安装优化方案范文（精选9篇）

安装优化方案 第1篇

随着纤维水泥板和硅酸钙板板材在装饰行业以及外墙板的普遍应用,纤维水泥板和硅酸钙板的生产线越来越多。近年来,除新生产线投产外,还有老的旧生产线改造等,生产线的产能由原来的一次出一张,逐步发展到一次出二张、四张。武汉建筑材料工业设计研究院有限公司(以下简称武汉院)设计的最大单线年产量已经达到800万m2(成型筒一次出四张坯)。但纤维水泥板和硅酸钙板生产线同建材行业的其它墙体材料,如石膏板、加气混凝土、蒸养砖相比还是很少。纤维水泥板和硅酸钙板生产线设备安装调试目前还没有可以参照的本行业安装规范,以及适合本行业的安装技术指导作业文件,基本上都是按照通用建材设备的安装方式进行。基于纤维水泥板和硅酸钙板行业设备特点,如果安装阶段没有很好地把握纤维水泥板和硅酸钙板产品的生产特点,有可能产生投料后因安装误差而出现返工、废料损失等情况。

主机系统,即从制板机流浆箱(或网箱)至板坯预养后脱模机止,这段主机设备的安装调试,是生产线设备安装是否合格的一个重要环节,很多生产线因为这个环节没有把握好,造成返工及增加调试成本。笔者经历过多次调试,总结出了在从主机安装开始到投料试车这个过程所采取的优化方案,可提高调试效率,一次投料成功。

1 纤维水泥板和硅酸钙板主机生产线安装特点

纤维水泥板和硅酸钙板主机生产线,因其产品特点,从制板机(不论是流浆法还是抄取法)至堆垛机,再经脱模机脱模后,进蒸压釜,整个坯板从成型筒下到接坯机上后,经切边、堆垛、预养脱模、进蒸压釜蒸压处理,所有的安装尺寸都需要核定清楚,否则就会出现投料后毛坯切边不对称,单边余量不够等情况,或者到了堆垛机工位时吸盘吸不上、错位、堆垛或脱模不对中等,这些都需要投料生产后才能发现,需要停机进行调整,造成误工、废料。最为重要的是切边后对角线的问题,产品毛坯要求误差≤3mm,这个是整个硅酸钙板产品需要保证的重要参数,为下一步的加工提供准确余量,否则后续工位的磨边倒角会产生很多废品。出现过因安装错位较大,投料后毛坯对角线误差达>8～10mm的情况,此时,如果设备本身的调节余量不够,必需要动基础安装位置才能调整过来,整改极为麻烦,而且调整后还需再次投料试车切边来校核是否准确。

为了最大可能地一次安装到位,希望在投料后的板坯实际校核过程中只是作少量的调整,在设备本身的调节余量范围内就可以完成,不再涉及基础等大的变动,就有必要在安装阶段按照一定的规范操作,在主机设备基础二次浇灌前进行有效地模拟校验程序,做到安装后心中有数,留好调整余量的范围,有备无患。

2 生产线定位的中心线确认

根据设计图纸,生产线主机设备一般都是以厂房立柱为参考点,沿厂房纵向布置。纤维水泥板和硅钙板生产线的定位点选取不是随意从头或尾部选取的,建议选取点从胸辊的安装位置确定。其一,胸辊的安装与主传动一体,安装要求在整个生产线中最为严格,特别是800万m2的生产线,主机功率达到90kW,减速机进出联轴器的同轴度要求较高;其二,因为整个生产线以胸辊为基准后,前后校准位置较为方便,前面流浆箱或网轮的位置调整没有胸辊那么严格。后面的接坯机是随胸辊定位后,再调整而适应制板机的接坯要求。前面流浆箱和后面接坯机最后一个转向辊中心线,与厂房柱子的定位尺寸只能作为复核的参考尺寸,生产线的定位务必以胸辊的定位尺寸为基准(参见图1)。

按照建材设备安装的常规方式,在生产线中心线定位后,在前后地面合适的地方以V型定位块在地面预埋稳固的基础(参见图2),并拉上细钢丝线,直到最后生产线调试完毕,达到要求后再拆除。安装过程中根据需要细钢丝线可以临时拆除,但务必保证定位块位置固定,以备随时重新拉线校核。

3 纵向设备安装定位

设备初步就位后需要进行二次浇灌前的校验调整。基准还是以胸辊中心为基准,用铅锤吊线方式首先校核胸辊的中心线与生产线轴线垂直度(参照安装常规使用的三角等边定位方式),同样,向前重点复核关键点与中心线的对中性,依次为:流浆箱的流浆口(或网轮包边后的宽度)、第一个转向辊、真空箱、以及制板机上可以吊线复核的传动辊等,特别提出的是成型筒的定位也是以胸辊为基准,校验分为与胸辊的中心线轴线平行要求(按照工艺要求的距离定)、成型筒的对中性(即压在胸辊上的对中要求,这个由设备本身的调整余量保证)。向后,首先复核堆垛机横向中心线与生产线中心线的垂直度要求,以及堆垛机吸坯工位与生产线纵向中心线的重合度要求。再反过来核实接坯机各个基础的安装孔尺寸,因为堆垛机的基础尺寸与地面轨道及升降平台台面轨道关联,而接坯机的基础相对简单,调整起来容易。定位后,依次复核重点位置与中心线的对中及垂直度要求(参照安装常规使用的三角等边定位方式),依次为:接坯机第一个转向辊、后转向辊;过渡皮带的头尾转向辊、定位皮带的头尾转向辊;切刀的对中性要求(参见图3)。

4 板坯对角线的定位

纤维水泥板和硅酸钙板毛坯生产线很重要的一个参数是保证板坯对角线≤3mm。在没有投料前,如何在安装阶段就做到基本准确是一个很重要的环节(参见图4)。在定位皮带安装就位后,使用吊锤方式,以头尾辊边缘附近为对称点,以纵切刀的刀口为基准,分别拉二根模拟纵切边缘线,然后手动缓慢启动堆垛机上的小车,在小车的横切刀下走过模拟两纵边线时做好记号,并用细线拉好,这样就模拟出毛坯切割后的形状,在此长方形上我们可以初步模拟出毛坯板的对角线误差。在小车的吸坯工位控制吸盘下降,同时对应出吸盘上海绵开孔的初步范围,以保证投料后吸坯。这个过程需要反复调整,往往有必要调整堆垛机的基础来适应生产线的纵向定位要求。

本步骤在保证投料后板坯的对角线基本准确尤为重要,最终的板坯对角线误差还需要实际板坯投料后核实,如果按照本步骤一一到位,投料后的板坯误差一般不大,如果需要调整,在设备本身的调整环节一般就可以调整到位,不需要返工调整安装基础或设备在上变动切刀位置。需要说明的是,在一次出两张坯(年产500万m2生产线)与一次出四张坯(年产800万m2生产线)上,调整方式及原理与本操作一样,只是把拉线模拟切割板坯的细线多几根即可。

