![一種用于確定攪拌運(yùn)輸車(chē)副車(chē)架載荷譜的方法與流程](https://img.xjishu.com/img/zl/2017/10/212249547804707.gif)
本發(fā)明涉及載荷譜研究領(lǐng)域,尤其涉及一種用于確定攪拌運(yùn)輸車(chē)副車(chē)架載荷譜的分析方法。
背景技術(shù):隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加速,水泥混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)得到廣泛應(yīng)用,需求量日益增加;為提高工作效率,攪拌運(yùn)輸車(chē)不斷向大型化發(fā)展,其額定裝載量不斷增加。水泥攪拌運(yùn)輸車(chē)主要將混凝土從攪拌站安全、可靠、高效地運(yùn)送到建設(shè)工地,具有運(yùn)輸和攪動(dòng)的雙重功能。其副車(chē)架起著連接底盤(pán)大梁及支撐攪拌筒的作用,主要由主梁、前臺(tái)、后臺(tái)和尾翼組成,主要承受彎曲、扭轉(zhuǎn)以及組合形式的載荷作用,同時(shí)承受攪拌罐體旋轉(zhuǎn)帶來(lái)的不平衡動(dòng)載作用,這就要求必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度及耐久性。而在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn),在整車(chē)故障中,副車(chē)架經(jīng)常出現(xiàn)焊縫開(kāi)裂、車(chē)架裂紋等損壞形式,分析原因主要因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、疲勞強(qiáng)度不足、應(yīng)力集中過(guò)大等情況所導(dǎo)致,為提高副車(chē)架結(jié)構(gòu)疲勞耐久性能,使結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)科學(xué)、可靠、快速的優(yōu)化設(shè)計(jì),提出一種攪拌運(yùn)輸車(chē)副車(chē)架載荷譜測(cè)試與分析方法是十分必要而迫切的。攪拌運(yùn)輸車(chē)等工程機(jī)械以及其他地面車(chē)輛所承受路面不平引起的隨機(jī)載荷,其對(duì)于車(chē)輛結(jié)構(gòu)動(dòng)載荷、車(chē)輛結(jié)構(gòu)疲勞損傷具有直接影響,若想從根本上解決車(chē)輛結(jié)構(gòu)的疲勞失效問(wèn)題,需將機(jī)械產(chǎn)品所受到的隨機(jī)載荷編制成載荷譜,以進(jìn)行結(jié)構(gòu)的疲勞壽命預(yù)測(cè)和室內(nèi)模擬試驗(yàn)。目前,在工程機(jī)械行業(yè),為解決產(chǎn)品的疲勞斷裂等問(wèn)題,許多廠(chǎng)家在進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)研究,工程機(jī)械的疲勞耐久性正日益得到重視。在航空、汽車(chē)等領(lǐng)域,對(duì)載荷譜的研究均取得了一定的成果,在航空領(lǐng)域,已提出了“飛-續(xù)-飛”隨機(jī)疲勞載荷譜編制思路,以及飛機(jī)起落架的疲勞載荷譜;在汽車(chē)領(lǐng)域,有人為整株秸稈還田機(jī)刀軸編制了彎扭復(fù)合載荷譜;有人在動(dòng)態(tài)作業(yè)測(cè)試的基礎(chǔ)上編制了自卸車(chē)車(chē)架疲勞載荷譜;還有人分別對(duì)輪式裝載機(jī)和礦山車(chē)輛等工程車(chē)輛的傳動(dòng)系、半軸等部件進(jìn)行了載荷信號(hào)測(cè)試、預(yù)處理及試驗(yàn)臺(tái)加載譜的編制等問(wèn)題進(jìn)行了研究;還沒(méi)有人對(duì)攪拌運(yùn)輸車(chē)及副車(chē)架的載荷譜編制方法進(jìn)行研究。在實(shí)際應(yīng)用中可以發(fā)現(xiàn),不同的工程機(jī)械、機(jī)械產(chǎn)品由于其功能、工作環(huán)境及工況不同均具有不同的載荷譜測(cè)試和編制方法,因此本發(fā)明提出一種確定水泥混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)副車(chē)架載荷譜的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明的目的在于:提供一種用于確定攪拌運(yùn)輸車(chē)副車(chē)架載荷譜的方法,為攪拌運(yùn)輸車(chē)副車(chē)架的疲勞壽命預(yù)測(cè)提供一種方法和基礎(chǔ)數(shù)據(jù),為車(chē)輛的可靠性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)奠定研究基礎(chǔ)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:該方法首先是確定攪拌運(yùn)輸車(chē)的工況循環(huán),其次是副車(chē)架載荷測(cè)試,再次是測(cè)試信號(hào)分析與處理,并進(jìn)行雨流計(jì)數(shù),最后,根據(jù)載荷循環(huán)工況,編制出符合攪拌運(yùn)輸車(chē)工作實(shí)際的副車(chē)架載荷譜。