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摘要:涂装生产线中室体设备是起支撑作用的结构,为节约成本及设备美观。薄板件在目前的生产线中大量使用,但由此带来的强度,稳定性等问题会给设计人员带来困扰。本文从结构分析的角度出发,针对室体设备的结构,将折板件组成的室体,模型化为有梁柱结构组成的,按照主要的受力方向,提取出室体设备的骨架,并将输送工件、壁板等按照均布载荷的方式,加载到骨架上,从而建模,从而将室体结构的分析,简单化为梁柱结构的分析,让设计人员的设计清晰可见,从而避免了为了计算设备的强度,需要有限元分析等复杂分析的方法,给涂装设备上的结构分析提供了一种全新思路。
关键词:涂装 结构分析 弯矩
一、引言
涂装是现代的产品制造工艺中的一个重要环节。防锈、防蚀涂装质量是产品全面质量的重要方面之一。产品外观质量不仅反映了产品防护、装饰性能 , 而且也是构成产品价值的重要因素。涂装是一个系统工程,它包括涂装前对被涂物表面的处理、涂布工艺和干燥三个基本工序以及设计合理的涂层系统,选择适宜的涂料,确定良好的作业环境条件,进行质量、工艺管理和技术经济等重要环节。
涂装生产线一般由喷漆室、烘干室、强冷室、流平室等室体设备组成。近年来,为了设备美观和节约材料成本。这些室体设备均采用镀锌板折边的方式来作为室体的材料。这种设备材料构成具有建设快,容易模块化的特点,但室体在建设过程中的强度和稳定性是设备是室体设备建设中很重要的考虑方向,尤其是部分工件需要吊挂到室体设备上的情况。
二、结构分析的方法
翻遍折板的方式是涂装生产线的一种主要的结构形式,在生产过程中,可以在折板机上翻折,即可得到需要强度的折板。涂装生产线中很多地方都用到这种结构形式的折板。可以将折板按照C型钢的形式看待,按照结构分析的方法,来对结构进行分析。折板不是严格意义上的规则杆件,但在计算过程中可以将其看成杆件,按照结构力学和材料力学的方式,来考察其强度,挠度,整体稳定性等。
室体设备简化后,可以看成是由杆系结构组成的受力体系。通过梁和柱的结构将整个的立传递于支座。梁可以简化为简支梁,按照材料力学的方法计算其在受到弯矩,拉力,剪力时的受力,其中最常见的模式为简支梁受力时,简化为横力弯曲,其弯曲正应力为:
为该处的弯矩,
为截面上点到中性轴的距离,
为截面的惯性矩。
可以看出,受弯截面的最大应力处为距离中性轴最远处。
分析整体变形时,采用结构力学的方法
根据结构力学的方式,将折板结构模型化为梁和钢架结构,来进行受力分析。
△k
根据计算出来的位移大小,与整体的杆件长度进行对比,考察其挠度的整体稳定性和大小。
三、案例
以常州天纳克汽车减震器喷涂线的桥式烘干炉为例,对设备进行结构分析,考察设备的整体强度和稳定性。常州天纳克涂装生产线为烘干室为桥式烘干室,为了锁住水分由立柱和壁板组成。工件通过工字梁吊挂于设备的顶部。立柱为方管,立于地面上。该烘烘干室两侧壁板为C型钢,内部铺设岩棉。壁板为150mm厚岩棉板,底板和顶板为150mm厚岩棉板。岩棉铺设后,外覆折板作为外表面。为了保证烘干室的内部平整及整体的结构延续性,烘干室的壁板与壁板之间通过折板立柱来做为骨架,顶部也采用折板来作为梁,工件,通过输送吊装于烘干室的顶部。其结构的形式
按照其梁的结构形式,可以在PKPM中建模,将其折板骨架,按照模型的方式建模,得到模型的结构,如下所示
针对输送线的分解各个梁受的力分,载荷简图如下
如下所示:
根据载荷图,按照结构分析方法,考虑其结构的总体稳定性及局部稳定性,计算其受力,稳定性,PKPM是建筑结构中的常用计算软件,给予载荷输入,根据模型分析,以《钢结构设计标准》(GB50017-2017)、《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)等未计算依据,可以得到其计算出的结构,应力,局部稳定性,平面外稳定性等均符合要求。
四 结语
涂装设备是工件设备的基础,涂装生产线几乎在每一个工厂都能看见。涂装设计是往往追求工艺性和美观性,而强度分析不是其中的一个考虑方向。本文提供了一种涂装室体结构强度分析的思路,尤其是在工件是小设备的输送生产线是,该类型生产线往往没有明显的骨架,按照本文的思路可以更好的得到设备的应力分析和稳定计算结果,从而验算折板结构是否稳定和可靠。
参考文献
1 朱慈勉 张伟平《结构力学》 第2版 高等教育出版社