TC6012-6A塔机的斜拉受载分析及试验研究
发布时间：2017-09-16 00:40
本文关键词：TC6012-6A塔机的斜拉受载分析及试验研究
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【摘要】：塔机因其具有工作幅度大、起升高度高的特点,被广泛应用于大型场馆、高层建筑、水利水电、火电核电及高架桥梁等大型建筑工程。为了保证塔机能够安全作业,国标GB/T 3811—2008《起重机设计规范》规定,起重机必须装设各类相应的安全装置,其中力矩限制器是保证起重设备能够稳定、安全运行的最为关键的装置。然而,塔机在实际使用的过程中,即使力矩限制器等安全装置明显发挥保护作用的情况下,还是经常会发生塔机安全事故。一旦发生安全生产事故,轻则会导致设备结构件的破坏,重则会酿成机毁人亡的悲剧。因此,本课题将以中联重科股份有限公司设计生产的TC6012-6A塔式起重机为研究对象,基于ABAQUS有限元分析软件,开展塔机斜拉现象的成因以及斜拉引起的塔机结构破坏等方面的理论和实验研究工作,对提出塔机安全事故预防措施,降低事故发生率,保障安全生产等都具有极为重要的意义。分析了TC6012-6A塔机的结构组成及各零部件的受力特点,并基于结构等效简化原则,定义了各零部件的单元类型和材料属性,进而建立了TC6012-6A塔机整机的ABAQUS有限元分析模型。根据塔机型式试验大纲,实测了不同工况下选定检测点的应力数据,通过将其与相同工况下相同位置处的计算应力值进行比较,验证了有限元模型的正确性。结合塔机变幅运动和回转运动分析,得出了引起塔机斜拉的成因,并建立了塔机斜拉力学模型。根据TC6012-6A塔式起重机的起重性能和小车变幅、回转机构的技术参数,分别计算出变幅机构、回转机构对载重小车的最大理论输出牵引力。通过有限元计算和受力分析,得出了“塔机-钢丝绳”起重系统的刚度系数变化曲线,针对不同工况分析了水平运动引起的斜拉对塔机结构破坏的影响,并对相同工况下的塔机斜拉问题进行了实验研究。提出了塔机斜拉时避免起重力矩和起重量继续增加的解决方法,因而有效地规避安全事故的发生。
【关键词】：塔式起重机 力矩限制器 斜拉 臂架下沉刚度 有限元分析
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH213.3
【目录】：
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-9
- 第1章 绪论9-14
- 1.1 塔式起重机概述9-11
- 1.1.1 塔式起重机的特点及应用9
- 1.1.2 塔式起重机的发展9-11
- 1.2 塔机有限元分析的研究现状11-13
- 1.3 本课题的研究内容13-14
- 第2章 塔式起重机结构概述和有限元模型的建立14-29
- 2.1 塔式起重机的总体结构及组成14-17
- 2.1.1 塔身结构15
- 2.1.2 起重臂15-16
- 2.1.3 塔顶16
- 2.1.4 平衡臂16-17
- 2.1.5 附着装置17
- 2.2 有限元模型的简化17-18
- 2.3 定义单元类型与材料属性18-21
- 2.3.1 塔机结构构件的单元选择18-19
- 2.3.2 材料属性19-21
- 2.4 几何模型的建立21-25
- 2.4.1 标准节的建模21-22
- 2.4.2 起重臂的建模22-23
- 2.4.3 塔帽的建模23
- 2.4.4 平衡臂的建模23-25
- 2.5 验证ABAQUS模型的正确性25-28
- 2.5.1 工况的确定25
- 2.5.2 检测点的确定25-26
- 2.5.3 与实际塔机的应力数据对比26-28
- 2.6 本章小结28-29
- 第3章 TC6012-6A塔机斜拉的形成及受力分析29-45
- 3.1 塔式起重机斜拉的成因29-32
- 3.1.1 起重力矩限制器的工作原理29-30
- 3.1.2 水平运动引起的斜拉30-32
- 3.2 TC6012-6A塔机输出牵引力的计算32-38
- 3.2.1 TC6012-6A塔机的主要参数32-33
- 3.2.2 变幅机构对载重小车最大理论输出牵引力33-35
- 3.2.3 回转机构对载重小车最大理论输出牵引力35-38
- 3.3 刚度计算38-42
- 3.3.1 塔机—钢丝绳起吊系统刚度系数38-39
- 3.3.2 钢丝绳系的刚度系数39
- 3.3.3 塔机臂架下沉的刚度系数39-42
- 3.4 斜拉过程受力分析42-44
- 3.4.1 40m处变幅方向斜拉时水平力和力矩变化曲线42-43
- 3.4.2 40m处回转方向斜拉时水平力和力矩变化曲线43-44
- 3.5 本章小结44-45
- 第4章 起吊固支物体力矩限制器保护后斜拉试验45-59
- 4.1 试验目的45
- 4.2 试验方法45-46
- 4.3 向内变幅运动的塔机斜拉试验46-52
- 4.3.1 塔机 30m幅度力矩限制器保护后向内变幅斜拉试验46-49
- 4.3.2 塔机 40m幅度力矩限制器保护后向内变幅斜拉试验49-52
- 4.3.3 结论52
- 4.4 回转运动的塔机斜拉试验52-58
- 4.4.1 30m幅度力矩限制器保护后回转运动的塔机斜拉试验52-56
- 4.4.2 40m幅度力矩限制器保护后回转运动斜向拖拉试验56-58
- 4.4.3 结论58
- 4.5 本章小结58-59
- 第5章 规避塔机斜拉过载的措施59-64
- 5.1 塔机的事故59-60
- 5.2 塔机的主要安全装置60-62
- 5.3 规避塔机斜拉的控制措施62-63
- 5.4 本章小结63-64
- 结论64-65
- 致谢65-66
- 参考文献66-69
- 附录A 攻读硕士学位期间取得的学术成果69
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