利用編制好的載荷譜,結(jié)合疲勞積累損傷理論,可進(jìn)行測(cè)點(diǎn)的損傷分析與壽命預(yù)估,為攪拌運(yùn)輸車(chē)疲勞壽命預(yù)估提供合理、準(zhǔn)確的計(jì)算基礎(chǔ)。其中,該方法包括以下步驟:第一步,攪拌運(yùn)輸車(chē)副車(chē)架應(yīng)變載荷測(cè)試;第二步,測(cè)試數(shù)據(jù)處理與分析;第三步,編制載荷譜。其中,該方法的具體步驟如下:第一步:攪拌運(yùn)輸車(chē)副車(chē)架應(yīng)變載荷測(cè)試(1)準(zhǔn)備儀器設(shè)備;(2)確定測(cè)點(diǎn):根據(jù)結(jié)構(gòu)有限元分析結(jié)果與使用中的疲勞破壞位置,確定測(cè)點(diǎn)(同步測(cè)試質(zhì)心位置的三向加速度和車(chē)速信號(hào));(3)粘貼應(yīng)變片;(4)布線(xiàn)與調(diào)試設(shè)備;(5)靜態(tài)測(cè)試:主要依據(jù)試驗(yàn)方案進(jìn)行滿(mǎn)載彎曲工況與滿(mǎn)載扭轉(zhuǎn)工況的應(yīng)力測(cè)試,測(cè)試結(jié)果用于進(jìn)行有限元模型驗(yàn)證;(6)道路試驗(yàn):依據(jù)試驗(yàn)方案,進(jìn)行四種工況測(cè)試,即緊急制動(dòng)工況、快速加料工況、快速卸料工況以及滿(mǎn)載運(yùn)料工況。第二步:測(cè)試數(shù)據(jù)處理與分析(1)時(shí)域信號(hào)功率譜分析;(2)檢查去除奇異點(diǎn)、零漂,濾波處理;(3)獲得可靠試驗(yàn)數(shù)據(jù)。第三步:編制載荷譜(1)根據(jù)攪拌運(yùn)輸車(chē)實(shí)際工況,確定“快速加料——滿(mǎn)載運(yùn)料——快速卸料”的組合工況,結(jié)合實(shí)際道路測(cè)試數(shù)據(jù),載荷譜數(shù)據(jù)包含1組加料工況數(shù)據(jù)、1組運(yùn)料工況數(shù)據(jù)(含三種組合路況)、1組卸料工況數(shù)據(jù),即為一個(gè)工作循環(huán);(2)考慮焊點(diǎn)位置為關(guān)鍵點(diǎn),根據(jù)有限元分析結(jié)果,確定各測(cè)點(diǎn)的強(qiáng)化系數(shù);(3)計(jì)算焊點(diǎn)位置載荷的均幅值分布,進(jìn)而確定載荷譜。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:攪拌運(yùn)輸車(chē)副車(chē)架應(yīng)變載荷的測(cè)試步驟清晰、明確,儀器和設(shè)備操作簡(jiǎn)便,可以獲得準(zhǔn)確、可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù);根據(jù)攪拌運(yùn)輸車(chē)的實(shí)際工況,確定“快速加料——滿(mǎn)載運(yùn)料——快速卸料”的組合工況,結(jié)合道路測(cè)試數(shù)據(jù)和各測(cè)點(diǎn)的強(qiáng)化系數(shù)后,可以獲得與實(shí)際相符的副車(chē)架載荷譜;為攪拌運(yùn)輸車(chē)副車(chē)架載荷譜的測(cè)試與編制提供了一種簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、實(shí)用的方法。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明方法的流程示意圖。圖2是本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集器示意圖。圖3是本發(fā)明的測(cè)試車(chē)輛示意圖。圖4是本發(fā)明的試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)位置示意圖。圖5是本發(fā)明某測(cè)點(diǎn)加料工況獲得的測(cè)試信號(hào)示意圖。圖6是本發(fā)明的測(cè)試信號(hào)處理示意圖。圖7是本發(fā)明的循環(huán)工況信號(hào)示意圖。圖8是本發(fā)明的測(cè)試結(jié)構(gòu)的最大主應(yīng)力示意圖。圖9是本發(fā)明的雨流計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)直方圖。圖中:1、5、8、13、16、17、18、19、20、21、22、23、26、31、34、37分別為三向測(cè)點(diǎn),2、3、4、6、7、9、10、11、12、14、15、24、25、27、28、29、30、32、33、35、36分別為單向測(cè)點(diǎn)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)解決方案,實(shí)施例不應(yīng)理解為是對(duì)技術(shù)解決方案的限制。實(shí)施例1:以某攪拌運(yùn)輸車(chē)副車(chē)架為例進(jìn)行說(shuō)明。1.