機(jī)械式停車(chē)設(shè)備框架結(jié)構(gòu)靜力分析及檢驗(yàn)

門(mén)智峰+范亞輝+李思遠(yuǎn)

摘 要 本文以升降橫移類(lèi)機(jī)械式停車(chē)設(shè)備為研究對(duì)象，對(duì)其框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析，通過(guò)有限元方法進(jìn)行建模分析，將受力結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，在不同工況下分析其位移及應(yīng)力狀況。通過(guò)分析框架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，確定最大位移及最大應(yīng)力出現(xiàn)的部位，為以后檢驗(yàn)提供指向性方向，提高檢驗(yàn)水平。

關(guān)鍵詞 機(jī)械式停車(chē)設(shè)備；升降橫移；靜力分析

中圖分類(lèi)號(hào) U4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2015）09-0068-01

1 現(xiàn)狀分析

隨著汽車(chē)數(shù)量的增加，空間利用率高、造價(jià)低、施工周期短的機(jī)械式停車(chē)設(shè)備應(yīng)用逐年擴(kuò)大。然而目前我國(guó)立體車(chē)庫(kù)行業(yè)仍處于起步階段，各種車(chē)庫(kù)廠(chǎng)家魚(yú)龍混雜，部分廠(chǎng)家仍以仿制為主，缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，對(duì)停車(chē)設(shè)備的主體框架鋼結(jié)構(gòu)精確理論計(jì)算和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)較少，而這無(wú)疑給車(chē)庫(kù)本身的安全性增加了不穩(wěn)定因素，并對(duì)特種設(shè)備檢驗(yàn)人員提出了更高、更嚴(yán)格的理論要求。

升降橫移類(lèi)機(jī)械式停車(chē)設(shè)備因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用管理簡(jiǎn)便快捷等優(yōu)點(diǎn)，所占比重逐年增大，故本文采用有限元分析方法對(duì)升降橫移類(lèi)停車(chē)設(shè)備框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析，判斷其危險(xiǎn)點(diǎn)，指導(dǎo)日后的機(jī)械式停車(chē)設(shè)備檢驗(yàn)工作。

2 主框架的結(jié)構(gòu)分析

升降橫移類(lèi)機(jī)械式停車(chē)設(shè)備的主框架支撐著傳動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力裝置、以及停車(chē)載荷，由于載荷的不確定性以及工況的多樣性，直接對(duì)其實(shí)際結(jié)構(gòu)使用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析方法進(jìn)行分析比較困難，為了便于建模計(jì)算和保證計(jì)算精度，需對(duì)車(chē)庫(kù)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化和必要的假設(shè)，使受力情況及有限元模型盡量符合車(chē)庫(kù)的實(shí)際情況，同時(shí)對(duì)車(chē)庫(kù)進(jìn)行如下假設(shè)。1）忽略車(chē)庫(kù)不同面溫差引起的熱應(yīng)力。2）停車(chē)設(shè)備單獨(dú)建立，不與其他建筑物相接。3）車(chē)庫(kù)為兩層低層車(chē)庫(kù)，地震載荷與風(fēng)載荷作用忽略不計(jì)。

簡(jiǎn)化后的受力主要包括：鋼結(jié)構(gòu)的自重、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的自重、車(chē)位架及載車(chē)板重量、升降橫移系統(tǒng)制動(dòng)所產(chǎn)生的慣性力等，它們均以集中載荷或分布載荷的方式作用在車(chē)庫(kù)的主體框架上，其簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在對(duì)機(jī)械式停車(chē)設(shè)備主體鋼結(jié)構(gòu)框架的受力情況進(jìn)行簡(jiǎn)化后，確定各種載荷工況條件。表1說(shuō)明了各種工況，其中車(chē)位分布狀況為，上層由①②③車(chē)位填滿(mǎn)，載荷完全由車(chē)庫(kù)主體框架承擔(dān)，下層④⑤車(chē)位及空位由地面導(dǎo)軌承載，與鋼結(jié)構(gòu)框架無(wú)關(guān)。

