組裝式儲(chǔ)液塔內(nèi)壁防腐涂料半自動(dòng)噴涂機(jī)設(shè)計(jì)含SW三維及12張CAD圖-版本1,組裝,式儲(chǔ)液塔,內(nèi)壁,防腐涂料,半自動(dòng),噴涂,設(shè)計(jì),sw,三維,12,十二,cad,版本 附錄1：外文翻譯 基于矩桿的高空作業(yè)平臺(tái)車基座框架加速壽命試驗(yàn) 摘要：高空作業(yè)平臺(tái)的需求逐漸增加。為了減少現(xiàn)有材料的短期增加成本，安全輕便的結(jié)構(gòu)是有必要的。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本文開發(fā)了一種用混凝土和鋼制成的基架結(jié)構(gòu)。然而，當(dāng)測(cè)試結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性時(shí)，很難復(fù)制現(xiàn)場(chǎng)條件。在這項(xiàng)研究中，進(jìn)行了再現(xiàn)和加速壽命試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)操作條件下的基架的失效分析。此外，還介紹并證明了由于設(shè)備頂部的重量和風(fēng)引起的力和力矩高空作業(yè)平臺(tái)特性的等式。同時(shí)對(duì)使用實(shí)際尺寸框架再現(xiàn)故障模式的下框架施加使用力矩桿的失效再現(xiàn)機(jī)構(gòu)的力和力矩。此外，通過使用無失效壽命試驗(yàn)時(shí)間、形狀參數(shù)和加速因子來誘導(dǎo)加速壽命試驗(yàn)時(shí)間，這應(yīng)該考慮到現(xiàn)場(chǎng)操作條件。性能測(cè)試是在下部框架的弱點(diǎn)處連接應(yīng)變儀以證明力矩棒的有效性之后進(jìn)行的。從有限元分析得到的應(yīng)變值與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有一致的結(jié)果。這意味著力矩桿可以應(yīng)用于其他高空作業(yè)平臺(tái)。 關(guān)鍵詞：高空作業(yè)車；底架；可靠性；加速壽命試驗(yàn)；失效模式；力矩桿 1 介紹 最近，由于圖1所示的多層公寓和建筑物的數(shù)量和高度的增加，使得高空作業(yè)和高空作業(yè)的高空作業(yè)車的需求增加。這些車輛包括擴(kuò)展臂、工作平臺(tái)、液壓動(dòng)力單元、安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的上部框架和基礎(chǔ)框架。 圖1.高空作業(yè)平臺(tái)車輛和油漆船舶的現(xiàn)場(chǎng)使用 在操作過程中支撐車輛上部的底座已被廣泛研究，因?yàn)樗仨氃O(shè)計(jì)成具有較大的安全系數(shù)以防止現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生事故。從安全角度來說，下車架是車輛的關(guān)鍵部件。 然而，包括高空平臺(tái)車在內(nèi)的工程機(jī)械市場(chǎng)受到經(jīng)濟(jì)衰退影響而降低設(shè)備價(jià)格的壓力。因此，已經(jīng)進(jìn)行了研究，以盡量減少基礎(chǔ)框 架的重量。 與以前的型號(hào)相比，即使重量較輕，車架也必須具有足夠的安全系數(shù)。研究廣泛地集中在提升操作員的鏟斗的安全性以及從起點(diǎn)移動(dòng)到操作員想要工作的位置的懸臂延伸部分。這是因?yàn)楫?dāng)車輛運(yùn)行時(shí)工作人員對(duì)這些部件非常敏感。 所有這些要素都應(yīng)該通過本領(lǐng)域適當(dāng)采用的方法進(jìn)行仔細(xì)測(cè)試。然而，支撐吊桿和平臺(tái)的上框架下的基礎(chǔ)框架沒有被測(cè)試，因?yàn)樗哂斜绕渌考叩陌踩禂?shù)。 