به منظور ارتقای سطح علمی علاقمندان به بالابر صنعتی ، مقاله زیر که در مجله امپریال تحقیقات بین رشته ای به چاپ رسیده است در خصوص آنالیز پین های بالابر قیچی ترجمه شده و در اختیار شما عزیزان قرار گرفته است. همچنین می توانید از لینک روبرو استفاده و این مقاله را دانلود نمایید.
آنالیز پین ها در بالابر قیچی (آکاردئونی)
چکیده:
بالابر وسیله ای مناسب برای بلند کردن بارهای سنگین مانند اتومبیل در تعمیرگاه ،بالا بردن افراد برای کار در ارتفاع و یا جابجایی کالاها از طبقات پایین تر به طبقات بالاتر در کارخانه ها و یا همسطح سازی قسمت های مختلف خط تولید می باشد. بالابری که با مکانیزمی شبیه پانتوگراف (لینک های موازی) کار می کند به عنوان بالابر قیچی شناخته می شود. این دستگاه ممکن است با نیروی برق ، پمپ هیدرولیک و حتی جک های پیچی یا نیروی دستی کار کند. در این مقاله یک بالابر آکاردئونی که با نیروی هیدرولیکی کار می کند در نظر گرفته شده است که برای بلند کردن بارهایی تا وزن ۲ تن و جابجایی آن به ارتفاع ۲ متری طراحی شده است. انتخاب این بالابر بر مبنای فضای موجود و نوع کاربرد انجام گرفته و فرض شده است که با بیشترین نیروی مورد نیاز برای رسیدن به حداکثر کورس خود در حال استفاده می باشد. این نوع بالابر قیچی نسبت به انواع دیگر آن کوچکتر بوده و برای کار در مقیاس متوسط کاربرد دارد. این مقاله پین را به عنوان محدوده ای که بیشترین تنش در یک بالابر هیدرولیک معمولی به آن وارد می شود شناسایی کرده و به تحلیل و بررسی طراحی پین می پردازد تا با محدود سازی پارامترها به به ابعاد مناسب پین دست یابد. در طی آنالیز و محاسبات پین، از نرم افزار انسیس (ANSYS) برای به دست آوردن نتایج دقیق استفاده شده و تمامی پارامترها بررسی و با مقادیر طراحی مقایسه شده اند.
مقدمه:
بالابر قیچی (آکاردئونی) تجهیزی است که برای بالا بردن سکوی کار روی آن تا ارتفاع معینی ساخته می شود. کارکرد اصلی آن، بالا بردن افراد، ابزارها و مواد خام و کالاها به ارتفاع کاری مورد نظر است، و اپراتور این امکان را دارد تا حرکت و موقعیت بالابر را کنترل نماید.
در مقایسه با نردبان، بالابر نفربر قیچی، استرس روانی را تا حد زیادی کاهش می‌دهد و طبیعتاً کارگران محدودیت‌های کمتری برای حرکت خود هنگام کار در ارتفاع دارند. از این رو، بالابر نفری متحرک قیچی به نحوی طراحی و استفاده می شود که بهره وری کارگران را تا حد زیادی افزایش دهد. همچنین طراحی بالابر های قیچی در مقایسه با سایر بالابر های سنگین موجود در بازار از نظر حفظ ارگونومی مناسب تر می باشد. قاب و فریم این مدل بالابر بسیار قوی و مستحکم بوده و باعث افزایش استحکام و یکپارچگی سازه می گردد. این بالابرها را می توان با ترکیب و اضافه کردن دو یا چند مجموعه بازو به صورت قیچی بر روی هم ، برای استفاده در ارتفاع های بیشتر طراحی کرد. این مقاله به بررسی یک بالابر هیدرولیکی ساده، معمولی و تک قیچی می پردازد.
تجزیه و تحلیل سازه بالابر قیچی:
۱. تجزیه و تحلیل به روش المان محدود با نرم افزار ANSYS:
۱. ۱. خواص فیزیکی متریال و فرضیات:
خواص فیزیکی مواد:
مواد انتخابی بر اساس شرایط ذیل می باشد
تنش تسلیم = ۲۵۰ MPa
مقاومت پیچشی = ۱۰۱۷۰۰۰ N.mm/degree
فولاد کم کربن که خواص فیزیکی آن با ارقام فوق تشابه دارد برای این مورد انتخاب گردید.
فرضیات:
۲ تن بار به طور یکنواخت روی قسمت بالای قیچی توزیع می شود.
از آنجایی که هدف اصلی تحلیل، به دست آوردن نیروها در ناحیه جک هیدرولیک است، به منظور کاهش زمان محاسبات، بوش ها صلب در نظر گرفته می‌شوند.
۱. ۲. بارگذاری و شرایط مرزی:
پیش پردازش تجزیه و تحلیل المان محدود (FEA) که شامل مش بندی می شود مطابق با شکل زیر انجام شده است. حداقل ضخامت المان ها ۵ می باشد که برای دقت مطلوب و به دست آوردن نتایج دقیق کافی است.
