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        原木抓具箱型抓爪的強度分析

        發布于:2016-02-28 16:14
        強度分析

              液壓低位原木抓具是液壓起重臂的取物裝置,它經常承受超載和沖擊。目前低位原木抓具多采用單板或工字型抓爪,長期使用后常出現較大的塑性變形和金屬裂紋,嚴重影響抓具的正常作業。為此需要改用箱型抓爪,提高了抓爪的抗彎和抗扭能力,同時用有限元分析方法進行了強度分析和樣機實測驗證及改進設計,該抓具樣機某廠制造,經運轉和測試,證明抓具抓取性能良好。
              液壓低位原木抓具(以下簡稱抓具)的閉合運動是由水平設置的閉合油缸為動力,通過左右抓爪,同步桿和抓具頭部組成的四桿機構將動力傳遞到抓爪端部,抓具抓取原木時在爪端的反作用力就是抓爪的外載荷。按照抓具的工況條件和工作位置的改變,外載荷也隨之變化,通常抓具正常抓取原木時,由抓具閉合所產生的外載荷較小,只有當抓爪被卡住,并閉合油缸達到最大推力時,才產生抓爪最大外載荷,因而抓具的計算工況有下列四種。見圖抱木正載工況,原木位于抓腔內爪端與抓具頭部或另一爪根之間,油缸推力達到最大,爪端的反作用力為其內腔曲線的法線方向,(2)卡木正載工況(工況),左右抓爪的端部夾在原木直徑的平面上,油缸推力達到最大,爪端的反作用力為水平方向,(3)抱木偏載工況(工況),抓具在1工況受力最大位置。(4)卡木偏載工況(N工況),抓具在1工況受力最大位置,抓爪是一個空間剛架結構,根據其載荷對稱,結構基本對稱的特點,故可按平面問題處理,其計算模型見圖,計算載荷在第一工況時,F為91.4 ,Fx為-5292 ,在第二工況時,F為1954.1,Fy為-1055.2(單位:N)。
              將抓爪結構離散化時作以下處理:(1)將兩側腹板合并成一塊平面板,并離散成三角形單元,其厚度隨腹板而定。(2)上,下蓋板,腹板間加強筋離散成桿單元,其截面隨蓋板或加強筋的截面而變化。桿單元設在兩相鄰節點之間,它與三角形單元的一個邊重合,三角形單元與桿單元用節點聯系在一起,它們的節點位移是協調的。這種混合單元的計算模型比較符合箱型結構的實際受力情況,今采用位移法以矩陣形式列出三角形單元和桿單元的節點力與節點位移之間的關系式,如式。式中: {R}為三角形單元節點力列陣,為三角形單元節點位移列陣,k為三角形單元的剛度矩陣,Rg為桿單元節點力列陣,為桿單元節點位移列陣,Ckg為桿單元的剛度矩陣。在每個節點的x軸與Y軸方面建立節點力與節點荷載的平衡方程式,將這些方程式集合起來。式中:Agr為桿單元的截面積。


                                                                                          專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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