履带起重机车架结构设计及有限元分析

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1、产品●技术Product&Technology履带起重机车架结构设计及有限元分析DesignandFiniteElementAnalysisonFrameofCrawlerCranes长沙中联重工科技发展股份有限公司　沈昌武/SHENChangwu摘　要：阐述了履带起重机车架的设计要求和各种结构型式。然后对现有的车架结构型式进行归纳总结，了解其发展趋势，找出基本结构型式，对其进行有限元分析计算，使结构满足强度和刚度要求。这对车架进行设计创新，具有一定的现实意义。关键词：履带起重机　车架　有限元履带起重机以其接地比压小、起重量

2、大、作业高度轮式起重机吨位跨度比较小，同时为了满足各种路和幅度大、吊重作业不需打支腿、可带载行驶等优点，面行驶的需要，车架一般是由纵梁和横梁焊接而成的整愈来愈显示其优越性。近年履带起重机发展迅速，目前体箱形结构。而履带起重机吨位跨度大，不受路面行驶国内外投入市场最小吨位产品为35t，最大吨位产品已的限制，只受运输的限制。因此，履带起重机的车架型经到了3200t，而且向超大吨位发展的趋势日趋明显。式比较多，变化比较大，有些车架型式甚至跳出了传统作为履带起重机的主要结构件之一的车架,随着产品吨车架型式的设计方法和思路。履带起重机

3、的系列化程位跨度的增大,外形尺寸也随之增大，但同时受各种因素度比较高，在一定吨位范围内，车架型式相对比较稳定，的制约，在外形尺寸不能无限增加的情况下，结构型式具有一定的规律。根据设计布置的主要依据，车架主要也出现了一些新的变化。因此对车架结构型式进行归纳有以下几种结构型式：总结和有限元分析计算,是十分必要的。(1)外伸纵梁的中间箱型结构如图1所示结构型式多用于小吨位履带起重机，1　车架设计布置及结构型式由于小吨位起重量小，外形尺寸以及自身的重量也比较1.1　设计布置的要求小，考虑作业的灵活性，通常将行走履带架、上车回转车架作

4、为履带起重机下车的重要组成部分，其功能体以及车架三者作为整机主体进行运输。此车架型式是连接行走履带架、通过回转支承连接上车回转体，并是中间为箱型结构，两端为外伸纵梁。外伸纵梁左右两承受各种载荷(风载等)。车架设计布置的主要依据是：端分别插入到履带架的箱形结构内，实现与履带架的连（1）车架与行走履带架、上车回转体以及垂直支接。履带架可在外伸纵梁上滑动，通过油缸推动履带架腿及油缸、车身压重等辅助部件的相互连接、位置关移动，以满足作业和运输的宽窄轨距变换的功能。部分系；吨位产品增加了油缸座，用来安装垂直支腿，以便于减（2）为了满足

5、整机前倾稳定性和后翻稳定性，车架少轨距变换过程中地面对履带架的摩擦力，轻松实现轨布置时需要满足合适的轨距；距的变换。（3）履带起重机工况多而且复杂，为满足不同工况外伸纵梁油缸座箱型结构履带架的起重性能，需要有合理的强度和刚度要求；（4）为了具有良好的路面通过性，需要具有一定的离地间隙；（5）为了作业的灵活性和装拆运输的方便，起重机不可拆分的最小主体应该满足运输中所规定的最大重量和外形尺寸的要求。1.2　结构型式图1外伸纵梁的中间箱型结构2010.05建设机械技术与管理91产品●技术Product&Technology(2)中

6、间箱型结构箱型纵梁油缸座箱型结构履带架如图2所示结构型式多用于中大吨位，由于中大吨位起重量比较大，外形尺寸以及自身的重量也随之增加。考虑运输转移的方便，需要经常将行走履带架拆下，而只将上车回转体以及车架两者作为整机主体进行运输。此车架型式是中间为箱型结构，两端有连接铰耳。车架与履带架通过销轴固定连接，同时为了整机主体运输的方便，通常在车架上也增加了油缸座。车架箱型结构油缸座履带架（b）销轴铰接图3中间箱型结构和两侧箱型纵梁(4)其它型式在超大吨位履带起重机上，车架的结构改进更加明显。履带起重机由两个下车构成，两个下车呈左右排

7、列或前后排列。同时在上面三种结构型式的基础上，通过与少数的纵横梁积木式的组合，来达到扩大或缩小轨距图2　中间箱型结构的目的，如图4组合型式所示。还有一种已经不存在传统(3)中间箱型结构和两侧箱型纵梁意义上的车架了，其下车已经由一个固定的环轨代替，环如图3所示结构型式也多用于中大吨位，与上面轨是与地基固定的，作业中起重机无法移动，只能回转。两种结构型式相比，车架结构有明显改进，考虑运输方纵横梁箱型结构履带架便，车架一般由3部分甚至更多部分组成。图3a中间箱型结构和两侧箱型纵梁通过销轴固定连接，这样运输时，中间箱型结构和两侧箱型

8、纵梁就可以进行分拆分开运输，减小整机主体的重量和外形尺寸。图3a中箱型纵梁与履带架的连接方式有两种，其一两者之间通过销轴固定连接；其二箱型纵梁左右两端分别插入到履带架的箱形结构内，从而实现履带变轨的功能，满足在狭小作业空间的短距离行走转移。图3b中间箱型结构和两侧箱型纵梁通过销轴铰接。作业