塔式起重机整机系统动力学仿真研究

发布时间：2020-09-14 14:47

　　塔式起重机是高层建筑施工的主要起重机械,塔机的设计合理性及生产对其使用频率、使用寿命有决定性的影响。与实际起重机相比,虚拟样机在经济性、安全性等诸方面有着明显的优势。利用本课题可实现塔机的虚拟样机仿真,为塔机的设计开发提供技术支撑,具有较高的理论及实用价值,且很好的提高企业经济效益。本文使用虚拟样机技术,利用SOLIDWORKS、ADAMS、ANSYS软件为平台,建立了塔式起重机整机系统的三维数字化虚拟样机模型,并对其进行了较为全面的多体系统动力学仿真分析,主要研究内容如下: (1)以山西工程机械厂的C6013塔机为实体模型,利用SOLIDWORKS软件建立了塔机的塔身、塔顶、起重臂、平衡臂、回转平台等各结构模型,并将该模型装配导入虚拟样机分析ADAMS软件中,运用软件中的约束库和力库,根据实际使用情况施加相应的约束和载荷,建立了其在ADAMS环境中的虚拟样机。 (2)利用ANSYS软件建立了塔机的起重臂、拉索的有限元模型,并导出两者的模态中性文件。利用两者的接口,将模态中性文件导入ADAMS软件中。 (3)应用动力学仿真软件ADAMS建立了其刚柔耦合虚拟样机模型,施加相应的起升冲击载荷,得到关心部件的运动学变化情况。 (4)在考虑了整机载荷组合作用下,得到了构件随时间变化的运动学规律,并在此基础上探讨了起升机构的动载荷系数的大小,与规范推荐的系数进行对比和分析,说明了在设计时应考虑动载荷系数对结构的影响作用。对塔机系统的虚拟样机研究,是先进的设计、分析、仿真技术应用于塔机设计中的初步尝试,为塔式起重机的虚拟设计、动态设计和结构仿真分析提供了高效可行的方法。
【学位单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TP391.9;TH213.3
【部分图文】：

原理图,小车变幅机构,原理,卷筒

机构的设计对整个设计过程起着至关重要的作用。变幅机构用来改变吊钩中心到塔机回转中心轴线之间的距离。它是由电动机、蜗轮蜗杆减速机、变幅小车、卷筒和导向轮等元件组成。图5.2显示了牵引小车式变幅机构原理。小车1被支承在吊臂的下弦杆上，当变幅卷筒5在机构的驱动下旋转时，牵引绳4和7有一个被卷入，另一个被放出，牵引小车沿吊臂向一侧运行，当卷筒反向旋转时，小车又向另一侧运行。

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第五章虚拟样机技术在本课题中的具体应用第五章虚拟样机技术在本课题中的具体应用塔机简介塔式起重机[36、37、3“·39]是现代施工中必不可少的重要施工设备，广泛应用于建工中，也可以用于码头、货场的货物装卸及搬运，随着房地产市场的火爆，用筑施工的自升型塔式起重机的应用越来越多。它主要有以下几方面的作用，可效地减轻劳动强度;对制造者来讲，可以很好地降低生产成本;对于使用越来多的机械而言，要实现施工机械化是很重要的。C6013自升型塔机的组成:

模型图,模型,臂架,变幅

\\\///(1)(2)(3)(4)(5)(6)图5一塔身腹杆形式Fig.5一 Webmemberformofmast(l)仅适用于轻型起重机，(2)、(3)、(4)、(5)适用于中型起重机;(6)适用于重型起重机。腹杆体系的不同会影响塔身的扭矩刚度和弹性稳定性。本文选用的为(2)，根据表5一3所列参数建立塔身的几何模型如下图5一5所示。图5一5塔身模型Figs一 5Towermodel塔身标准节之间采用的联接方式主要有:盖板螺栓联接、套柱螺栓联接、承插销轴联接等，本文所用的塔机标准节间，所选用的为盖板螺栓联接，这种接头可以承受较大的载荷，紧密型较好，但螺栓孔对杆件截面有较大削弱，使强度降低，同时拆装也比较麻烦，因此需对此结构进行强度验算。2.起重臂模型的建立起重臂简称臂架或吊臂，按构造型式可分为:l)小车变幅水平臂架;2)俯仰变幅臂架，简称动臂;3)伸缩式小车变幅臂架;4)折曲式臂架。小车变幅水平臂

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