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云梯消防车梯架静力学分析

消防科学与技术 2019年第7期38卷 981-982,986页

作者：李国军沈阳捷通消防车有限公司辽宁沈阳110136

云梯消防车梯架结构设计过程考虑因素比较多,只有将多方因素进行合理整合,才能够保证梯架结构设计顺利开展。梯架仿真分析结果是梯架结构优化的理论基础,必须严格规范有限元分析软件ANSYS Workbench对梯架结构进行仿真分析的过程,仿真... 详细信息

云梯消防车梯架结构设计过程考虑因素比较多,只有将多方因素进行合理整合,才能够保证梯架结构设计顺利开展。梯架仿真分析结果是梯架结构优化的理论基础,必须严格规范有限元分析软件ANSYS Workbench对梯架结构进行仿真分析的过程,仿真分析过程包括:对梯架三维模型进行修复和补充,将其转化为有限元模型,将有限元模型根据最危险工况施加约束条件和载荷数据,进行结果分析和通用后处理,得出梯架结构在最危险工况时模型结构的位移图和组合应力图。根据计算结果对梯架结构进行优化,实现对梯架结构的精准控制。

关键词：云梯消防车梯架结构设计有限元分析仿真分析位移图应力图

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云梯消防车液压系统设计研究

消防科学与技术 2018年第12期37卷 1709-1711页

作者：李国军沈阳捷通消防车有限公司辽宁沈阳110136

通过对液压系统的工作原理和设计过程,以及下车液压系统回路和上车液压系统回路的详细分析,对构成液压系统的支腿承载力平衡回路、备用动力系统回路、上下车操作转换回路、平台调平回路等特点回路进行详解介绍,系统地阐述了云梯消防车... 详细信息

通过对液压系统的工作原理和设计过程,以及下车液压系统回路和上车液压系统回路的详细分析,对构成液压系统的支腿承载力平衡回路、备用动力系统回路、上下车操作转换回路、平台调平回路等特点回路进行详解介绍,系统地阐述了云梯消防车液压系统的特点。对云梯消防车液压系统的设计提供启发,推动行业技术进步,提高云梯消防车液压系统的安全性和稳定性。

关键词：云梯消防车液压系统消防装备

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云梯消防车有限元分析与优化

云梯消防车有限元分析与优化

作者：张醒国吉林大学

学位级别：硕士

YT32云梯消防车是××重型机械有限公司第一款云梯消防车产品,是一款集救援灭火于一体的消防专用车辆。随着科技的发展,我国建筑呈现密集化与愈来愈高的趋势,云梯消防车必将成为城市消防的主力军。本文基于××重型机械有限公司与吉林... 详细信息

YT32云梯消防车是××重型机械有限公司第一款云梯消防车产品,是一款集救援灭火于一体的消防专用车辆。随着科技的发展,我国建筑呈现密集化与愈来愈高的趋势,云梯消防车必将成为城市消防的主力军。本文基于××重型机械有限公司与吉林大学合作项目——YT32(两桥/三桥)云梯消防车建模及分析软件开发。通过经典有限元软件ANSYS进行有限元分析,为企业设计人员的生产实践提供理论依据,确保产品应用准确性、可靠性及安全性。本文首先用简化梁模拟梯架结构,以梯架主、副弦杆许用应力为控制标准,计算上车结构性能,并提取油缸、板式链内力以作参考。由于模型建立存在不可操作问题,所以在计算之后我们利用数学公式对计算结果进行了修正,以便结构性能更接近实际。然后利用Hypermesh软件建立详细模型,进行大变形详细计算,主要输出大应力区域位置。在详细计算中采用接触来模拟臂架搭接,更为准确的模拟了模型,更为真实的模拟了臂架之间的力学传递特性。详细计算主要针对方案计算得到的极限工况来计算危险部位应力及模型变形量,并对油缸板式链内力进行再次提取。为了了解梯架结构在外载荷作用下是如何相应的,也为了避免梯架结构在工作状态下发生共振,本文进行了大变形预应力模态分析,得到梯架结构在真实工作状态下的振动频率与振型。最后根据详细计算结果,制定了具有针对性的测试方案,采用动态应力应变测试仪测量相应工况相应位置的应力应变,得到测试结果并与详细计算结果进行对比,验证有限元模拟的正确性。无论是方案计算、详细计算还是模态计算均采用Hypermesh软件建立模型,并进行网格划分以及单元属性添加;采用Ansys软件进行模型边界处理、分析计算及结果查看;最后利用APDL和DOS语言编写批处理计算程序,实现批量计算与结果的提取。通过本文的理论分析及生产实践表明,有限元分析对云梯消防车的设计与生产提供了有效的指导方案,能大幅度减少设计周期,提高产品性能,规避结构破坏风险。