對(duì)于工作平臺(tái)車輛制造業(yè)，由于與出口市場(chǎng)的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比，品牌知名度低，因此制造商通過降低成本來努力提高其在價(jià)格和質(zhì)量方面的競(jìng)爭(zhēng)力。這是通過最小化鋼板厚度來實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)樗褂玫脑牧暇哂休^高的比重。 圖帕克 [1]表明，應(yīng)用于鐵路和軸套的焊接框架通常經(jīng)過循環(huán)耐久性測(cè)試。史密斯[2]提到，運(yùn)送人的桶和移動(dòng)的繁榮正在被積極研究。米歇爾等人 [3]通過實(shí)驗(yàn)研究了混凝土 - 鋼界面處的損傷與平原和纖維增強(qiáng)混凝土中鋼筋腐蝕開始的關(guān)系。 弗雷迪亞尼 [4]對(duì)皮斯托亞（意大利）的布雷達(dá)為華盛頓特區(qū)（美國(guó)）的鐵路建造的卡車框架進(jìn)行了疲勞和靜態(tài)測(cè)試。為了獲得完全可靠的測(cè)試，計(jì)劃和制造了一臺(tái)鉆機(jī)，以便以與實(shí)際情況機(jī)械相同的方式限制卡車車架，并正確地施加驗(yàn)證載荷。布希 [5]研究了鋼 - 混凝土組合梁在全部和部分剪力連接下的抗彎構(gòu)件的抗震性能。Babaei [6,7]介紹了一種經(jīng)驗(yàn)分析方法來評(píng)估受到均勻和局部脈沖加載的薄圓形低碳鋼板的力學(xué)行為。 本文提出了螺栓連接機(jī)構(gòu)、太陽能空氣加熱器和旋轉(zhuǎn)間隙接頭的方程組三個(gè)模型，研究了構(gòu)件在系統(tǒng)作用后的行為[8-10]。為了準(zhǔn)確預(yù)測(cè)220t礦用自卸車車架的疲勞壽命，提出了一種將多體動(dòng)力學(xué)分析與有限元法相結(jié)合的疲勞壽命分析方法[11]。古 [12]表明，在超過結(jié)構(gòu)疲勞設(shè)計(jì)壽命之前，采礦翻斗車的A型框架出現(xiàn)裂縫。為了準(zhǔn)確預(yù)測(cè)該構(gòu)件的裂紋位置和疲勞壽命并闡明其機(jī)理，提出了一種結(jié)合實(shí)驗(yàn)和仿真的疲勞壽命分析方法。 韓 [13]在全尺寸試驗(yàn)臺(tái)上也提出了城市磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架疲勞強(qiáng)度評(píng)估的疲勞試驗(yàn)。Pinheiro [14]提出了一種在循環(huán)內(nèi)壓下對(duì)受損鋼管進(jìn)行疲勞分析的方法。這種方法采用應(yīng)力集中系數(shù)，通常用于修改高周疲勞載荷下金屬結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)S-N曲線。 圖2.以前和改進(jìn)的基本框架 預(yù)計(jì)使用鋼 - 混凝土產(chǎn)品的方法可以通過使用低價(jià)回收材料實(shí)現(xiàn)所需的設(shè)計(jì)重量，同時(shí)最大限度地減少材料厚度，從而實(shí)現(xiàn)30％的成本降低?；A(chǔ)框架的厚度以前是30毫米，如圖2（a）所示；但是，在改進(jìn)之后，它改變?yōu)?毫米，如圖2（b）所示，它顯示了平衡混凝土的方形情況。 表2.幾種運(yùn)行條件下的振動(dòng)數(shù)據(jù)（mG） 表1.失效模式和機(jī)理分析 隨著材料厚度的減小，產(chǎn)品的質(zhì)量和價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力需要定量測(cè)試。該測(cè)試考慮了改進(jìn)基架中使用的產(chǎn)品的技術(shù)方面和價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力，例如縮短制造工藝，質(zhì)量改進(jìn)，風(fēng)險(xiǎn)移除和安全設(shè)計(jì)。