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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 焊接架臺(tái)提升強(qiáng)度解決歷程 [打印本頁(yè)]

作者: 綺羅羅 時(shí)間: 2023-8-17 11:10
標(biāo)題: 焊接架臺(tái)提升強(qiáng)度解決歷程
前兩天發(fā)帖提問(wèn)了焊接架臺(tái)提升強(qiáng)度的問(wèn)題（圖一）得到了大家很多的回復(fù)，獲益良多。這里先感謝大家，也欣喜于能有機(jī)械社區(qū)這個(gè)大家相互交流提高的平臺(tái)。上個(gè)帖子的問(wèn)題，大部分得到了解決，所以這里也分享一下解決過(guò)程，以作交流。首先條件如圖一所示，對(duì)初步設(shè)計(jì)的架臺(tái)進(jìn)行有限元分析（圖二），根據(jù)分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，變形量0.5，主要是懸臂部分的變形和支撐部分變形在末端產(chǎn)生了大位移兩部分導(dǎo)致的。那么對(duì)策就是減少這兩部分的變形。
首先懸臂部分，盡量減少懸臂長(zhǎng)度，這樣也可以減少支撐部被放大的位移。同時(shí)提升懸臂本體的強(qiáng)度，通過(guò)增加板厚，上側(cè)也添加肋，內(nèi)部筋的布置等方式提升（這里我對(duì)懸臂部分單獨(dú)進(jìn)行了有限元分析，來(lái)確認(rèn)強(qiáng)度的提升效果）。
至于支撐部，首先是提升了前后長(zhǎng)度，由400提升到800。而后查詢了機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，恍然大悟，將原本橫向布置的筋改為X式布置。
再之后，想盡量降低高度，來(lái)減小末端位移。嘗試了一些方案，限于工作條件，直接降低高度并不可行，但我將懸臂部分和支撐部分做成了分體式設(shè)計(jì)。因?yàn)樵O(shè)備空間主要是上側(cè)空間有限，而下側(cè)則有充分的空間，做成分體式，就可以將下側(cè)支撐部做大來(lái)盡可能提升強(qiáng)度。當(dāng)然，這樣的設(shè)計(jì)要特別注意螺釘?shù)牟贾?，因?yàn)閷⒁陕葆斨苯映惺芰?，需要校核好?/font>
所以，目前的優(yōu)化結(jié)構(gòu)就是如圖三所示，變形降到0.15。當(dāng)然也不是最終版，接下是跟根據(jù)其他的單元精細(xì)尺寸，從焊接工藝性上優(yōu)化結(jié)構(gòu)，減重設(shè)計(jì)，螺釘?shù)牟贾眯：说葍?yōu)化過(guò)程。
大概花了半天的時(shí)間，不斷推翻與優(yōu)化，最終迭代出來(lái)了這個(gè)尚可的結(jié)果（圖四）。在這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的感悟主要就是分析與解決了。分析出是哪些地方存在問(wèn)題，把大問(wèn)題分解成小問(wèn)題，查資料做優(yōu)化嘗試各種可能性來(lái)一點(diǎn)一點(diǎn)解決掉每個(gè)小問(wèn)題，最終得到成果。我想，這個(gè)思路可能比較值得分享吧。

作者: sgxap666 時(shí)間: 2023-8-17 11:16
感覺(jué)圖三這更差了

作者: 夜夢(mèng)榮華 時(shí)間: 2023-8-17 11:46
個(gè)人還是喜歡你圖二的結(jié)構(gòu)，圖三難看不說(shuō)，加工也是麻煩事。x型結(jié)構(gòu)對(duì)你這個(gè)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提升不大，你可以嘗試講圖二按你上面說(shuō)的優(yōu)化，結(jié)構(gòu)不變，擔(dān)心強(qiáng)度不夠的話，在懸臂頂部取消橫筋（只取消最上面一層橫筋），然后側(cè)邊打孔，中間穿圓管焊接，這樣強(qiáng)度應(yīng)該會(huì)好很多，也便于加工。

作者: lcl2094 時(shí)間: 2023-8-17 15:06
如果對(duì)于位移變形比較敏感，那么圖1、圖2的圓孔分配有問(wèn)題，應(yīng)該上大下小，或者就直接取消圓孔。如果需要進(jìn)一步改善位移變形，應(yīng)該沿力矩方向加寬基礎(chǔ)，而過(guò)多的橫加強(qiáng)梁對(duì)強(qiáng)度的幫助有限，可以取消。最后底板那里太薄了，上面不惜成本堆料，最后螺栓拉住的底板變形了。

作者: wswker 時(shí)間: 2023-8-17 17:35
我也認(rèn)為你新做的結(jié)構(gòu)不是特別好，做結(jié)構(gòu)有個(gè)重要的點(diǎn)是簡(jiǎn)化分析，對(duì)于這個(gè)來(lái)說(shuō)，你主要考慮位移，可以先不考慮橫向穩(wěn)定性，直接壓縮成一塊鐵板，位移由兩個(gè)地方產(chǎn)生，一個(gè)是懸臂梁的受力，一個(gè)是立柱的側(cè)向受拉，都是平面內(nèi)的受力，你把固定約束放在主梁上，實(shí)際懸臂梁的變形是相對(duì)比較小的，立柱的變形影響比較大，對(duì)立柱來(lái)說(shuō)，y向的寬度影響是比較大的，其實(shí)可以再多理解理解慣性矩相關(guān)的內(nèi)容