关键词：云梯消防车有限元方法结构性能详细计算

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云梯消防车臂架振动控制研究

云梯消防车臂架振动控制研究

作者：赵睿吉林大学

学位级别：硕士

随着城市中高楼逐渐增多,具有高楼灭火与救援能力的云梯消防车得到了广泛应用,并已成为人民群众生命与财产安全的重要保障。作为云梯消防车的重要组件,臂架系统的运动控制技术还不够成熟,在运动控制指令发生剧烈变化或臂架结构受到外力... 详细信息

随着城市中高楼逐渐增多,具有高楼灭火与救援能力的云梯消防车得到了广泛应用,并已成为人民群众生命与财产安全的重要保障。作为云梯消防车的重要组件,臂架系统的运动控制技术还不够成熟,在运动控制指令发生剧烈变化或臂架结构受到外力干扰时,臂架会产生剧烈振动,不但会影响云梯车的工作效率,还会对人员的安全构成威胁。因此有必要研究相关技术来保证云梯车臂架系统在工作时不产生过于剧烈的振动。云梯消防车臂架系统是一个非线性强,耦合程度高的复杂动力学系统,主要可以分为臂架结构、液压系统与控制系统三大部分。本文围绕53m云梯消防车的臂架系统展开研究,分别从臂架结构的振动分析、液压系统的建模、控制系统的设计与功能验证等方面进行研究,开发出一套针对云梯车臂架系统的振动控制方案。文章主要研究内容如下:(1)综合利用仿真分析与数值计算的方式识别臂架结构的振动参数。使用*** Motion软件建立臂架结构的刚柔耦合动力学仿真模型,成为控制方案开发的基础;(2)对云梯车臂架系统中的变幅液压子系统进行分析,使用AMESim软件建立该系统的仿真模型;(3)对臂架的振动机理进行分析,针对臂架在操作指令突变时产生振动这一现象提出一种振动控制方案,利用前面建立的两部分仿真模型通过联合仿真验证了这种控制方案是有效的;(4)利用53m云梯消防车进行场地实验。为了获取臂架振动特性,分别施加突变指令信号与外力扰动来激发臂架振动,使用FFT技术对滤波后的实验数据进行处理,得到臂架系统各关键位置在自由振动时的频谱图,提取出臂架的振动参数。将减振算法写入控制系统并重复前面的实验,对两组实验数据进行对比分析来评估减振控制方案的可行性;(5)针对外部扰动引发的臂架振动现象,提出一种基于无指令输入整形技术的主动控制方案,引入了位置补偿器保证臂架末端在工作过程中不发生偏移。为了验证所述控制方案的性能,利用Motion、AMESim、Simulink软件建立臂架系统仿真模型,通过联合仿真对臂架系统的外力扰动响应进行分析。本文的研究成果为云梯车臂架系统的振动控制提供了一套有效的解决方案,也为大型臂架系统的振动控制方案的开发提供了新思路。

关键词：云梯消防车柔性臂架系统振动控制无指令输入整形技术

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云梯消防车稳定性的研究

云梯消防车稳定性的研究

作者：习宁刚西安建筑科技大学

学位级别：硕士

随着城市的迅速发展，楼房建筑越来越高，在带来便利的同时，也带来了许多危机。高层建筑一旦发生火灾，燃烧猛烈、蔓延途径多、火情控制难，给消防救援带来了很多不便，它既要求救援设备在狭小的空间工作，又要求其远距离工作，如在石... 详细信息

随着城市的迅速发展，楼房建筑越来越高，在带来便利的同时，也带来了许多危机。高层建筑一旦发生火灾，燃烧猛烈、蔓延途径多、火情控制难，给消防救援带来了很多不便，它既要求救援设备在狭小的空间工作，又要求其远距离工作，如在石油消防救援，四车道高桥上救援，断桥梁上救援，狭窄山路上救援，都要求云梯消防车必须在狭窄空间上进行救援，又要满足云梯消防车可远距离救援，所以本文为了解决这个问题，特设计了一种云梯消防车的新结构，来满足在空间即狭窄又要远距离救援状况，本文所涉及的主要内容：狭窄空间下云梯消防车新型结构设计及其稳定性分析，主要是云梯消防车在狭窄空间、远距离下的整体结构分析，并对配重结构进行设计研究，设计时采用的主要方法是用SOLIDWORKS对云梯消防车的结构进行设计建模且寻找良好的构造形式与配重的关系。云梯消防车的ADAMS动态仿真，主要是对云梯消防车添加配重方式进行动力学分析、状态控制参数研究，分析时采用的方法是ADAMS建模、加载约束、施加载荷，动力学仿真。云梯消防车的力学与数学模型及稳定性分析，主要是对云梯消防车稳定性的力学数学模型建立和最优的配重质量分析计算，分析时采用物理模型与数学模型对云梯消防车稳定性进行分析。云梯消防车参数化分析软件设计与开发，主要是对云梯消防车参数化软件设计，设计时应用VC++进行编程。