本研究的目的是提出一種基于力和力矩建模的與現(xiàn)場(chǎng)工況相匹配的矩桿再現(xiàn)裝置。加速壽命測(cè)試時(shí)間是通過使用在現(xiàn)場(chǎng)操作條件下考慮的基架的無故障壽命測(cè)試時(shí)間來計(jì)算的。使用力矩棒裝置進(jìn)行壽命試驗(yàn)以驗(yàn)證基架的耐久性，并且進(jìn)行有限元分析以比較應(yīng)變測(cè)試和FE分析之間的應(yīng)變值。 2.故障模式和建模矩形欄 2.1現(xiàn)場(chǎng)條件 圖3.最小和最大時(shí)刻位置 高空作業(yè)平臺(tái)車輛通常用于建筑物的建造和大型海洋船只的噴漆和清潔。當(dāng)車輛移動(dòng)到工作位置時(shí)，車輛下部的重量對(duì)于穩(wěn)定車輛特別重要，如圖3（a）和（b）所示，它們分別表示從樞軸點(diǎn)出發(fā)的最小和最大力矩位置。底座由鋼板組成，保護(hù)內(nèi)部部件和混凝土，以平衡底座的重量。底座的重量可以通過在底座上加入鋼板焊接的混凝土來控制。在現(xiàn)場(chǎng)的車輛操作過程中，基架承受由發(fā)動(dòng)機(jī)直接安裝在基架上并由于路面的表面狀況引起的振動(dòng)。 圖4.運(yùn)行期間測(cè)得的振動(dòng)數(shù)據(jù) 基礎(chǔ)框架的破壞模式涉及鋼板和混凝土的斷裂，這又包括與基礎(chǔ)框架的目標(biāo)重量匹配的鐵的強(qiáng)度。基礎(chǔ)框架的主要失效模式，如表1所示，是焊接部件中的斷裂。 為了測(cè)量操作條件，例如現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)，傳感器沿著車輛的基礎(chǔ)框架沿三個(gè)軸線連接。表2顯示了帶操作條件的測(cè)量數(shù)據(jù)，例如無操作，動(dòng)臂伸展，動(dòng)臂伸縮和三軸擺動(dòng)。這些數(shù)據(jù)是在1500和2400 r / min的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下獲得的，以檢查隨著時(shí)間的推移產(chǎn)生的振動(dòng)量。圖4顯示了30秒內(nèi)測(cè)量的振動(dòng)圖。 2.2矩桿建模 高空作業(yè)平臺(tái)被發(fā)現(xiàn)在平臺(tái)頂部的垂直位置具有最高的力，如圖3（a）所示，以及在遠(yuǎn)離樞軸點(diǎn)的水平位置的最大力矩，如圖3（b）所示。 在實(shí)驗(yàn)室很難評(píng)估高度約30米，重量約30噸的高空作業(yè)平臺(tái)。 移動(dòng)此設(shè)備的工作區(qū)域應(yīng)比產(chǎn)品本身大3倍以便測(cè)試。 因此，開發(fā)人員和測(cè)試人員需要開發(fā)出再現(xiàn)性測(cè)試設(shè)備，以便在實(shí)驗(yàn)室中準(zhǔn)確地和在相同的現(xiàn)場(chǎng)條件下測(cè)試產(chǎn)品。 式（1）表示高空作業(yè)平臺(tái)上部的重量，不包括底架重量。 Wupper=Wtotal-Wbase (1) 在等式（1）中，Wupper是高空作業(yè)平臺(tái)上部的重量，Wtotal表示高空作業(yè)平臺(tái)的總重量，Wbase是位于主框架下方的基礎(chǔ)框架的重量。上部的重量計(jì)算為63558 N。在高空作業(yè)平臺(tái)的底架上施加的最大重量，如圖3(a)所示，平臺(tái)的重量位于軸心點(diǎn)的中心位置。 當(dāng)平臺(tái)的重量遠(yuǎn)離樞軸點(diǎn)時(shí)，圖3（b）中示出了應(yīng)用于高空作業(yè)平臺(tái)的基礎(chǔ)框架的最大力矩。因此，最大力矩取決于負(fù)載，例如工人、工作設(shè)備、所使用的工具和伸縮臂。樞軸點(diǎn)與負(fù)載之間的距離如圖3（b）所示。 式（2）表示施加到基礎(chǔ)框架的最大力矩。 