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基于SolidWorks的双梁桥式起重机侧挂小车结构分析

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  • 发布时间:2017-10-22
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所研究的侧挂小车是配套悬挂在大吨位双梁桥式起重机上,额定起重量为25 t,可与主小车共用-根主梁,在各 自运行时互不影响。该侧挂小车与主小车配合工作,适用于厂房、料惩水电站等诚,除可取代移动电动葫芦外,还能实现双主梁双小车结构的起重机代替三主梁双小车结构的起重机来使用。侧挂小车车架是支承起升和小车运行机构的机架,也是各部件 的安装基座。

设计时,在满足强度和刚度条件的前提下 ,提高分析计算的准确性,充分挖掘小车架结构潜在的承载能力,不但可以降低成本,节约钢材,而且对改善整台双梁桥机的使用性能具有特定的意义。

过去我国设计计算小车架,均将其简化为纵、横简支梁的计算模型,用材料力学原理进行计算,并采用较大的安全系数以确保安全使用,该方法并未进行准确的力学分析,在其结构合理性、轻教委院校级基金项目:大学生 UIT201012X《起重运输机械》 2012 (12)量化工作上做得不够完善。因此,对侧挂小车采用有限元分析方法进行结构力学分析,必将促进双梁双小车起重机的发展。

1 研究内容1)侧挂小车工况分析及载荷确定 对侧挂小车的使用工况进行分析,得出最不利工况下的载荷组合情况和计算方法。

2)小车架结构有限元分析 首先应用三维软件 SolidWorks建立小车架结构实体模型,然后使用有限元分析软件 Ansys对模型进行分析计算,并得出结构的受力变形情况,最后由分析结果提出相应的改进方法。

2 侧挂小车布置方案及结构形式图 1为侧挂小车布置简图,侧挂小车上水平轮和运行垂直轮布置在同-轨道上,吊具 中心和机构重心在靠近轨道的同-垂直平面内,小车结构.-- - - 47 ----1.起升机构 2.小车架 3.下支承架 4.运行机构下水平轮 5.安全沟 6.运行机构上水平轮7.上支承架 8.运行机构垂直轮图 1 侧挂小车布置简图紧凑且稳定性好,主梁上不需铺设小主梁,焊接- 条上水平轮和运行垂直轮共用的轨道即可。该方案既可以降低制造成本,还可以提高产品的使用性能。

运行机构水平轮布置采用铰接结构,将上水平轮组连接在小车架下盖板的平衡架上,2个下水平轮分别固定在 2条支腿的下端。该结构能克服上述方案中的轮压分布不均和轮压集中等缺点,当小车运行时,由于上水平轮平衡铰点的作用,即使轨道有波浪度,2个上水平轮的水平作用力也能保持相等。

侧挂小车车架是重要的承载构件,内部结构复杂,主要由与轨道平行的-根纵梁和数根与之垂直的横梁组成,横梁与纵梁通过上、下盖板焊接形成- 个 刚性构架,两支腿连接在下盖板上。利用SolidWorks建立模型时将焊接部位等强度考虑。

3 载荷及约束条件的确定3.1 载荷的确定该双梁桥机在室内工作,作业环境 良好,无风载荷。根据 GB/T 3811-2008《起重机设计规范》的规定,仅分析A类载荷。

在不考虑特殊工况 (如在施工过程中因操作不当造成的大车危险紧急制动)的情况下,侧挂小车有以下3种工况:1)侧挂小车满载起升;2)侧挂小车满载运行起、制动;3)侧挂小车满载时,大车运行起、制动。通过分析上述 3种工况,可以确定出侧挂小车的最不利工况是:起重机在- 48 - 正常工作状态下,无约束地起升地面物品。该工况下小车架受到的载荷分为以下 5个部分:1) 自重载荷 包括侧挂小车车架及其上机构的自重,考虑因结构振动而产生的动力响应,应乘以起升冲击系数 (取为1.05)。

2)起升载荷 F 考虑起升动力效应,应乘以起升动载系数 :(取为 1.20)。起升载荷分为2部分,-部分作用在起升卷筒上,另-部分通过定滑轮组作用在定滑轮组支承板上。卷筒所承受的起升载荷通过减速器及另-端的支承以均布载荷的形式作用在小车架上。。对于作用在支承板上的起升载荷按分布力处理,其值为q: ·1 (1) q L式中:9为分布力, 为起升动载系数,m为起升机构倍率,Q为作用在定滑轮组上的起升载荷,d为定滑轮组支承轴径。

由于分布力沿径向方向,其合力为起升载荷的-半,实际径向力要放大兀/2倍。

3)运行冲击载荷 起重机在不平的轨道上运行时所发生的垂直冲击动力效应,即运行冲击载荷,用运行冲击系数 西 乘以起重机的自重载荷与额定起升载荷之和来计算。该侧挂小车运行的轨道接头状况良好,轨道采用焊接连接并对接头进行打磨,所以取 1。

4)水平惯性载荷 F 由于运行起、制动具有加速度,水平惯性力将作用在侧挂小车车体上,方向与运行的水平方向相反。该小车起动时的加速度大于正常制动情况下的加速度,因此,只考虑起动水平惯性载荷,其值为FH 5mGn咖5m20 (2)式中:m。为侧挂小车的质量,m 为起升质量,0为运行平均加速度, 为动力效应系数,取为 1.5。

5)倾翻水平力 F乩 侧挂小车在水平移动过程中,将产生-个引起小车倾覆的作用力 F钆,根据刚性吊重下端受阻后使小车-侧抬起的状态,该力为FsL(FGFo额)K/2h (3)式中:F。额为额定起升载荷,K为小车重心至轨道中心的距离,h为水平力 F虬作用线至轨道顶部的铅垂距离。

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