Написано от Хуан Антонио на 04 март 2015 г.

механиката

Крановете, монтирани на камиони, често се използват за обработка на товари. В много случаи това включва транспортиране на тежки материали, които могат да упражняват големи сили върху различни части на крана. С COMSOL Multiphysics можем да видим как симулацията може да помогне за идентифициране на въздействието на тези сили и подобряване на производителността на крана.

Мобилна машина

По дизайн крановете предлагат механични предимства, повдигане и спускане на тежки материали, които изискват сила над тази на един човек. В много приложения на тази машина - от конструкцията до поддръжката на електропровода - друга изгодна характеристика е нейната мобилност. Кранове, монтирани на камиони, могат да се движат свободно в различни посоки, както и да се движат по магистрали, което може да помогне да се избегне необходимостта от допълнително транспортно оборудване.

В този тип кран има няколко хидравлични цилиндъра, които контролират движението на крана в допълнение към много други механизми. При работа с много тежки товари компонентите са подложени на големи сили. Чрез симулация можем да изследваме въздействието на тези сили по време на работния цикъл на машината, определяйки начини за подобряване на нейните характеристики чрез изграждане на по-ефективен дизайн.

Извършване на анализ на твърдо тяло на крана на монтиран на камион кран

Чрез комбиниране на модула за многодисплейна динамика с модула за структурна механика на COMSOL, моделът анализира силите в цилиндрите и съединенията на крана по време на работен цикъл. Геометрията на крана, който се внася от CAD модел, се състои от 14 парчета, които се движат един спрямо друг.

Фигурата по-долу предоставя по-подробен изглед на механизмите за свързване на крана, последван от таблица, дефинираща отделните компоненти.

Част Цвят
Основа Син
Вътрешно рамо Зелено
Външно рамо Жълто
Телескопични удължители Синьо, пурпурно, сиво
Цилиндри за повдигане на рамото Червено, сиво
Бутала за повдигане на рамото Жълто, пурпурно
Механизъм за вътрешна връзка Пурпурен, черен
Механизъм за външна връзка Синьо, синьо

В този пример има два приложени товара - собствено тегло в отрицателна посока z и товар от 1000 кг в края на крана. Работният цикъл се състои в повдигане на товара от отдалечено положение и поставяне под крана. Товарът първоначално се движи нагоре и след това се насочва навътре до положение близо до крана. Графиката по-долу описва траекторията на края на крана по време на работния цикъл.

Всъщност кранът се управлява, като се контролират дължините на три цилиндъра - вътрешния, външния и удължителния цилиндър. Вътрешният цилиндър повдига вътрешното рамо, външният цилиндър регулира ъгъла между вътрешното и външното рамо, а удължителните цилиндри определят обхвата на удълженията. Тук ъглите на рамената се използват като параметри вместо дължините на цилиндрите, тъй като това е по-удобен метод.

Резултатите

Изображението по-долу илюстрира 9-та позиция на работния цикъл, която има вътрешен ъгъл на рамото спрямо хоризонталата от 45 °, ъгъл -30 ° между вътрешното и външното рамо и общо удължение от 1,5 м.

Сега можем да се справим с въздействието на силите върху различни части на крана. Във всяка от следващите графики номерът на разтвора е свързан с позицията на крана. Първоначално кранът вдига товар в разширено положение и след това в крайното решение сваля товара близо до собственото си положение.

Нека започнем със силите в цилиндрите, които контролират рамото. Тук силите на натиск са положителни. Както можете да очаквате, когато натоварването е далеч от основата на крана, силите на цилиндъра са по-високи. Максималната сила по време на работен цикъл определя необходимия капацитет на цилиндъра.

Следващата графика илюстрира силите в удължителните цилиндри. Както в предишния случай, силата на натиск се определя като положителна. Тъй като те трябва да носят тежестта на удължителните сегменти на по-голямо разстояние, вътрешните цилиндри издържат на по-големи сили.

И накрая, можем да наблюдаваме силите, които действат върху съединенията между основните части на крана. Същата тактика може да се използва за анализ на силите между връзките между всяка част на крана. Резултатите по-долу са ценен ресурс за структурно оразмеряване на тези видове детайли.