5 堆垛机、脱模机工位的位置校核

经过第四步骤调整后的堆垛机位置,在吸坯工位利用吸盘中心吊线,核实与生产线中心线重合,以此为基准,人工移动小车,以其它吸盘的中心线吊线,复核各工位与地面轨道中心线及升降平台台面中心线是否重合(该重和度要求不是很高,基本重合即可)。同样,在脱模机的各个工位也按照这个方式,复核脱模机各个工位的尺寸,反过来校核吸坯工位上海棉的开孔范围(参见图5)。这样可以基本保证以后板坯在堆垛到脱模工段的操作与生产一次成功。

6 其它设备的安装

主机设备的其它设备安装相对于硅钙板板坯的定位尺寸影响不大,液压升降平台、刷油机、摆渡车等,可以按照一般建材设备的通用安装方式。

7 完成基础的二次浇灌

在经过上面的安装步骤后,再进行二次浇灌,可保障主机设备的安装尺寸基本准确。但最终的尺寸校准还需要投料后实际生产出板坯的切割尺寸来确定,一般会有小的调整,其调整量可以靠设备自身的调整余量弥补,不会影响到基础或设备本身的结构。

8 总语

手刹安装板强度优化分析探讨 第2篇

关键词：汽车；制动；手刹安装板；钣金强度；优化

前言

汽车在行驶的过程中，手刹对有效制动起着重要的作用。手刹在行车中使用的频率较高，手刹安装板在外力作用下容易发生塑性变形，其强度对手刹正常工作具有重要意义。通过有限元的方法，对安装板的强度进行分析，可以节省成本，减少重复试验的次数。

1.强度分析理论

有限元法運用离散的概念，把求解区域看作由许多小的节点处互相连接的单元所构成，其模型给出基本方程的单元的近似解。

6.结论

通过采用有限元方法，做钣金件的强度分析时，根据应力分布的结果，找到应力集中区域，分析产生应力集中的原因。通过逐步更改导致应力集中的影响因素，使钣金的强度满足理论要求。通过以上的步骤，可以降低在生产使用后出现构件失效变形带来的成本损失。

参考文献：

[1]陈国华.基于有限元的汽车车门静态强度刚度计算与分析·机械制造与研究，2008

[2]摘自论坛.一种钣金件结构强度计算和优化. CAD/CAM与制造业信息化，2007

[3]王献红.基于Hypermesh的地铁主横梁组成强度有限元分析.长春工程学院学报，2011年第2卷

窑头密封结构的现场优化改造及安装 第3篇

1 存在的问题

回转窑是由德国洪堡公司供货 (见图1) , 密封形式是弹簧压杆式端面密封, 由于密封端面受到窑头罩持续的推力作用, 密封结构逐渐损坏, 弹簧压杆已经处于半脱落状态, 密封即将失效。

2 原因分析及解决方案

初步分析, 怀疑窑头罩的移动与2008年的地震有关, 地震导致设备基础产生倾斜, 进而使窑头罩发生缓慢移动。

鉴于对窑头罩的移动原因还未确定, 为保障生产的进行, 先行更换窑头密封。因周向密封不会因窑头罩的移动而损坏, 因此选择了传统周向密封结构———碟片式密封。

碟片密封采用钢丝绳拉紧, 密封静环与窑头罩焊接, 密封动环与风冷套通过螺栓连接。同时, 原设计中的风冷套结构不适用于新的方案, 也一并更换。

3 方案的实施

原设计的窑头密封设计方案见图2, 挡块1、2、3、5、6焊接在筒体上, 挡块4焊在风冷套上, 风冷套扣在窑头护板上, 挡块4与挡块2抵住, 并通过挡块1上的螺栓向左拉紧风冷套。挡块1、2、3用于承担风冷套的预紧力, 挡块5、6的作用则是约束风冷套的周向转动。

现场安装时, 由于工期比较紧, 并没有预留出窑头护板的拆卸时间, 窑头罩也仅是做了复位, 不能过度移动, 导致挡块2、3的焊接空间较小, 很难保证焊接精度。但如果焊接误差过大, 挡块2、3很难起到原设计中的作用, 风冷套的预紧就会出现问题。因此, 我们对原方案挡块部分进行了改进, 见图3。

1) 挡块2焊接在风冷套的挡块4上。

2) 改变靠近窑头护板的挡块5的尺寸和形状, 挡块5抵近挡块2, 使其既起到限制风冷套周向转动的作用, 又能承担风冷套的轴向预紧力。同时, 在套上风冷套之后再焊接挡块, 既减小了焊接的难度, 又保证了焊接的精度。

4 现场使用情况

安装优化方案 第4篇

关键词：轧钢设备;安装工艺;热连轧;工艺优化

前言

由于经济的发展，市场需求量的增多以及钢铁价格的不断上涨，很多钢铁企业想要通过降低成本、集约化生产来提高利润，所以迫切要求大的生产线的进入。但是在实际情况下，一个先进的生产线的安装是需要很长时间的，而且有的设备的安装甚至需要一年之久，这样不但耽误了生产时间还延误了生产时机。而造成这些问题的一个原因就是在设备安装时安装时间受设备安装的工艺影响。而且很多设备在安装过程中如果工艺不合理，不但影响时间、还会影响后期的生产及成本的节约，所以对大型热连轧轧钢生产线设备安装工艺优化的研究在实际生产中拥有重要意义。

1.大型设备安装工艺的特点

大型设备首先是生产线长、设备种类和数量众多，而根据生产线的特点，设备明显重量和质量过于大，其小的零器件的规格和种类也很繁多[1]。而且其安装施工立体交叉性强，工作危险性相对较大。另外，由于轧钢生产的整个过程对设备的冲击性较大，所以要求设备的稳定性要求安装质量高。并且设备比较大要求在整个生产线内的各个安装程序性及配合性的要求高。最重要的是在整个安装体系中，各个系统比较庞大，所以要求的部门也比较多、对各个部门之间的沟通配合。

2.安装工艺总体优化部署

为了早出效益，降低安装工时、降低安装成本、保质量和缩短工期、以及针对施工场地有限、安装工序不流畅等方面进行合理的管理。就要求我们做到科学指导、强化管理、整体布局、分段协同作战、密切配合、增加责任心、确定项目中具有经验丰富的安装骨干对项目进行跟踪及责任的落实。在安装线路中、因为在厂房类的各种桥吊的数量及位置是否合理是整个设备安装的前提，所以在安装的整个过程要先将各种桥吊的具体数量和其具体的安装位置设定好，并事先安装好，以备后用。一般的大型轧钢生产线在设计之初都需要在地下安装体积巨大的油箱，如果能够在设备安装前，还没等油箱顶板浇筑时就将油箱安装好，就会很好的对未来其他设备的安装创造安装条件。有的小管道，如果方便的话，为了节省时间和工作场地，可以在其他场地进行事先组装，等到需要这一组件时再将其运到工作场地进行安装。对事先需要预处理的组件，如有的组件需要进行酸洗的组件，可以在其他场地进行酸洗，这样做不但节约了实际的工作场地，还不影响工期。最后在安装过程中，要分好工段，做好预期准则，尤其是桥吊的运转一定要安排好，以便因为公用桥吊而影响了工期。