作者: xue428032 時(shí)間: 2023-8-17 18:28
樓主，簡(jiǎn)單些，用工字鋼試下

作者: charlie909 時(shí)間: 2023-8-18 00:30
加強(qiáng)筋不會(huì)十字交叉，會(huì)優(yōu)選T形，根據(jù)需要我會(huì)將材料換成Q345

作者: 詹姆斯007 時(shí)間: 2023-8-31 12:45
一、先說(shuō)說(shuō)你的結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題：
1、看了圖一上面的一段話說(shuō)到“增加板厚，效果甚微”。
   從模型上看，翼緣板薄，腹板厚。這與梁的截面設(shè)計(jì)原則相背，你畫反了，所以增加板厚肯定作用不大。
   開孔的兩塊側(cè)板是腹板。橫梁上下和立柱左右的鋼板是翼緣板。
   把板厚修改后，再增加翼緣板的厚度，效果會(huì)很明顯。
   要是需要慣性矩有更大的提高，可以增加梁的高度。
2、對(duì)于梁的截面慣性矩的計(jì)算，只考慮翼緣板和腹板，并不考慮梁內(nèi)部的縱向和橫向加勁肋。
   那個(gè)交叉的筋板也起不了多大作用。
3、腹板上盡量不要開孔，開孔處的截面是整個(gè)梁最危險(xiǎn)的部位。如果必須要開孔，需要增加加強(qiáng)圈。
4、你的結(jié)構(gòu)屬于半龍門式剛架，梁和立柱的截面高度要一致。
5、由于梁端承受垂直的集中力，在立柱下面連接法蘭處，要承受彎矩，螺栓的排列也需要調(diào)整。6、那個(gè)三角加強(qiáng)的部位，需要添加一塊蓋板，見下圖。

   我畫了一個(gè)模型，供你參考。
(, 下載次數(shù): 71)

作者: 詹姆斯007 時(shí)間: 2023-8-31 12:58
本帖最后由詹姆斯007 于 2023-8-31 13:00 編輯

最近我也遇到你這樣的問(wèn)題，前幾年的一個(gè)項(xiàng)目，不是我設(shè)計(jì)的。是一種反力支座出了問(wèn)題。強(qiáng)度和剛度都沒(méi)有問(wèn)題，是固有頻率不夠，需要重新設(shè)計(jì)。
原來(lái)的截面設(shè)計(jì)和你的設(shè)計(jì)一樣，也是把翼緣板和腹板的厚度搞反了。
我重新修改了設(shè)計(jì)方案，見下圖，白色線的是原設(shè)計(jì)，黃色線的是新設(shè)計(jì)。

(, 下載次數(shù): 66)

作者: 落淚小丑 時(shí)間: 2023-8-31 14:23

詹姆斯007 發(fā)表于 2023-8-31 12:58
最近我也遇到你這樣的問(wèn)題，前幾年的一個(gè)項(xiàng)目，不是我設(shè)計(jì)的。是一種反力支座出了問(wèn)題。強(qiáng)度和剛度都沒(méi)有 ...

請(qǐng)教一下，所以按照貼主貼出來(lái)的受力情況，應(yīng)該增厚的是紅色箭頭的腹板，而不是增厚黃色箭頭的板，我這樣理解對(duì)嗎？

作者: 上梁 時(shí)間: 2023-8-31 14:39
為什么不用槽鋼，方鋼，圓管等成品鋼材，現(xiàn)在很多吊臂都是這種成品鋼結(jié)構(gòu)，受力好，重量小，成本低

作者: 落淚小丑 時(shí)間: 2023-9-1 09:00

詹姆斯007 發(fā)表于 2023-8-31 12:58
最近我也遇到你這樣的問(wèn)題，前幾年的一個(gè)項(xiàng)目，不是我設(shè)計(jì)的。是一種反力支座出了問(wèn)題。強(qiáng)度和剛度都沒(méi)有 ...

對(duì)，使用貼圖了，剛開始逛論壇，很多不熟。還是以貼主發(fā)的圖來(lái)說(shuō)明吧，就是加強(qiáng)剛性的話，不應(yīng)該增厚圖1的有圓洞的兩塊側(cè)板（這個(gè)是不是應(yīng)該叫做腹板？），而是增厚與開孔板垂直的豎板（同理是不是叫做翼緣板？），希望能得到您的賜教。感謝！

作者: 詹姆斯007 時(shí)間: 2023-9-1 19:20

落淚小丑發(fā)表于 2023-9-1 09:00
對(duì)，使用貼圖了，剛開始逛論壇，很多不熟。還是以貼主發(fā)的圖來(lái)說(shuō)明吧，就是加強(qiáng)剛性的話，不應(yīng)該增厚圖1 ...

1、增加翼緣板的板厚。
2、增加梁高，就是翼緣板之間的距離。
3、增加腹板厚度，作用很小。

作者: 落淚小丑 時(shí)間: 2023-9-2 19:03

詹姆斯007 發(fā)表于 2023-9-1 19:20
1、增加翼緣板的板厚。
2、增加梁高，就是翼緣板之間的距離。
3、增加腹板厚度，作用很小。

謝謝

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