST_PATH_IMAGE001
后，建立该截面不同圆角半径臂体有限元模型，进行静力学分析，得到应力
Figure 307131DEST_PATH_IMAGE005
和位移量
Figure 335392DEST_PATH_IMAGE006
，并进行屈曲分析，得到屈曲载荷因子
Figure 4271DEST_PATH_IMAGE007
，综合屈曲载荷因子
Figure 732056DEST_PATH_IMAGE007
、应力
Figure 814281DEST_PATH_IMAGE005
与位移量
Figure 816872DEST_PATH_IMAGE006
，得到截面圆角系数K：
Figure 809099DEST_PATH_IMAGE008
，选择K最大的截面圆角半径，确定截面圆角半径的大小。
所述步骤S2中，D在0.4～1倍的H范围内变化，截面厚度T是截面高度H的0.01～0.05倍。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
1、本发明将繁琐臂体截面尺寸的选用简化为截面尺寸系数
Figure 566840DEST_PATH_IMAGE003
，通过对比不同截面尺寸的
Figure 277307DEST_PATH_IMAGE003
大小，可以便捷快速的找到合适的截面高宽比，形成截面高宽比选用方法，并且该选用方法对于不同形状的箱型臂体均适用，具有通用性。
2、本发明引进了新的参数截面圆角系数K，通过截面圆角系数K可以快捷的对不同圆角半径的臂体进行比较，选择性能最优的臂体圆角，同时该截面圆角的选用方法也具有通用性。
附图说明
图1是矩形作业臂截面示意图。
图2是本发明中不同高宽比特征值屈曲分析云图结构示例。
图3是本发明中不同圆角臂体特征值屈曲分析云图结果实例。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
一种作业车车臂截面参数选用方法，包括以下步骤：
S1、依据工作高度、额定载荷、底盘参数、实际生产条件等选择合适的臂体截面种类，本实施例选用小型轻载作业车常用的矩形截面，截面示意图参见图1；
S2、对确定类型的截面，以截面高宽比
Figure 411485DEST_PATH_IMAGE001
为尺寸参数，其中H为300mm，T为H的0.12倍，D在0.4～1倍的H范围内变化，每间隔0.1为一个截面，求得不同截面的抗弯截面系数W和截面积S，并通过使用ANSYS对臂体进行特征值屈曲分析，得到屈曲载荷因子
Figure 258218DEST_PATH_IMAGE002
。特征值屈曲也称线性屈曲或欧拉屈曲，作业臂箱体承受轴向的压力作用时，若轴向压力大于临界载荷，臂体受到横向扰动产生挠曲后不会复原到原有的状态，产生了结构失稳。ANSYS得到的特征值屈曲分析结果为多阶，结果分为两种情况：
1）不同阶的屈曲载荷因子均为正值，则取一阶屈曲载荷因子作为
Figure 858964DEST_PATH_IMAGE002
；
2）不同阶的屈曲载荷因子由负过渡到正值，则取最小的非负屈曲载荷因子作为
Figure 426035DEST_PATH_IMAGE002
。
如图2所示，将最小的非负屈曲载荷因子作为有效的屈曲载荷因子
Figure 239270DEST_PATH_IMAGE002
，综合抗弯截面系数W、屈曲载荷因子
Figure 330723DEST_PATH_IMAGE002
和截面积S，得到截面尺寸系数
Figure 836791DEST_PATH_IMAGE003
：
Figure 521850DEST_PATH_IMAGE004
，求得
Figure 997831DEST_PATH_IMAGE003
的值并比较每个截面
Figure 881473DEST_PATH_IMAGE003
的大小，选择
Figure 653382DEST_PATH_IMAGE003
值最大的截面，确定臂体截面的高宽比参数H和D，同时得出厚度T。
Figure 560159DEST_PATH_IMAGE003
越大，截面抗弯和抗曲性能越强，臂体体积越小，相应的减轻了臂体质量；
S3、根据S2分析得到的结果确定截面的
Figure 839830DEST_PATH_IMAGE001
后，考虑不同圆角半径R对截面的影响。分析不同圆角半径的屈曲载荷因子、强度及刚度。其中圆角半径R可从5mm至25mm变化，每间隔5mm设置一个臂体，建立该截面不同圆角半径臂体有限元模型，进行静力学分析分析，得到应力
Figure 46821DEST_PATH_IMAGE005
和位移量
Figure 629112DEST_PATH_IMAGE006
，并进行屈曲分析，得到屈曲载荷因子
Figure 147818DEST_PATH_IMAGE007
。ANSYS得到的特征值屈曲分析结果为多阶，结果分为两种情况：
1）不同阶的屈曲载荷因子均为正值，则取一阶屈曲载荷因子作为
Figure 840967DEST_PATH_IMAGE007
；
2）不同阶的屈曲载荷因子由负过渡到正值，则取最小的非负屈曲载荷因子作为
Figure 168043DEST_PATH_IMAGE007
。
如图3所示，将最小的非负屈曲载荷因子作为有效的屈曲载荷因子
Figure 45869DEST_PATH_IMAGE007
，将不同截面圆角半径R的屈曲载荷因子
Figure 661659DEST_PATH_IMAGE007
，应力
Figure 781668DEST_PATH_IMAGE005
与位移量
Figure 432092DEST_PATH_IMAGE006
代入
Figure 887344DEST_PATH_IMAGE008
，比较不同圆角半径K值大小，选择K值最大的圆角半径，确定截面最佳的圆角半径大小，为后续折弯工艺的折弯圆角半径提供依据。K越大的圆角半径臂体，力学性能越好。

