混凝土泵车布料杆的有限元计算与分析

  HB37型混凝土泵车是一种用于混凝土连续浇筑施工的现代化建筑设备。它具有机动灵活、准备时间短、施工效率高、施工质量好和环境污染小等特点。被广泛应用于桥梁、电厂、钢厂、水处理厂等大型基础设备及高层建筑中。其主要技术参数如下:
布料杆的结构
  HB37泵车布料杆采用“R”型折叠方式,共有四节。{dy}节长度为8860mm,第二节长度为7960mm,第三节长度为7960mm,第四节长度为7855mm。材料选用屈服强度700N/mm2的进口高强度钢板,同时组成布料杆的还有四个变幅油缸、三组四连杆机构和输送管支架等。布料杆通过各变幅缸的伸缩运动和多个四连杆机构来实现其在作业范围内的工作。
布料杆有限元模型的建立
  布料杆臂与臂之间是通过轴、连杆机构以及变幅油缸连接在一起的,所以有限元建模时,分别把每节臂作为一个整体。根据臂的结构特点我们选择SHELL93八节点结构壳单元为主要网格单元,这种单元在单元平面的两个方向上,变形的形状都是二次的,因此有足够的计算精度。再辅以实体元、梁单元、杆单元和刚体元来模拟输送管支架、油缸、连杆和销轴等零部件。网格划分时,为保证最终结果的求解精度,在某些区域进行网格细分,如圆孔和加强板附近、结构过渡区域等,通过调整单元尺寸来控制网格划分的单元质量。整个布料杆共形成单元28723个,其中壳单元有27464个。
混凝土泵车是目前土建工地现场混凝土浇注中不可或缺的机械设备,其功能是将搅拌好的混凝土通过泵送和布料杆传送到需要浇注的部位,完成混凝土构件现场浇注的工序。而泵车的布料杆是泵车设计和制造的关键,布料杆结构的合理与否将直接影响整车的工作性能和作业稳定性。长期以来,我国的泵车布料杆都是整体从国外进口的,但随着国内泵车市场竞争的加剧和产品利润空间的缩小,近几年国内的泵车企业纷纷开始了布料杆的自制工作。如何设计并制造出既满足工作需要又重量最轻的布料杆是每个混凝土泵车生产厂家重点攻关的课题。经过几年的努力,徐州重型机械厂在泵车布料杆的设计理论和技术方面有了一定的突破,本文采用ANSYS软件对我厂自行设计制造的HB37型混凝土泵车布料杆进行了有限元分析。  布料杆所受载荷主要有各节臂的自重、工作载荷、牵引载荷、风载等。自重是体积力,在设定乘动载系数的重力加速度后,软件自动附给单元。工作载荷和牵引载荷则经过计算等效到输送管支架的各节点。风载是面载荷,按250pa的值加在布料杆实体模型的侧面。
  用有限元法对布料杆进行计算,可以获得常规解析法难以求解的一些局部区域的应力分布。布料杆的有限元计算结果表明,各节臂变截面处、不同板厚的板对接处和板的折弯处有应力集中,设计中应尽量减小应力集中对结构的影响。

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