考虑凹坑缺陷的全地面起重机伸缩臂架结构稳定性研究

在实际生产条件下,凹坑缺陷在内的各种缺陷会对臂架结构的承载力和稳定性产生十分重要的影响。因此借鉴单点扰动载荷法(SPLA)和多点扰动载荷法(MPLA)的思想,将凹坑缺陷引入全地面起重机伸缩臂架结构稳定性分析中,以分析凹坑缺陷对臂架稳定性的影响。结合ABAQUS和Python,先在臂架模型上创建不同位置的单点凹坑缺陷,再对其进行非线性屈曲分析,得到臂架稳定性受其不同位置影响的规律。多点凹坑缺陷的研究步骤相同,最后得到其不同个数和组合方式对臂架临界屈曲载荷的影响关系。

履带式起重机臂架的轻量化设计

为实现履带式起重机臂架的轻量化,充分提高臂架材料的承载性能,基于连续体结构拓扑优化变密度法对臂架进行优化,避免优化过程中出现灰度单元及锯齿形边界的问题。以相对单元密度作为设计变量,体积分数作为约束条件,并选取最小柔度作为目标函数,对静力荷载作用下的履带式起重机臂架进行了拓扑优化研究,并在拓扑优化的基础上基于响应面优化法对起重机臂架端部结构尺寸参数优化。结果表明,拓扑优化后质量减少22.1%,最大应力减少19.84%,最大应变减少53.71%,且响应面优化后最大应力减少8.12%,最大应变减少8.36%。

大吨位履带起重机履带板拓扑优化分析

以800 t级履带起重机为研究对象,针对其履带板质量大和结构不合理问题,对履带板结构进行拓扑优化。首先分析行走机构在危险工况下的受力情况,得到履带板的边界条件,对原始结构进行有限元分析;其次借助变密度法,以体积分数为约束条件,以加权应变能最小为目标函数,对履带板进行拓扑优化,并以拓扑优化结果为参考构建履带板的概念模型;最后验证优化结构的合理性。结果表明:优化后履带板的最大平均等效应力降低26%,应力均布性有所提高,且单个履带板质量减少8 kg。履带板结构的合理化设计对于履带起重机行走机构性能优化和轻量化具有重大意义。

超大吨位履带起重机液压系统仿真研究及控制策略优化

随着工程设备的发展,对履带起重机控制系统的性能要求越来越高。为实现对履带起重机控制系统的优化,本文通过分析履带起重机控制系统的控制原理及数学模型。建立了履带起重机控制系统的仿真模型,通过不同负载对压力超调量进行试验验证,经对比仿真模型整体误差小于10%,具有较好的复现效果,验证了仿真模型的准确性。针对压力超调量较高的问题,提出一种基于前馈控制和压力反馈的高负载液压系统控制策略对起重机控制系统进行优化,并与原有的控制系统进行对比,压力超调量在轻载工况下降低了4.77%,在重载工况下降低了8.72%,在额载工况下降低了9.63%,这在一定程度上解决了开启压力超调问题,具有较好的优化效果。本文对履带起重机系统控制策略的设计及优化具有一定参考意义。

大型履带式起重机空中组对接杆技术的应用

在石化装置检修施工期间,由于施工场地受限,大型履带式起重机(或称履带吊)的臂杆无法在地面上完成组对接杆作业。在确保安全的前提下,利用空中组对接杆技术,实现其在有限的场地内组对接杆作业以达到设备吊装所需的臂杆长度。本文以某装置检修为例,介绍履带式起重机空中组对接杆工艺,为后续在有限场地内进行履带式起重机组对接杆作业提供参考借鉴。

履带吊机动力桥接技术的研究

大型履带吊机在吊装作业过程中,尤其是多台吊机联合作业时,其中的某台吊机发生故障将可能直接导致作业无法进行。传统的解决办法是立即抢修吊机,这种突发的故障多数为零部件的损坏造成,但是由于履带吊机是结构形式非常复杂的特种设备,由成千上万个零部件组成,不可能实现每一个零部件都备库,这种情况下从国外购置零部件最快也要半个月左右,极易造成车辆和工程的延误。采用动力桥接技术,将另外一台性能良好的同型号吊机的动力和控制命令,桥接到故障吊机工作执行机构,通过操作良好吊机控制手柄使故障吊机的工作机构动作,继续完成作业,从而排除隐患、解决难题,保障吊装作业安全。

履带起重机偏心转台设计

针对履带起重机的构造、功能以及设计要求进行论述,介绍偏心转台设计需求以及设计进展情况。结合典型工况用有限元设计方法,对履带起重机进行研究分析,为今后履带起重机的开发设计提供参考。

