基于Workbench的門式起重機結(jié)構(gòu)分析與研究.pdf

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1、基于Workbench的門式起重機結(jié)構(gòu)分析與研究術(shù)口馮月貴口謝堯林口賈民平：口胡靜波1．南京市特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院南京2100022．東南大學機械工程學院南京2l1189摘要：應(yīng)用Pr0／E建立MH5—15電動葫蘆單梁門式起重機的三維實體模型，利用有限元方法對其進行強度、剛度以及模態(tài)分析，獲得起重機的強度、靜剛度以及動剛度特性。根據(jù)振型圖結(jié)合起重機實際作業(yè)情況，分析了產(chǎn)生各階振型的可能原因。有限元分析結(jié)果表明，該起重機結(jié)構(gòu)的強度、靜剛度以及動剛度均符合要求，為起重機的安全評估提供依據(jù)。關(guān)鍵詞：起重機有限元強度剛度模態(tài)分析中圖分類號：TH213．5文獻標識碼：A文章編號：100

2、0—4998f2013)07—0021—03隨著作業(yè)效率的提高，起重機正在朝大型化、高效為剛性連接。最后將起重機的三維整機模型以xt文_化方向發(fā)展，這對起重機自身的剛度、強度有了新的高件格式導(dǎo)人Workbench，在Workbench中選用Conta一要求，符合要求的強度、剛度特性是其能夠進行安全作174與Targe170接觸對定義接觸．又因主梁與支腿、支業(yè)的必要前提。傳統(tǒng)上對起重機結(jié)構(gòu)的剛度、強度分析腿與下橫梁之間是采用固接方式連接．故設(shè)置接觸類是通過力學解析法n]，需要對模型作較多的簡化，不僅型設(shè)為Bonded(綁定)]，即，不允許面或線間有相對滑計算復(fù)雜，而且獲得的應(yīng)力狀態(tài)也

3、不夠精確，從而不動或分離。設(shè)置材料為StructuralSteel，材料屬性為：泊能準確地反映起重機結(jié)構(gòu)特性。松比0-3，密度7．85x10kg／m，彈性模量E=206GPa。Pm，E是一款功能強大的三維繪圖軟件。利用它可由于所建立的起以方便準確地建立起重機結(jié)構(gòu)的三維實體模型。在所重機模型為三維實體建立三維實體模型的基礎(chǔ)上，利用有限元分析法．能真模型，起重機主梁、支實地反映起重機復(fù)雜的承載情況，有效地提高分析精腿、下橫梁均為箱型度和速度。結(jié)構(gòu)．內(nèi)部隔板較為基于此，為了較為準確地獲得起重機的強度特性、復(fù)雜，而六面體單元靜剛度以及動剛度特性．本文運用Pro／E建立MH5-15劃分要求結(jié)

4、構(gòu)比較規(guī)電動葫蘆門式起重機的三維實體模型。然后運用有限則．四面體單元劃分元方法對其強度、剛度以及模態(tài)進行分析。對結(jié)構(gòu)要求比較靈活?；另外結(jié)合起重機的實際變形情況．本文選擇具有二1起重機有限元建模次位移，適用于模擬不規(guī)則網(wǎng)格四面體單元類型1．1主要性能參數(shù)Solid187對MH5—15電動葫蘆門式起重機進行網(wǎng)格劃該門式起重機的主要參數(shù)為：跨度15m，起升高分。由于網(wǎng)格尺寸對有限元分析精度有較大的影響．度6m，電動葫蘆起升速度8rn／min，運行速度20m／在權(quán)衡計算時間以及精度基礎(chǔ)上，通過多次計算分析，min，大車運行速度20m／min，工作級別A3，材料均為最終確定劃分后的網(wǎng)格共計

5、998460個節(jié)點．5l62l3Q235B。個單元。劃分后的有限元網(wǎng)格模型如圖1所示1．2有限元模型與網(wǎng)格劃分1．3邊界約束的設(shè)置起重機由一根主梁、4條支腿以及2個下橫梁裝根據(jù)實際情況，該起重機是通過安裝在下橫梁上配而成，在Pro／E建模過程中，先分別建立各部分的實的車輪與大車導(dǎo)軌固定的[5]，該起重機在起吊重物時．體模型，然后裝配成整機模型。為T分析方便．建模過大車處于靜止狀態(tài)，大車輪子簡化為有約束的支撐點。程中簡化主梁與支腿、支腿與下橫梁之間的螺栓連接起重機在實際作業(yè)時，大車車輪不能與大車軌道脫離．因此需要約束所有車輪高度方向自由度UZ和垂直于$國家自然科學基金資助項目(編號：

6、51075070)軌道方向自由度UY；沿軌道方向約束橫梁一端車輪的國家質(zhì)檢總局科技計劃項目(編號：2009QK151)自由度UX，另一端車輪的自由度UX不加約束㈣]有江蘇省科技成果轉(zhuǎn)化專項資金資助項目(編號：BA2010048)收稿日期：2013年1月限元模型的實際約束添加在下橫梁安裝車輪的4對軸機械制造51卷第S87期2013／7承座孔上強度儲備。1．4載荷施加2．2門式起重機靜剛度分析本次結(jié)構(gòu)分析中。主梁及附件自身質(zhì)量作為自重靜剛度是指載荷處理．電動葫蘆小車白重作為集中載荷處理．并記采用規(guī)定的載荷主梁自重載荷、額定起升載荷、小車自重載荷。作用于結(jié)構(gòu)的特在有限元分析計算時，電動葫

7、蘆小車自重載荷與起升定位置所產(chǎn)生的載荷作為一個作用載荷P施加在起重機主梁上。根據(jù)靜位移。門式起起重機設(shè)計規(guī)范GB廠r38l1-2008確定該起重機的起重機的靜剛度是升動載系數(shù)2=1．15，運行沖擊系數(shù)，=1．1，得到該起指當額定起升載重機的組合載荷。(P(J+)=1．265(Pc)。為了，安荷和吊重小車自全考慮，最終確定載荷組合P_l_3(+)=1．3x(5000+重載荷共同作用220)x9．8=66502．8N。載荷P通過電動葫蘆小車的4與跨中位置時主個車輪作用在工