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瀝青混合料攪拌設備為瀝青路面的鋪筑和養護提供必要材料的加工，是公路建設和養護過程中必不可少的一種設備，瀝青攪拌樓作為其主體部件，由振動篩、稱量系統、攪拌缸等單元組成。由于安裝的設備質量重達數十噸，因此其架設過程一般需要大型起重機械的輔助作業，若將舉升機構安裝于底盤之上并利用直推式液壓油缸進行驅動，能夠實現瀝青混合料攪拌設備的90°翻轉、垂直著地等功能，可以達到數人完成幾十噸設備架設工作的要求。樓架是瀝青攪拌樓的重要支撐件，直接承受著數十噸壓力，這要求樓架應有足夠的強度。首先進行了樓架的靜動態分析，然后利用大型有限元軟件Abaqus對樓架進行強度分析，為驗證該結構設計是否合理提供重要依據。
研究對象是某新型瀝青攪拌設備塔樓的樓架部分。該設備采用直推式液壓油缸舉升機構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，利用油缸驅動完成樓體豎立過程。舉升機構和樓架的簡化模型如圖所示。瀝青攪拌設備塔樓油缸動作過程為：在0°至15°舉升角過程中，頂推油缸作為驅動源，當其達到最大行程后，由主油缸代替頂推油缸完成剩余角度的舉升過程，當塔樓的質心過鉸支點的垂直線時，油缸受拉力，表現為慢放塔樓，最終完成其豎立過程。在靜力分析時，完全依靠機構活動桿件的力矩靜平衡來計算構件的鉸接點支反力，按力矩平衡的極限條件，進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°也就是兩個油缸開始動作時，樓架受的力最大，因此這也是樓架最有可能發生破壞的兩個狀態，重點研究這兩個角度樓架的強度情祝。由于瀝青攪拌塔樓回轉轉動慣量很大，在按機構力矩平衡求得的車箱靜止舉升推力的同時，還應計算慣性力。以下對0°頂推油缸起步舉升時慣性阻力進行計算。a)設定：頂推油缸要保證塔樓在10s內完成15°升角，由此可見，在塔樓的舉升軸座上，除承受靜力平衡計算所得的載荷外，還同時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，但慣性力偶矩數值較大，會對樓架造成較大的彎扭應力。在進行樓架強度分析計算(有限元分析)時，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，也可先求出動態載荷，再引入動載系數將動態載荷置于靜態條件來進行分析計算。
專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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