基于有限元的桥式起重机小车车架优化设计

发布时间：2021-07-23 00:37

　　对现有的10 t/16 m规格的桥式起重机小车车架进行轻量化研究探讨,利用CREO完成三维模型的建立,并利用ANSYS Workbench进行有限元分析,找出现有设计的冗余之处并且以小车的总体质量作为目标函数建立数学模型,完成优化设计,提出了一套简单可行的优化设计方法和实例依据,提高了生产的效率和质量,具有一定的推广意义。 

【文章来源】：机械工程师. 2020,(09)

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

桥式起重机工作示意图

小车正常工作（违规操作除外，如翻车等）分为3种工况，分别为：1）小车满载时起升、卸载重物情况；2）小车满载时在桥梁上起动、制动情况；3）小车满载时大车起动、制动情况。这3种情况下，小车分别会在x方向、y方向、z方向受到最大的外部载荷作用，其中部分载荷的计算涉及到滑轮组的倍率。相比较小车自身的重力来说，起吊的重物的重力要大得多，而且小车和大车突然启动的加速度要远小于重力加速度，所以起重机小车工作最不利的情况是3种工况同时发生（如图2），即：满载状态下，在重物起升的瞬间，大小车同时启动，此时小车架受到x、y、z方向的载荷的矢量和，此时，小车车架所承受的冲击载荷要远远比其他工况所承受的冲击载荷大得多。10 t/16 m规格起重机载荷计算如表3所示。桥式起重机工作时会频繁地进行起吊重物，重物的载荷完全由小车车架承担，小车横梁在此载荷作用下会产生弹性下挠变形，从而造成电动机及滑轮组运行阻力增加，影响起重机的工作效率及性能。为了避免此情况的出现，须对小车车架挠度进行校核。

桥式起重机小车的结构比较复杂，如果完全按照实物建立模型进行分析，不仅计算量会很大，而且也会影响网格划分质量，影响分析的结果。完全相同的实体模型实际上是不必要的，有时候甚至是不可能的。所以，在建立有限元模型时，在不影响最终分析结果的前提下，将一些不必要的细节进行压缩简化处理是必要的。本文在建立有限元模型时，把一些孔、螺栓及倒角等不影响整体机构性能的特征删除，利于单元的规则，通过CREO软件分别对小车架的各个组件（端梁、横梁、滑轮臂架、盖板等）进行三维建模，然后利用软件的装配模块，对各个组件进行装配，如图3所示。这种板式焊接结构在我国目前桥式起重机小车的设计中具有代表性，许多厂家都是以这种方式进行生产的。2.2 网格划分

【参考文献】：
期刊论文
[1]大跨距双小车轨道式龙门起重机振动模态分析[J]. 郑军,姚振强,杜正春.  机械制造. 2006(04)
[2]基于ANSYS定柱式旋臂起重机金属结构的优化设计[J]. 马霄.  煤矿机械. 2006(02)



本文编号：3298228