有限元分析中钢丝绳滑轮的处理.pdf

1、 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/有 限 元 分 析 中 钢 丝 绳 滑 轮 的 处 理虹涛冯洪同 济 大 学 卢 耀 祖徐 州 工 程 机 械 研 究 所犷 之 汾 粉 树 片 杏 公 , 村 、勿 析 扮 必 粤 宙 吞 全 析 树 树 , 分 , , 冬 公 肠 的 片 ” , 树 , , 树 沂 才 二 令 的 粉 的 的 的 析 炸忿 摘 要 本 文 介 绍 了 在 有 限 元 分 析 时 , 采 用 杆 单 元 模 拟 钢 丝 绳 滑 轮

2、 作 用 的 方 法 , 并 用 实 例 证 实 该 方 忿、 ,墓 法 能 准 确 反 映 结 构 的 实 际 受 力 状 况 吩 、 、 、 。 、 , 、 、 、 、 , 二 、 、 、 、 、 、 、 , 二 、 、 。 、 。 、 、 , 二 。 杏 、 摊 、 、 、 、 。 、 、 、 。 。 店叙 词 钢 丝 绳 滑 轮 杆 单 元 有 限 元在 结 构 的 有 限 元 分 析 中 , 如 何 处 理 钢 丝 绳滑 轮 , 直 接 影 响 到 结 构 计 算 的 精 度 。 利 用 自 编的 有 限 元 程 序 进 行 计 算 时 , 常 常 可 以 根 据 钢 丝绳 滑 轮

3、的 受 力 特 点 , 构 造 一 特 殊 的 单 元 , 这 样的 分 析 是 可 以 符 合 结 构 实 际 受 力 状 况 的 。 但 是在 采 用 通 用 有 限 元 程 序 的 单 元 库 中 找 不 到 钢 丝绳 滑 轮 单 元 。 因 而 , 在 有 些 计 算 中 仅 仅 把 钢 丝绳 简 化 为 杆 单 元 , 而 不 考 虑 滑 轮 的 作 用 。 这样 , 显 然 不 可 能 保 证 钢 丝 绳 的 轴 力 , 以 及 滑 轮轴 对 支 承 的 作 用 与 实 际 状 况 相 同 。受 力 状 态 如 图 所 示 。 滑 轮 两 端 的 钢 丝 绳 轴向 拉 力 相 等

4、, 即 、 二 几 。 滑 轮 轴 对 支 承 座 的作 用 力 等 于 , 和 兀 的 合 力 。对 忆 不 河介 , 愁向护洲尸丫,矛仁 ,图本 文 试 图 根 据 滑 轮 钢 丝 绳 的 实 际 受 力 特在 建 立 计 算 模 型 时 , 利 用 通 用 程 序 中 的 杆 单提 出 一 种 对 钢 丝 绳 滑 轮 的 新 的 处 理 方 法 。钢 丝 绳 滑 轮 的 受 力 特 点忽 略 摩 擦 力 的 影 响 , 钢 丝 绳 滑 轮 承 载 后 的有 限 元 分 析 时 钢 丝 绳 滑 轮 的 处 理根 据 钢 丝 绳 滑 轮 的 构 造 和 受 力 特 点 , 在 建立 有 限

5、元 计 算 模 型 时 , 基 本 思 想 是 在 局 部 构 造一 个 在 平 面 内 三 杆 交 汇 于 一 点 的 体 系 , 来 模 拟钢 丝 绳 滑 轮 作 用 。 即 把 滑 轮 两 端 的 钢 丝 绳 分 别点元一 般 不 易 发 热 , 可 以 采 用 相 对 较 大 的 比 压 值 ,以 便 减 小 制 动 带 的 宽 度 。 由 于 结 构 尺 寸 图中 的 值 的 限 制 , 一 般 用 蹄 式 制 动 器 。转 向 系挖 掘 机 经 常 在 高 低 不 平 的 地 面 上 行 驶 , 因二 转 向 拉 杆 应 位 于 差 速 器 壳 体 的 上 部 , 使 拉 杆到 壳

6、 体 的 保 护 。 因 机 器 重 量 大 , 转 向 阻 力 较适 合 采 用 双 转 向 液 压 缸 。 拉 杆 受 力 也 大 ,二 应 尽 量 不 打 弯 。 为 了 避 免 千 涉 , 差 速 器 壳体 尺 寸 要 小 。小 结挖 掘 机 驱 动 桥 设 计 成 功 的 关 键 是 轮 边 行 星减 速 的 速 比 足 够 大 , 从 而 可 减 小 万 向 节 、 大 伞齿 轮 的 尺 寸 , 满 足 桥 体 设 计 对 结 构 尺 寸 的 要求 。 但 由 于 轮 毅 直 径 的 限 制 , 完 全 做 到 这 一 点有 一 定 的 难 度 。 轮 式 液 压 挖 掘 机 底

