升降车梯架力学分析,  升降车出租,  升降车租赁, 升降车价格  梯架载荷分析 梯架系统是升降车完成作业任务的主要执行机构，通过控制梯架的伸缩运动和梯架的俯仰运动来控制梯架动作，使工作斗达到作业地点。梯架结构是升降车的关键、核心部件。根据升降车的实际工况和工作环境，梯架系统的载荷11有梯架自重、工作斗额定载荷、工作斗重力、风载荷等，梯架具体受力情况：其中，FL—风载荷FG—梯架自重FN—消防水重力FR—梯架惯性力FS—工作斗重力及工作载荷FE—消防员重力梯架所承受的载荷中都可以根据实际的情况计算出来，假设工作载荷集中在工作斗的中心位置，并且与工作斗底面垂直向下；风载荷FL方向和大小都不确定，为了计算出风载荷，对其进行简化处理，风载的作用点在工作斗上，风向选择水平向左，则可以利用下面的公式计算风力：LFqA  其中，q表示碰撞静压力，取100N/m²，相当风速为12.5m/s，A表示云梯工作斗处的迎风表面积。

     拉力计算, 梯架结构是由四节桁架式梯架组成，相邻梯架之间可以滑动，卷扬机拉动钢丝绳为梯架的伸缩提供动力。梯架伸出时，第二节梯架由钢丝绳拉出，其他梯架依次被动拉出，并且第二节梯架的伸缩量为△L，第n节梯架的伸缩量满足关系式（n-1）×△L。卷扬机拉力为梯架的伸缩提供动力，梯架运动过程中受到摩擦力、梯架重力的作用。梯架钢丝绳所受拉力和伸缩量的关系如图2.5所示。  钢丝绳受力与梯架伸缩量的关系，F0为卷扬机拉力，fiF为各节梯架间钢丝绳的摩擦力，iF为各节梯架的下滑分力，并且满足关系式sininiFG，α为梯架的变幅角度。为了便于分析和表示清楚各梯架与钢丝绳的连接关系，上图仅画出了梯架伸出时钢丝绳受力的示意图。

    （1）卷扬机拉力计算假设梯架运动过程中摩擦力的相对位移都是△L，根据梯架系统所受力平衡可以计算卷扬机拉力为： Fwa——消防水炮后坐力沿梯架的分力，wa=sin()aFFFa——消防水炮后坐力Φ——喷水方向与水平面的夹角，卷扬机拉力取决于梯架自重、消防水炮后坐力、摩擦力的大小。其中，梯架自重已经确定，水炮后坐力可以根据水炮的参数计算出来，如果知道了各节梯架之间的摩擦系数和梯架之间的正压力就可以计算出梯架滑动时摩擦力的大小，即可得出卷扬机拉力的大小。

    （2）工作斗对梯架的作用力为了便于计算，取上图的局部放大图，选取工作斗、第三节梯架和第四节梯架为研究对象，计算工作斗和消防员对第三节梯架正压力的大小，S——梯架的最大伸缩长度  △L——梯架实际伸缩长度   14L4——第四节梯架长度   X4——第四节梯架重心到梯架底端的长度   Z4——第四节梯架重心到上弦的距离   H0——工作斗到第四节梯架的垂直距离    γ——工作斗重心到顶点的垂直距离,  00=arctan(x/z)L——工作斗重心到顶点的距离,  0Lx/sinL0——工作斗重心顶点距离沿梯架的分量，00LLcos(90)M0——工作斗重心和顶点到梯架的垂直距离差，00M根据力矩平衡可得， 工作斗和消防员重力对第三节梯架的正压力为，F01——工作斗和消防员重力对梯架压力的垂直分量，010FGcosF02——工作斗和消防员重力对梯架压力的水平分量，020FGsinL04——F01  对第三、四节梯架重叠点力矩的距离， 对第三、四节梯架重叠点力矩的距离，——第三节梯架对第四节梯架的正压力   L34——第三、四节梯架的重叠长度，L34=S-△L根据受力平衡建立方程：.   上述公式对计算消防水炮产生的正压力也适用，只要改变喷水点的x0、z0的值即可，F01、F02的表达式变为：0102sin-=cos-FFFF 同理，工作斗和消防员重力对第二节梯架的正压力为：根据受力平衡：012332FNN.  工作斗和消防员重力对第一节梯架的正压力.  

