現代測試掃描設備通常采用兩種結構形式,即立柱式和龍門式。立柱式結構的優點是立柱有效行程大,而橫梁的行程較短,適合于較小規格或矩形截面的工件測量;而龍門式結構的縱梁和橫梁的有效行程相對較大,適合于較大規格或近似方形截面的工件測量[1-3]。
本文所涉及的測量設備的測試范圍定為12m×8m×10m,其中橫梁長度為12m,縱梁的實際長度為9.8m,橫梁和縱梁被架在10m高的立柱頂端,橫梁托板及其附件載荷為300kg。最終確定為主體結構采用龍門式,如圖1所示,一根橫梁的兩端支承在兩根相互平行的縱梁上,橫梁可以沿著縱梁上的導軌滑動,根據測量要求,各梁在實際運行中的直線度誤差保證≤2mm。因此在結構設計過程中分兩步進行處理:一是盡可能在橫梁工作變形的基礎上保證橫梁的加工精度;二是在加工后按照橫梁的實際載荷對導軌進行調試,最終滿足實際使用要求。
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結論
本文結合實際工程設計要求,設計了一種測量設備的龍門式主體結構,以其中的最大跨度橫梁為研究對象,提出了4種不同截面形狀的大跨度梁結構,建立了不同截面梁的三維模型,通過建立的力學模型計算出單一矩形截面的最大撓度≤2mm。利用三維軟件對不同截面的橫梁結構進行了加強處理,在橫梁上側面布置導軌安裝面、加強筋和肋板,對橫梁不同截面進行了具體設計,構建出橫梁的詳細結構,通過有限元方法對比了不同截面橫梁的自重和加載之后的靜力學特性,對比結果顯示:矩形下肋板截型的橫梁結構方案最優。本文的設計過程解決了大跨度梁的實際工程問題,并為同類問題的解決提供了參考。