电动葫芦门式起重机结构分析与优化设计-王雪峰.pdfVIP

电动葫芦门式起重机结构分析与优化设计 摘要；采用ANSYS 软件的二次开发语言，建立了门式起重机的有限元模型，对其模型进行静态和动态分 析，得到起重机的变形、应力强度和模态固有频率。以起重机整体结构为研究对象，以起重机整体质量最 小和起重机的模态固有频率在满足条件的情况下最大为优化目标，对起重机的结构参数进行优化设计。优 化结果表明，在满足约束条件的情况下，起重机的整体质量可以降低 17.8%。 关键词；起重机 有限元模型 模态 优化设计 Structural analysis and optimized design of Gantry crane with electric hoist Abstract ：Using ANSYS secondary development language, establish the finite element model of gantry crane. Through the study of the static and dynamic analysis of the model, get the crane deformation, stress intensity and model frequencies. Making crane structure as the object of study, making the overall quality and crane model frequencies in under the condition of maximum satisfying conditions as object of optimization, then optimize the structural parameters. Optimized results shows that in the case of satisfying the constraint conditions, the overall quality of the crane can be reduced by Keywords：crane; the model of element; model; the designation of optimization 1.前言 起重机是在复杂情况下的一种大型运输机械，其本身的结构特性和动态特性都对使用性 能有很大的影响。长期以来，起重机的设计往往依靠人工设计和传统经验等设计方法。这种 设计方法具有很大的局限性。人们往往只是考虑了起重机静态时的工作载荷，而动态工作载 荷常常将其转化为静态工作载荷来考虑。这种设计方法不能充分地反应起重机的工作受力情 况，难以全面描述起重机的整机工作性能。 为此，本文将以电动葫芦门式起重机结构为例，基于ANSYS 软件建立起重机的整机模型， 对起重机进行结构分析和优化设计，从而全面的反应起重机的整机性能。同时，使用 APDL 语言起重机进行参数化建模，加载，结构分析和优化设计。通过这套程序，将大大的缩短同 类型不同尺寸的起重机的开发周期，为起重机的结构设计分析提供了一种新的设计方法。 2.模型建立与加载分析 2.1 模型结构与基本参数 2.1.1 模型结构 本次起重机模型采用的是某起重机有限责任公司的MH 型电动葫芦门式起重机。整个起 重机部分包括主梁，支架和地梁三大部分组成。其中，起重机的主梁部分采用的是箱型主梁 结构，起重机支架部分又分为左，右两部分支架，左支架为分叉结构，左支架要承受起重机 操作室的重量。其重要结构图如下图所示； 图1 起重机主要结构 Fig. 1 main structure of crane 2.1.2 基本参数 本次起重机的主要材料决定采用Q345 钢，通过参阅相关文献得到Q345 材料主要参数为 弹性模量Ex=206GMP, 泊松比v 0.3 ,密度DENS= 7.85g/cm3 。起重机起重主要额定重量 xy Q=12t，电动葫芦重量200kg.起重机尺寸主要参数如下表所示； 表1 起重机主要尺寸 Table 1 main dimension of crane 名称 数值 跨度S(m) 35 有效悬臂长L(m)