不考慮阻尼的影響，也不考慮載荷隨時(shí)間變化的情況，僅對(duì)車(chē)庫(kù)主體框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力計(jì)算，獲得框架在各種工況下的應(yīng)力分布規(guī)律及各構(gòu)件的變形位移，確定主體框架在受載條件下變形及應(yīng)力是否符合車(chē)庫(kù)要求。

在計(jì)算各種工況時(shí)，假設(shè)車(chē)庫(kù)允許的最大起重量為1.7t及載車(chē)板重量為0.5t，縱梁長(zhǎng)度為5500mm，同時(shí)立體車(chē)庫(kù)升降時(shí)的動(dòng)載系數(shù)1.1，每個(gè)車(chē)位所施加的最大載荷為（1.7+0.5）×1.1=2.42t。通過(guò)ANSYS有限元分析軟件計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)在不同工況下的最大位移及最大應(yīng)力。由表2直觀(guān)的看出工況6為其最不利情況。

計(jì)算結(jié)果分析

1）框架結(jié)構(gòu)的剛度分析。由GB/T3811-2008中規(guī)定的撓度關(guān)系，對(duì)于低精度要求的起重機(jī)，或具有無(wú)極調(diào)速控制特性的起重機(jī)，采用提升速度和低加速能達(dá)到可接受定位精度的特性的起重機(jī)：w≤S/500；使用簡(jiǎn)單控制能達(dá)到中等定位精度特性的起重機(jī)：w≤S/750；需要高定位精度特性的起重機(jī)：w≤S/1000立體車(chē)庫(kù)中的縱梁長(zhǎng)度為其跨度，由于其升降速度很慢，并且提升定位精度要求不高，其最不利狀況下工況6的載荷的絕對(duì)位移9.565≤5500/500=11，其框架結(jié)構(gòu)剛度符合要求。

2）框架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度分析。由GB/T3811-2008中取其許用安全系數(shù)[s]=1.48，鋼結(jié)構(gòu)的許用應(yīng)力[σ]=235/1.48=158.78Mpa，最不利狀況下的最大應(yīng)力與許用應(yīng)力進(jìn)行比較分析其強(qiáng)度90.7 Mpa≤158.78 Mpa故主梁結(jié)構(gòu)符合。從應(yīng)力分布情況來(lái)看，立柱主要受壓應(yīng)力，前后橫梁主要受彎曲應(yīng)力，而縱梁受力較復(fù)雜，為彎扭合成所致。最大位移出現(xiàn)在縱梁的前起吊點(diǎn)，最大應(yīng)力則出現(xiàn)在前立柱靠近前橫梁端H型鋼的翼緣邊緣。

3 結(jié)論

對(duì)于機(jī)械式停車(chē)設(shè)備框架結(jié)構(gòu)的靜力分析，有助于對(duì)于《GB17907-2010》中危險(xiǎn)一覽表序號(hào)3：“承載金屬結(jié)構(gòu)整體或局部喪失穩(wěn)定”檢驗(yàn)要求的理解。

在機(jī)械式停車(chē)設(shè)備的監(jiān)督及定期檢驗(yàn)過(guò)程中均應(yīng)注意到前立柱頂端是否焊接一定厚度的鋼板以保證其剛度強(qiáng)度，觀(guān)察其焊接是否牢靠，焊縫是否完好；觀(guān)察在額定載重量、空載實(shí)驗(yàn)狀況下框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。防范于未然，避免特種設(shè)備事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1]張朝暉，李樹(shù)奎.ANSYS11.0有限元縫隙理論與工程應(yīng)用[M].北京：北京電子工業(yè)出版社，2008.

[2]徐格寧.機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[3]GB/T 17907-2010機(jī)械式停車(chē)設(shè)備通用安全要求[S].

[4]GB/T 3811-2008起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].