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南京聚航科技有限公司
主營(yíng)產(chǎn)品： 振動(dòng)時(shí)效設(shè)備，殘余應(yīng)力檢測(cè)儀，應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量，殘余應(yīng)力消除設(shè)備 |
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主營(yíng)產(chǎn)品： 振動(dòng)時(shí)效設(shè)備，殘余應(yīng)力檢測(cè)儀，應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量，殘余應(yīng)力消除設(shè)備 |
2022-12-26 閱讀(656)
F型傘形鉆架動(dòng)臂的斷面結(jié)構(gòu)形式是通過SAP5大形結(jié)構(gòu)分析程序有限元法電算結(jié)果分析對(duì)比選用的，為驗(yàn)證動(dòng)臂電算結(jié)果的可靠性，根據(jù)電算設(shè)計(jì)的動(dòng)臂結(jié)構(gòu)圖，對(duì)動(dòng)臂進(jìn)行了靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試。經(jīng)過模擬靜態(tài)負(fù)載實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了動(dòng)臂靜態(tài)強(qiáng)度的可靠性和忽略偏載剪應(yīng)力存在可行性。
動(dòng)臂受力工況分析
傘鉆動(dòng)臂受力*大的情況是在鉆鑿井筒的周邊孔時(shí)，此時(shí)有兩種工況：
1. 推進(jìn)器處于懸空狀態(tài)，稱為*一工況。此時(shí)，動(dòng)臂承受的載荷主要是推進(jìn)器重量、鑿巖機(jī)重量、釬桿重量、液壓操縱臺(tái)重量等，計(jì)算*大載荷為：G1max=Gt+Ga+Gr+Gh
式中 G1max——*一工況時(shí)，動(dòng)臂承受的*大載荷
Gt——推進(jìn)器重量
Ga——鑿巖機(jī)重量
Gr——釬桿重量
Gh——液壓操作臺(tái)重量
2. 鑿巖機(jī)處在鉆鑿炮孔的過程中，稱為第二工況。此時(shí)動(dòng)臂承受的載荷除有推進(jìn)器重量、鑿巖機(jī)重量、釬桿重量及液壓操縱臺(tái)重量以外，還有補(bǔ)償油缸對(duì)工作面的預(yù)緊力和有變化的鑿巖機(jī)的沖擊力。那么，此時(shí)的計(jì)算*大載荷為：G2max=-G1max+Fp1+Fp2
式中 G2max——第二工況時(shí)，動(dòng)臂承受的*大載荷
Fp1——鑿巖機(jī)的沖擊力
Fp2——補(bǔ)償油缸對(duì)工作面的預(yù)緊力
以上兩種工況作為動(dòng)臂靜態(tài)強(qiáng)度*大載荷情況，也作為靜態(tài)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)的模擬載荷。
應(yīng)變測(cè)試實(shí)驗(yàn)過程
動(dòng)臂模擬加載裝置
圖1為*一工況動(dòng)臂模擬加載裝置，圖2為第二工況動(dòng)臂模擬加載裝置。為簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)部件，原動(dòng)臂、支臂、油缸和傾斜油缸用固定拉桿代替。加載辦法按兩種工況分別進(jìn)行，用標(biāo)準(zhǔn)碼加載。測(cè)量?jī)x器采用聚航科技生產(chǎn)的JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀，多通道測(cè)量、軟件式操作、功能強(qiáng)大、精度高。
貼片位置選擇原則
1. 能夠代表電算標(biāo)定的14個(gè)結(jié)點(diǎn)中主要的斷面位置。
2. 能夠包括危險(xiǎn)斷面、內(nèi)力有變化的斷面和形狀尺寸有變化的斷面。
3. 能夠代表一些需要了解其應(yīng)力狀態(tài)的斷面。
圖3為電算動(dòng)臂力學(xué)模型結(jié)點(diǎn)圖。根據(jù)貼片選擇原則，在結(jié)點(diǎn)7斷面處W軸正向貼有檢驗(yàn)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的貼片，在結(jié)點(diǎn)12、13斷面處W軸正向貼有應(yīng)變花，以檢驗(yàn)動(dòng)臂側(cè)面剪應(yīng)力的影響。對(duì)電算標(biāo)定的4、7、8、9、10、11各斷面，按主應(yīng)力為已知方向選用箔式應(yīng)變單片，對(duì)12、13斷面選用箔式應(yīng)變花。
加載方法
1. *一工況按2000N、4000N、5000N三級(jí)加載。
2. 第二工況按1000N、2000N、3000N三級(jí)加載。
動(dòng)臂的靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試
表1、表2為全部實(shí)驗(yàn)采集的應(yīng)變值和部分換算的應(yīng)力值。（A為斷面右上角；B為斷面左下角；C為斷面上中點(diǎn)；D為斷面右中點(diǎn)）
從表1、表2中的電測(cè)統(tǒng)計(jì)應(yīng)力值，可得知7點(diǎn)處兩種工況電測(cè)應(yīng)力值較大。在*一工況下，*大彎曲應(yīng)力σmax1=130.8MPa，在第二工況下，*大彎曲應(yīng)力σmax2=89.8MPa，按20號(hào)無縫鋼管σ=250MPa，則其安全系數(shù)分別為n1=250/130.8≈1.91，n2=250/89.8≈2.78。從靜態(tài)*大彎曲應(yīng)力值分析，一般安全系數(shù)宜取1.6-1.7，所以認(rèn)為此結(jié)構(gòu)偏于安全的。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
動(dòng)臂的強(qiáng)度設(shè)計(jì)既要保證鑿巖機(jī)鉆鑿狀態(tài)工作的穩(wěn)定性，提高鉆孔速度，又要使整機(jī)重量不超過傘鉆標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限度，適應(yīng)豎井井筒掘進(jìn)機(jī)械配套提升能力的要求。從動(dòng)臂靜態(tài)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)分析得出如下結(jié)論：
1. 新設(shè)計(jì)的動(dòng)臂結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是好的。
2. 為提高7點(diǎn)處的強(qiáng)度，應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)7點(diǎn)的筋板，以減少應(yīng)力。
3. 從電測(cè)扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力值看，數(shù)值是較小的，對(duì)各結(jié)點(diǎn)危險(xiǎn)部位的應(yīng)力狀態(tài)單元體的*大主應(yīng)力影響不大，電算時(shí)，忽略剪應(yīng)力的影響是可行的。
