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其他 独家| 高强钢自卸车爬坡与转弯工况下 哪种型号的钢材组合能实现自重最轻
堵和歌 POST:2020-11-25 14:01 复制链接 看图
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自卸车经常在复杂多变的路况上行驶以及在各种工况下工作,工作条件恶劣,在设计初期需对自卸车在多种工况下的结构性能进行校核分析,以满足车辆结构设计要求。

本文针对某款自卸车车厢结构进行分析,主要分析车厢在爬坡与转弯工况下的结构刚强度。

自卸车结构模型如图1所示,车厢尺寸为:5600 x 2350 x 1500mm,底6边4,车厢大板采用涟钢NM450材料,车厢筋骨采用涟钢LG700XL材料。

该自卸车最大载重为40吨,无底梁结构,主要运输建设渣土等货物。

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图1 自卸车车厢三维模型


材料模型

车厢大板材料为涟钢高强度耐磨钢NM450材料,耐磨钢广泛应用于自卸车、搅拌车及矿山机械上;筋骨材料为涟钢汽车车厢钢材LG700XL,其屈服强度为730Mpa,抗拉强度为784Mpa,该材料即可用于车厢结构,也可用于大梁结构。材料性能参数如下表1所示。

表1 材料特性参数


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工况、边界条件与载荷

自卸车在运输过程中存在多种工况,不同工况下车厢受到的载荷也不相同。本文针对车厢在爬坡与转弯组合工况下进行分析。

(1)爬坡工况:货厢在举升一定角度后,货物对厢体面板的压力与货厢未举升时是不同的,主要原因是货物自身的内聚力和内摩擦角以及土料与底板的摩擦力、粘附力所决定的,车厢靠近后部承受较大载荷。考虑坡度为30%及1.5倍的动载系数。


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图2 底板及后门载荷曲线图

(2)转弯工况:自卸车在转弯时整车会受到侧向离心力作用,考虑0.5g的离心力作用。

施加载荷时将两种工况载荷同时施加,释放油缸支座转轴转动自由度、约束其他自由度;释放翻转支座转轴转动自由度、约束其他自由度;约束底板与副车架上表面接触区域竖直方向的自由度。


分析结果

图3-5为车厢结构在该爬坡与转弯组合工况下的变形及应力云图:

1)图3显示车厢侧板总成最大变形量为7.4mm,位于侧板边框中间位置;后门总成最大位移为7.8mm,位于后门底部区域(图中红色区域)。


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图3 车厢结构变形云图

2)图4显示底板结构最大等效应力为469.5Mpa,位于倾翻座与垫梁交接处,未超过LG700XL材料许用应力560Mpa;图5显示车厢后门总成最大应力561.3Mpa,接近材料许用应力。


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图4 车厢底部结构应力云图

3)从分析结果可知,侧板总成结构强度满足要求,存在一定优化空间;底板为无纵横梁结构,结合该工况下仿真结果,不建议优化底板和后门结构。


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图5 车厢后门结构应力云图


结构优化及结果

基于上述分析结果可知,对侧板总成组成部件进行适当减薄,结构优化要求:优化后的侧板涨厢变形小于10mm;具体如表2所示。

表2 板厚优化明细列表

优化部件

原板厚(mm)

修改后板厚(mm)

减重(kg)

侧板横筋

6

5

33

侧板上筋梁

5

4

16

侧裙边

2

1.5

18

裙边筋板

3

2

4.5

合计


71.5


1)图6显示车厢侧板总成最大变形量为9.7mm,小于10mm,满足设计要求;后门总成最大位移为与原结构相同。

2)图7显示底板结构最大等效应力为472.7Mpa,与原结构基本一致。


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图6 优化车厢结构变形云图


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图7 优化车厢底板结构应力云图


总结

基于爬坡和转弯工况对高强钢车厢结构进行了分析与优化,车厢底板采用NM450、筋骨材料采用LG700XL,优化后的车厢结构满足设计要求,实现减重71.5kg。

目前,涟钢耐磨钢板的生产厚度在3-25mm之间,可供最高硬度为600HBW的耐磨钢。

性能优良,平直度和表面质量能严格满足要求,具有高耐磨性、高稳定性,高硬度、高强度以及极佳的冲击韧性等要求,能够满足各行业耐磨部件的使用要求。采用涟钢耐磨钢代替普通结构钢,可以大大减小钢板厚度,减轻产品自重,降低能耗,节能环保。

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来源:专汽网 https://www.17350.com/news/65561.html前往首页>>

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