3.工艺及方法

大型热连轧设备的安装工艺及方法相对于一般小型设备来讲要复杂的多。首先要对基础设施进行验收，包括数据的测量、标高等的设定，接着对施工单位的各项指标进行达标审核，接着就可以对施工单位的地脚螺栓进行检查、中心距的检验、沉降观测点的检验及基准点的测量。具体的方法又根据实际情况而各种各样，如垫板座浆法、基础沉降法、流动灌浆法等方法[2]。

4.各项保证措施

作为一个设备安装项目，在规定的工期完工对于一个项来说是至关重要的，而且是一个安装公司的形象问题，而且是在整个安装工作中的一个起码的问题。所以要达到预期的工作就要对整个安装进行事先的安装时间的评估，而且根据这个评估对意外事情进行假设，对假设事件要做好备案，一旦突发事件发生，就启动备案，不影响工期。另一个对安装保证考验的就是安装的质量问题，如果安装质量出现问题，对一个安装团队的信誉也是一个考验，对于整个安装团队的工作也是一个很好的考察，安装的质量是关乎到一个安装成功与否的一个重要检验。另外安全保证作为一个安装团队来说也是相当重要的，尤其是在钢铁行业的设备安装中难免要有一定高度和重量的作业，所以说安全系数还是相当高的，所以说也要求安装团队多加关注，以免因安全问题对安装照成不必要的影响和损失。

5.研究讨论

因地制宜，根据场地的实际情况进行整个设备的布局，理清设备安装的顺序，对整个安装做好整体布局和局部管理。设备安装又是一个系统的工程，在设计安装之初就要跟随对整个厂房的整体规划进行融合，如生产安全、车间的消防安全、车间的防盗系统等等。还有就是要根据设备各个器件的制作的时间及具体到货时间，在不影响其他设备安装的情况下，对先到货的设备进行预处理和简单的安装。对设备的管理，要做到专人，对各个不同时期收到的设备要进行合理的编号。对整个安装的测量工作也一定做到测量仔细，因为测量的数据会直接影响到后期的安装，而且因为整个安装的距离都比较大，如果稍有偏差，就会对后期的安装造成影响。对安装的基础设备，如桥吊，运输车辆的管理一定做到运作的及时，不让一些意外情况及桥吊和运输车辆不足而影响了整个安装工作。对设备的质量来说关乎到整个安装的成败，很多设备会因为器件、安装、运输环节造成安装后检测失败，所以在设备安装之前要对设备进行专业人士的检验，之后再进行安装，这样就避免了设备安装后发现设备有质量问题，而又要将设备拆卸下来，造成不必要的麻烦。

6.结语

随着现代技术的发展，也给钢铁行业带来了很好的契机，所以在设备安装过程中也要根据实际需要，适当的引进一些国际和国内的一些先进的安装经验和技术，来优化整个安装过程。最后设备安装需要很多桥吊，而且设备大多都很重，而且安装时的作业高度虽然不是相当高，但是一旦摔下足以对安装人员造成身体伤害，所以在安装过程中，注重安装时的质量更要注意安装时人员的安全和保护、相当重要。

参考文献：

[1]薛兴昌，焦景民.攀钢1450mm热连轧机自动化系统现代化改造总体设计和技术创新（上）[J].冶金自动化，2005，05（12）：12-13.

狭窄空间大型钢结构制作安装优化 第5篇

1 工程介绍

某炼钢厂新建的转炉高跨框架位于原有厂房内部, 主要构件为钢架1和钢架2, 两榀钢架全部采用钢板焊接而成, 每榀钢架宽16m, 地上部分标高59.4m, 总长60.9m, 其中钢架1重414.23t, 钢架2重290.46t (见图1) 。两榀钢架之间根据每层平台高度均有相应梁及支撑连接。施工安装空间为原车间屋面拆除两跨后24m×54m的长方形区域, 四周都是厂房及生产设备, 冶炼设备正常生产。为保证施工材料顺利运到安装地点, 我们拆除了车间1和车间2之间的墙。构件自车间1外的道路运到车间一后, 再经墙洞运至车间2的施工区域 (见图2) 。

2 施工步骤

2.1 建立tekla模型, 深化原设计

2.1.1 建立tekla模型

Tekla是专门的钢结构深化设计软件, 利用tekla将原设计建立成模型, 不但能够直接生成施工图、材料表也能让设计直观化, 更方便的进行构件分解, 因此首先组织力量将原设计绘制成tekla模型。

2.1.2 根据Tekla模型进行构件分解

构件单元分解的越小, 越方便运输, 但却增加了现场组装和安装的时间, 而且使安装质量控制难度增大, 因此必须寻找一个最优分解思路。在原设计绘制成tekla模型后, 根据设计要求、安装现场勘查和制作场地到施工现场的道路最大转弯半径, 将钢架分解成若干个零部件。首先考虑以原设计焊缝为分解点, 若以其他部位为分解点要考虑现场施焊的受力, 避免焊接应力过于集中。以钢架2为例, 根据tekla模型及设计图先将两颗最重的钢柱从模型中分解出来, 分解点设置在柱梁连接处 (见图3) , 此处在现场安装就位后焊接。以分解出来的钢柱为对象, 结合制作现场、运输过程、安装位置方法以及环境影响等因素, 将钢柱在 (1) (2) (3) 处分解, 将左侧柱分成3段, 右侧柱分成两段 (如图1) 分开制作, 现场组装 ( (1) 处分解点将翼缘板与腹板焊缝错开以防应力集中) 。上部支撑系统 (两颗小钢柱、次梁) 依次分解出来, 并根据环境状况组成适合安装和运输的组合构件。以上工作完成后构件按照组装安装的先后顺序编号。

2.2 现场组装

为使钢柱组装长度最大化, 减少安装困难, 根据施工现场情况, 在现场南侧设置组装平台, 所有预组装构件按预先制定的施工方案及编制进场顺序, 以此在此平台上组装后进行组装件的安装工作。组装流程如图4所示。

2.2.1 钢架2组装、安装

(1) 钢柱组装。为便于运输和安装, 分解构件2以 (1) (2) 为分解节点分成三段在场外进行制作, 制作完成后运至施工现场, 将下部两段组装成为一体 (见图5) ;分解构件1以 (3) 为分解点分成两段制作, 同样制作完成后, 运至现场再组装为一体。由于安装时需要大型吊装工具, 以此预组装时应考虑吊车站位和吊装方式, 这里根据现场确定柱头在东侧, 柱脚朝向现场入口位置, 便于一次起吊 (见图6) 。

