大吨位双回转铁路起重机底架结构有限元分析

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底架是铁路起重机的重要组成部分，重量约占整机重量的(i5-20)%，底架的重量和结构形式，也在很大程度上影响着铁路起重机白勺J眭能。国内殳i十用有限元方法进行底架结构分析还不多。铁路起重机研究工作有的用有限元分析系统SAPS对底架的计算模式进行了研究，考虑了支腿的影响，但没有整体建模，也没有考虑支撑油缸的影Ⅱ向m，有的用ANSYS分析，但只是对底架、销轴和支腿分别分析，研究只作了1/4底架的分析工作 。其他工程车辆也有的对底架进行有限元分析时将支腿的影响考虑了进去，这是目前底架在有限元分析方面研究比较深入的。另外，在回转支承圈处的加载以及载荷的补偿方面研究不深人日∝止到目前，还没有人没有人将支腿、支撑油缸和底架组合在-起研究，对底架结构形式也没有提出改进，为了攻克 160t双回转铁路起重机底架的设计难题，本人在约束、加载等方面都进行了更深入的研究，使计算结果更精确。

2底架的有限元分析2.1有限元模型铁路起重机的底架总成主要包括支腿、底架(通常由纵梁和横粱等构成框架结构)、转向架等。大吨位铁路起重机的底架-般都设计成薄壁多室箱型结构，两侧各有～根箱型侧粱，在侧梁之间又由若干根横梁相连，底架通过心盘安装在两台转向架上，在底架中央 ，设有回转支承圈，整个底架结构除-些较小的安装板件以外为双轴对称结构。

2.2边界条件的处理采用与实际情况比较符合的模式：运用APDL语言在支撑圈处加载，当打支腿作业时，对四个支撑油缸从下部进行约束或者考虑地面，模拟与地面的接触，在回转处进行加载，采用将力分别加在紧固回转支承装置的 68个螺栓所在的中心线上，每个螺栓处力的大小是不同的，它们与起重力大孝螺栓与吊臂的夹角有关。所以在建模时，底架不能采用 1/4或 1/2模型，必须采用全部建模。根据弹性力学的知识 ，模型主要采用板壳单元和实体单元来实现。底架主体符合板壳单元的条件，采用Shel63单元模拟。销轴和支腿中间板以及支撑油缸采用Solid45单元模拟[5-6]。

2.3确定力学模型大吨位双回转铁路起重机的底架是对于x，y轴都对称的双轴对称结构。底架的受力情况，如图1所示。图中：M.-上回转部分对回转中心的力矩；肘厂下回转部分对回转中心的力矩； 广来稿日期：2012-09-10基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助(201OzT03)作者简介：王 悦，(1986-)，男，湖北黄冈人，在读研究生，主要研究方向：起重运输机械方面的研究No.7July.201 3 机械设计与制造 11不考虑其他构件重力加速度g10rrds 最大应力468.361MPa比重力加速度 g3Om/s：最大应力 553.122MPa小 15.32%，最大变形量16.507mm比19.762mm小 16.47%。

3结论综上所述，起重机底架与支腿的连接方式对底架的最大应力和最大变形量影响较大，而实际上底架与支腿采用销轴连接。在有限元分析中，耦合的方式比刚接的方式的应力应变都小的多，更加符合实际。这为起重机底架的设计提供了帮助。支撑油缸与地面的接触与否对应力应变也有影响，新型支腿很好的改善了支腿的上下盖板的应力和应变，明显减校在考虑其他构件的#riOT，应力应变都有增加，但不明显，说明还是上车载荷主要影响起重机底架的结构。不论是那种有限元模型，最大应力出现在底架与支腿的连接处，最大应变出现在底架受压的那边主梁的中间，如图2、图6所示。所以，选择合理的有限元模型有助于起重机底架的准确设计。