越野轮胎起重机车架有限元分析
发布时间：2020-05-07 00:18
【摘要】： 越野轮胎起重机是一种由支腿、车架、转台、吊臂四大部件构成的重要工程起重机,它具有机动性好、移动作业现场快、利用率高等优点,广泛应用于港口、码头、车站、机场和一些建筑工地,主要用来装卸和搬运货物、建筑结构安装以及建筑材料、预制构件的装卸。作为越野轮胎起重机最重要部件之一的车架,在起重机中起着承上起下的作用,在大载荷工作状态下车架通过支腿支承于地面,承受着该起重机的上车自重和吊重,其载荷形式包括纵向弯曲、扭转、横向弯曲,以及它们的组合,而且车架多采用由钢板焊接而成的单室或多室的箱形薄壁结构,因此,车架是整台起重机的薄弱环节,一旦车架主要结构出现破坏问题,将会导致整台起重机产生致命的损伤。在起重机吊重行驶时,路面的激励可能会引起车架共振,使车架的使用寿命降低,所以对车架进行刚度、强度及动态特性分析,设计出满足强度、刚度要求,质量轻结构合理,动态特性好的车架,对推动我国越野轮胎起重机的发展具有非常重要的意义。 本课题从实际情况出发,以目前国内最大吨位75吨越野轮胎起重机产品开发为背景,将有限元理论、软件工具和试验结合起来,主要对两种越野轮胎起重机车架方案在最危险工况进行静、动态有限元分析,并把计算得到的应力值和试验值比较,确定车架在规定安全系数下具有足够的刚度和强度,得到的位移、应力云图为车架结构改进和优化提供依据。通过车架模态分析和谐响应分析,得到车架固有频率、振型和位移、应力随频率变化曲线,指导车架的加工和使用,避免车架在起重机中行驶时产生共振。在课题研究过程中充分利用了现有的计算机软件,在I-DEAS软件中建立两方案的车架三维几何模型,在HyperMesh前处理软件中建立其有限元模型,运用ANSYS软件进行计算分析,还利用ADMAS虚拟样机软件求解有限元模型中的载荷大小。 通过本课题的研究和实践证明,采用有限元分析和多种软件综合运用对新产品的开发研究是一种高效的方法,能显著缩短新产品研发周期,降低新产品开发成本,使设计出的产品在行业中处于领先地位。
【图文】：
1.1 引言起重机械是现代工业企业中实现生产过程机械化、自动化、减轻繁重体力劳动、提高劳动生产率的重要工具和设备。如在港口码头和铁路车站，没有起重机械，装卸工作就不能进行；在冶金生产中，起重机械已用于金属生产的全部过程；现代建筑工程，不能离开起重机械；在农业和林场，最困难、最费力的工作也由起重机械来完成；在核发电站中，采用特殊的起重机，用以代替人的操作去担当对人体健康有严重危害的作业。随着科学技术和生产的发展，起重机械在不断地完善和发展之中[1]。起重机的分类繁杂，按其移动性能可分为固定式与移动式两大类，移动式起重机中含轮式与履带式等，轮式起重机按其性能可分为越野轮胎起重机、汽车起重机、全路面起重机[2]。在这三种轮式起重机中，越野轮胎起重机由于具有机动性好、移动作业现场快、利用率高等优点，广泛应用于港口、码头、车站、机场和一些建筑工地，主要用来装卸和搬运货物、建筑结构安装以及建筑材料、预制构件的装卸[3]。越野轮胎起重机的应用及国内外产品结构如图 1-1 所示。
根据越野轮胎起重机车架的结构特点和现有各软件的优点提出本课题研究的有限元分析流程。ANSYS 是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件[12]，其不但可以充当有限元分析系统的角色，而且还可以作为其它软件的中间求解器，ANSYS 已经成为机械工程行业首选的有限元分析软件。HyperMesh 是一个高性能的有限单元前处理器，HyperMesh 的内核可以与主流的商业CAD系统和CAE 系统求解器无缝集成。HyperMesh 具有 Quality Index面板，，该面板通过减少组合质量指标QI值的大小改进网格的质量，这是其它CAE软件所不具备的，HyperMesh 具有很高的速度、很好的适应性，并且对模型规模没有限制，已经被越来越多的人用来作为有限元的前处理软件[13]。HyperMesh有强大的有限元建模功能，但是其几何建模功能相对比 CAD 软件要弱。针对 HyperMesh 的几何建模功能的不足，提出课题研究的基本分析思路：应用 CAD 软件 I-DEAS 建立车架分析的三维几何模型，通过 xt 格式文件将几何模型输入到有限元前处理软件 HyperMesh 中，在 HyperMesh 中建立有限元模型，采用 ANSYS 为求解器，进行车架的有限元分析，具体流程如图 1-1 所示。
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH213.6
本文编号：2652099
【图文】：
1.1 引言起重机械是现代工业企业中实现生产过程机械化、自动化、减轻繁重体力劳动、提高劳动生产率的重要工具和设备。如在港口码头和铁路车站，没有起重机械，装卸工作就不能进行；在冶金生产中，起重机械已用于金属生产的全部过程；现代建筑工程，不能离开起重机械；在农业和林场，最困难、最费力的工作也由起重机械来完成；在核发电站中，采用特殊的起重机，用以代替人的操作去担当对人体健康有严重危害的作业。随着科学技术和生产的发展，起重机械在不断地完善和发展之中[1]。起重机的分类繁杂，按其移动性能可分为固定式与移动式两大类，移动式起重机中含轮式与履带式等，轮式起重机按其性能可分为越野轮胎起重机、汽车起重机、全路面起重机[2]。在这三种轮式起重机中，越野轮胎起重机由于具有机动性好、移动作业现场快、利用率高等优点，广泛应用于港口、码头、车站、机场和一些建筑工地，主要用来装卸和搬运货物、建筑结构安装以及建筑材料、预制构件的装卸[3]。越野轮胎起重机的应用及国内外产品结构如图 1-1 所示。
根据越野轮胎起重机车架的结构特点和现有各软件的优点提出本课题研究的有限元分析流程。ANSYS 是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件[12]，其不但可以充当有限元分析系统的角色，而且还可以作为其它软件的中间求解器，ANSYS 已经成为机械工程行业首选的有限元分析软件。HyperMesh 是一个高性能的有限单元前处理器，HyperMesh 的内核可以与主流的商业CAD系统和CAE 系统求解器无缝集成。HyperMesh 具有 Quality Index面板，，该面板通过减少组合质量指标QI值的大小改进网格的质量，这是其它CAE软件所不具备的，HyperMesh 具有很高的速度、很好的适应性，并且对模型规模没有限制，已经被越来越多的人用来作为有限元的前处理软件[13]。HyperMesh有强大的有限元建模功能，但是其几何建模功能相对比 CAD 软件要弱。针对 HyperMesh 的几何建模功能的不足，提出课题研究的基本分析思路：应用 CAD 软件 I-DEAS 建立车架分析的三维几何模型，通过 xt 格式文件将几何模型输入到有限元前处理软件 HyperMesh 中，在 HyperMesh 中建立有限元模型，采用 ANSYS 为求解器，进行车架的有限元分析，具体流程如图 1-1 所示。
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH213.6
【引证文献】
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1 张国龙;起重机变幅系统先导随动式平衡阀特性研究[D];浙江大学;2013年
本文编号：2652099
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