Wweight=i=1n(Ci×Zi) (2) 在等式（2）中， Wweight是樞軸點(diǎn)上的最大力矩，Ci是分量的權(quán)重（即i＝1, 2, 3，…，n），而Zi表示部件的重量與樞軸點(diǎn)之間的距離（即i＝1, 2, 3，…，n）。 高空作業(yè)平臺(tái)受風(fēng)影響，因?yàn)樗?jīng)常從較高的位置工作; 必須考慮到這一點(diǎn)，特別是考慮到風(fēng)對(duì)暴露在其上的平臺(tái)部件的影響。 式（3）表示受風(fēng)影響的時(shí)刻[15]（即Mwind）。 Mwind=i=1n(Di×Zi) (3) 在等式 （3）中，Di是風(fēng)對(duì)構(gòu)件的影響，取決于受風(fēng)影響的區(qū)域，構(gòu)件的形狀和風(fēng)力。Zi是距框架的樞軸點(diǎn)的垂直距離（即，i = 1,2,3，...，n）。 式（4）表示總時(shí)刻。 Msum=Mweight-Mwind (4) 總時(shí)刻應(yīng)該加在受重量和風(fēng)影響的時(shí)刻上，如方程式（2）和（3）所示。 使用力矩棒的測(cè)試機(jī)構(gòu)對(duì)于重現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)條件是必要的，其中力和力矩在操作期間對(duì)作業(yè)平臺(tái)的重量和運(yùn)動(dòng)作出反應(yīng)。力矩桿需要足夠強(qiáng)大以承受被測(cè)試設(shè)備中的液壓致動(dòng)器推動(dòng)。如果測(cè)試時(shí)基架上沒有桿，那么這種機(jī)制只能復(fù)制力，而不是力矩。矩桿的長(zhǎng)度是利用基架中心的方程（4）的值來計(jì)算的,從基礎(chǔ)框架的中心，選擇參考邊界條件，如圖5（a）所示。 圖5（b）提供了與邊界條件一致的支持裝置的壽命測(cè)試機(jī)制的概述。 圖5.邊界條件和力量 3.實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證 3.1加速壽命測(cè)試 為了實(shí)現(xiàn)這一目的，開發(fā)了一種用混凝土和鋼制成的基架結(jié)構(gòu)。但是，在測(cè)試結(jié)構(gòu)的耐用性和安全性時(shí)，很難復(fù)制現(xiàn)場(chǎng)條件。在這項(xiàng)研究中進(jìn)行了再現(xiàn)和加速壽命試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)操作條件下的基架的失效分析。此外，加速壽命測(cè)試時(shí)間是由于沒有使用壽命測(cè)試時(shí)間，形狀參數(shù)和加速因子而引起的，這些應(yīng)該在現(xiàn)場(chǎng)操作條件下考慮。如圖6所示，在生命測(cè)試前后，研究人員需要獲得有關(guān)產(chǎn)品性能的結(jié)果，因?yàn)檫@些信息提供了有關(guān)每種產(chǎn)品的前后狀態(tài)之間差異的詳細(xì)信息，并且這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)于壽命測(cè)試中的估計(jì)非常重要。 底座的可靠性測(cè)試包括綜合性能測(cè)試，包括應(yīng)變測(cè)試和無損測(cè)試，包括運(yùn)行振動(dòng)測(cè)試，鹽霧測(cè)試和沖擊強(qiáng)度測(cè)試的環(huán)境測(cè)試，以及最大靜態(tài)負(fù)載測(cè)試安全測(cè)試[16-18]。 圖6.使用壽命測(cè)試概述圖 在調(diào)查運(yùn)行條件后，工廠設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)確定保修期為十年左右。 這是基于250天的每天8小時(shí)的總工作時(shí)間或每年2.0×103小時(shí)的工作時(shí)間，這相當(dāng)于10年。