关键词：云梯消防车配重结构 ADAMS仿真软件设计

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云梯消防车梯架结构有限元分析与优化

云梯消防车梯架结构有限元分析与优化

作者：史宗鹰华中科技大学

学位级别：硕士

云梯消防车是装备伸缩式云梯，带有工作斗、转台及灭火装置，供消防人员登高进行灭火和营救被困人员的重要消防设备，适用于城市高层建筑火灾的扑救。梯架结构是云梯消防车的关键、核心部件，其性能决定着云梯消防车的消防与救援能力，... 详细信息

云梯消防车是装备伸缩式云梯，带有工作斗、转台及灭火装置，供消防人员登高进行灭火和营救被困人员的重要消防设备，适用于城市高层建筑火灾的扑救。梯架结构是云梯消防车的关键、核心部件，其性能决定着云梯消防车的消防与救援能力，其设计、分析、制造水平直接反映出云梯消防车的技术含量及产品层次。本课题是在湖北省专用汽车研究院由湖北省科技厅支持的“直臂云梯消防车高性能梯架系统关键技术研发”项目背景下，以某型号云梯消防车梯架结构的性能研究和结构优化为目的，对梯架结构在不同工况下进行静力学分析和模态、模态灵敏度分析，模拟梯架结构在实际工作情况下的应力、应变情况，得出其低阶模态频率和对振型敏感的结构灵敏部位。结合结构拓扑优化知识，本课题接着对梯架结构进行拓扑仿真，综合上述研究成果，对研究云梯消防车梯架结构进行优化修改，并进一步对比验证得出梯架结构优化方案的正确性和可行性。本课题研究表明，采用计算机辅助设计和有限元分析方法能对云梯消防车梯架结构的设计与优化提供有效的指导方案，能大幅度减少设计周期，提高产品性能，规避结构破坏风险。

关键词：云梯消防车梯架结构有限元模态灵敏度优化设计

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云梯消防车动力状态及其监控

云梯消防车动力状态及其监控

作者：孙敏西安建筑科技大学

学位级别：硕士

随着我国工业化，城市化的深入发展，高层、甚至超高层建筑物的火灾事故频频发生，灭火救援的难度随之增加，灾害救援问题也日益突出。其中，救援速度加快、荷载加重、工作范围扩展、司机视野遮蔽等造成的云梯消防车倒塌、钢丝绳或梯架... 详细信息

随着我国工业化，城市化的深入发展，高层、甚至超高层建筑物的火灾事故频频发生，灭火救援的难度随之增加，灾害救援问题也日益突出。其中，救援速度加快、荷载加重、工作范围扩展、司机视野遮蔽等造成的云梯消防车倒塌、钢丝绳或梯架断裂、机器失控等事故的出现，都对云梯消防车的安全性能提出了更高的要求。因此，对云梯消防车运行状态的监控是十分必要的。计算机技术与控制技术的发展，为此提供了可靠的技术基础。在研究、参考国内外云梯消防车以及起重机、挖掘机、装载机等相关工程机械监控系统的基础上，本文开发了以单片机为控制核心的云梯消防车监控系统，对云梯消防车的动力状态进行了分析，确定了被测参数及所需传感器。通过硬件、软件的设计与调试，系统显示了云梯消防车运行过程中的状态参数值，当被测参数值超过其额定值时，系统可以自动报警并自动断开停止工作，起到安全保护的作用。运用串口通信技术实现了下位机与上位机的数据传输，使上位机实现了状态参数的数值与曲线变化的显示、各种极限状态的报警显示以及数据的记录、查询和保存等功能，同时可以通过上位机控制云梯消防车各动作的执行。最终系统完成了上位机和下位机同步对云梯消防车运行状态的实时监控。在系统完成前，本文首先利用Proteus仿真软件对系统的软硬件设计进行了仿真，利用该方法，不但避免了硬件测试的复杂过程，而且也省去了实验过程中大量的元器件浪费，大大降低了开发成本并缩短了开发周期。