(2) 下段大钢柱和两颗钢柱间的钢梁即分解构件3、分解构件4安装后, 在现场组装平台上将小钢柱及钢梁进行拼接组装成分解构件5进行安装。考虑到生产时间及安装时间的矛盾, 确定将分解构件4上侧的四根钢梁及两根支撑立柱组合成井字形整体, 一次吊装就位。

2.2.2 钢架2组装件安装

构件安装的一般原则:离施工现场入口由远及近、自下而上的顺序对高跨框架进行安装, 安装工艺流程如图7所示。

(1) 钢柱安装。下段钢柱重达168t, 安装需要两台吊车配合吊装。主吊车设置在基础位置, 主钩吊装点设置在钢柱顶部用于钢柱吊装、起高。辅助吊车设置在现场组合钢柱的柱脚位置, 吊装点设置在钢柱柱脚位置以辅助钢柱起吊。两台吊车同时起吊, 速率相同, 待柱脚离地后, 辅助吊车暂停起高, 主吊车继续起高, 辅助吊车缓慢旋转, 慢慢移动直至钢柱完全垂直于地面后, 撤掉辅助吊车。主吊车继续缓慢旋转作业, 将钢柱吊至安装位, 缓慢落在基础上, 在此过程中人工辅助将钢柱柱脚地脚螺栓口与基础地脚螺栓对齐找正。钢柱基本就位后, 再利用水准仪、经纬仪通过调整柱脚垫铁将钢柱进行精找正, 确保钢柱标高、轴线、垂直度符合要求后将地脚螺栓拧紧, 将垫铁焊接固定, 并在钢柱四周设置四条缆风绳固定好, 再次确认安装质量和安全后, 主吊车松钩。另一侧用同样的方法将钢柱安装就位, 最后进行基础灌浆。

(2) 底部横梁安装。底部三根大梁即分解构件3、分解构件4、分解构件5依次利用吊车安装就位。

(3) 钢柱上部结构安装。下段钢柱、主横梁安装完成后, 整个结构已具备稳定的结构, 此时进行左侧上部主钢柱安装就位, 安装过程利用仪器不断调整, 确保钢柱的垂直度。

(4) 上部支撑柱及次梁安装。上部次梁及支撑柱安装采用组合式安装方法, 即将小钢柱及次梁组装成井字形, 一次性安装就位、焊接。

2.2.3 钢架1安装

钢架1采用与钢架2相同的安装方法, 先进行钢柱的安装, 再进行钢梁的安装, 结构稳定后再进行上部组合件的安装。流程如下:钢架1东侧柱安装→钢架1与钢架2间第一层平台梁安装→钢架1与钢架2间第二层平台梁安装→钢架1西侧柱安装→钢架1西侧柱与钢架2间第一层平台梁安装→钢架1西侧柱与钢架2间第二层平台梁安装→钢架1间各层平台梁焊接。

2.2.4 安装其他平台梁及支撑构件

两榀钢架安装完成后自下而上逐步安装其他平台梁及支撑构件。

3 结语

现阶段, 为适应市场, 越来越多的设施需要不断改造、建设, 但往往受制于前期厂房、生产条件的限制, 特别是像文中提到的在原有钢结构厂房内安装大型钢架的情况已经非常普遍, 这种施工难度特别大的工程要求是施工单位具有的技术能力同样很高。因此, 这种大型构件的分解组合的合理性对施工进度及成本影响巨大, 我们通过Tekla软件将原设计深化加工、分解重组能有效的降低成本, 缩短工期并取得了较大的经济效益。

摘要：为调整产品结构, 冶金企业常在企业原有生产线上增加新的冶炼工艺, 因此往往新增设施的施工会受到空间和时间的限制即原有车间结构上和生产安排上的限制, 尤其是遇到大型钢结构构件施工, 必须在详图设计时分解成为数不等、大小不一的小型构件, 现场组装后再进行安装。本文主要讲述了某钢厂高跨框架的分段制作, 现场组装、安装工艺。

某微车膨胀箱安装支架结构优化设计 第6篇

关键词：膨胀箱安装支架,优化设计,有限元分析

某微车的膨胀箱布置在前舱外面(如图1所示),前舱结构空间比较紧凑,膨胀箱不能采用打风枪紧固方式装配,只能采用插拔方式装配,安装支架焊接在前围板上面(如图1所示)。由于受到膨胀箱加注空间的影响,因此膨胀箱要尽量往前,防止加注枪和车身干涉。此外,受到前围板板拉延成型的影响,拉伸高度不能过高,避免前围板板拉延开裂,因此膨胀箱安装支架臂做得比较长,安装支架受力比较大,特别是支架和前围板板结合处(焊点)存在应力集中,路试车常常出现焊点开裂现象(如图2所示)。

1 原因分析

1.1 原因之一

膨胀箱安装支架和前围板焊接只有4个焊点,分布在26mm×55 mm狭窄区域内(见表1),焊点分布过密,不能有效分担应力,CAE分析显示焊点部位最大应力达到113.8 MPa,接近前围板材料的屈服极限,焊点开裂趋势高。实际制造过程中,由于焊枪悬臂比较长,容易摆动,焊接不精准,实际焊点间距比理论设计更短、更密,焊点部位存在应力集中,焊点开裂趋势更高。

1.2 原因之二

膨胀箱安装支架焊接的前围板区域的刚度比较差,在车辆行驶过程中,焊接面不断地发生较大角度的变形(如图3所示),焊接部位不断受剥离作用,导致焊接部位容易疲劳开裂。

1.3 原因之三

膨胀箱安装支架力臂过长,支架有转动趋势。如图4所示的力矩情况:支架的焊点就是支架的旋转点;支架的作用力F可以简化为膨胀箱满载的重力g (车辆行驶跳动工况下,作用力F简化为3g);力臂就是膨胀箱质心垂直前围板焊接面的距离L。

根据力矩公式M=FL进行分析:F一定,L越大,M越大,物体转动效果越明显。图4中的支架自身力臂达到35 mm,在膨胀箱3 g重力作用下,支架反复前后晃动,并且带动前围板焊接面的前后变形,支架焊点部位受到激烈的剥离作用,久而久之焊点出现开裂。

2 改进方案

2.1 针对原因之一的改进方案

更改膨胀箱安装支架焊接面积,取消2条筋条,增加有效焊接面积,焊点数由4点增加到7点(见表2):支架上端为关键受力部位,布置4个焊点,其余部位布置3个焊点。焊点分布合理,有效地分担了应力。

2.2 针对原因之二的改进方案

在前围板焊接面增加1个加强板,提高前围板焊接区域的刚度(见表3):在车辆行驶过程中,前围板焊接面不会发生较大角度的变形,焊点部位受到剥离作用的影响比较小,提高了焊点疲劳寿命。

