滑軌電視軌道用鋁型材設計及特性分析

2023-08-13 20:05:22邵丹祁云沖董賀

品牌與標準化 2023年4期

邵丹祁云沖董賀

【摘要】滑軌電視作為多媒體展廳搭建的主體設施，其所使用的直軌道和弧形軌道也多采用鋁型材制作而成。但由于傳統矩形截面鋁型材的質量較輕，且滑軌電視軌道需要保證長期負載移動，極易導致鋁型材出現變形甚至畸形的問題。為了保障滑軌電視軌道的可靠性，同時能夠有效發揮出鋁型材的優勢，本文設計了一種適用于滑軌電視滑軌工況環境的異型截面鋁型材，并對這種異型鋁型材的彎曲成形特性進行了分析。本文首先對國內鋁型材進行的一些研究進行了介紹，其次對滑軌電視軌道用異型鋁型材的彎曲試驗以及有限元數值模擬進行了探討，最后對截面畸變規律進行了研究，驗證了滑軌電視軌道用鋁型材的可靠性。

【關鍵詞】滑軌電視；軌道；金屬型材成形；有限元分析

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.04.059

Design and Characteristic Analysis of Aluminum Profile for Slide Rail TV Track

SHAO Dan， QI Yunchong， DONG He

（Shenyang Xiuzhan Technology Co.，Ltd.， Shenyang 110000， China）

Abstract： As the main facility for building multimedia exhibition halls， slide track televisions often use straight and curved tracks made of aluminum profiles. However， due to the light weight of traditional rectangular cross-section aluminum profiles and the need to ensure long-term load movement of the slide TV track， it is easy to cause deformation or even deformities of the aluminum profiles. In order to ensure the reliability of the slide TV track and effectively utilize the advantages of aluminum profiles， this paper designs a specialshaped aluminum profile suitable for the working environment of the slide TV track， and analyzes the bending forming characteristics of this special-shaped aluminum profile. Firstly， some research on domestic aluminum profiles was introduced. Secondly， bending tests and finite element numerical simulations of special-shaped aluminum profiles for slide track television tracks were discussed. Finally， the regularity of section distortion was studied to verify the reliability of aluminum profiles for slide track television tracks.

Key words： slide-way TV； track； metal profile forming； finite element analysis

如今，鋁合金型材制造技術已成為生產與制造行業的重要核心技術，通過擠壓成型解決了生產與制造領域對各種形狀截面的需求，憑借質量輕、強度大、可屬性良好、價格便宜等優點，使在民用制造領域對該技術十分依賴。但由于傳統矩形截面鋁型材存在變形彎曲現象的存在，嚴重影響型材的質量和可靠性。

1現階段我國對鋁型材所進行的研究

由于鋁型材應用的范圍越加廣泛，現階段我國對此種材料的研究主要集中在矩形截面鋁型材的材料拉彎上，另外，還有很多學者對矩形截面鋁型材的截面畸變、力度大小進行了探討，并對其彎曲成形展開了與之相對應的模擬實驗。還SolidWorks、UG和ANSYS等有限元分析軟件對鋁型材的截面變形程度展開了調查研究，還有學者致力于研究引起截面畸變的原因，但是截至目前，我國的學者對矩形截面鋁型材彎曲成形的變化規律還未展開更為深入的研究。

2滑軌電視軌道用鋁型材設計

所設計的滑軌電視軌道用異型鋁型材是結合滑軌電視軌道的特點，在3060鋁型材基礎上改造而來，材料為6082T6，材料屈服強度147.05 MPa，抗拉強度233.6 MPa，斷后延伸率8.9%，材料應力應變曲線如圖1所示。與傳統矩形截面鋁型材相比更能夠適應滑軌的工況環境，異型鋁型材截面圖和三維視圖如圖2所示。

3滑軌電視軌道用鋁型材拉彎建模分析

根據鋁型材在軌道中受力部位分析，可將其簡化為簡支梁或連續梁。同時從受力分析中得知梁承受三種外力，即剪力、拉力、彎矩。結合軌道特點，本文主要對截面彎矩作用產生的正應力和位移進行受力分析。

通過三維建模軟件對此次研究的異型截面鋁型材進行有限元建模，之后通過壓力試驗對長度為1 m的異型鋁型材進行了分析，實驗條件為：兩端固定，中間壓力5 MPa，受力面積10×6 mm。通過壓力實驗，可以得出此種異型截面鋁型材的應力以及位移分布情況，如圖3和圖4所示。

可以看出，所設計的異型截面鋁型材彎曲后最大應力集中為10 MPa左右，形變位移最大值為0.35 mm。為了能更加準確地對滑軌電視軌道用鋁合金型材彎曲的變化特征進行了解和研究，將其與傳統3060矩形截面鋁型材有限元模型進行了相同的受力分析，并將兩者的性能指標平均值進行了對比，如表1所示，可以得出異型截面較傳統矩形截面鋁型材相比性能提高20%左右。