关键词：云梯消防车监控动力状态单片机 Proteus

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云梯消防车梯架结构分析与优化

云梯消防车梯架结构分析与优化

作者：常开颜中原工学院

学位级别：硕士

云梯消防车是专用车的一种,是在汽车底盘的基础上装备了伸缩梯架、转台、工作斗以及安全装置的举高类消防车,其适用于现代社会高层建筑的消防救援,为提高救援效率提供了保障。梯架结构是云梯消防车的重要组成部分,是完成云梯车功能的关... 详细信息

云梯消防车是专用车的一种,是在汽车底盘的基础上装备了伸缩梯架、转台、工作斗以及安全装置的举高类消防车,其适用于现代社会高层建筑的消防救援,为提高救援效率提供了保障。梯架结构是云梯消防车的重要组成部分,是完成云梯车功能的关键部件,其性能对整车性能和救援能力有很大的影响,其设计以及制造水平可以反映出云梯消防车的技术水平。本课题是基于湖北省专用汽车研究院的直臂云梯消防车的项目下完成的,主要以某型号云梯消防车梯架结构的优化和改进为研究目的,通过力学计算推导出梯架结构在受力过程中应力最大的工况,并把该工况作为梯架的典型工况,对其在典型工况下进行静力学分析和动力学分析,经过仿真分析得到梯架结构在该工况下的应力、应变状况,得出梯架的低阶固有频率以及振型,验证在外界激励的作用下发生共振的可能性。结合静力学分析和动力学分析结果,对梯架进行拓扑优化和尺寸优化,对梯架结构进行轻量化处理。根据上述的分析结果,对梯架结构进行优化设计改进,并进一步验证优化后梯架的安全性、可靠性和正确性。本课题表明,把计算机辅助设计和有限元分析结合起来能够缩短产品的研发周期、提高研发效率、降低产品成本。

关键词：云梯消防车梯架结构优化设计

伸缩云梯消防车臂架结构强度有限元分析与动力学仿真

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伸缩云梯消防车臂架结构强度有限元分析与动力学仿真

作者：唐山青湘潭大学

学位级别：硕士

云梯消防车是一种装备伸缩式云梯(可带伸降斗),转台及灭火装置的举高消防车,它适合于城镇、工矿企业等用于高层建筑扑救火灾、抢救人员、物资或进行其它方面的登高作业,它的出现已成为城市消防必不可少的灭火工具,是扑灭高层建筑火灾的... 详细信息

云梯消防车是一种装备伸缩式云梯(可带伸降斗),转台及灭火装置的举高消防车,它适合于城镇、工矿企业等用于高层建筑扑救火灾、抢救人员、物资或进行其它方面的登高作业,它的出现已成为城市消防必不可少的灭火工具,是扑灭高层建筑火灾的重要消防设备。作为云梯消防车最重要的支承部件和关键性技术部件——臂架系统,它需要承受自身以及泵送水产生的重力、风力、伸展梯架的惯性力、救援斗内人员或云梯装配所施加的变载荷(如救援斗内的操作力和喷水口的反力)。梯架结构主要由薄壁型钢焊接而成。如果臂架结构出现问题,将造成巨大的损失,因此臂架系统是云梯消防车工作中最薄弱的环节,臂架结构的可靠性是确保灭火救援工作顺利进行最关键的因素。对臂架结构的强度刚度进行准确分析,设计出轻便、耐用的臂架对提高云梯消防车工作可靠性、降低成本具有十分重要的意义。本课题从实际问题出发,以3X米云梯消防车产品的开发与研究为背景,将有限元理论、多体动力学理论、软件工具和试验有机结合起来,主要针对臂架各工况进行综合静态分析和动力学中的模态分析,并与实验结果相比较,从而确定云梯消防车工作过程中臂架的危险截面和危险截面的安全系数,为结构设计和改进提供依据。通过对臂架进行模态理论分析和模态试验,得到臂架的固有频率和振型,指导云梯的生产和使用,防止共振。运用多体动力学理论,对臂架工作状态进行仿真,得到云梯消防车在各种工况下的铰接点的受力和油缸力,为工作斗调平关键性技术中液压系统的设计提供依据,最后以工作斗处油缸力最小为目标,对云梯消防车臂架各铰接点位置进行优化。本课题的研究、实践表明,采用计算机辅助设计和有限元分析方法、多体动力学仿真方法对大型复杂机械进行设计、开发是一种快速有效的方法,能较为显著的缩短产品开发周期,减少产品开发投入。

关键词：云梯消防车臂架有限元分析多体动力学仿真模态