攪拌運(yùn)輸車(chē)副車(chē)架載荷譜測(cè)試(1)準(zhǔn)備儀器設(shè)備:主要儀器設(shè)備如下:eDAQ數(shù)據(jù)采集器(通道數(shù):67,如圖2所示)、三向加速度傳感器(電容式,量程:4g)、非接觸式五輪儀、應(yīng)變計(jì)(單向、應(yīng)變花)、數(shù)據(jù)處理軟件(SomatInField,nCode8.0)、計(jì)算機(jī)、試驗(yàn)車(chē)(滿(mǎn)載,如圖3所示)等。(2)確定測(cè)點(diǎn):根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)有限元分析結(jié)果與使用中的疲勞破壞位置,實(shí)際確定左、右測(cè)點(diǎn),共37點(diǎn),其中單向測(cè)點(diǎn)共21點(diǎn)、三向測(cè)點(diǎn)共16點(diǎn),如圖4所示,同時(shí)測(cè)試車(chē)輛質(zhì)心位置三向加速度,以及車(chē)速信號(hào)。(3)粘貼應(yīng)變片:試驗(yàn)選用應(yīng)變計(jì)為:應(yīng)變花(型號(hào)BE350-3CA)16個(gè)、單向應(yīng)變片(型號(hào)BE350-3AA(11)N4)20片。按照處理測(cè)點(diǎn)表面、清洗、劃線(xiàn)、粘接、檢測(cè)、密封等6個(gè)步驟,按規(guī)范逐個(gè)測(cè)點(diǎn)完成貼片工作。(4)布線(xiàn)與調(diào)試設(shè)備:線(xiàn)纜采用4芯屏蔽線(xiàn),接入采集設(shè)備后需調(diào)試消除線(xiàn)阻,采集設(shè)備各通道進(jìn)行初始設(shè)置,采樣頻率500Hz。(5)靜態(tài)測(cè)試:主要依據(jù)試驗(yàn)方案進(jìn)行滿(mǎn)載彎曲工況與滿(mǎn)載扭轉(zhuǎn)工況的應(yīng)力測(cè)試。滿(mǎn)載彎曲工況時(shí),攪拌筒逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),采集加滿(mǎn)載終了時(shí)各點(diǎn)的應(yīng)變。滿(mǎn)載扭轉(zhuǎn)工況時(shí),主要采集單輪、對(duì)角輪抬高200mm,及極限扭轉(zhuǎn)(單輪升起高度大于300mm)時(shí)三種情況下各點(diǎn)應(yīng)變。(6)道路試驗(yàn):參考用戶(hù)使用情況,測(cè)試工況分為快速加料、滿(mǎn)載運(yùn)料、快速卸料3種,構(gòu)成一個(gè)工作循環(huán),試驗(yàn)測(cè)試由3名操縱熟練的駕駛員完成,盡量消除駕駛技術(shù)主觀因素對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響,每名駕駛員測(cè)試?yán)锍滩簧儆?個(gè)工作循環(huán),即不少于30km。測(cè)試車(chē)輛車(chē)況良好,滿(mǎn)載。路測(cè)里程不低于50km,運(yùn)行平均車(chē)速不低于40km/h,制動(dòng)不少于5次,彎道不少于3處,道路要求見(jiàn)表1所示。測(cè)試獲得加料、滿(mǎn)載運(yùn)輸、卸料工況測(cè)試信號(hào),某測(cè)點(diǎn)加料工況獲得的測(cè)試信號(hào)如圖5所示。表1測(cè)試道路條件2.測(cè)試數(shù)據(jù)處理與分析結(jié)合速度信號(hào)及加速度信號(hào),對(duì)時(shí)域數(shù)據(jù)進(jìn)行功率譜分析,濾波處理,檢查去除奇異點(diǎn)、零漂等,去除數(shù)據(jù)失效測(cè)點(diǎn),即獲得了完整、可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。(1)時(shí)域信號(hào)功率譜分析:(2)檢查去除奇異點(diǎn)、濾波處理;(3)獲得可靠試驗(yàn)數(shù)據(jù),如圖6所示。3.編制載荷譜(1)分離應(yīng)變花數(shù)據(jù)通道,道路測(cè)試信號(hào)去除停車(chē)時(shí)段內(nèi)信號(hào),加料、卸料工況內(nèi)信號(hào),抽取靜止時(shí)段內(nèi)信號(hào)。根據(jù)攪拌運(yùn)輸車(chē)實(shí)際工況,采用了“快速加料——滿(mǎn)載運(yùn)料——快速卸料”的組合工況,結(jié)合實(shí)際道路測(cè)試數(shù)據(jù),載荷譜包含1組加料工況數(shù)據(jù)、1組路試數(shù)據(jù)(20km)、1組卸料工況數(shù)據(jù),即為一個(gè)工作循環(huán),如圖7所示。(2)考慮焊點(diǎn)位置為關(guān)鍵點(diǎn),根據(jù)有限元分析結(jié)果,確定各測(cè)點(diǎn)的強(qiáng)化系數(shù),如表2所示。表2各測(cè)點(diǎn)焊縫強(qiáng)化系數(shù)(3)計(jì)算焊點(diǎn)位置最大主應(yīng)力,如圖8所示,并應(yīng)用雨流計(jì)數(shù)法確定載荷的均幅值分布及統(tǒng)計(jì)頻次,如圖9所示,進(jìn)而確定焊點(diǎn)位置載荷譜。