基于有限元法的龙门起重机刚度及主梁预拱曲线分析

发布时间：2017-09-14 18:50

  本文关键词：基于有限元法的龙门起重机刚度及主梁预拱曲线分析

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【摘要】：龙门起重机也称龙门吊，是一种具有桥架形的起重机。龙门起重机的使用大大降低了装卸工人的劳动强度，改善了工人的操作环境，提高了装卸作业生产能力和劳动生产率，是保证施工生产质量和效益的关键起重设备。龙门起重机具有很多优点，重量轻，刚性好，作业空间大，而且工作效率高，结构形式简单，，因此被广泛的应用于生产生活当中。 本文中选取的是两端悬臂式桁架式龙门起重机。这种形式的门式起重机在主梁和门腿上搭建了马鞍状的钢结构，主要的作用是防止小车在主梁上运行时，主梁发生内挠。主梁是龙门起重机主要承载构件。在制造主梁的过程中，一般对主梁进行预拱。以此抵消载荷作用下的主梁下挠变形。 本文中主要分析的是在起升载荷和小车自重作用下主梁的下挠变化。详细介绍了目前标准规范中梁的变形控制理论，推导出理想主梁上拱度曲线。在具体分析了小车在主梁上行走的情况后，对主梁进行建模，提出了多点接触的单质点梁变形控制理论。主梁预拱曲线的准确性就是为了更好的进行主梁的下料制作。正以此为研究出发点，文中主要研究的内容有： （1）以QM8060龙门起重机为研究对象，分析并简化其结构，建立起其有限元计算模型，通过ANSYS计算分析出其静刚度值。在分析龙门起重机吊重起升瞬态过程中，建立了两物体两自由度的振动模型，并通过ANSYS计算出龙门起重机的前十阶模态，分析出龙门起重机的前十阶振动中起重机结构所处于怎样的一个变形中。 （2）介绍了型钢式三角桁架主梁的预拱工艺。 （3）在分析龙门起重机结构形式以及小车在主梁上行走的实际情况的基础上，提出了多点接触理论。 （4）在QM8060龙门起重机主梁上选取了15个点作为小车行走的关键点。分别求出在单点接触下和多点接触下主梁的下挠变形值。通过这15个点，拟合出曲线对比发现单点接触下的主梁变形值比多点接触下的主梁下挠变形值大。 （5）以多点接触理论为基础，使用结构力学中的图乘法推导出在多点接触理论下的主梁预拱曲线。详细分析了曲线的特征之后对曲线进行了修正并对曲线的正确性进行了验证。
【关键词】：门式起重机 刚度分析 多点接触理论 主梁预拱新曲线
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH213.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 龙门起重机概述9
• 1.2 起重机发展国内外现状9-11
• 1.3 选题背景11-12
• 1.4 课题的实用价值与理论意义12
• 1.5 本文的主要工作12-13
• 1.6 本章小结13-14
• 第2章 龙门起重机概况与 ANSYS 建模14-22
• 2.1 龙门起重机概况14-15
• 2.2 有限元法简介15-18
• 2.2.1 有限单元法的提出和应用15-16
• 2.2.2 有限单元法的计算方法16-17
• 2.2.3 ANSYS 简介17-18
• 2.3 建立龙门起重机参数化有限元模型18-21
• 2.3.1 龙门起重机相关参数18-19
• 2.3.2 建立有限元模型19-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 龙门起重机刚度分析22-40
• 3.1 龙门起重机刚度研究现状22
• 3.2 龙门起重机静刚度分析22-27
• 3.2.1 龙门起重机静力分析23
• 3.2.2 龙门起重机在结构静刚度分析中的计算载荷23-24
• 3.2.3 结构静态受力分析24-26
• 3.2.4 静态有限元计算结果分析26-27
• 3.3 系统动刚度分析27-39
• 3.3.1 桥式起重机动态特性研究现状27
• 3.3.2 系统振动模型建立27-30
• 3.3.3 斜坡激励响应求解30-31
• 3.3.4 稳定阶段振动响应求解31-32
• 3.3.5 模态分析结果32-38
• 3.3.6 ANSYS 模态振型图分析38
• 3.3.7 结构动态刚度校核38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 主梁变形控制及三角桁架主梁预拱分析40-53
• 4.1 主梁下挠的危害40-41
• 4.2 主梁预拱的目的和研究方法41-42
• 4.3 梁的变形控制理论42-44
• 4.4 主梁制造中常用的腹板预拱曲线44-46
• 4.4.1 二次抛物线预拱曲线44-45
• 4.4.2 正弦曲线预拱曲线45-46
• 4.4.3 三折线预拱曲线46
• 4.5 理想主梁上拱度曲线推导46-49
• 4.6 桁架的上拱49-50
• 4.7 型钢式三角桁架主梁预拱制造工艺50-52
• 4.8 本章小结52-53
• 第5章 多点接触理论下的主梁曲线探讨53-70
• 5.1 桁架式龙门起重机箱主梁的结构和受力特点53-54
• 5.1.1 桁架式主梁的结构特点53-54
• 5.2 多点接触预拱理论54
• 5.3 箱形主梁的受力特点54-55
• 5.4 主梁预拱值有限元分析55-61
• 5.4.1 多点接触的主梁有限元分析55-57
• 5.4.2 单点接触的主梁有限元分析57-58
• 5.4.3 单点接触与多点接触的主梁变形值对比分析58-59
• 5.4.4 主动轮行走曲线分析59-60
• 5.4.5 单点接触和多点接触变形值结果分析60-61
• 5.5 两点接触的主梁接触分析理论基础61-63
• 5.6 主梁曲线的推导求解63-69
• 5.6.1 主梁多点接触模型简化及公式推导63-66
• 5.6.2 主梁挠度曲线的修正66-67
• 5.6.3 新曲线的数值验证67-69
• 5.7 本章小结69-70
• 第6章 总结与展望70-72
• 6.1 本文总结70-71
• 6.2 展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 包连武;荀迎春;姚文志;;桥式起重机主梁下挠原因、危害及应对措施[J];电大理工;2010年02期

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5 杨李;;桥式起重机主梁的生产工艺分析[J];工业设计;2012年03期

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本文编号：851723