Claims (2)

1.一种作业车车臂截面参数选用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、依据工作高度、额定载荷、底盘参数、实际生产条件等选择合适的臂体截面种类；
S2、对确定类型的截面，以截面高宽比
Figure 87170DEST_PATH_IMAGE002
为尺寸参数，利用建模软件计算不同高宽比截面的抗弯截面系数W和截面积S，并进行屈曲分析，得到屈曲载荷因子
Figure 535469DEST_PATH_IMAGE004
，综合抗弯截面系数W、屈曲载荷因子
Figure 846364DEST_PATH_IMAGE006
和截面积S，得到截面尺寸系数
Figure 241574DEST_PATH_IMAGE008
：
Figure 619728DEST_PATH_IMAGE010
，选择
Figure 35665DEST_PATH_IMAGE008
最大的截面高宽比，确定截面高宽比的大小；
S3、根据S2分析得到的结果确定截面的
Figure 833857DEST_PATH_IMAGE002
后，建立该截面不同圆角半径臂体有限元模型，进行静力学分析，得到应力
Figure DEST_PATH_IMAGE012
和位移量
Figure 563916DEST_PATH_IMAGE014
，并进行屈曲分析，得到屈曲载荷因子
Figure 763953DEST_PATH_IMAGE016
，综合屈曲载荷因子
Figure 787010DEST_PATH_IMAGE016
、应力
Figure 72498DEST_PATH_IMAGE012
与位移量
Figure 340668DEST_PATH_IMAGE014
，得到截面圆角系数K：
Figure 175638DEST_PATH_IMAGE018
，选择K最大的截面圆角半径，确定截面圆角半径的大小。
2.根据上述权利要求1所述的一种作业车车臂截面参数选用方法，其特征在于，所述步骤S2中，D在0.4～1倍的H范围内变化，截面厚度T是截面高度H的0.01～0.05倍。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113204833A (zh) * 2021-04-30 2021-08-03 湖南南方宇航高精传动有限公司 传动设计系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105005636A (zh) * 2015-03-27 2015-10-28 徐州重型机械有限公司 一种高空作业车辆筒形臂架系统参数化计算方法
FR3027132A1 (fr) * 2014-10-08 2016-04-15 Snecma Procede de modelisation d'une pale d'une helice non-carenee
US20170046975A1 (en) * 2015-08-12 2017-02-16 Illinois Tool Works Inc. Stick welding electrode holder systems and methods
CN106596028A (zh) * 2016-12-23 2017-04-26 中国船舶工业集团公司第七0八研究所 一种悬臂横梁支撑的甲板纵骨梁柱屈曲临界载荷的确定方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3027132A1 (fr) * 2014-10-08 2016-04-15 Snecma Procede de modelisation d'une pale d'une helice non-carenee
CN105005636A (zh) * 2015-03-27 2015-10-28 徐州重型机械有限公司 一种高空作业车辆筒形臂架系统参数化计算方法
US20170046975A1 (en) * 2015-08-12 2017-02-16 Illinois Tool Works Inc. Stick welding electrode holder systems and methods
CN106596028A (zh) * 2016-12-23 2017-04-26 中国船舶工业集团公司第七0八研究所 一种悬臂横梁支撑的甲板纵骨梁柱屈曲临界载荷的确定方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HIMANGSHU BHUSAN BASKEY 等: "Design of metamaterial based structure for the radar cross section reduction of a microstrip antenna", 《2014 IEEE INTERNATIONAL MICROWAVE AND RF CONFERENCE (IMARC)》 *
张平格 等: "作业车吊臂结构分析与优化设计", 《煤炭工程》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113204833A (zh) * 2021-04-30 2021-08-03 湖南南方宇航高精传动有限公司 传动设计系统
CN113204833B (zh) * 2021-04-30 2022-04-12 湖南南方宇航高精传动有限公司 传动设计系统

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