超大型起重机滑动式回转支承接触力均衡研究

发布时间：2017-09-21 01:21

  本文关键词：超大型起重机滑动式回转支承接触力均衡研究

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【摘要】：为适应海洋资源开发的需要,大型起重吊装设备需求量剧增,起重能力越来越高,起重吨位加大,臂长加长。回转支承是可回转起重设备的关键部位之一,是保证起重设备吊装工作平稳性、安全性的关键。回转支承的结构形式影响起重设备其它部位的结构,决定了起重能力。在分析了台车式和滚子夹套式等形式回转支承结构的基础上,提出了滑动式回转支承。滑动式回转支承是滑道与固定轨道之间以面-面的接触方式进行回转运动,具有结构更加紧凑,重心低,稳定性更强,承载面积大,承载力更高的优点。其结构分为上支撑结构和下回转体结构,由于下回转体结构的刚度弱,使得回转支承在工作时存在一个显著的缺点,即滑道接触力分布不均衡。这种接触力不均衡的现象使得接触力大的区域磨损严重,影响回转时的平稳性、整机的安全性以及回转支承的使用寿命。 以超大型海洋起重设备滑动式回转支承为研究对象,基于有限元接触理论,采用有限元分析软件ANSYS建立多组有限元模型,通过对比分析多组模型的计算结果,研究滑道接触力分布规律,从而解决滑动式回转支承滑道接触力不均衡问题,以指导回转支承的设计。 简单介绍了滑动式回转支承中滑道与固定轨道间的接触问题,确定滑道与固定轨道接触问题的求解方法。分析回转支承的结构,应用有限元分析软件ANSYS建立较为合理的有限元模型。 研究回转支承上支撑结构和下回转体局部结构对接触力均衡性的影响。列举出3个不同支撑柱支撑位置的设计方案、2个轨道梁内不同筋板布置及5个不同滑道扩展面的设计方案,以4种典型载荷工况的计算结果为基础,研究不同设计方案对滑道接触力分布的影响。研究结果表明当前端外侧支撑住愈靠近前端时,滑道接触力分布愈均匀。当下回转体结构中轨道梁内侧布置横向筋板来增加其刚度对滑道接触力分布更有利,同时轨道梁两端增加一定长度,滑道端部接触力分布分布更均衡。 结合以上研究设计了一个验证性试验。其中试验模型的支撑柱位置靠向前端,轨道梁内有横向布置筋板,且轨道梁向两端扩展20°。对该试验模型做压载试验以验证这个设计方案的有限元模型计算的正确性。
【关键词】：滑动式回转支承 接触力均衡 支撑体结构 回转梁结构 结构刚度
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH21
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究的背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 回转支承研究现状12-13
• 1.2.2 接触问题的发展与研究13-15
• 1.3 本文研究内容15-17
• 第二章 接触分析基础17-26
• 2.1 接触问题简介17-18
• 2.2 接触问题分类18-19
• 2.3 接触分析的有限元理论19-22
• 2.3.1 接触问题的基本方程19-20
• 2.3.2 滑道与固定轨道接触问题的求解原理20-22
• 2.4 接触问题的算法22-25
• 2.4.1 罚函数法22-23
• 2.4.2 拉格朗日乘子法23-24
• 2.4.3 增广拉格朗日乘子法24-25
• 本章小结25-26
• 第三章 回转支承的结构与模型26-32
• 3.1 回转支承结构26-27
• 3.2 有限元模型27-29
• 3.2.1 几何模型27-28
• 3.2.2 单元的选择28-29
• 3.3 边界条件29-31
• 本章小结31-32
• 第四章 支撑柱对接触力均衡性的影响32-40
• 4.1 支撑柱位置调整方案32-33
• 4.2 不同工况的结果分析33-37
• 4.3 支撑柱位置对接触力分布的影响37-39
• 本章小结39-40
• 第五章 回转轨道梁对接触力均衡性的影响40-54
• 5.1 不同工况下的刚度调整方案结果分析40-43
• 5.2 轨道梁刚度对接触力分布的影响43-45
• 5.3 不同工况下的轨道梁外形调整方案结果分析45-51
• 5.4 轨道梁外形对接触力分布的影响51-52
• 本章小结52-54
• 第六章 相似模型试验方案54-59
• 6.1 试验目的54
• 6.2 试验模型设计54-56
• 6.3 试验测试内容与原理56-57
• 6.4 测点布置57-58
• 6.4.1 压力传感器布置57-58
• 6.4.2 轨道梁应变片布置58
• 本章小结58-59
• 结论与展望59-61
• 结论59
• 展望59-61
• 参考文献61-64
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文64-65
• 致谢65

【参考文献】

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本文编号：891547