鋁合金工作平臺臺面結構設計與分析

鄭雅如，代英男，王東輝，楊 睿，唐鴻洋，劉述崇，李海洋

（遼寧忠旺集團有限公司，遼寧 遼陽 111003）

經過相關的文獻調研，了解到現有的學者已經進行了簡單的工作平臺設計，例如，于春茂[1]進行了風機葉片維修平臺設計，采用的是鋼結構，根據風機葉片進行了相應的尺寸和參數的設計；史凌峰[2]主要設計了自行式橋梁鋼制檢修平臺，臺面設計相對比較簡單，主要結構集中于整體的桁架結構；甘進[3]完成了海上多功能平臺設計，主要優化內容集中在樁腿等結構上。上述學者主要創新和優化的內容集中在檢修平臺的桁架結構上，而針對臺面的改進相對比較少，所以，本文的研究具有一定的創新性，可以應用在不同的平臺中。

1 解決的技術問題

本設計要解決的技術問題有以下幾點：①工作平臺臺面采用鋁合金型材進行插接組合，工作平臺臺面邊緣插接在設計的框架橫梁中間，上端多出部分可以視為邊緣擋板，下端多出部分可以采用角材進行相應的固定，整體插接的方式可以方便安裝和拆卸，減少重量；②鋁合金結構具有較好的性能，不易生銹，抗腐蝕性較強，質量較輕；③工作臺面型材之間采用中心連接件進行插接連接，然后端口處采用特定的零件進行封口，保證了外觀和緊固性；④該節點設計結構設計簡單，可以連接多個臺面板，形成多種尺寸規格的產品，并且使用鋁合金型材在工廠完成裝配，其裝配效率較高，降低了成本。

2 產品結構設計

一個鋁合金工作平臺臺面結構，主要由邊緣擋板1、臺面板2、臺面連接件3、短橫梁4、封口板5、角件6組成。在鋁合金工作平臺臺面設計中，邊緣擋板1、臺面板2、臺面連接件3和短橫梁4采用鋁合金擠壓型，其型材介紹如下：

①邊緣擋板1：邊緣擋板1斷面如下圖1中a所示，右端設計三組滑道，臺面板滑進不同的滑道，該邊緣擋板具有不同的功能。若將臺面板滑進最上端滑道，說明該工作臺面不需要邊緣擋板，此時邊緣擋板作為臺面板的兩側封口扣板，下端多出部分可以與支撐橫梁和立柱進行固定；若將臺面板滑進中間滑道中，上端多出部分作為邊緣擋板，下端多出部分可以與支撐橫梁和立柱進行固定；若將臺面板滑進下端滑道中，上端多出部分作為邊緣擋板，下端則與臺面板共面，一般用于下端不需要使用邊緣擋板進行固定的情況。而上下滑道設計主要是用于連接其他零件，例如上端可以連接欄桿扶手。本次結構連接介紹主要采用的是臺面板滑進中間滑道的形式，該方式應用相對比較廣。②臺面板2：臺面板2的斷面如下圖1中b所示，兩端設計主要是為了與連接件進行插接連接，該種固定方式既方便安裝拆卸，也可以進行多面板的自由組合。③臺面連接件3：臺面連接件3斷面如下圖1中c所示，主要是用于兩臺面板之間的連接，中心兩圓孔主要是與封口板插接固定。④短橫梁4：短橫梁4斷面如下圖1中c所示，主要是在臺面板連接之后的底端起到支撐固定作用。

圖1 斷面圖

3 產品裝配過程

在工作平臺臺面的連接中，首先將四個臺面板2通過臺面連接件3的中間滑道進行連接，接著將邊緣擋板1分別滑進臺面的兩側，安裝在中間滑道處，然后將封口板5扣在連接后的組合體的一端，用特定的封口膠粘上，最后將短橫梁4安裝在整體臺面中心的下端，方向與臺面連接件3垂直，并且通過角件6固定在邊緣擋板1上，這樣就安裝完成一組工作平臺臺面，如果需要安裝多個，也按照該方式進行組合連接。各零部件之間簡易裝配形式如圖2所示。

圖2 鋁合金工作平臺臺面各零件簡易裝配形式

4 力學模擬分析及結論

該鋁合金工作平臺臺面設計主要應用于檢修平臺等相關的平臺中，材質為鋁合金6061-T6，承受的力大致為幾個人的重量，在力學模擬分析中，使用有限元模擬軟件進行強度分析，以承受三個人的重量為例，施加力1800N，應力云圖和位移云圖如圖3所示。

圖3 應力云圖和位移云圖

由圖能夠得出，應力最大為13Mpa，最大位移為0.085mm，6061-T6的屈服強度為245Mpa，滿足力學性能要求。所以，該臺面板不僅僅結構具有一定的優勢，同時也能夠滿足相應的強度要求，可以進行廣泛的推廣和使用。