履带式起重机下车有限元分析方法浅析

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Finite element analysis of crawler cranes base structureYu Ji～ping，LIU Dong，MA Chun-yu履带式起重机下车包括履带梁和车架2个主要部件，在某些分析计算中，将履带梁和车架分开独立分析，虽然可以减少单个有限元模型的单元数量节势算时间，却使得边界条件的确定变得困难。例如，在实际工作中履带板与地面接触面积是根据整机重心的变化而不断变化的，同时地面也是-个弹性体；履带梁与车架之间有多种方式连接，如销轴连接或插入式连接，不同的连接方式对应不同的载荷传递模式。模拟履带板与地面之间的接触状况，以及将地面作为弹性体模拟都是复杂的问题。对于车架而言，也需要确定其与履带架之间的连接形式，准确分析其受力后的变形模式，才能在有限元模型中进行模拟。车架与转台之间通过回转支承连接传递载荷，在有限元模型中模拟回转支承的力学特性和传递分配载荷的方式同样复杂而重要。

1 下车结构的受力分析履带起重机车架所受的载荷可以简化为作用在回转中心的垂直力F和倾翻力矩M，如图l所示。

文献 [1]中将地面直接作刚性处理，通过公式 (1)计算最大接地比压q ～地面和结构作刚体处理，不能精确反映出轮压的分布。

图1 下车结构受力模型其中B为履带板宽度；L为履带接地长度； 为两条履带之间的宽度；G为整车以及吊重的重量；Mx、为倾覆力矩M在沿履带长度方向以及垂直于履带长度方向上分量。

文献 [2，3]在不考虑预紧力的的情况下，将垂直力 Ⅱ倾翻力矩M共同作用下的螺栓力简化为正弦分布，通过公式 (2)计算每个螺栓受到的垂直力Ⅳ。

F- 32R cosl 360] (2) 力 I 、-其中n为螺栓的数目；R为连接螺栓到回转中心距离。公式 (2)计算所得的螺栓力完全由载荷和螺栓到回转支承安装面对称轴的距离决定。

[收稿日期 ]2013-04-26[通讯地址 ]于继平 ，江苏省张家港市塘市开发区金塘路55号CONSTRUCTION MACHINERY 201 3.8 93 、fG -2用解析法很难得出其临界载荷，本文运用有限元方法，通过分析计算，1600t起重机卷筒的屈曲临界载荷系数为2.O6(见图5)。

29l 424 m B82 848图5 卷筒屈曲临界载荷系数4 结论通过以上计算，得出以下结论：(1)本文g16OOt起重机卷筒进行有限元屈曲稳定性分析，其临界载荷系数比传统计算方法得出的临界载荷系数要大，最小临界载荷系数为2.06，该卷筒板厚的选用是安全的。

(2)如果大型卷筒的加 精度受到限制，卷筒绳槽槽底的厚度不均匀-致，建议用有限元方法计算临界载荷系数时，其许用值取2.0以上。由于计算时忽略了绳槽突出部分的作用，在保证加工精度的情况下 ，其最小许用值可取1.5。

(3)对大型起重机卷筒按传统计算方法计算的结果比较富裕，但该方法比较简单，适合小型起重机卷筒计算及大型起重机卷筒设计的初算。