一個(gè)操作周期估計(jì)約為5分鐘，因此2.4×105個(gè)周期等于10年的壽命。 因此，保證期保證2.4×105個(gè)循環(huán)，B1壽命在95％置信水平CL下。 基架的主要失效模式是焊接部件的斷裂。 這個(gè)幀的形狀參數(shù)因此是1.1 [19]。 公式中顯示了無故障壽命計(jì)算。（5）。 這里，tn是無故障測(cè)試時(shí)間，B100p是保證時(shí)間周期，p是不可靠的，如果p = 0.01，B1和β是形狀參數(shù)。 壽命測(cè)試時(shí)間沒有基本框架的失敗是2.3×107個(gè)周期，用方程（5）。 CL是95％。 tn=B100p?ln?(1-CL)n?ln?(1-p)1β=2.3×107 (5) 加速壽命測(cè)試對(duì)于在短時(shí)間內(nèi)執(zhí)行壽命測(cè)試非常有用，而不是使用上述無失效壽命測(cè)試方法的正常壽命測(cè)試。 加速因子AF使用公式（6）。 AF=FtestFfieldm=Frated0.65Fratdem=25.96 (6) 圖7.使用力矩棒的100-t液壓伺服致動(dòng)器的使用壽命測(cè)試機(jī)構(gòu) 這里，F(xiàn)test是測(cè)試過程中施加的力。Ffield是額定作用力的65％，或0.65Frated，由現(xiàn)場(chǎng)條件下的力估算; Frated是6300N，這是施加在基架上的額定力。 m = 7.56是鋼材的指數(shù)[20]。 安裝在下部框架頂部的力矩桿應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度來支撐覆蓋設(shè)備。 加速壽命測(cè)試時(shí)間tna可以用公式 （7）其中tn除以AF; 發(fā)現(xiàn)tna為9.0×105個(gè)循環(huán)。 tna=tnAF=2.3×10725.96?9.0×105 (7) 加速壽命測(cè)試對(duì)于驗(yàn)證車輛底座的可靠性非常重要。 基于無失效壽命測(cè)試計(jì)算的測(cè)試時(shí)間包括9.0×10 5次循環(huán)。 在這項(xiàng)研究中，采用了100-t液壓伺服執(zhí)行器系統(tǒng)來執(zhí)行加速壽命測(cè)試。 如圖7所示，100-t伺服致動(dòng)器系統(tǒng)的四柱架足以支撐底座。 在加速壽命測(cè)試期間，如圖8所示的力和應(yīng)變值從傳感器獲得。 圖8.加速壽命測(cè)試期間的力和應(yīng)變值 該圖顯示了加速壽命測(cè)試之前和之后的不同值。 可以預(yù)計(jì)，壽命試驗(yàn)后的應(yīng)變值大于以前的值。 點(diǎn)L1和R1在壽命測(cè)試中顯示最大應(yīng)變。 因此，操作員應(yīng)定期檢查這些點(diǎn)以確保操作車輛時(shí)的安全性。 除L1和R1外，圖9所示的所有其他組分菌株均在（150?-340）με以下。 3.2有限元和實(shí)驗(yàn)應(yīng)變分析 表3.元素的類型和數(shù)量 圖9.從L1到R4的應(yīng)變儀位置獲得的應(yīng)變值 由幾種材料（包括混凝土）制成的基架表面在結(jié)構(gòu)上有一些薄弱點(diǎn)，如表3所示。在薄弱點(diǎn)處安裝應(yīng)變儀之前，應(yīng)變分析采用有限元法進(jìn)行。 這種方法通常應(yīng)用于分析結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力和應(yīng)變的領(lǐng)域。 有必要獲得用于模擬機(jī)構(gòu)的應(yīng)力分析的信息，該機(jī)構(gòu)解釋了力如圖10所示推動(dòng)，拉動(dòng)或扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的點(diǎn)。這些力與發(fā)動(dòng)機(jī)上的重力，動(dòng)臂 ，工人騎車的鏟斗以及平臺(tái)的其他元素以及發(fā)生的時(shí)刻。 