上转台有限元计算报告

上转台有限元计算报告上转台几何模型模型简化依据已知的图纸、数据，利用PROE三维建模软件和ANSYS有限元分析软件修改几何模型。实际模型中焊缝处都按连续处理，而且材料按照与母材相同处理，均采用国产70钢。上转台几何模型如图1.1。连接板折弯板2折弯板1加强板油缸支撑板贴板2底板贴板1围板衬板立板连接板折弯板2折弯板1加强板油缸支撑板贴板2底板贴板1围板衬板立板图1.1上转台几何模型主要参数立板厚度：20mm，贴板1厚度：10mm，围板厚度6mm，衬板厚度：6mm，底板厚度：30mm，连接板厚度：10mm，折弯板2厚度：10mm，折弯板1厚度：10mm，加强板厚度15mm，油缸支撑板厚度20mm，贴板2厚度：10mm，上转台工况及铰点力分析上转台受力分析作用于臂架上的载荷可分为基本载荷和附加载荷，其中基本载荷是始终或经常作用在泵车结构上的载荷，包括臂架自重载荷、工作载荷和惯性力；附加载荷是泵车在正常工作状态下，结构件所受的非经常性作用的载荷，包括：侧向力、风载荷和坡道载荷。在泵车臂架的传统计算中主要考虑施加的为臂架自重和工作载荷，其作用方向都是在臂架运动的与水平面垂直的平面上。其中，自重是指泵车臂架所有的固定部分与活动部分构件，包括臂架、连杆、油缸及混凝土输送管道的质量，由于动态负荷的因素，该自重载荷在计算时须乘1.2的系数；工作载荷是被输送混凝土物料的最大重力，工作载荷在计算中要乘系数1.3。载荷系数选取依照行业标准QCT718-2004《混凝土泵车》。对转台进行如下两种工况进行分析：工况1是所有臂架均沿水平方向展平；工况2是一臂竖直，其他臂水平。两种工况受力简图如下图所示。F2F2GNF1NF2F1GGNF1NF2F1G图2.1工况1受力简图图2.2工况2受力简图图中F1为一臂油缸对上转台施加的作用力，F2为臂架通过销轴对上转台施加的作用力，G为上转台自重，N为上转台所受的支撑力。铰点1为一臂油缸与转台的铰接处，铰点2为一臂与上转台的铰接处。铰点力计算2.1工况一，一臂油缸铰点力计算简图如图2.3所示。515515图2.3工况一油缸铰点力计算简图对铰点2进行弯矩平衡分析可得：F1’=M*g/L1=1451613N其中：M为累加至一臂大端的结构计算弯矩，M=108000000kg.mm；L1为一臂根部铰点到一臂油缸的垂直距离，L1=744mm。以上转台为分析对象，如图2.1，根据力平衡有：F2*cosB=F1*cosAF2*sinB+N=F1*sinA+G其中F1与F1’大小相等方向相反，B为F2与水平方向夹角，A为F1与水平方向夹角，G=4650N，N=90144N。解得：F2=1420440NA=23°B=19.8°2.2工况二一臂油缸铰点力计算简图如图2.4所示。F1’515F1’515图2.4工况二油缸铰点力计算简图对铰点2进行弯矩平衡分析可得：F1’=M*g/L1=1555412N其中：M为累加至一臂大端的结构计算弯矩，M=60972175kg.mm；L1为一臂根部铰点到一臂油缸的垂直距离，L1=392mm。以上转台为分析对象，如图2.2，根据力平衡有：F2*cosB=F1*cosAF2*sinB+N=F1*sinA+G其中F1与F1’大小相等方向相反，B为F2与水平方向夹角，A为F1与水平方向夹角，G=4650N，N=90144N。解得F2=1471200NA=78.1°B=77.4°有限元处理及结论有限元模型1.1网格划分上转台是采用曲面片体进行三维几何模型设计，然后在ANSYS软件中对不同曲面片体进行加厚处理。建模时，对支座及焊缝进行了适当的简化，采用四边形单元划分几何模型，静强度分析时共划分单元40549个，节点43868个，最小网格尺寸为10mm。图3.1是上转台的有限元模型。图3.1上转台有限元模型1.2边界条件上转台下表面与回转支承用螺栓连接，为减小分析误差，在上转台的下表面沿螺栓孔设计一个圆环凸台，对该凸台采用固定约束。根据上文对不同工况下上转台的受力分析结果，分别对上转台的两个铰点进行加载。因臂架三是折弯状，对上转台会产生弯矩，故在上转台的左侧立板上施加弯矩。表1是两种工况下的载荷数据。表1两种工况下的载荷F1/NF2/N角度A/°角度B/°弯矩M/N·m工况一145161314204402319.89971.67工况二1555412147120078.177.49971.67有限元分析2.1工况一图3.2是上转台在工况一下应力云图，图3.3是上转台大于350MPa的应力云图。从图中可以看出，高应力区主要集中在油缸支撑座前端根部，该区域的最高应力值可达410MPa，其他区域的应力值在300MPa以下。图3.2上转台盈利云图图3.3大于350MPa应力云图图3.4上转台变形云图图3.5上转台一阶屈曲云图图3.4是上转台在工况一下的变形云图，图3.5是上转台在工况一下的一阶屈服云图。从图中可以看出，上转台变形的最大位移位于立板顶部周围，该区域的最大值达1.85mm，一阶屈曲值为16.47，均满足混凝土泵车结构要求。2.2工况二图3.6是上转台在工况二下应力云图，图3.7是上转台大于350MPa的应力云图。从图中可以看出，高应力区主要集中在油缸支撑座前端根部，该区域的最高应力值可达750MPa，其他区域的应力值在230MPa以下。图3.6上转台盈利云图图3.7大于350MPa应力云图图3.8是上转台在工况二下的变形云图，图3.9是上转台在工况二下的一