2.3 针对原因之三的改进方案

缩短膨胀箱安装支架的力臂,支架力臂由35 mm缩短到11.8mm,大大降低了由力矩产生的扭转作用(见表4)。

2.4 CAE分析结果(见表5)

改进后的膨胀箱安装支架结构,前围板焊点最大应力由113.8 MPa降到78.9 MPa,远远低于前围板的材料屈服极限,焊点开裂风险大大降低。膨胀箱支架模态由28.6 Hz提升到41.6 Hz,支架和地面激励产生共振的几率大大下降,提高了支架及焊点的疲劳寿命。

3 验证

在所有改进方案实施后,分3批次对8台车进行整车坏路耐久试验。试验结束后,膨胀箱安装支架没有明显变形,焊点没有开裂,证明膨胀箱安装支架结构设计满足整车耐久要求。

4 结语

对于装配膨胀箱总装件的支架,除了进行支架应力分析外,还需要考虑支架的模态要求;性能指标一般大于30 Hz。

通过实验测出路面的激励传导到车身的能量曲线(如图5所示),从曲线可以看出:路面激励在超过30 Hz的情况下,传导到车身能量的值会降低,因此总装件的安装支架模态要求大于30 Hz;如果支架本身的模态值与能产生最大能量的路面激励一样,那么与路面激励发生共振所产生的能量最大,支架的连接焊点或是本身结构更容易疲劳开裂。

为提高膨胀箱安装支架的模态,需提高支架及支架连接的前围板区域的刚度:①在膨胀箱安装支架连接的前围板板区域增加加强板来提高前围板刚度。②支架与前围板的连接采用多点连接,增加支架与前围板连接区域的整体刚度,尽量减小力臂。

零件焊点开裂问题的解决思路:①增加焊点分担应力。②对于装配总装件的连接支架,通过增加零件刚度/模态来减少共振能量。③通常,车身零件的焊点连接方式及受力情况有A、B、C 3种(如图6所示)。

通过实验测量可知:2种材料由于焊点连接的方式不同,将焊点拉裂所需要的力不同,方式A所需要的力最小,方式C需要的力最大;方式C称为“shear wall”(剪力墙),是最好的连接方式,在结构设计中两零件的连接尽量采用方式C。

参考文献

[1]成艾国,沈阳,姚佐平.汽车车身先进设计方法与流程[M].北京:机械工业出版社,2011(4),

[2]吴雪燕.某微型车膨胀箱安装支架强度改进方案[J].企业科技与发展,2010(10).

[3]陈浩.某微型车膨胀箱安装支架的结构性能改进[J].企业科技与发展,2012(6).

核电厂主变压器安装实践及优化管理 第7篇

海南昌江核电厂首期工程建设2台650 MWe核电机组,每台机组安装3台主变压器(2台机组共用1台主变压器备用相),型号为DEP-260000/220,为220 k V单相双绕组强迫油循环风冷无励磁调压油浸式变压器。额定容量:260/260 MV·A;额定电压比:(242/√3±2×2.5%)/20 k V;联结组标号:I,i0(三相联接组标号Ynd11)。每台机组安装2台高压厂用变压器,型号为SFFZ-50000/20,为三相风冷双分裂有载调压电力变压器。额定容量:50/25-25 MV·A;额定电压比:(20±8×1.25%)/6.3-6.3k V;联结组标号:Dyn1-yn1。

主变压器位于汽轮机厂房东侧,低压侧采用离相封闭母线与发电机出口断路器连接,高压侧通过220 k V六氟化硫气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)与220 k V屋内式全封闭组合电器(GIS)连接。高压厂用变压器位于主变压器与汽轮机厂房之间,高压侧采用离相封闭母线与发电机出口断路器连接,低压侧通过共箱母线电缆与6 k V厂用工作母线连接。主变压器通过其底部电缆沟、汽轮机厂房0 m层桥架与继电器室内相关控制盘柜相连,通过NCS,DCS系统实现保护、控制等功能。

主变压器区域设置了开式水喷雾灭火系统,该系统采用缆式线型感温及火焰探测自动报警系统和自动/手动启动灭火系统。每台变压器下方均设有变压器坑,坑内雨水排水或消防时的消防水和变压器油经过管道及水封井后排入非放射性含油排水系统。主变压器区域接地系统采用185 m2裸铜绞线网状埋设于地平以下-1 m处,接地系统与汽轮机厂房主接地网、升压站一次接地网相连,变压器南北两侧各有1个避雷针。

2主变压器安装工艺

2.1主变压器基础施工

主变压器承载基础、防火墙、变压器坑、电缆沟、离相封母以及消防管道的支架基础等,需依次施工完成。期间还要注意地下管线以及GIL沟的配合施工,避免出现反复回填现象。需提前复核主变压器固定方式,以汽轮机、发电机出线及主变的中心线为参考精确定位基础中心线,严格保证基础的水平度,期间需重点注意预埋件施工质量,严防预埋件偏移。

2.2主变压器吊装

吊装前需清理道路和施工区域,封闭相关道路,设置警示牌。由于主变压器主体运输重量达193 t,故需制定专项吊装方案。方案采用SCC4000/400 t履带吊,主臂60 m,后配重180 t×13 m,吊机站位区域需坚实平整,地压≥25 t/m2。就位后及时检查冲击值,避免运输对变压器的过度冲击,做好相应记录。就位后应立即完成变压器外壳接地。

2.3主变压器安装

2.3.1主变压器安装前检查

检查主变压器铁芯接地引线对地绝缘应≥500 MΩ,夹件接地引线对地绝缘≥30 MΩ。检查器身定位件无损坏、变形松动。

2.3.2主变压器压力边界外附件安装

(1)主变压器压力边界外附件的安装不会破坏主变压器的充氮保护,主要工艺流程是:吊装冷却系统支架→安装主导油管→安装阀门→吊装冷却系统→安装风机→吊装储油柜→安装压力释放装置。

(2)冷却装置安装前,应按照厂家规定压力值进行密封试验,持续30 min无渗漏,然后用合格的变压器油循环冲洗干净,并排尽残油。安装时需从油流继电器方向开始顺次装配,油流方向应为从风冷却器下端流向变压器主体下部。先安装冷却器上部法兰的固定螺杆、螺母和垫圈,但不拧紧,待下部法兰也安装后再一起对角均匀拧紧各紧固件,保证密封面可靠紧密。

(3)储油柜安装应先按图纸固定储油柜支架,检查油枕内部是否清洁,去除可能出现的锈迹、焊渣、尖角毛刺及其他杂质。对油囊充合格氮气试漏,压力为10 k Pa,冲氮后油囊舒展压力在24 h内无变化(应去除温度影响)。

2.3.3主变压器内检

(1)内检前应确认环境达标,雨天、风力>4级、相对湿度>75%时,均不得内检。首先释放油箱内正压,并向箱体持续补充露点<-40℃的干燥空气,保护氧气含量≥19.5%。暴空时间在空气相对湿度≤65%时为16 h,在>65%,而≤80%时为12 h。检查铁心、绕组、引线、夹件、开关、箱底等处有无油泥、水珠、灰尘、纸屑、金属异物等。

