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潘祖聪
安徽水利水电职业技术学院 安徽省合肥市 231603
摘 要：本文主要研究了移动吊车底座的设计和应用.底座是专门用于吊车在抢险作业时的支撑,可替代铁路枕木使用,采用高强度薄钢板通过特殊焊接制成的密封体.底座重量轻,承压能力大,具有搬运方便,可组合使用,不易损坏和多次重复使用的特点.优化设计后的底座作为移动吊车支撑可节省救援时间,减轻劳动强度,提高了救援效率.
关键词：移动吊车底座设计：ANSYS研究：优化设计
1.引言
移动吊车是专门对铁路事故中的铁路机车车辆或其它障碍物进行起吊清理的特种用途车辆,也可用于一般的起重目的.当它在救援现场实施救援起重作业时,需将吊车四个支腿撑起,使吊车车轮脱离轨面,靠四个支腿承受白重及被吊物体重量,支腿着力点一般都在松软路面上,需要用大量枕木垫平,方能支承重量.为了节省救援时间,我们设计了—套底座来代替枕木,提高了救援效率,专用于铁路、公路桥梁施工的移动吊车的支撑.
2.方案设计
2 1 底座的三维模型建立
根据提供的原始二维图纸,对其进行三维模型的转换.由于需要承载100吨重量,上层底座1、2层内部结构需要增加布置成5个T型梁,中层底座也随着做相应的调整.利用UG软件建模后,最终的结构如图l所示.
2 2 底座有限元模型建立
在ANSYS里创建模型,由于上层底座的内部结构改用了工型梁,因此在构建上层底座1、2层的接触面和上层底座2层与中层底座的接触面时难度有所加大,建模时这两个接触面都由小面构成.初步设计的承载100吨组合底座整体结构如图2所示.
2 3 底座的有限元分析
施加约束,对模型加载集中力,分析的结果如图3的应力云图所示.
从图3可以看出,模型的最大的Vonmise应力值为330.566MPa,出现在上层底座1层,最小的Vonmise应力值出现在长枕式底座层,最大位移值为0.613496mm.
从图2和图3比较这两个模型,可以发现,在将上层底座的内部结构由T型梁改成工型梁后,应力集中的现象有了明显改善.不过根据图3的应力云图可以看出,模型的应力值偏大,上面三层的结构仍然不够合理,还需要进行改进.
保持上层底座的结构不变,对中层底座的内部结构作调整,将5个T型梁的中心距改为130,120,120,130.为了使中层底座与上层底座2层的接触边与中层底座的侧梁中心面共线,其中1号和5号T型梁的靠外一侧翼缘宽度相应地由25mm调整为20mm.其余各层均不做改动.求解后应力云图如图4所示.
经过强度和刚度分析,整个底座最大变形位移在允许的范围之内,满足实际生产需求.用ug创建的承载100吨方案的最终装配结构图如图5所示.
3.实验验证
外力加载后底座外形保持良好,无变形倾斜现象.实验数据见表1.
实验过程如图6所示.
4.结语
设计方案中各层底座的内部结构采用空心的形式,以T型梁或工型梁作支撑,而且根据应力分布大小灵活地调整所用钢板的厚度,不仅节省了材料,降低了生产成本,而且减轻了底座白重,使搬运更省力,使用更方便.
整个组合底座由各层底座叠码而成,能满足不同高度的需求.与枕木相比,数量更少,搬运更迅速,受救援现场的环境环境影响更小.而且因为底座是由钢板焊接而成的,结构更坚固,能重复使用的次数也更多.组合底座的使用为移动吊车进入救援场所提供了便利,解决了在恶劣环境下不能施救的难题,提高了救援效率.
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