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直柱型与开槽型缓冲器的分析与比较
作者:xxhxgk    发布于:2011-12-16 15:27:37    文字:【】【】【

   目前,大部分聚氨酯缓冲器采用直柱形式,也有部分企业采用在柱体上开槽的缓冲器。通过对2种缓冲器的瞬态动力学分析, 比较两者的性能。

    实际应用中,起重机的行驶速度、起重量等是变化的,因此缓冲器受到的碰撞载荷大小也是变化的。在此分别对直柱型与开槽型的缓冲器施加不同的冲击载荷(尺寸、材料参数均相同),进行求解处理后,分别得到各载荷对应的z向位移及应力图

    由载荷一位移曲线可以看出,聚氨酯缓冲器的变形具有明显的非线性特性,载荷越大,变形越大,且随着形变量的增加,在缓冲器内部积聚的弹性势能也不断增加,从而使得缓冲器的应变率减小;在相同载荷作用下,开槽的聚氨酯缓冲器较直柱型的缓冲器压缩变形量大(H1>H2、D1<D2)。

    聚氨酯缓冲器顶部与起重机发生接触摩擦作用,产生了切向滑移,尺寸由分别变为d0、d2;缓冲器底部由于与底座固联,限制了缓冲器水平方向的移动,因此缓冲器底部切向应力值******,缓冲器易在底部断裂,两者均与实际使用中断裂的位置相符。

    在缓冲器碰撞的后期,由于积聚了大量的弹性势能,从而产生回弹。随着时间增加,应力曲线产生下降势。缓冲器顶面的应力曲线中间有所下降,这是因为缓冲器与起重机碰撞的开始只有顶部的小圆帽与起重机接触,当缓冲器压缩到一定量时,缓冲器整个顶面都将与起重机接触,此时缓冲器顶部的应力值将会有所减小,但随着压缩的进行,应力值又将增加。在同样的情况下,直柱型缓冲器由于自身内部结构的相互限制,变形后形成腰鼓形,不能充分发挥缓冲器的缓冲性能,且由于聚氨酯为低密度多孔的泡沫材料,内部有很多气孔,使得缓冲器中间部分有可能产生爆裂;而开槽型缓冲器自身结构之间的限制有所减小,从而压缩量更大,压缩过程更平缓,变形更加自由,形成弧形,使缓冲能力得到更充分的利用。由应力曲线看出,开槽后缓冲器底部的应力极值减小了40%左右,而且曲线更加平缓,因此,开槽后缓冲器的缓冲能力得到大幅度提高,增加了缓冲器的使用安全性,同时也说明缓冲器寿命得到增加。

    对直柱型与开槽型缓冲器的性能进行了比较,得出如下结论:

    (1)聚氨酯缓冲器在受到碰撞压缩时的变形具有明显的非线性特性,随着载荷的增加,缓冲器的应变率逐渐减小;

    (2)聚氨酯缓冲器碰撞压缩后,两者应力极值出现在缓冲器的底部,使缓冲器易在底部断裂,与实际应用中发生断裂的位置相符;

    (3)相对直柱型聚氨酯缓冲器,开槽型具有更强的缓冲能力,因此在缓冲器中间开槽,安全性、使用寿命均得到提高。

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