核心詞：PTYA23 鐵路 信號 電纜 
　　為了加快推進(jìn)港口岸電建設(shè),需開發(fā)一種快速、簡便的裝置將船上的電源電纜吊裝到岸上,再與岸電裝置連接取電,稱這種吊裝裝置為"船用岸電電纜輸送裝置",屬于一種輕小型起重運輸裝置。該裝置可以自由伸縮,伸縮臂的結(jié)構(gòu)形式及材料直接影響其工作性能和制造成本,本文通過軟件建模分析,設(shè)計一種截面為矩形,結(jié)構(gòu)簡單,自由伸縮,制造成本低的岸電電纜輸送裝置伸縮臂。

　　1、PTYA23鐵路信號電纜:本課題研究設(shè)計了一種由單缸多段液壓推桿驅(qū)動的智能型岸電電纜輸送裝置
　　項目研究設(shè)計一種單缸多節(jié)液壓推桿來驅(qū)動的智能岸電電纜輸送裝置,工作狀況如下:該裝置不用時,收縮放置岸邊高度不超過2000mm,工作時,水平可俯仰-30°～+45°,裝置伸縮臂可以伸出總長6000mm,起吊重量達(dá)到200Kg。
　　2、PTYA23鐵路信號電纜:伸縮臂的材料和結(jié)構(gòu)尺寸將決定單缸多段液壓推桿的設(shè)計
　　伸縮臂由多節(jié)組成,各節(jié)段同步伸出、縮進(jìn),伸縮自由,伸縮臂所用材料和結(jié)構(gòu)大小,將決定了單缸多節(jié)液壓推桿的設(shè)計。伸縮臂是在俯仰到一定位置后開始伸出,從全縮狀態(tài)伸到完全伸出狀態(tài),再拖著電纜回縮,或拖著電纜俯仰到一定位置后開始伸出,將電纜送置船上。為了合理設(shè)計其大小,從三種工作狀態(tài)進(jìn)行分析,即全縮狀態(tài),伸出一半狀態(tài)和完全伸出狀態(tài),礦用電纜這三種狀態(tài)具有典型的代表性。全縮狀態(tài)時伸縮臂總長為1600mm,伸出一半狀態(tài)時,伸縮臂總長為4375mm,完全伸出總長為6000mm。伸縮臂在工作過程中,固定端(最左端,也即約束端)所受應(yīng)力最大,伸縮臂的最右端(也即施力端)應(yīng)力最小。在相同起吊重量的情況下,完全伸出狀態(tài)時,伸縮臂最長,伸縮臂固定端所受的彎矩是最大的。通過分析在完全伸出狀態(tài)下,選用普通碳素鋼和鋁合金兩種不同材料,伸縮臂應(yīng)力、位移,應(yīng)變的變化情況,確定伸縮臂的材料和結(jié)構(gòu)尺寸。
　　3、PTYA23鐵路信號電纜:省略對靜態(tài)力學(xué)分析沒有影響或影響很小的結(jié)構(gòu)
　　省略對靜態(tài)力學(xué)分析沒有影響或影響極小的結(jié)構(gòu),包括伸縮臂上的小孔和倒角。對設(shè)計圖中的連接位置(機械連接及焊接)一律按理想條件下的固結(jié)進(jìn)行考慮,同時忽略機械連接中的螺栓等細(xì)微結(jié)構(gòu)。
　　4、PTYA23鐵路信號電纜:簡化原始模型的某些細(xì)節(jié)并微調(diào)某些尺寸
　　簡化原模型的一些細(xì)節(jié),對部分尺寸進(jìn)行微調(diào),如將一些非整數(shù)尺寸按四舍五入取整(單位mm)。全局選用標(biāo)準(zhǔn)單位為mm(長度)、N(力),因此,其他單位統(tǒng)一為MPa(壓強)。材料采用碳鋼和鋁合金兩種,材料參數(shù)如下表。伸縮臂的截面形狀設(shè)計成矩形,如圖1所示,第一級為最小級,最小內(nèi)空截面均為200×100mm,然后進(jìn)行網(wǎng)格劃分及約束加載。
　　5、PTYA23鐵路信號電纜:約束為第六伸縮臂端面的所有自由度
　　約束為第六節(jié)伸縮臂端面的所有自由度,載荷為配重及最大起吊電纜繩重量,這里取值2000N,全局重力加速度取9.8m/s2。選用六面體單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分成62400個單元,126048個節(jié)點。
　　6、PTYA23鐵路信號電纜:采用鋁合金材料
　　采用鋁合金材料,伸縮臂壁厚、截面尺寸與普通碳鋼相同時,進(jìn)行伸縮臂的設(shè)計分析。如在伸縮臂壁厚10mm時,伸縮臂壁總重量約為220kg。利用有限元靜力學(xué)分析,伸縮臂在完全伸出狀態(tài)下的應(yīng)力的最小值為44791.7N/m2,最大值為44791.7N/m2;合位移最小值為0mm,最大值為10.6557mm;對等應(yīng)變最小值為5.01882e-007,最大值為0.。綜合兩種材料,不同壁厚,進(jìn)行分析,所得數(shù)據(jù)如下表3所列。根據(jù)表中數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)力、位移、應(yīng)變分析。根據(jù)伸縮臂在完全伸出工作狀態(tài)下的有限元的應(yīng)力應(yīng)變情況,從應(yīng)力的分析來看,選用鋁合金材料制造伸縮臂,要滿足工作條件,伸縮臂的尺寸大,占用空間大,制造成本高。選擇普通碳鋼制造伸縮臂,四種壁厚情況下,應(yīng)力都滿足要求,但是對于本研究的伸縮臂而言,伸縮臂在工作伸縮時,各段都有位移變形,若彈性位移過大,影響伸縮臂的正常伸縮。綜合考慮伸縮臂的自重、位移及應(yīng)力應(yīng)變,選擇壁厚為6mm的碳鋼作為伸縮臂的制造材料更為合理。
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