400吨米多吊点水平臂塔式起重机结构设计与分析

发布时间：2017-05-16 07:36

  本文关键词：400吨米多吊点水平臂塔式起重机结构设计与分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本课题来源于哈尔滨工业大学工程机械及物流技术系与山东丰汇设备技术有限公司联合开发项目。针对400吨米多吊点水平臂塔式起重机静定吊臂结构的特点，对塔机进行了结构设计与分析。 首先基于多吊点静定结构塔机的特点，根据厂家对塔机的性能要求确定了主要技术参数，依据设计规范中的方法和要求并结合实际生产经验，运用传统的设计计算方法基于强度理论对塔机进行了总体结构设计，并对重要结构部件进行了刚度、稳定性校核。 利用有限元分析软件ANSYS在塔机总体结构设计的基础上对本塔机整机进行了有限元参数化建模，在建模过程中对回转平台及接头抱瓦部分进行了等效简化处理。利用建立的有限元模型对塔机的强度、刚度和稳定性进行了计算分析，通过计算分析修改了手工设计尺寸，以使其满足强度、刚度和稳定性要求。利用ANSYS软件基于板壳和实体单元理论建立了等效简化处理部分实际结构的有限元模型，得出了这些部分的精确的计算结果。经过反复计算和尺寸修改后，得到了满足强度要求的结构参数。 利用已经建立的塔机有限元模型对本塔机进行了模态分析，得出了各阶频率与振型；进行了简谐激振力作用下的谐响应分析，得出了稳态响应；进行了吊重提升、吊重卸载工况下的瞬态动力学分析，，得出了变形的时间历程响应以及结构的动态应力。最后基于二阶理论对多吊点水平臂塔机吊臂起升平面外的稳定性进行了分析，得出吊臂起升平面外的稳定性满足要求。
【关键词】：塔式起重机 多吊点 结构设计分析 有限元 稳定性
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH213.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题来源及研究的背景和意义9-11
• 1.1.1 课题来源9
• 1.1.2 研究的背景和意义9-11
• 1.2 国内外在该领域的研究现状和分析11-16
• 1.2.1 国外塔式起重机的发展研究11-13
• 1.2.2 国内塔式起重机的发展研究13-15
• 1.2.3 塔式起重机的发展趋势15-16
• 1.3 本课题的主要研究内容16-17
• 第2章 多吊点水平臂塔式起重机总体结构设计17-36
• 2.1 多吊点水平臂塔式起重机性能要求及技术参数17-19
• 2.1.1 性能要求18
• 2.1.2 主要技术参数及起重特性曲线18-19
• 2.2 塔机结构设计的原则与方法19-20
• 2.3 吊臂结构设计20-25
• 2.3.1 吊臂截面形式的选取20-21
• 2.3.2 吊臂腹杆布置方案选型21-22
• 2.3.3 吊点布置形式和位置的选定22-23
• 2.3.4 桁架式水平吊臂断面高 h 的确定23-24
• 2.3.5 吊臂主弦腹杆的设计24-25
• 2.4 塔帽与平衡臂结构设计25-27
• 2.5 塔身结构设计27-35
• 2.5.1 格构式构件的简化处理方法27-29
• 2.5.2 基于强度条件的塔身结构设计29-32
• 2.5.3 塔身刚度计算32-33
• 2.5.4 塔身稳定性计算33-35
• 2.6 本章小结35-36
• 第3章 多吊点水平臂塔机结构静力学分析36-53
• 3.1 基于 ANSYS 的塔机结构有限元建模36-38
• 3.1.1 单元选择36
• 3.1.2 多吊点水平臂塔式起重机 ANSYS 模型的建立36-38
• 3.2 有限元分析中施加的载荷38-39
• 3.3 工况及载荷组合39-40
• 3.4 多吊点水平臂塔式起重机强度刚度及稳定性分析40-45
• 3.4.1 塔机结构强度计算分析40-42
• 3.4.2 塔机结构刚度计算分析42-43
• 3.4.3 塔机整体稳定性计算分析43-45
• 3.5 回转平台有限元建模分析45-50
• 3.5.1 基于板壳理论的回转平台有限元建模45-46
• 3.5.2 回转平台整体计算结果及分析46-47
• 3.5.3 下转台计算结果及分析47-48
• 3.5.4 上转台计算结果及分析48-50
• 3.6 接头抱瓦有限元分析50-52
• 3.6.1 接头抱瓦结构的有限元建模50-51
• 3.6.2 接头抱瓦结构模型加载及计算51-52
• 3.6.3 计算结果分析52
• 3.7 本章小结52-53
• 第4章 多吊点水平臂塔机结构动力学分析及吊臂起升平面外稳定性分析53-70
• 4.1 模态分析数学模型53-54
• 4.2 塔机模态分析54-56
• 4.3 塔机谐响应分析56-58
• 4.4 塔机瞬态动力学分析58-63
• 4.4.1 载荷处理58-59
• 4.4.2 时间历程响应分析59-61
• 4.4.3 动态应力分析61-63
• 4.5 多吊点水平臂塔机吊臂起升平面外稳定性分析63-69
• 4.5.1 等效模型的建立63-64
• 4.5.2 基于二阶理论的梁单元有限元方程64-66
• 4.5.3 吊臂失稳特征方程66-67
• 4.5.4 基于 ANSYS 的吊臂有限元建模及分析67-69
• 4.6 本章小结69-70
• 结论70-71
• 参考文献71-74
• 攻读学位期间发表的学术论文74-76
• 致谢76

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本文编号：370211