塔式起重机整机结构分析及优化设计

发布时间：2020-03-22 21:57

【摘要】：塔式起重机是建筑行业中的主要施工设备。近年来随着计算机技术的发展和普及,计算机技术在各行各业中的应用越来越广泛,在机械工业中,传统技术与计算机的结合也越来越紧密。目前的塔式起重机结构的设计主要采用动载系数法,实际仍是一种静力学的分析,这种方法虽对起重机设计起到了积极的作用,但对起升机构在启动和制动时,货物对塔式起重机产生的冲击动载荷响应问题,用此法进行有限元动力学分析是不准确的。本文以国产的H125/75型塔式起重机为研究对象,以有限元法和机械动力学为理论基础,运用参数化技术和大型有限元分析软件ANSYS,以起重机最常见的工况进行分析,对该机的强度、刚度和动态特性进行了分析计算。主要研究工作如下：(1)建立塔机整机有限元模型,利用ANSYS的内部语言APDL以及参数化技术编制了整机结构的有限元参数化建模程序,APDL语言的应用使得有限元分析过程具有重复性与良好的修改性,大大简化了工作量。接着对该起重机常见工况下的静刚度和强度进行了校核。(2)对塔机的动态特性进行了初步分析,编写了模态分析的参数化命令流文件,提取了模态分析中的前12阶固有频率、主振型,并对结果进行了分析,得出塔机的振动属于低频振动。 (3)对塔机在突然起吊货物造成瞬态冲击,受到动载荷作用的情况下,编写了瞬态分析的命令流文件,该瞬态分析可以实现变幅过程中的任意幅度时的瞬态分析。获得了塔机突然起吊时对动载荷的瞬态动力响应,对结果进行分析可知起升第二阶段结束,变幅刚刚开始时塔机响应最大,经过分析校核动刚性和强度。 (4)塔式起重机在最大起重力矩处承载最大载荷,对塔机进行优化设计,通过优化合理减少H125/75型塔机的质量。上述工作对塔式起重机设计都起到了积极作用和指导意义
【图文】：

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硕士学位论文第3章H125/75型塔式起重机静态分析在前处理器中建立有限元分析模型式起重机包括塔身、顶升机构、回转机构、司机室和回转台、平衡臂、杆、起重臂、起升机构、变幅机构、变幅小车和起升吊钩等部分。建立可靠的塔式起重机结构模型是一项非常重要而且繁杂的工作，它不仅关算结果的正确与否，而且直接影响着以后的各项工作，因此需要花费大间和精力，，根据实际计算经验，建立有限元模型的工作量一般要占整个作的70一80%。实际塔式起重机的结构非常复杂，除了大量的梁杆结构之有板壳结构、杆结构等，支承边界条件形式多种多样，载荷种类和组合，因此分析一台实际塔式起重机必须对其进行一定的简化，忽略次要因立既能反映实际情况又便于计算分析的结构动力模型。

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吊臂各节销轴连接处也作为一个节点。整个塔机有限元模型一共有个1141节点，1592个单元。模型如图3.3所示。塔式起重机的起重臂和塔身的有限元模型如图3.4，图3.5所示。图3.4塔机起重臂模型图3.5塔机塔身模型 F19.3.4Jibmodelofthetowercrane Fig.3.5Bodymodelofthetowererane3.3.2边界条件、载荷施加和求解 3.3.2.1DOF约束塔身底部结构刚度大，安装在整块地基上，认为其底部能承受弯矩，假定它是固定支座;
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH213.3

【引证文献】