7、盘 属 于 承 载底 盘 , 对 桥 体 结 构 应 有 较 高 的 强 度 要 求 。收 稿 日 期 二 司 一飞 械 , 一 一 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/,叭,月月口月万口又 两 个 杆 单 元 , 其 轴 线 与 钢 丝 绳 实 际 轴 线 重合 。 同 时 再 构 造 一 新 的 杆 单 元 , 它 处 于 其 它 两杆 单 元 的 对 称 轴 上 , 代 替 了 滑 轮 的 作 用 。具 体 方 法 是 , 先 把 滑 轮 两 端

8、钢 丝 绳 的 轴 线反 向 延 长 相 交 于 点 , 然 后 连 接 与 滑 轮 中心 如 图 。 这 样 就 形 成 了 三 杆 交 于 月的 体 系 。 杆 月 和 相 当 于 钢 丝 绳 的 作 用 ,截 面 参 数 按 实 际 钢 丝 绳 取 。 而 杆 口 模 拟 滑 轮的 作 用 , 截 面 参 数 比 钢 丝 绳 大 儿 个 数 量 级 。一 般 情 况 下 , 滑 轮 中 心 的 坐 标 、 滑 轮半 径 以 及 两 钢 丝 绳 的 轴 线 位 置 都 是 已 知 的 , 只要 求 出 点 坐 标 即 可 。域特 例滑 轮 两 端 钢 丝 绳 平 行 的 情 况 , 如 转

9、 向 定 滑轮 、 起 升 机 构 中 的 动 滑 轮 等 。 其 处 理 方 法 是 ,把 钢 丝 绳 与 滑 轮 的 切 点 滩 、 与 滑 轮 中 心 口 连接 起 来 、 作 为 刚 性 较 大 的 杆 单 元 即 酬 如 图 。图显 然 , 、 的 直 线 方 程 分 别 为工 二 少 , 七 二 一 介式 中 , “ 为 直 线 的 斜 率 由 平 行 关 系广 滩 , 为 直 线 的 斜 率 , , “ 妙 才 , , , 工 一 户宁 工 是 与 圆 崖 相 切 的 切 点 坐 标介 “ 丫 厂 巧 义 , “ 尹 。 滑 轮 中 心 节 点 , 对 转 向定 滑 轮 而 言

10、, 取 为 支 承 点 对 起升 机 构 上 的 动 滑 轮 , 叮 以 作 为 载荷 作 用 点 。 这 时 , 如 果 改 变 口卢 , 的 直 线 方 程 为 , 、 二 女 兀 灭 一式 中 为 直 线 的 斜 率 一 川 , 姚 ,点 在 间 的 位 置 , 就 可 以 改 变 杆 和 刀 刀杆 的 轴 力 比 , 相 当 于 杠 杆 , 用 来 模 拟 有 不 同 倍率 的 滑 轮 组 , 起 升 钢 丝 绳 内 的 轴 力 与 起 升 滑 轮组 对 臂 架 的 作 用 力 不 同 的 情 形 。 当 处 于的 对 称 位 置 时 , 即 为 倍 率 的 情 况 。一 , 一 。

11、一之 夕 二 它 廿 二 一一 , 丫 , , 一 万一 一为 直 线 的 长 度 ,派 丫 。 。 一 , 。 己 十 二 。 一 二 一解 方 程 组 , 可 得 点 的 坐 标灭 丁 、工 程 实 例图 为 一 工 程 起 重 机 起 升 钢 丝 绳 的 布 置图 , 滑 轮 滩 安 装 在 臂 架 端 部 , 滑 轮 安 装 在支 架 上 。 两 滑 轮 的 中 心 坐 标 均 为 已 知 。 钢 丝 绳最 后 卷 绕 在 卷 筒 上 , 点 坐 标 亦 己 知 。 滑 轮 滋和 的 半 径 相 等 , 即 才 “ 广 口如 图 、 延 长 处 和 处 钢 丝 绳 的 轴 线 交干 延

12、 长 处 和 处 的 钢 丝 绳 轴 线 交 于 只连 接 滩 和 厂 刀 。 、 石 厂 、 只 , 和 石 滩 、 厂 召 分别 取 作 杆 单 元 , 其 中 、 点 的 坐 标 待 求 。 为此 , 需 先 求 出 石 、 石 厂 、 凡 夕 的 直 线 方 程 口飞 一 、 一 、 。 白 。解 方 程 组 , 可 得 双 点 的 坐 标二 火 “ 一 二 。 少 。 , 一 。 左 一 人 二 一飞 , , 一 二 一 二 。 , 。石 、 点 坐 标 确 定 后 , 可 形 成 计 算 模 型 。经 实 际 计 一 算 可 确 认 , 在 、 、 处 钢 丝 缉的 轴 力 均 相 等 , 并 且 滑 轮 、 分 别 对 臂 架 万支 架 的 作 用 力 与 实 际 相 等 。 因 此 可 以 认 为 ,杆 单 元 模 拟 钢 丝 绳 滑 轮 作 用 , 能 够 准 确 反 映构 的 实 际 受 力 状 况 , 在 有 限 元 分 析 中 可 仁用 。 收 稿 日 期 司一 仁 程 机 械, 】