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瀝青混合料攪拌設(shè)備為瀝青路面的鋪筑和養(yǎng)護(hù)提供必要材料的加工，是公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)過程中必不可少的一種設(shè)備，瀝青攪拌樓作為其主體部件，由振動篩、稱量系統(tǒng)、攪拌缸等單元組成。由于安裝的設(shè)備質(zhì)量重達(dá)數(shù)十噸，因此其架設(shè)過程一般需要大型起重機(jī)械的輔助作業(yè)，若將舉升機(jī)構(gòu)安裝于底盤之上并利用直推式液壓油缸進(jìn)行驅(qū)動，能夠?qū)崿F(xiàn)瀝青混合料攪拌設(shè)備的90°翻轉(zhuǎn)、垂直著地等功能，可以達(dá)到數(shù)人完成幾十噸設(shè)備架設(shè)工作的要求。樓架是瀝青攪拌樓的重要支撐件，直接承受著數(shù)十噸壓力，這要求樓架應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。首先進(jìn)行了樓架的靜動態(tài)分析，然后利用大型有限元軟件Abaqus對樓架進(jìn)行強(qiáng)度分析，為驗(yàn)證該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理提供重要依據(jù)。
研究對象是某新型瀝青攪拌設(shè)備塔樓的樓架部分。該設(shè)備采用直推式液壓油缸舉升機(jī)構(gòu)完成樓體整體舉升過程。液壓油缸作用在類似于汽車車架的底架上，利用油缸驅(qū)動完成樓體豎立過程。舉升機(jī)構(gòu)和樓架的簡化模型如圖所示。瀝青攪拌設(shè)備塔樓油缸動作過程為：在0°至15°舉升角過程中，頂推油缸作為驅(qū)動源，當(dāng)其達(dá)到最大行程后，由主油缸代替頂推油缸完成剩余角度的舉升過程，當(dāng)塔樓的質(zhì)心過鉸支點(diǎn)的垂直線時(shí)，油缸受拉力，表現(xiàn)為慢放塔樓，最終完成其豎立過程。在靜力分析時(shí)，完全依靠機(jī)構(gòu)活動桿件的力矩靜平衡來計(jì)算構(gòu)件的鉸接點(diǎn)支反力，按力矩平衡的極限條件，進(jìn)而求出油缸最大舉升力。
樓架受力分析如圖所示。由圖和表可以看出，在0°和150°也就是兩個(gè)油缸開始動作時(shí)，樓架受的力最大，因此這也是樓架最有可能發(fā)生破壞的兩個(gè)狀態(tài)，重點(diǎn)研究這兩個(gè)角度樓架的強(qiáng)度情祝。由于瀝青攪拌塔樓回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動慣量很大，在按機(jī)構(gòu)力矩平衡求得的車箱靜止舉升推力的同時(shí)，還應(yīng)計(jì)算慣性力。以下對0°頂推油缸起步舉升時(shí)慣性阻力進(jìn)行計(jì)算。a)設(shè)定：頂推油缸要保證塔樓在10s內(nèi)完成15°升角，由此可見，在塔樓的舉升軸座上，除承受靜力平衡計(jì)算所得的載荷外，還同時(shí)額外承受慣性力和慣性力偶矩的雙重作用。雖然慣性力不太大，但慣性力偶矩?cái)?shù)值較大，會對樓架造成較大的彎扭應(yīng)力。在進(jìn)行樓架強(qiáng)度分析計(jì)算(有限元分析)時(shí)，必須考慮慣性力F以及力矩等于M的慣性力偶對樓架舉升所附加的舉升載荷的。在分析時(shí)，也可先求出動態(tài)載荷，再引入動載系數(shù)將動態(tài)載荷置于靜態(tài)條件來進(jìn)行分析計(jì)算。
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