(2)检查所有紧固件(金属和非金属)是否有松动,引线的夹持、捆绑、支撑和绝缘的包扎是否良好;检查有载调压切换装置的选择开关、极性开关接触是否良好;检查绕组绝缘层应完整,无缺损和变形。如果器身出现位移时,应检查其他绝缘是否有损伤,引线与套管、开关与操动杆的正常安装位置有无受影响,相关的电气装置距离是否保证在规定的范围内。用2500 V兆欧表测量铁心与夹件间的绝缘是否良好,铁心是否为一点可靠接地。

2.3.4主变压器压力边界内附件安装

主变压器压力边界内附件需在内检完成后立即安装,主要包括套管升高座、套管、主联管、气体继电器等。套管安装前应仔细检查瓷套表面是否有裂痕、伤痕,应测试放气塞畅通不被密封垫堵住,在绝缘测试合格后方可安装。吊装时不允许套管尾端触及地面。

2.3.5真空注油及热油循环

(1)先将到场的绝缘油送检,合格后将油冲入干净、密封的油罐中,经过真空滤油机的连续加热、脱水、脱气循环,直到油罐中油样达标。待安装完有关管路系统,且检查密闭良好后,将不能承受真空的附件隔离,打开冷却器联管阀门,将有载开关油室与变压器油箱在专设位置上联通,便于开关油室与变压器能同时抽真空与注油。

(2)经过持续抽真空24 h,且真空度达到133 Pa,方可开始真空注油,注油速度应≤100 L/min。待油注满后将滤油机出口油温设定为65±5℃,开始进行热油循环,将真空滤油机通过油量达到总油量3倍以上作为一遍计算,循环时间≥48 h。完成后在储油柜最高油面上施加气压进行整体密封试验,压力0.03Pa,持续24 h无渗漏。静置48 h后对高点位置的有关部位进行多次放气。

3安装中的问题及优化

3.1施工场地及施工逻辑优化

(1)由于变压器附件繁多,需要大面积摆放场地,而受主变压器排水管沟施工滞后影响,主变压器和高压厂用变压器之间的电缆沟及消防管道支架基础施工滞后,导致无法摆放变压器安装附件。又因主变压器东侧为临时道路,且有GIL在进行土建施工,南侧为汽轮机厂房入口,西侧为汽轮机厂房,故在安装方案编制时即考虑将主变压器北侧的备用相和避雷针的施工延后,将此区域作为附件摆放场地。为保证滤油方便,在高压厂用变压器与汽轮机厂房之间摆放储油罐及滤油机。

(2)离相封母位于主变压器和高压厂用变压器的顶部,施工时将影响主变压器的正常安装。由于离相封母与主变压器施工周期都比较长,故在施工逻辑中考虑与主变压器施工交叉进行,例如,在2台高压厂用变压器附件安装完成后即移交土建对高压厂用变压器上部离相封母支架进行安装,同时进行主变压器的安装及高压厂用变压器的滤油工作。GIL与临时道路有2处冲突,在施工时考虑分段施工,分别施工2处与道路交错的沟道,将完成后的沟道铺设盖板,保证1处通道的畅通,确保汽轮机转子等大件设备的运输。

3.2主变压器防护

(1)室外工程与变压器主体施工同时进行,造成变压器安装环境粉尘很多。为保证变压器安装时不受粉尘污染影响,在主变压器安装前将主变压器周围铺设碎石覆盖并定时洒水。同时,因主变压器安装正处于雨季,所以安装和试验前应仔细观察天气情况,并准备大面积防雨布,以应对突发天气。

(2)在主变压器附件安装完成后的离相封母、消防管网和火警探测施工中,需着重注意对主变压器本体,特别是仪表和套管等精密附件的保护。现场对安装完成的套管制作了临时保护箱,对仪表采用发泡材料包裹保护。同时加强与其他专业施工方的技术交底,杜绝抛接工具和材料等违章作业的发生。

(3)由于室外管线的设计滞后,室外管线在主变压器安装期间同时进行,导致主变压器就位后周边仍有部分区域需复挖。经过现场勘探确认主变压器北侧30 m及南侧100 m存在爆破需求。由于主变压器是未带油运输,抗震能力不能满足设计要求。通过实地测量并由设计人员对爆破冲击加速度重新核算后,得出爆破方案,即要求爆破点的炮孔采用双层覆盖(胶带、沙袋),并严格控制单孔、单段装药量,保证爆破自由面避开主变压器及其他重要物项区域,同时将主变压器受冲击侧安装了特制彩钢板,以防避飞石。

3.3主变压器滤油处理

厂家提供的变压器油是5 t装,不利于滤油工作的实施。为此,现场另行准备了3只30 t油罐,以保证滤油顺畅。在主变压器区域设立了专用集装箱,以存放安装工器具及精密仪表,同时为48 h不间断热油循环的工作人员提供休息场所。由于厂区临时供电回路电源切换,在主变压器C相滤油的过程中出现了3次停电现象,期间每次电源中断时间约20 min。经过对参数记录分析,因气温较高,未对油温造成影响,真空度亦未受到影响,后经油样检测为合格。此问题反映了施工用电管理的薄弱,未考虑连续试验的供电需求。

3.4其他问题

在油路密封性试验时出现了压力表量程不匹配的情况,压力表量程过大,难以精确检测出漏气问题,现场发现后更换合适的压力表后重新试验;由于海南地理位置偏远,安装单位在人力组织上难度较大,在高压厂用变压器安装完成后进行了班组更换导致短暂停工,影响了原有的安装进度计划的执行。

4结语

主变压器在核电厂中处于极其重要的地位,安装工艺直接影响电厂主电源能否正常运行,安装进度直接关系主电源倒送电乃至冷试的顺利实现,同时也关系到核电厂经济效益、社会形象和入网的电能质量。因此,施工过程中不仅要考虑人力、物力和财力的平衡,还要不断优化施工逻辑及工艺方案等。

摘要：昌江核电主变压器安装是一个庞大的系统工程,施工内容复杂、制约条件繁多。通过对主变压器安装过程的工艺进行分析,并总结和归纳易发问题等,有针对性地制定出更为优化的安装方案。

关键词：主变压器,吊装,施工逻辑,防护,优化

参考文献

[1]陈志旭.220KV井山变电站电力变压器安装技术与注意的问题[J].科技与企业,2011,(11):91~92.

