Написав Хуан Антоніо 04 березня 2015 року
Крани, встановлені на вантажівці, часто використовуються для обробки вантажів. У багатьох випадках це передбачає транспортування важких матеріалів, які можуть чинити великі зусилля на різні частини крана. За допомогою COMSOL Multiphysics ми можемо побачити, як моделювання може допомогти визначити вплив цих сил та покращити продуктивність крана.
Мобільна машина
За своєю конструкцією крани пропонують механічні переваги, піднімаючи та опускаючи важкі матеріали, що вимагають сили, що перевищує силу однієї людини. У багатьох сферах застосування цієї машини - від будівництва до обслуговування лінії електропередач - ще однією вигідною особливістю є її мобільність. Крани, встановлені на вантажівці, можуть вільно рухатися в різних напрямках, а також їздити по шосе, що може допомогти уникнути потреби в додатковому транспортному обладнанні.
У цьому типі кранів є кілька гідравлічних циліндрів, які крім багатьох інших механізмів контролюють рух крана. При обробці дуже великих навантажень компоненти піддаються великим зусиллям. За допомогою моделювання ми можемо дослідити вплив цих сил під час робочого циклу машини, визначаючи шляхи підвищення її продуктивності шляхом створення більш ефективної конструкції.
Проведення аналізу жорсткого кузова на крані автокрана, встановленого на вантажівці
Поєднуючи модуль динаміки багатотіл з модулем конструктивної механіки COMSOL, модель аналізує зусилля в циліндрах крана та з'єднаннях під час робочого циклу. Геометрія крана, який імпортується з моделі САПР, складається з 14 деталей, які рухаються відносно один одного.
На малюнку нижче наведено більш детальне уявлення про механізми кранових зв’язків, а потім таблицю, що визначає окремі компоненти.
| Частина | Колір |
| База | Синій |
| Внутрішня рука | Зелений |
| Зовнішня рука | Жовтий |
| Телескопічні розтяжки | Блакитний, пурпуровий, сірий |
| Циліндри підйому важеля | Червоний, сірий |
| Поршні підйому важеля | Жовтий, пурпуровий |
| Механізм внутрішнього зв'язку | Пурпуровий, Чорний |
| Механізм зовнішнього зв'язку | Блакитний, блакитний |
У цьому прикладі є два прикладених навантаження - власна вага у від’ємному напрямку z та вантаж 1000 кг на кінці крана. Робочий цикл складається з підняття вантажу з віддаленого положення та підкладання його під кран. Спочатку вантаж рухається вгору, а потім направляється всередину до положення, близького до крана. Графік нижче описує траєкторію руху кінця крана протягом робочого циклу.
Власне, кран експлуатується шляхом контролю довжини трьох циліндрів - внутрішнього, зовнішнього та подовжувального циліндрів. Внутрішній циліндр піднімає внутрішній важель, зовнішній циліндр регулює кут між внутрішнім і зовнішнім важелем, а подовжувальні циліндри визначають охоплення подовжувачів. Тут кути плечей використовуються як параметри замість довжини циліндрів, оскільки це більш зручний метод.
Результати
На зображенні нижче показано 9-те положення робочого циклу, яке має внутрішній кут важеля до горизонталі 45 °, кут -30 ° між внутрішнім і зовнішнім важелями, а загальне продовження 1,5 м.
Тепер ми можемо мати справу з впливом сил на різні частини крана. На кожному з наступних графіків номер розчину пов’язаний з положенням крана. Спочатку кран набирає вантаж у висунутому положенні, а потім, у кінцевому розчині, опускає вантаж близько до власного положення.
Почнемо з сил у циліндрах, які керують важелем. Тут сили стиску позитивні. Як і слід було очікувати, коли навантаження знаходиться далеко від основи крана, сили циліндра вищі. Максимальна сила під час робочого циклу визначає необхідну ємність циліндра.
Наступний графік ілюструє зусилля в циліндрах подовження. Як і в попередньому випадку, сила стиску визначається як позитивна. Оскільки вони повинні переносити вагу відтяжних сегментів на більшу відстань, внутрішні циліндри витримують більші зусилля.
Нарешті, ми можемо спостерігати сили, які діють на стики між основними частинами крана. Цю саму тактику можна використовувати для аналізу сил між з'єднаннями між будь-якою частиною крана. Результати, наведені нижче, є цінним ресурсом для структурного виміру цих типів деталей.