基于Solidworks的桥式起重机主梁有限元分析

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Finite Element Analysis of Bridge Crane Girder Structure Based onSolidworksYAN weicong(Qinhuangdao Port Co.，Ltd.，No.3 Branch， Qinhuangdao 066000， Hebei， China)Abstract： Pointing against structural characteristics of bridge crane，three-dimensionalmodel of bridge craneS gerder is build up with three-dimensional design software，andstress analysis and displacement analysis are carried out on it.It is pointed out that theconcentrated sess exists heavily at the multation point of girder web section，whichdecreases bearing force of bridge crane and influences safety of crane during commonrunning of it.So it is necessary to pay great attention to the girder web when the bridgecrane is reformed。

Key words：port bridge crane solidworks girder桥式起重机的大梁横跨于跨间内-定高度的专用轨道上，可沿着轨道在跨问的纵向移动。在大梁上布置有起升装置，大多数起升装置采用起重小车。起升装置可沿着大梁在跨间横向移动，外观像是-条金属的桥梁，所以人们称为桥式起重机。桥式起重机也俗称 天车”。

本文采用三维设计软件 solidworks分析目前在研究桥式起重机中存在的问题，对桥式起重机主梁进行了建模和相应的理论计算。然后对其进行有限元分析，找出了主梁容易发生疲劳损伤的·20·部位，为以后设计、运行与维护提供理论依据t”。

1 研究对象尽管桥式起重机的类型繁多，但其基本结构是相同的。桥式起重机主要由大梁，起升装置，端梁，大梁行走机构，起升装置行走机构，轨道和电气动力，控制装置等构成。主梁变形-般是指主梁上拱严重减少和残余下挠 (空载时，起重机主梁低于水平线的下挠值)。这对起重机的安全使用和承载能力都将产生严重影响，甚至可能发港口科技 ·信息化技术生人身和设备事故。所以主梁变形与设备安全密切相关，应引起设备管理人员，有关领导及天车、起重工的重视 。

本文所研究对象的技术特性表和材料分别在表 1、表 2中列出。

表 1 技术特性表技术特性表最大起升钢板重量 12 500 kgl 2 5O0 kg最大起升高度 1 5 0O0 mm主起升 l 7.9 m/min速度 小车运行 J 37.4 m/min起重机运行 l 91.3 m/min总质量 79 915 kg跨度 S38m主起升 l 48 kW电动机功率 小车运行 l 5.5 kW起重机运行 I 2×19 kW表 2 材料特性表Q2 35-B属性 数值 单位弹性模量 2.1e011 N/m泊松 比 0.3 不适用抗剪模量 7.9el 01 N/m质量密度 7 800 kg/m张力强度 40 000 000 N/m屈服强度 235 000 O00 N/m热导率 4 3 w/(m·K)2 基于 Solidworks的三维建模2.1 桥式起重机主梁三维参数化设计方法Solidworks是 windows环境下的三维机械CAD软件。采用 windows用户界面，具有三维 CAD软件-贯提倡的易用性、高效性和功能强大，完整提供了产品设计解决方案。目前，使用 solidworks软件进行参数化建模的主要技术特点是：1)基于特征～某些具有代表性的平面几何形状定义为特征，并将其所有尺寸存为可调参数，进而形成实体，以此为基础来进行更为复杂的几何形体的构造。

2)全尺寸约束～形状和尺寸联系起来考虑，通过尺寸约束来实现对几何形状的控制。

3)尺寸驱动设计。通过编辑尺寸数值来驱动几何形状的改变，尺寸参数的修改将导致其他相关拈中的相关尺寸全盘更新。采用这种技术的理由在于它能够彻底地克服 自由建模的无约束状态，几何形状均以尺寸形式而被牢牢地控制住 。

2.1.1基于尺寸驱动的参数化建模基于尺寸驱动的参数化建模通过对模型的几何尺寸进行修改实现对图形的修改。它是应用最为广泛的建模方法，也是最基本的方法。事实上，无论其余的方法利用什么来改变图形，基本上都是通过几何尺寸的改变来实现的。

2.1.2基于约束驱动的参数化建模在维持几何约束关系不变的前提下，通过约束值的修改实现系统的变化，几何约束驱动本质上是-个集合实体约束满足的过程。它通过-定的约束规划和推理方法实现集合实体的空间定位。基于几何约束的参数化建模用几何约束来表达产品模型的形状特征，定义-组参数以控制设计结果，从而能够通过调整参数来修改设计模型。

产品模型的修改通过尺寸驱动实现，通过给定的几组参数值，实现了系列零件或标准件的自动生成。约束的引入使对设计 目标依赖关系的描述成为可能。

2.1.3基于特征的参数化建模基于特征的参数化建模综合运用参数化特征造型的变量几何法和基于生成历程法这两种造型方法实现特征的构造和编辑。基于特征的参数化建模是新型的 CAD建模方法，是 CAD/CAPP/CAM的热点研究方向。

本文根据桥式起重机主梁的结构特点，在桥式起重机主梁参数化建模中，利用参数修改法建模和 solidworks本身的特征建模。

箱型结构由上下盖板和两个腹板构成-个箱体，箱内还有横隔板和纵横长短筋板，模型图如图 1所示。

3 受力分析3.I自重载荷图 1主梁三维模型图·21·港口科技 ·港口建设能达到保证交通组织流畅的要求。

2)由于本工程 ERTG除进行横向移机作业，可考虑纵向转场，在设备的作业灵活性、作业范围上，相对比较灵活。

3)ERTG与 RMG均是节能环保型产品，从节能效果来看，ERTG更好。

4)从两种设备的费用和相关地基处理费用来看，方案二的道路堆尝地基处理费用略高，即ERTG比RMG方案投资剩5)ERTG设备造价相对较低、对地基承载力要求较低等优点。

综合以上比较，从投资、装卸成本、交通组织、设备综合利用等多方面因素考虑，设计推荐方案- (ERTG)方案。

5 结束语本文根据工程区域现状和水域特点，因地制宜，对泉州港石湖作业区#5、#6泊位工程总平面布置进行设计，使得整个项 目的总体规模满足规划、运量的要求，总体布局满足建设单位使用的需求。