    （3）梯架间的正压力主要是由于梯架的自重造成的，与上文的求解方法相同，主要利用力矩平衡和受力平衡来计算各节梯架受力。本章主要计算第四节梯架对第三、15二、一节梯架的正压力，第三节梯架对第二、一节梯架的正压力和第二节梯架对第一节梯架的正压力。根据力矩平衡，计算第四节梯架对第三节梯架的正压力为：,4G——第四节梯架自重  41F——第四节体积自重垂直方向上的分量   42F——第四节体积自重沿梯架方向上的分量   34N——第三节梯架对第四节梯架的正压力   43N——第四节梯架对第三节梯架的正压力.  根据受力平衡：413443FNN.  同理可得，第四节梯架对第二节梯架的正压力.当各个梯架之间的位置确定以后，只有变幅角度α和梯架的伸缩长度为变量，可以利用MATLAB编程，就可以求出梯架正压力、钢丝绳拉力、卷扬机拉力、梯架变幅角度、梯架伸缩长度之间的关系。

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      根据上文计算的钢丝绳拉力，来计算伸缩长度△L和梯架变幅角α之间的关系，为了便于表达，先建立第三节梯架的受力简图，通过分析梯架间的受力来分析梯架在工作过程中的危险工况，第三节梯架到B处下弦处的弯矩：x为梯架横截面到第四节梯架和工作斗连接处的距离，第三节梯架重心到A处下弦的弯矩：x为梯架横截面到第四节梯架和工作斗连接处的距离，弯矩M3B，M3A只与截面的位置x、梯架变幅角α、梯架伸缩长度△L有关。当梯架变幅角α和梯架伸缩长度△L为定值时，对M3B关于x求导得： 可知，M3B关于x单调递增对M3B关于x求导得：M3A关于x单调递增减结合M3B，M3A关于x的定义域可知，当x在定义域取最大值时M3B取最大值；x在定义域取最小值时M3A取最大值，点B所在截面为第三节梯架的应力最大处，此时梯架的弯矩也是最大值。根据上文的推导，扩展到对整个梯架的分析可得：当伸缩长度△L为定值时，梯架重叠处的弯矩将随着变幅角度α的增大而减小；当变幅角度α为定值时，梯架重叠处的弯矩将随着伸缩长度△L的增加而增加。结合本文研究的梯架结构特征（最大长度S和变幅角度-12°≤α≤75°），当梯架完全伸出量S和变幅角度为0°时，整个梯架系统承受的弯矩最大，受力也最大。梯架完全伸出并位于水平状态时，这种工况下梯架所承受的弯矩和应力都最大，梯架处于危险工况，因此该工况是下文研究的重点，也是验证升降车在工作过程中安全可靠性的重要工况；此外考虑到升降车的实际工作情况，梯架全伸并且变幅角度最大（极限工况）时也是本文研究的典型工况，下文将对梯架处于这两种工况进行分析。

      首先对云梯车的主要结构、梯架伸缩形式、梯架工作原理等进行了简单介绍；然后对整个梯架结构进行载荷计算、拉力计算、工况分析等三方面的分析和计算。最后计算卷扬机工作时的拉力以及梯架之间的正压力，推到出梯架之间的摩擦力和下滑重力表达式，并通过分析弯矩得到梯架结构工作时的危险工况，为后文的分析提供理论基础。梯架静力学分析静力学分析用来分析计算结构对固定不变载荷或者固定不变惯性载荷的响应；其中计算固定不变载荷时忽略惯性和阻尼的影响。静力学分析可以计算对结构系统添加载荷后引起的位移、应力、应变和力等。假定载荷和响应是固定不变的，即假定载荷和结构的响应随时间的变化非常缓慢32。本章主要应用有限元法对梯架结构进行静力学分析。有限元法是数值计算方法的一种，主要用来求解各类工程问题。通过有限元软件ANAYS对梯架结构进行静力学分析，得到梯架在特定工况下的应力、位移云图，以便对梯架结构进行强度、刚度校核。进行静力学分析前处理的主要任务是建立仿真模型、选择材料、划分网格、添加载荷等，这也是有限元分析的基础。有限元分析结果的精确程度与模型离散化质量的高低有很大的关系，对正确揭示升降车梯架结构在受力情况下的性能有重要意义。

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