大吨位汽车起重机吊臂设计原理

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1.有限元模型建立

* U. L5 {; I- v' g    有限元模型的建立，既要如实反映结构特征，又要尽量降低模型的复杂程度，本着这一原则，我们对吊臂进行了简化。因为吊臂主要受压弯作用，我们用梁单元beam181建模。按实际各节臂的臂长、搭接长度、滑块位置画线，然后将先前建立各节臂二维截面属性赋给各节臂。吊臂头部和滑轮都进行了简化处理。对模型进行定义单元类型、材料属性等，然后进行网格划分。

/ M- E) m% I# q& g& b& u    2.加载和添加约束
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    按实际受力进行分解后加载到吊臂，包括吊重轴向和横向分解力、钢丝绳拉力和重力等。臂与臂之间耦合了x、y、z三个方向的自由度，并对吊臂后铰点处进行了约束，除了y方向的自由度不约束外，其它5个自由度都进行了约束，另外对变幅油缸下铰点和钢丝绳也进行了约束。加载约束后，用通用求解器进行求解，得出计算结果。

    3.计算结果与有限元计算结果比较
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: T" c1 o; S, q% d    选取两种工况进行比较，一种是全伸臂，即臂长为44.2m，仰角79°，吊重为10t，起升滑轮组倍率为3的情况;另一种是第一节油缸全伸，二节油缸伸1/3，即臂长为27.5m，仰角79°，吊重为20t，起升滑轮组倍率为4的情况。通过比较可以发现，非线性计算方法和有限元模拟两者得出的结果相近，说明本计算结果准确。
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& J: ~- H1 [0 s$ f    计算结果与有限元计算结果比较
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    实验验证
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# P! Q5 u8 j* o" {    在现场进行实验验证时，需要有选择的采用在吊臂上贴电阻应变片来测量吊臂的应变，应变片布置跟程序计算所选危险截面上的各点一致，最大误差不超过20%，考虑到实际测试过程中风载、砝码重量、臂架上翘量、应变片位置的完全准确性等等各种误差因素的累加，计算结果与实测结果可接受，表明程序计算结果真实可靠，对设计研发提供很大帮助。
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# c6 D, O, I5 N* M& j1 P    计算结果与有限元计算结果比较
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    本文使用了以非线性迭代算法开发的汽车起重机吊臂设计软件，对柳工QY70型起重机产品的吊臂进行了计算，而且在选取相同工况的情况下进行了有限元模拟，最终比较结果得出两者误差在5%左右。通过现场试验验证，结果也相吻合。这表明本计算方法是切实可行的。原来来源：http://www.0086crane.com/sell/list-86.html 中华起重网