履带起重机变形臂动力学仿真分析

履带起重机变形臂是为了解决提升臂架性能所需的超宽臂与满足运输要求所需的3m宽臂带来的矛盾而出现的新型臂架,这种臂架在拆装运输前需由工作状态变形后达到运输状态。本文提出了一种应用ADAMS软件模拟变形臂由工作状态通过空间翻转、拆除、折叠等一系列连续运动转换成运输状态的仿真方法,可以将变形臂状态转换的过程通过位移曲线、视频等不同的方式表现出来,为变形臂状态转换提供一种更直观、快捷的表达方式,也为其他变形系统的运动仿真设计提供参考。

大型设备吊装数字化智能监测技术研究与应用

在起重吊装作业中,传统的人工监测方式无法准确判断吊索垂直及吊臂干涉情况,可能因歪拉斜吊或碰撞而引发安全事故。针对大型设备吊装数字化智能监测问题,文中构建了吊装数字化智能监测系统,分析了该系统业务功能模块需求,实现了对大型设备吊装过程进行数字化、可视化、智能化的实时监测。根据起重机位姿监测与预警需求,结合多卫星测量定位技术和实时差分定位技术,在起重机结构、被吊设备的关键位置布置定位设备,实现了毫米级精度的定位。经过现场试验验证,采用吊装数字化智能监测技术辅助吊装作业,能有效避免人因失误,极大提高吊装作业安全性。

基于主动学习Kriging模型的起重机臂架不确定性传播分析

考虑到起重机在实际工程中存在各种加工制造误差和随机载荷等不确定性因素影响,同时由于起重机实验成本和生产批量等因素的限制,部分样本数据不足。因此,针对少样本的不确定性参数信息量不足的问题,考虑随机和认知的混合不确定性问题,开展了起重机臂头的p-box不确定性传播分析。首先,将起重机的起升载荷,风载和杨氏模量等不确定性参数看作非参数化p-box变量,结合区间蒙特卡洛法和一种主动学习Kriging模型,提出了一种臂架结构的p-box不确定性传播分析方法。结果表明,所提方法相较于典型的采样类方法效率大大提高,另外,与一次性Kriging模型相比,主动学习Kriging模型在相同的原始响应函数调用下,具有更高的模型精度。

电动伸缩臂履带起重机的抗倾覆稳定性研究

文章通过对电动伸缩臂履带起重机的抗倾覆稳定性进行分析,得出试验前抗倾覆稳定性的校核计算方法,总结出整机抗倾覆稳定性试验方法,并在实际生产中将校核计算结果和试验方法进行验证。

基于ANSYS Workbench和nCode的履带式起重机转台疲劳强度分析

以履带式起重机产品为研究对象,采用Workbench对转台进行网格划分、焊线定义、计算工况设置并进行有限元分析,得到各载荷下的应力情况;结合ADAMS建立多体动力学模型,根据用户工况设置动作,得到转台各铰点的载荷谱;在nCode中自定义焊缝S-N曲线,创建转台主体材料映射、焊缝材料映射、载荷映射,进行应力疲劳分析、焊缝疲劳分析,以验证转台结构疲劳强度。

用于履带起重机上路基箱的斜坡路基箱的坡度尺寸研究

在核电项目中,针对大型履带起重机上路基箱的问题,需要研究一种可以使履带起重机更加安全地行走到路基箱上的斜坡路基箱。重点研究了履带起重机通过斜坡路基箱上路基箱的分阶段过程,以及各阶段需要考虑的问题。分析了斜坡路基箱不同斜坡的优势与不足,并对其各阶段过程进行了理论计算推导,选择不同型号的斜坡路基箱进行计算认证,根据计算结果筛选出一款可用于大型履带起重机上下路基箱的斜坡路基箱。

动载系数在履带式起重机吊装中的研究应用

针对履带式起重机在将吊装物项起吊离地或在升降过程中的起、制动时产生的振动载荷,通过理论计算推导,对其过程中产生的动载系数取值做了分析,推导得出吊装过程动载系数的基本表达公式,并依据公式,按照履带式起重机运行过程中影响动载系数的主要参数,如卷扬机出绳速度、钢丝绳粗细、吊钩穿绳股数等,以200 t履带式起重机为例,分别计算200 t履带式起重机在各影响条件下的动载系数,通过对所有计算数据的统筹分析,得出卷扬机出绳速度对履带式起重机吊装中产生的动载系数影响最大。同时通过日常吊装,采集记录在实际吊装活动中,200 t履带式起重机在起吊过程中可产生的最大吊装载荷与起吊后的稳定吊装载荷,通过对比计算,得出实际吊装中的动载系数的取值,并与理论计算出的动载系数做了对比。最后根据对比情况,得出在履带式起重机吊装中动载系数取值或类似相关结论:吊装计算中需要对吊装载荷附加一个1.1的动载系数,或将履带式起重机载荷率限制在90%以下,同时在吊装中控制卷扬机出绳速度在V/4以下。