پس از اعمال شرایط مرزی و با در نظر گرفتن نیروی ۲ تنی که به طور مساوی در چهار گوشه بالابر اعمال می شود، یعنی در نظر گرفتن بدترین حالت توزیع بار بر روی بالابر ، تغییر شکل کلی مطابق شکل بالا بود. تغییر شکل کلی همانگونه که از شکل بالا مشخص است ناچیز بوده و بنابراین طرح کلی ایمن در نظر گرفته می شود.
با توجه به شکل ۳ به موارد ذیل می توان اشاره نمود:
- نیرو های وارده بر بازو از نوع فشاری است.
- نیروی محوری وارده به بازو برابر با ۷/۷۵۸kN می باشد.
برای تبدیل یک سازه سه بعدی به یک سازه تک بعدی، از المان های بازویی استفاده می شود که دارای عناصر خطی یک بعدی هستند. آنها در مقایسه با فرم های پوسته یا تو پر دقت بهتری در حین محاسبات دارند. در نرم افزار ANSYS، از BEAM188 معمولاً به دلایل زیر استفاده می شود:
- می توان آن را برای اکثر سازه های تیر شکل (مثل بازوی بالابر) استفاده کرد.
- باعث می شود زمان محاسبات بهینه شود.
- استفاده از آن باعث بروز هیچ مشکلی نخواهد شد.
مشاهده می شود که بیشترین تنش در تمام مدل در ناحیه پین ها قرار دارد و بنابراین طراحی پین یکی از حیاتی ترین قسمت های طراحی بالابر هیدرولیکی است و در ادامه به آن پرداخته شده است.
۲. طراحی پین:
۲. ۱. انواع پین:
- پین کلویس (سنجاقی)
- پین صاف
- پین فنری
- پین شیاری
در بالابرهای قیچی عموماً از پین های صاف برای متصل کردن اتصالات استفاده می شود. در خصوص این پژوهش، از پین صاف بدون سر استفاده شده است زیرا برای مکانیزم بالابر آکاردئونی مناسب می باشند. پین های صاف بدون سر ، محکم بوده و اکثراً برای در کنار هم نگهداشتن قطعات در یک راستای ثابت استفاده می شوند. این پین ها معمولاً با حساسیت تراشیده می شوند تا به صورت دقیق در جای خود فیت شوند. می توان به این پین ها به دلیل آنکه در جای خود بسیار فیت و محکم قرار می گیرند، اعتماد کرد. در برخی از کاربردهای چنین پین‌هایی نیاز است پین در حداقل یکی از اجزا ثابت باشد.
2. 2. جنس پین های صاف بدون سر:
- فولاد ضد زنگ
- فولاد ساده
- فولاد آلیاژی
- برنز
- آلومینیوم
در این پژوهش، از پین صاف بدون سر با جنس فولاد ضد زنگ استفاده شده است چرا که خواص مورد نیاز در یک بالابر قیچی هیدرولیک را برآورده می کند. در برابر خوردگی مقاوم بوده و در برابر ترک های ناشی از نیروهای سایشی نیز مقاوم است. بعلاوه شکل پذیری خوبی نیز دارد.
۲. ۳. ابعاد پین صاف بدون سر:
پین ها وظیفه اتصال بازوها به صفحه بالایی و چهارچوب شاسی بالابر را بر عهده دارند. در این مقاله پین تحت تنش برشی است که از رابطه زیر به دست می آید:
که در این روابط، P معادل جمع نیروهای وارد بر پین بر حسب نیوتن بوده و A معادل سطح مقطع تحت تنش بر حسب میلیمتر مربع است.
بنابراین ، D یا قطر پین برابر با ۱۹/۵۴ (تقریبا ۲۰ میلیمتر) به دست می آید و با استناد به استاندارد ایزو ۲۳۳۸ سال ۱۹۹۸، قطر پین ۲۵میلیمتر خواهد بود.
۳. نتیجه گیری:
در نتیجه این پژوهش، مشخص شد که بیشترین تنش در سازه بالابر قیچی در اطراف پین ها وجود دارد. بنابراین نه تنها طراحی سازه و اتصالات بالابر هیدرولیکی آکاردئونی مهم است بلکه انتخاب نوع پین، انتخاب جنس پین، محاسبات و ابعاد آن نیز بر اساس ظرفیت بالابر از اهمیت برخوردار است. در اینجا در نظر گرفتن بار با وزن ۲ تن که بر روی بالابر قرار می گیرد، حساس ترین پارامتر طراحی بالابر به حساب می آید.
منابع:
برای مطالعه منابع، مقاله اصلی را از اینجا دانلود کنید.
چنانچه به دانلود مقاله تخصصی در زمینه بالابر علاقه دارید ما را در شبکه های اجتماعی دنبال کنید و نسبت به اینکه به دانلود مقاله بالابر متحرک نفری و بالابر تک نفره بیشتر علاقمند هستید و یا بالابر صنعتی متحرک و یا ساخت بالابر ، نظرات خود را ارسال نمایید.