安装优化方案 第8篇

在现代工程设计的理念中,设备布置和安装是最重要的环节之一。设备布置和安装的合理性,直接关系到工程建成后能否满足工艺流程的要求,是否符合环境保护及安全生产的要求,能否创造更良好的操作条件,是否便于安装和维修,以及最大限度满足经济成本的要求。

通常的设备布置和安装设计往往只停留在二维设计一个总的概念层面上,注重的是设备平面的位置布置、安装,而忽视对设备主体的考虑,如总的高度、占用空间等,弱化了中间环节和细节上的把关,如位置之间的衔接,相邻紧靠设备间是否干涉、人工操作是否合理等。这就经常容易设计不够深入,只能通过竣工后的现场检验才能发现,设备的布置过于松散或者不合理,设备安装后出现位置偏差,立体结构不合理等现象。通过对大量的设备安装布置和安装进行调查,对数据进行分析得知,造成设备布置和安装的主要因素如图1所示。由图可知,大部分设备布置以及安装不合理的原因主要为设计误差造成的,由于受客观复杂变化因素影响很大,现场制约条件较多,设计工作很难做到统筹兼顾,为此必将导致工程方面出现不合理或者存在问题的现象。如何减少该方面误差所带来的影响成为一个值得探索的方向。本文旨在通过利用SolidWorks三维软件对设备的布置和安装设计进行三维模拟,结合场地的现场情况,进行事前控制,主动优化,得出一个科学合理的方案,以期一方面达到充分利用场地资源,合理布置安装结构,节能降耗的效果;另一方面可以促使我们的工程设计更加完美,产生持续的经济效益。

2 设备布置和安装的基本要求

随着科技的进步,对设备的布置和安装的要求也越来越高,流程化、集成化、便捷化将是设备布置和安装的趋势。以下为设备布置和安装设计应符合的一些基本要求,包括满足工艺流程,按物流顺序布置设备,集中布置,以便充分利用空间;布置和安装应该符合安全生产和环境保护要求;应考虑设备安装便于施工、操作和维护,为操作人员创造良好的操作条件,主要包括:操作和检修通道、合理的设备间距和净空高度、必要的平台、梯子和安全出入口等;应满足全厂的总体规划的要求,应和各方面的设施设备协调;应按工艺顺序,尽量将设备适当集中布置,以减少占地面积;设备的纵向布置应结合设备以及工序尽量优化高度落差;设备间的距离、角度、高差等应在布置安装设计中统筹规划。

3 三维模拟辅助设计

3.1 SolidWorks软件简介

SolidWorks软件具有强大的功能和简单的操作性,它能够为设计者提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误,优化设计结构,提高设计质量,它具有以下显著的特点。

(1)操作型的用户界面,设计步骤便捷直观,如图2所示。

(2)它提供的模拟器,使得二维设计用户可以保持原有的作图习惯,顺利地从二维设计转向三维实体设计。

(3)可以动态地查看装配体的所有运动,并且可以对运动的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测。

(4)用智能零件技术自动完成重复设计,图3为摇台装配体模拟效果图。

(5)可以将工程图与三维零件和装配体脱离,进行单独操作,以加快工程图的操作,但保持与三维零件和装配体的全相关。

(6)独特的用交替位置显示视图能够方便地显示零部件的不同的位置的功能,可以直观的了解运动的顺序。

3.2 三维模拟辅助设计流程

三维模拟辅助设计的设备布置和安装步骤如图4所示。由图4看出,通过三维模拟对设备的安装和布置进行事前模拟优化,主动控制,及时发现问题,重新完善设计,避免不必要的过程及资源的耗用,不必要的杆件支撑、不必要的结构、不合理的结构,使其在总体布局上更加紧凑合理,避免出现时候纠偏的结果。

大多数的设计往往借助的是现有的经验,依靠的是设计者本身的知识层面,由于结果的不可未知性,可控制性不强,设计过程属于开环控制,局限性比较大,受制约的因素比较多。而三维模拟设计过程中有一过程是对设计的方案进行模拟,及时反馈模拟的结果,对模拟出现的缺陷进行纠偏,属于闭环控制,能对可预见的问题因素作分析比较,最终找出解决问题的方法。许多设备在布置和安装前由于工作量大或者技术复杂程度,难以对其每个环节,部件的安装过程进行分析。为此难免出现基础完工后,设备在安装过程中出现不合理,产生冲突的地方,而对这方面采取纠正补救措施往往耗时长,工作量大,产生的而外费用增大等,对整个经济指标的控制产生不利(图5)。

如图5所示一个吸附塔工程,建设前期只做了二维设计,安装过程中才发现中间法兰螺栓连接处刚好在楼层处,更改已经来不及,只有等以后的设备更换才能彻底解决该问题。这就增大了安装过程的难度和后续的拆检维修作业,给整个生产带来的不便,进行检修时还必须接着辅助的工具才能进行,工作量和相应的费用都发生成倍的增加[2]。

如果通过三位模拟可以直观地发现问题所在,在事前就对吸附塔进行重新设计。从图6和图7中可以直观地发现连接处刚好处于楼层处,这是往往容易忽略的地方,但是对我们的后续工作却能起到很大的影响。通过图我们可以方便地看出缺陷所在,这种便捷的优势是是平面设计无法比拟的。

3.3 实例分析

中核衢州铀业有限责任公司2006年开始进行综合技改项目,其中破碎系统改造也在其中,根据改造要求,需增加布置一条新的破碎线。现有的破碎场地比较狭小,为了使布局更加的合理,新增一条破碎线,就必须对整个场地的布置,设备的安装进行择优设计,初期设计考虑了两种方案。

方案设想1:矿石破碎后通过皮带机从一破进入二破,如图8示。

方案设想2:矿石不通过皮带机直接从一破进入二破,如图9示。

两种方案比较的焦点在于一破过后进二破是否通过皮带机,方案1有现有的经验可以借鉴,且比较成熟;方案2设计尚处于设想状态,只有靠设计论证方案,最终定论是否可行。

3.3.1 经济成本比较分析

(1)电动滚筒一个:3kW,假设每天工作3个班,每班6h,一年以300d计。假设工业用电电费单价以0.8元/kW·h计,则节约电费为:3×6×300×3×0.8=12 960元/年。

(2)皮带机制造费用。节省一条皮带机,规格为:B500×4m,造价约4 800元(按使用年限5年计,折旧费用960元/年)。

(3)皮带机年损耗费用。维修人工费用+零部件损耗(托辊、立辊、电动滚筒、皮带损耗等)≈800元。

(4)累计节约费用:12 960+960+800=14 720元/年。

(5)假设该生产线寿命期10年,合计节约费用。14 720元/年×10年=147 200元。

3.3.2 技术可行性论证

从经济成本角度出发,优先考虑方案2,一直接进二破。目前要论证的问题就是方案2是否可行,现场条件是否满足设计要求,一破和二破之间的位置布置高差(下料口的坡度)论证,辅助设备之间是否关联?先期对这个设备的布局进行平面设计,在场地优化、设备位置点布置等总的面上进行控制。图10和11就是对两种方案的平面设计论证。

