基于Workbench的门式起重机结构分析与研究.pdf

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1、基于Workbench的门式起重机结构分析与研究术口冯月贵口谢尧林口贾民平：口胡静波1．南京市特种设备安全监督检验研究院南京2100022．东南大学机械工程学院南京2l1189摘要：应用Pr0／E建立MH5—15电动葫芦单梁门式起重机的三维实体模型，利用有限元方法对其进行强度、刚度以及模态分析，获得起重机的强度、静刚度以及动刚度特性。根据振型图结合起重机实际作业情况，分析了产生各阶振型的可能原因。有限元分析结果表明，该起重机结构的强度、静刚度以及动刚度均符合要求，为起重机的安全评估提供依据。关键词：起重机有限元强度刚度模态分析中图分类号：TH213．5文献标识码：A文章编号：100

2、0—4998f2013)07—0021—03随着作业效率的提高，起重机正在朝大型化、高效为刚性连接。最后将起重机的三维整机模型以xt文_化方向发展，这对起重机自身的刚度、强度有了新的高件格式导人Workbench，在Workbench中选用Conta一要求，符合要求的强度、刚度特性是其能够进行安全作174与Targe170接触对定义接触．又因主梁与支腿、支业的必要前提。传统上对起重机结构的刚度、强度分析腿与下横梁之间是采用固接方式连接．故设置接触类是通过力学解析法n]，需要对模型作较多的简化，不仅型设为Bonded(绑定)]，即，不允许面或线间有相对滑计算复杂，而且获得的应力状态也

3、不够精确，从而不动或分离。设置材料为StructuralSteel，材料属性为：泊能准确地反映起重机结构特性。松比0-3，密度7．85x10kg／m，弹性模量E=206GPa。Pm，E是一款功能强大的三维绘图软件。利用它可由于所建立的起以方便准确地建立起重机结构的三维实体模型。在所重机模型为三维实体建立三维实体模型的基础上，利用有限元分析法．能真模型，起重机主梁、支实地反映起重机复杂的承载情况，有效地提高分析精腿、下横梁均为箱型度和速度。结构．内部隔板较为基于此，为了较为准确地获得起重机的强度特性、复杂，而六面体单元静刚度以及动刚度特性．本文运用Pro／E建立MH5-15划分要求结

4、构比较规电动葫芦门式起重机的三维实体模型。然后运用有限则．四面体单元划分元方法对其强度、刚度以及模态进行分析。对结构要求比较灵活⋯；另外结合起重机的实际变形情况．本文选择具有二1起重机有限元建模次位移，适用于模拟不规则网格四面体单元类型1．1主要性能参数Solid187对MH5—15电动葫芦门式起重机进行网格划该门式起重机的主要参数为：跨度15m，起升高分。由于网格尺寸对有限元分析精度有较大的影响．度6m，电动葫芦起升速度8rn／min，运行速度20m／在权衡计算时间以及精度基础上，通过多次计算分析，min，大车运行速度20m／min，工作级别A3，材料均为最终确定划分后的网格共计

5、998460个节点．5l62l3Q235B。个单元。划分后的有限元网格模型如图1所示1．2有限元模型与网格划分1．3边界约束的设置起重机由一根主梁、4条支腿以及2个下横梁装根据实际情况，该起重机是通过安装在下横梁上配而成，在Pro／E建模过程中，先分别建立各部分的实的车轮与大车导轨固定的[5]，该起重机在起吊重物时．体模型，然后装配成整机模型。为T分析方便．建模过大车处于静止状态，大车轮子简化为有约束的支撑点。程中简化主梁与支腿、支腿与下横梁之间的螺栓连接起重机在实际作业时，大车车轮不能与大车轨道脱离．因此需要约束所有车轮高度方向自由度UZ和垂直于$国家自然科学基金资助项目(编号：

6、51075070)轨道方向自由度UY；沿轨道方向约束横梁一端车轮的国家质检总局科技计划项目(编号：2009QK151)自由度UX，另一端车轮的自由度UX不加约束㈣]有江苏省科技成果转化专项资金资助项目(编号：BA2010048)收稿日期：2013年1月限元模型的实际约束添加在下横梁安装车轮的4对轴机械制造51卷第S87期2013／7承座孔上强度储备。1．4载荷施加2．2门式起重机静刚度分析本次结构分析中。主梁及附件自身质量作为自重静刚度是指载荷处理．电动葫芦小车白重作为集中载荷处理．并记采用规定的载荷主梁自重载荷、额定起升载荷、小车自重载荷。作用于结构的特在有限元分析计算时，电动葫

7、芦小车自重载荷与起升定位置所产生的载荷作为一个作用载荷P施加在起重机主梁上。根据静位移。门式起起重机设计规范GB厂r38l1-2008确定该起重机的起重机的静刚度是升动载系数2=1．15，运行冲击系数，=1．1，得到该起指当额定起升载重机的组合载荷。(P(J+)=1．265(Pc)。为了，安荷和吊重小车自全考虑，最终确定载荷组合P_l_3(+)=1．3x(5000+重载荷共同作用220)x9．8=66502．8N。载荷P通过电动葫芦小车的4与跨中位置时主个车轮作用在工