履带起重机臂架系统回转平面稳定性研究

发布时间：2017-10-01 16:28

  本文关键词：履带起重机臂架系统回转平面稳定性研究

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【摘要】：国民基础设施建设规模的扩大,促使相关设备的质量、体积和起升高度越来越大,履带起重机在吊装行业越加凸显出自身的优越性。作为履带起重机的主要承载部件,臂架系统的性能在很大程度上决定了起重机的起重能力。除强度、刚度方面的考虑,其稳定性由于具有突发性而受到广泛关注。以往设计将臂架的变幅平面看做简支梁,回转平面看做悬臂梁,显然其回转平面的稳定性弱于变幅平面。然而当臂架发生回转平面失稳时,钢丝绳、拉板等牵引系统的牵引力随臂架偏移而发生作用力方向的改变,即对臂架系统产生非保向作用,会对臂架系统回转平面的稳定性产生有利影响。针对上述问题,本文对履带起重机的主臂工况、带腰绳主臂工况、单撑杆工况和双撑杆工况进行了臂架系统回转平面稳定性的研究。由于臂架为空问格构结构,直接对其进行解析分析存在难度,因此首先从临界载荷相等的原理出发,推导四肢格构构件简化为实腹构件的惯性矩等效计算公式；然后,对各工况的臂架系统进行分析研究,通过建立挠曲线微分方程推导回转平面临界载荷的特征方程,并通过实例验证算法的合理性；最后,针对不同臂架系统的特点,分析各部件的结构参数对回转平面稳定性的影响,为实际工程设计提供参考；同时针对作业工况繁多、工作量大的情况,利用MATLAB建立批量计算稳定性的计算系统。论文的主要研究工作如下：(1)基于临界载荷相等的原理,研究格构构件实腹化的惯性矩等效方法,并通过实例验证所得公式的合理性。(2)根据铁摩辛柯弹性稳定理论,研究受非保向力作用的梁的临界载荷,分析仅有拉板牵引作用的主臂发生回转平面失稳的临界载荷求解方法。(3)分别对带腰绳辅助装置的臂架系统、单撑杆臂架系统、双撑杆臂架系统进行力学模型简化,得到各构件轴力,并在假设各部件发生回转平面失稳曲线的基础上,得到非保向力的轴向分力和侧向分力；然后,对各部件进行受力分析并分段建立挠曲线微分方程,通过边界条件和变形协调条件,求解得到各工况臂架系统的回转平面失稳临界载荷的特征方程,并进一步通过数值逼近求解的方法得到具体载荷值。基于此,分析臂架的结构特点,建立批量计算多工况臂架系统回转平面失稳临界载荷的计算系统。(4)从臂架系统回转平面稳定性的角度出发,分析腰绳的长度、安装角度和安装位置的影响,为腰绳设计提供参考；分析折线臂各部件结构参数的影响,给出副臂和撑杆回转平面惯性矩的推荐取值、撑杆长度的选取等,为折线型臂架系统的设计提供参考。
【关键词】：履带起重机 臂架系统 腰绳 回转平面稳定性 非保向力
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH213.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 履带起重机概述10-11
• 1.2 履带起重机的发展现状及未来趋势11-12
• 1.2.1 履带起重机的发展现状11
• 1.2.2 履带起重机的未来趋势11-12
• 1.3 结构稳定性12-14
• 1.3.1 结构稳定理论12-13
• 1.3.2 格构式臂架稳定性研究现状13-14
• 1.4 本文的研究意义及主要内容14-17
• 1.4.1 研究背景及意义14-15
• 1.4.2 主要工作内容15-17
• 2 履带起重机臂架系统概述及非保向力分析理论基础17-30
• 2.1 履带起重机臂架系统概述17-19
• 2.1.1 臂架系统组成17-18
• 2.1.2 臂架结构特点18-19
• 2.2 格构式臂架的实腹化19-22
• 2.2.1 格构式臂架的惯性矩等效19-21
• 2.2.2 算例验证21-22
• 2.3 非保向力分析理论基础22-27
• 2.3.1 非保向力22-23
• 2.3.2 挠曲线微分方程23-25
• 2.3.3 载荷通过一定点的梁的临界载荷25-27
• 2.4 主臂工况臂架系统回转平面失稳临界载荷27-29
• 2.4.1 主臂工况臂架系统27
• 2.4.2 失稳临界载荷求解27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 3 带腰绳臂架系统回转平面稳定性研究30-44
• 3.1 腰绳装置介绍30-31
• 3.2 带腰绳臂架系统回转平面稳定性解析计算31-37
• 3.2.1 回转平面失稳临界载荷推导31-35
• 3.2.2 临界载荷数值求解35-36
• 3.2.3 算例验证36-37
• 3.3 腰绳安装参数对臂架系统的影响分析37-43
• 3.3.1 腰绳对臂架系统回转平面稳定性影响37-38
• 3.3.2 腰绳参数改变方式38-39
• 3.3.3 腰绳长度的影响39-40
• 3.3.4 腰绳安装角度的影响40-41
• 3.3.5 腰绳安装位置的影响41-43
• 3.4 本章小结43-44
• 4 折线型臂架系统回转平面稳定性研究44-71
• 4.1 单撑杆工况臂架系统回转平面稳定性解析计算44-52
• 4.1.1 回转平面失稳临界载荷推导44-51
• 4.1.2 算例验证51-52
• 4.2 双撑杆工况臂架系统回转平面稳定性解析计算52-61
• 4.2.1 回转平面失稳临界载荷推导52-59
• 4.2.2 算例验证59-61
• 4.3 臂架系统回转平面临界承载力计算系统61-70
• 4.3.1 变截面结构的临界载荷61-63
• 4.3.2 臂架模型处理63
• 4.3.3 回转平面临界承载力计算系统设计63-66
• 4.3.4 算例验证66-70
• 4.4 本章小结70-71
• 5 折线臂各部件结构参数对回转平面稳定性的影响分析71-82
• 5.1 单撑杆工况各结构参数的影响分析71-75
• 5.1.1 主臂回转平面惯性矩的影响分析71-72
• 5.1.2 副臂回转平面惯性矩的影响分析72-73
• 5.1.3 撑杆的影响分析73-75
• 5.1.4 主副臂夹角的影响分析75
• 5.2 双撑杆工况结构参数的影响分析75-80
• 5.2.1 主臂回转平面惯性矩的影响分析76-77
• 5.2.2 副臂回转平面惯性矩的影响分析77-78
• 5.2.3 撑杆的影响分析78-80
• 5.3 本章小结80-82
• 结论82-84
• 参考文献84-87
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况87-88
• 致谢88-89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 刘金江;;履带起重机产品现状及发展趋势[J];建筑机械;2009年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 宋万军;高耸塔架结构竖向主杆失稳损伤诊断的试验研究[D];武汉理工大学;2012年

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本文编号：954500