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基于欧州标准的50t手动单轨小车的设计与验证
陈树忠钱阳天马大勇2
1浙江手牌起重机械有限公司嵊州3124002嵊州市科技创业中心嵊州312400
摘要:根据欧盟标准EN13157:2004+A1的要求,对产品进行力学分析从而确定相应的结构尺寸。利用
Solidworks软件建立力学模型,运用 Ansys软件进行有限元仿真以验证设计的合理性,为产品进一步改进提供
依据。
关键词:欧盟标准;手动单轨小车; Solidworks; Ansys
中图分类号:TH211.5文献标识码:A文章编号:1001-(0785(2013)08-0035-03
Abstract According to the EN13157: 2004+Al, the dynamic analysis is performed for the product to determine
sys software to verify reasonability of the design, providing basis for furher improvement of te produ mulation by An
corresponding structural dimension. The mechanics model is built by Solidworks, with the finite elemen
Keywords: European standard manual one-track carrier; Solidworks; Ansys
手动单轨小车以人力作为驱动力,以工字钢通过CE认证的实践,来探讨产品的设计与验证
作为行走轨道,操作简单,使用方便,成本低,过程。
广泛应用于各行各业中,尤其适用于无电源场所。
行业标准JB/T732-2007规定的手动单轨小车最
1小车结构设计与强度分析
大载荷为400kN,近年来,随着大型船舶、电站1,1小车结构
等工程的增加50t及以上的大吨位手动单轨小车
大吨位单轨小车一般采用由独立小车组合而
需求趋旺。
成的结构以方便制作、减小轨道的接触应力。独
大吨位起重产品的开发往往因缺少相应的大立小车分单、双挂梁2种结构,单挂梁独立小车
吨位测试设备及昂贵测试成本所局限,因此,产组合时直接用横梁连接,可以降低轨道建筑高度
品研发尤其依赖于理论计算,本文以EN13157;或加大净起吊高度,双挂梁独立小车组合时由于
2004+A1为执行标准,结合对50t手动单轨小车有4个受力点,为预防过定位采用组合式的横梁
M].北京:机械工业出版社,2010.
3结论
2]包陈,王呼佳. ANSYS工程分析进阶实例(修订版)
基于 Ansys平台对门式起重机主梁金属结构进
M],北京:中国水利水电出版社,2009.
行参数化建模,利用 Ansys的优化模块对主梁截面
[3]陈栋,商伟军.港口起重机金属结构加劲肋设计若
参数进行优化,完成主梁的减重设计,在满足主
干问题探讨[J.港口装卸,1998(1)
4:宁朝阳,罗永新,任成高,等, ANSYS在桥式起重机
梁金属结构设计要求的前提下,优化方案较原设
主梁设计中的应用[J].起重运输机械,2008(5):3
计方案最大等效应力增加5.52%,最大等效变形
增加25%,体积减少12.4%,减重效果显著。结5』徐格宁.机械装备金属结构设计[M].北京:机械工
果证明,基于 Ansys的结构优化设计在解决结构优
业出版社,2009.
化问题时是有效地、实用的,尤其在大型复杂结
构的优化问题上具有其他算法无法替代的优势。
作者:戚其松
地址:太原市万柏林区窳流路66号太原科技大学
参考文献
邮编:0300
[1]张朝辉、 ANSYS12.0结构分析工程应用实例解析收稿日期:2013-01-18
《起重运输机械》2013(8
35一
连接方式,受力更均匀,但降低了吊点位置。本1.3小车强度计算
文所涉及产品应用于大型船舶,由于工作机房较
根据上述分析小车墙板组件、挂梁、车轮轴
矮故采用第一种连接方式(见图1)。
的受力情况分别如图3所示
No
:% M
(a)墙板组件
(b)车轮轴()吊环组件
d)挂梁
图3受力情况分析
图1横梁连接方式
墙板与车轮轴是典型的悬臂梁,K1、K2为最
大受力点,计算中需要验证这2点的最大弯曲强
小车的墙板为小车的主要支撑及受力部件,
度,再计算点的挠度,此挠度由墙板变形造成
采用了中空的焊接式结构(如图2),一方面因中
内置一级传动齿轮组使结构紧凑,另6的位移与车轮轴本身弯曲产生的位移二者相叠
加,计算的目的是验证叠加位移是否会造成车轮
外,采用辅助加强篤可以减少钢材用量,同时确
的脱轨现象。吊环组件通过2块侧板焊接成简支
保强度。
梁中间受集中载荷,虽然常规的力学分析只能分
析强度无法判定薄侧板受力的稳定性,但只要在2
块侧板间焊接多个支撑件就可以保证整体的稳定
性,上述受力计算比较简单不再展开。
ISTS
挂梁安装时穿过吊环组件的焊接套管,因而为
受均布载荷的简支梁,剪力图、弯矩图如图4所示。
MI
gZ2/8
G
图2中空的焊接式结构
1.2小车受力分析
Mi+M
小车主要由8个轮子平均承受载荷,重物挂
在吊环组件中间,根据小车受力方向小车轮子会
随培板弯曲而张开,通过计算可以验证车轮在载
图4剪力图、弯矩图
荷下是否会脱离轨道。挂梁承受双重的外力作用,
从图2可知因轮子支反力引起的挂梁变形与因载
从图4可知,K3、K4点为最大应力集中点,
荷引起的挂梁变形会产生一个抵消。因此,计算
其中K3点剪力为0,只受联合弯矩的作用,只需
墙板、挂梁、车轮、吊环组件的受力状况是关键。要计算弯曲应力3;K4点受最大的剪力Q及弯矩
根据ENI3157:2004+A1标准,单轨小车应在与M的作用,按第三强度理论选用最大剪应力理论
铅垂面成5°的受力方向上承受住4倍的额定静
进行应力o4的计算。
载荷。
《起董运输机械》2013(8