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后装式压缩垃圾车的有限元分析

发布于:2016-06-30 20:55
有限元分析

      后装式压缩垃圾车由于装卸方便、容量大、密封好、自动化程度高,得到了非常广泛的应用。后装式压缩垃圾车的结构由汽车底盘、车厢、填料器等组成。车厢分为箱体和推板,箱体包括顶板、底板和侧板;填料器包括破碎板、挤入板和填料器外围。破碎板、挤入板通过油缸、滑块与填料器外围连接,填料器外围通过4个铰销与车厢相连,推板通过油缸、滑块与箱体连接。参与有限元分析计算的车厢与填料器主要结构剖视图如图所示。
      垃圾是一种力学性质无法确定的混合物质,目前尚未见到对垃圾力学性质及其对车厢与填料器作用载荷的研究资料。为此先对车厢结构的变形应力进行测试,而后对垃圾力学性质与自重、惯性、压缩、挤入、推出等基本工况下压缩垃圾载荷分布规律进行变参数基本假设,根据这些假设给出各种实际综合工况压缩垃圾载荷的数学表达。将其施加于车厢进行详尽的结构有限元分析,通过对分析计算应力与实际测试应力数值的比较,对载荷数学表达中的变参数进行修正,直到分析的应力与测试实验的应力基本相符,保证了对该压缩垃圾车结构在满载挤入、满载推出、满载平稳行驶与满载颠簸行驶等实际工况下有限元分析计算的正确性,获得了该结构在以上工况下的变形与应力分布。为此型压缩垃圾车的以有限元分析为基础的结构现代优化设计提供了必要条件。
      满载挤入工况垃圾对车厢内表面的作用力由以下几种力组成:垃圾自重、垃圾压缩力、垃圾挤入力、摩擦力。下面给出以上几种力的载荷密度在车厢内随位置变化的函数表达,为此还需给出压缩垃圾外形曲面函数作为载荷数学表达的辅助函数。
      由于满载时车厢内的垃圾一般并不能充满整个厢体,在车厢4个角上存在空隙,特别是推板端的两个角上空隙很大,故将垃圾曲面形状描述为由半个前后不对称的椭球面与车厢板相切割共同围起来的形状。该形状的车厢内部分模拟垃圾实际形状,车厢外部分模拟无车厢时垃圾堆的虚拟形状,如图所示。
      根据垃圾自重载荷密度数学表达,可推得运输中压缩垃圾各向惯性力的数学表达:
      (1)Y向惯性力载荷密度由上下颠簸引起的Y向加速度与重力加速度之和取为1.5g,Y向惯性力载荷密度与自重载荷密度成正比,前者为后者的1.5倍。
      (2)X向惯性力载荷密度由侧向冲击晃动引起的X向加速度取0.5g,左右两侧板其中一侧压力最大,另一侧压力为零。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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