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機械社區

標題: 焊接架臺提升強度解決歷程 [打印本頁]

作者: 綺羅羅 時間: 2023-8-17 11:10
標題: 焊接架臺提升強度解決歷程
前兩天發帖提問了焊接架臺提升強度的問題（圖一）得到了大家很多的回復，獲益良多。這里先感謝大家，也欣喜于能有機械社區這個大家相互交流提高的平臺。上個帖子的問題，大部分得到了解決，所以這里也分享一下解決過程，以作交流。首先條件如圖一所示，對初步設計的架臺進行有限元分析（圖二），根據分析結果可以發現，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生了大位移兩部分導致的。那么對策就是減少這兩部分的變形。
首先懸臂部分，盡量減少懸臂長度，這樣也可以減少支撐部被放大的位移。同時提升懸臂本體的強度，通過增加板厚，上側也添加肋，內部筋的布置等方式提升（這里我對懸臂部分單獨進行了有限元分析，來確認強度的提升效果）。
至于支撐部，首先是提升了前后長度，由400提升到800。而后查詢了機械設計手冊，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計。因為設備空間主要是上側空間有限，而下側則有充分的空間，做成分體式，就可以將下側支撐部做大來盡可能提升強度。當然，這樣的設計要特別注意螺釘的布置，因為將要由螺釘直接承受力，需要校核好。
所以，目前的優化結構就是如圖三所示，變形降到0.15。當然也不是最終版，接下是跟根據其他的單元精細尺寸，從焊接工藝性上優化結構，減重設計，螺釘的布置校核等優化過程。
大概花了半天的時間，不斷推翻與優化，最終迭代出來了這個尚可的結果（圖四）。在這個設計過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題，把大問題分解成小問題，查資料做優化嘗試各種可能性來一點一點解決掉每個小問題，最終得到成果。我想，這個思路可能比較值得分享吧。

作者: sgxap666 時間: 2023-8-17 11:16
感覺圖三這更差了

作者: 夜夢榮華 時間: 2023-8-17 11:46
個人還是喜歡你圖二的結構，圖三難看不說，加工也是麻煩事。x型結構對你這個結構強度提升不大，你可以嘗試講圖二按你上面說的優化，結構不變，擔心強度不夠的話，在懸臂頂部取消橫筋（只取消最上面一層橫筋），然后側邊打孔，中間穿圓管焊接，這樣強度應該會好很多，也便于加工。

作者: lcl2094 時間: 2023-8-17 15:06
如果對于位移變形比較敏感，那么圖1、圖2的圓孔分配有問題，應該上大下小，或者就直接取消圓孔。如果需要進一步改善位移變形，應該沿力矩方向加寬基礎，而過多的橫加強梁對強度的幫助有限，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 時間: 2023-8-17 17:35
我也認為你新做的結構不是特別好，做結構有個重要的點是簡化分析，對于這個來說，你主要考慮位移，可以先不考慮橫向穩定性，直接壓縮成一塊鐵板，位移由兩個地方產生，一個是懸臂梁的受力，一個是立柱的側向受拉，都是平面內的受力，你把固定約束放在主梁上，實際懸臂梁的變形是相對比較小的，立柱的變形影響比較大，對立柱來說，y向的寬度影響是比較大的，其實可以再多理解理解慣性矩相關的內容

作者: xue428032 時間: 2023-8-17 18:28
樓主，簡單些，用工字鋼試下

作者: charlie909 時間: 2023-8-18 00:30
加強筋不會十字交叉，會優選T形，根據需要我會將材料換成Q345

作者: 詹姆斯007 時間: 2023-8-31 12:45
一、先說說你的結構存在的問題：
1、看了圖一上面的一段話說到“增加板厚，效果甚微”。
   從模型上看，翼緣板薄，腹板厚。這與梁的截面設計原則相背，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、對于梁的截面慣性矩的計算，只考慮翼緣板和腹板，并不考慮梁內部的縱向和橫向加勁肋。
   那個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梁最危險的部位。如果必須要開孔，需要增加加強圈。
4、你的結構屬于半龍門式剛架，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整。6、那個三角加強的部位，需要添加一塊蓋板，見下圖。

   我畫了一個模型，供你參考。
(, 下載次數: 71)

作者: 詹姆斯007 時間: 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題，前幾年的一個項目，不是我設計的。是一種反力支座出了問題。強度和剛度都沒有問題，是固有頻率不夠，需要重新設計。
原來的截面設計和你的設計一樣，也是把翼緣板和腹板的厚度搞反了。
我重新修改了設計方案，見下圖，白色線的是原設計，黃色線的是新設計。

(, 下載次數: 66)

作者: 落淚小丑 時間: 2023-8-31 14:23

詹姆斯007 發表于 2023-8-31 12:58
最近我也遇到你這樣的問題，前幾年的一個項目，不是我設計的。是一種反力支座出了問題。強度和剛度都沒有 ...

請教一下，所以按照貼主貼出來的受力情況，應該增厚的是紅色箭頭的腹板，而不是增厚黃色箭頭的板，我這樣理解對嗎？

作者: 上梁 時間: 2023-8-31 14:39
為什么不用槽鋼，方鋼，圓管等成品鋼材，現在很多吊臂都是這種成品鋼結構，受力好，重量小，成本低

作者: 落淚小丑 時間: 2023-9-1 09:00

詹姆斯007 發表于 2023-8-31 12:58
最近我也遇到你這樣的問題，前幾年的一個項目，不是我設計的。是一種反力支座出了問題。強度和剛度都沒有 ...

對，使用貼圖了，剛開始逛論壇，很多不熟。還是以貼主發的圖來說明吧，就是加強剛性的話，不應該增厚圖1的有圓洞的兩塊側板（這個是不是應該叫做腹板？），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 時間: 2023-9-1 19:20

落淚小丑發表于 2023-9-1 09:00
對，使用貼圖了，剛開始逛論壇，很多不熟。還是以貼主發的圖來說明吧，就是加強剛性的話，不應該增厚圖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 時間: 2023-9-2 19:03

詹姆斯007 發表于 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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