再结合三维设计对设备间的布置和点进行模拟,包括设备间的尺寸模拟、基础模拟、设备间衔接的模拟等情况,具体见图13。

注:(1)破破碎机模型图,(2)破破碎机基础图,(3)破破碎机模型图,(4)破破碎机基础图

从图中可以直观清晰的看出设备的相互位置之间的关系和状态,便于查找出普通设计中没有深入细化、考虑不周的情况。该工程安装竣工后,现场实验证明效果良好,达到理想控制指标。平面图难以检查其布置安装过程干涉的发生、运动轨迹的正确合理与数学模型的准确性,通过用三维动态模拟可很快地、直观地检查出其模型和干涉发生的原因,把设计误差降到最低。

它可模拟布置和安装过程、直观地检测平面布置设计。特别是三维动态模拟或仿真给管理者以可视、可观把握生产线的设备布置和安装,使风险大大降低,成本降低。该工程自2010年5月竣工投入生产以来,运行良好,达到设计的预期效果。从该实例可以看出,虽然只是很小的一个设备布置优化改动,但是在长期的生产过程中,却能产生持续而良好的经济效益。

4 结语

生产过程中,不可避免将产生大量的设备布置和安装作业,三维模拟设计对整个生产过程将产生持续积极的影响。它不仅体现在生产效益、成本控制、维护操作等方面上,另一方面可以提供给设计者一个方便的平台,借助对设备布置和安装位置的模拟,可以直观便捷的找出设计中未发现的问题,及时解决,优化设计、使设计更加完美,希望本文能为该方面的进一步探索提供点建议。

摘要：通过利用SolidWorks三维软件对设备的布置和安装过程进行三维模拟,结合场地的现场情况,进行事前控制,主动优化,得出一个合理的方案,以期达到充分利用场地资源,合理布置安装结构,节能降耗,产生持续的经济效益。

关键词：设备布置和安装,三维模拟,优化,经济效益

参考文献

[1]谭雪松,曹占伦,钟廷志.SolidWorks 2007中文版基础培训教程[M].北京:人民邮电出版社,2007.

一种汽车后排座椅安装点结构的优化 第9篇

汽车安全座椅是汽车普遍采用的安全装备, 是一种有效的乘员保护装置。为使座椅在汽车上能充分发挥作用, 除本身的结构和强度外, 它在车身上的安装强度 (车身座椅固定点强度) 也至关重要。本文针对某商用车后排座椅前脚安装点结构在整车耐久性试验中出现的焊点开裂问题, 采用CAE辅助分析手段, 对其固定点结构进行优化设计, 优化后的结构成功的解决耐久性路试过程中出现的焊点开裂问题。通过这一实例, 总结了座椅安装点结构的设计经验, 为今后尽一步优化车身强度和功能的设计提供一些借鉴和参考。

2 背景

某商用车后排座椅前脚安装点位于后车架后地板横梁二上, 每个座椅脚有两个安装点, 其, 安装点沿X向布置, 一个安装点位于横梁腔体内, 另一安装点位于横梁外侧, 此两个座椅安装螺母均布于横梁上的座椅安装加强板上。座椅前脚安装板与横梁通过电阻点焊连接, 后排座椅通过螺栓安装在此加强板上 (如图1) 。

整车耐久性试验路试开裂问题。某商用车在常规路试的整车耐久性试验中, 左右后排座椅前脚安装点处安装板与后地板横梁二焊点开裂, 裂纹约20mm (如图2) 。

3 原因分析

3.1 结构应力分析

经CAE模拟分析得知:横梁焊点开裂处最大应力值为91.4MPa, 接近材料的安全使用范围 (横梁材料为DC03, 其理论屈服值为120~240MPa, 其安全使用范围为≤120*80%=96MPa) , 安全裕度较小, (如图3) , 在路试中导致耐久疲劳开裂。

3.2 结构特点分析

经过调查分析, 座椅的载荷通过安装螺栓传递给加强板和横梁, 而加强板一端悬空于横梁上, 座椅安装点距横梁翻边41mm, 力臂较长, 而且在Z向上没有有效的结构支撑 (如图4) , 故此处在承受拉压力和压应力的同时, 还承受扭转应力, 为应力叠加区域, 导致应力集中。

从CAE的分析结果笔者也可以得到有效的验证, 故需对此处结构进行优化以解决此路试开裂故障。

4 方案的制定与确认

4.1 方案的制定

根据以上分析, 只要在悬空安装点处增加Z向的结构支撑或提高此处结构强度, 加强此处结构的强度、刚度和抗扭强度, 即可降低加强板和横梁焊点的应力。经分析制定如下方案:

方案一:在原结构的基础上, 在后排座椅前脚安装点处分别增加带翻边及加强筋特征的“L”型加强板 (如图5) , 加强板与横梁侧面通过焊点连接, 以加强此处结构强度;

方案二:此处零件结构不变, 增加零件材料厚度及提高材料牌号, 加强零件的强度 (如图6) ;

方案三:对后排座椅前脚安装板进行结构优化, 增加零件与横梁内侧的搭接翻边, 以提高零件结构的Z向强度 (如图7) ;

4.2 方案的确认

通过运用有限元虚拟分析软件 (CAE分析) 对方案进行分析, 其在最恶劣的工况 (过坑工况) 结果如下图8所示:

从CAE的模拟分析发现:

方案一横梁焊点应力降低约48%, 由91Mpa降为47Mpa, 改善效果明显。而加强板最大应力为162Mpa, 小于材料的安全使用范围 (横梁材料为DC03, 其理论屈服值≤215MPa, 其安全使用范围为≤215*80%=172MPa) ;

方案二为对结构进行优化, 仅增加材料厚度, 横梁应力下降约19%, 由91Mpa降为73Mpa, 改善效果不明显;

方案三横梁上的应力几乎没有改善, 由91Mpa降为85Mpa, 此结构对分散座椅安装点处传递的应力作用甚微。

5 方案验证和实施

结合结构的分析及CAE分析结果, 方案最终选择方案一:在后排座椅前脚安装点处分别增加带翻边及加强筋特征的“L”型加强板, 加强板与横梁侧面通过焊点连接。经过优化后横梁此处的最大应力下降为47 Mpa。此方案经整车耐久性路试验证, 原开裂处没有发生开裂问题, 说明此结构满足设计要求, 改进措施有效。通过实施该方案, 基本上达到了如下效果:

(1) 提高此处结构的强度、刚度和抗扭强度, 并能把座椅传递过来的载荷应力快速分散到横梁上, 避免应力集中, 提升了座椅安装结构的可靠性和耐久性;

(2) 开裂处应力降低了约48%, 解决后排座椅前脚安装点结构在路试中出现的开裂问题。

6 总结

在车身结构开发设计过程中, 要充分考虑零件受力情况、材料强度及结构的合理性等因数, 根据零件结构的边界条件及所承担的功能对其进行设计, 并利用CAE等模拟软件对其进行分析, 同时通过整车可靠性路试进行验证, 不断对其结构进行优化和改善, 最终达到优化设计的效果。

参考文献

[1]黄天泽, 黄金陵.汽车车身结构与设计[M].北京:机械工业出版社, 1997.