正面部分的邊界條件為Uz = 0和Ux = Uy =自由，后面部分的邊界條件為Ux = Uz = 0，Uy =自由，如圖10所示。 這些條件是基于實(shí)地研究。 本研究分析了以前和改進(jìn)的基本框架，并比較了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和安全性。 如果“改進(jìn)”結(jié)構(gòu)與前一個(gè)結(jié)構(gòu)相比有薄弱點(diǎn)，那么進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整就沒有意義。 圖10.邊界條件包括力和力矩 Abaqus 6程序在此項(xiàng)目中用于有限元分析（FEA）。 表3顯示了分析的細(xì)節(jié)。 框架分為鋼和混凝土部分。 使用的元素類型是3D外殼，S3和S4用于鋼部件，C3D4用于混凝土部件。 底座采用五種材料：SS400，STKR400，SM490A，SGP和混凝土，如表4所示。 表4.材料的機(jī)械性能 有限元分析后，焊接部分附近的最大應(yīng)力為81.9 MPa，如圖11所示。結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)框架的應(yīng)力集中在給定的力和力矩的部分。 從有限元分析中可以發(fā)現(xiàn)，如圖10所示的表面應(yīng)變片的附著點(diǎn)，其中基礎(chǔ)框架的弱點(diǎn)與現(xiàn)場(chǎng)條件相同。圖12（a）和（b）示出了它們?cè)诨茏髠?cè)和右側(cè)的位置。 位置顯示在圖。 圖12（c）和（d）作為3D圖。 在將應(yīng)變計(jì)連接到薄弱點(diǎn)后，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件安裝底座，如故障模式分析中所述。 如圖7所示的液壓致動(dòng)器在安裝在基架頂部的力矩桿上施加上下力。 該系統(tǒng)允許拉伸和壓縮動(dòng)作以產(chǎn)生方波。 如表5所示，應(yīng)變值從連接到結(jié)構(gòu)表面的應(yīng)變傳感器的薄弱點(diǎn)R1到L4獲得。 表5 通過有限元分析比較了有和沒有力矩棒的情況，并且還與測(cè)量的應(yīng)變值的結(jié)果進(jìn)行了比較。 已知FE分析中的力矩值與實(shí)驗(yàn)測(cè)試值一致。 因此，對(duì)于高空作業(yè)平臺(tái)的基架現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行條件的再現(xiàn)，使用力矩桿比沒有力矩桿更好的解決方案。 圖11.基礎(chǔ)框架的應(yīng)力分析 4．結(jié)論 研究了現(xiàn)場(chǎng)操作條件，并進(jìn)行了加速壽命試驗(yàn)，以在采用復(fù)制振動(dòng)，噪音，支撐重量等場(chǎng)地條件的力矩棒后，對(duì)高空作業(yè)平臺(tái)車輛的下底架進(jìn)行壽命試驗(yàn)。 其他因素。 這項(xiàng)研究是為了實(shí)現(xiàn)以下詳細(xì)闡述的目標(biāo)而開展的。 圖12.連接到底座框架表面的應(yīng)變片 表5.應(yīng)變測(cè)試和CAE結(jié)果的比較 (1) 這項(xiàng)研究模擬了公式（1）所示的運(yùn)行條件。使用力矩棒作為高空作業(yè)平臺(tái)車輛的基架。 這種方法適用于測(cè)試施加在下部框架結(jié)構(gòu)上的力和力矩。 這對(duì)復(fù)制現(xiàn)場(chǎng)條件，特別是力量和時(shí)刻非常有用。(2) 進(jìn)行有限元分析，以便在時(shí)刻測(cè)試前找出下框架的部分弱點(diǎn)，并在性能測(cè)試過程中測(cè)量應(yīng)變。(3) 這項(xiàng)研究得出結(jié)論認(rèn)為，即使基架鋼部分的厚度比以前薄，但與以前的基架相比，改進(jìn)后的車架仍具有足夠的可靠性。 附錄2：外文原文