基于刚柔耦合模型的某履带式强夯机动力学分析

履带式强夯机工作级别高,突然卸载时动态特性明显。以某型号强夯机为研究对象,先用Workbench建立结构件柔性体,然后在Adams环境下建立整机刚柔耦合模型,并对实车起升、突然卸载的全过程进行仿真模拟。通过与实车试验结果进行对比,验证该方法的准确性,为后期臂架振动优化分析及结构件疲劳寿命分析提供载荷谱数据做准备。

热输入量对890MPa臂架管焊接热影响区组织性能的影响

依据等强匹配原则,选用BHG-5焊丝对起重机臂架用890 MPa无缝钢管进行了斜Y型坡口焊接裂纹试验和不同热输入量的多层多道手动焊接试验,探究了材料的冷裂纹敏感性,以及不同热输入量对焊接接头组织和力学性能的影响。结果表明,预热温度为150℃时,可完全避免焊接冷裂纹的产生;随着热输入量的增加,焊缝金属接头强度变化不大,但焊接接头热影响区冲击韧性明显下降,选择小于20 kJ/cm热输入量焊接时可保证焊接接头具有较好的强韧性。

连续卸船机取料装置换舱路径规划研究

为实现连续卸船机无人化、智能化作业,提出基于改进的快速扩展随机树(RRT)算法对连续卸船机取料装置的换舱路径进行避障路径规划.改进的RRT算法在双向快速扩展随机树(Bi-RRT)基础上,引入概率偏置因子并通过限制采样点范围来提高算法的收敛速度和搜索效率;通过对父节点的重新选择和重新布线操作,并采用粒子群算法对路径进行优化,从而提高规划出的路径质量;最后采用贝塞尔曲线对规划出的路径进行平滑处理,得到最终路径.连续卸船机取料装置的路径规划研究为实现连续卸船机全自动化作业提供了可能.

面向吊装路径规划的履带起重机运动学建模方法

履带起重机建模是履带起重机路径规划的前提和基础,但是有关于履带起重机建模的研究尚不够系统,为此,以利勃海尔LR1400-2履带起重机为例,提出了一种面向吊装路径规划的履带起重机运动学建模方法,并对履带起重机运动学建模进行了理论推导、仿真分析和试验测试。首先,采用虚拟连杆和被动关节对刚柔混合的起升系统进行了建模,在此基础上确定了履带起重机的位形空间;然后,构建了履带起重机的正向运动学模型和逆向运动学模型,并给出了其相应的求解方法;最后,将构建出来的正向运动学模型和逆向运动学模型应用到履带起重机的吊装路径规划中,通过对3个不同的吊装路径进行规划,以此来验证该履带起重机运动学建模方法的有效性。研究结果表明:该履带起重机的正向运动学模型可准确地确定履带起重机各部件在位形空间上的位姿和姿态,为其碰撞检测提供了保障;该逆向运动学模型可为起重机的起吊位形和就位位形提供一种快速的求解方法。

挖掘机行走履带建模及模态分析

[目的]行走履带在液压挖掘机挖掘作业过程中容易发生冲击振动、疲劳裂纹及腐蚀失效等常见故障,研究基于UG/ANSYS的液压挖掘机行走履带结构建模及模态分析至关重要。[方法]笔者以22t型液压挖掘机行走履带为研究对象,对液压挖掘机的行走履带进行了载荷计算及失效机理分析,借助UG软件对行走履带进行简化建模并装配,运用ANSYS Workbench软件对行走履带简化三维模型进行了模态分析,并确定了行走履带各零部件的振动特性。[结果]行走履带1阶频率为6.041 Hz,左侧履带板最大变形量为49.049 mm,向上产生扭转变形;行走履带2阶频率为6.144 Hz,右侧履带板最大变形量为49.586 mm,向上产生扭转变形。[结论]模态分析可为有效预防行走履带产生谐振及提高行走稳定性提供理论支持,同时为后续多阶模态分析及结构改进提供实用参考。

履带式起重机副臂加装支撑装置的结构改进

某型履带式起重机更改工况时发现其副臂变幅主撑臂与副臂拉带三角架挤压副变钢丝绳现象,从而导致钢丝绳运动时撑臂拉筋管与三脚架出现了不同程度磨损,设备吊装性能以及作业人员安全存在较大风险。为排除设备安全隐患,保障吊装作业安全,需解决主撑臂、拉带三角架和副变钢丝绳三者存在的挤压磨损问题。为此,设计一种支撑装置,加装于履带式起重机的副臂变幅主撑臂,经过实际应用验证可有效解决此类挤压磨损问题。