基于ANSYS的塔机起重臂静力学及模态分析.pdfVIP

基于ANSYS的塔机起重臂静力学及 模态分析 Thestaticandmodal oftowercrane’SbasedonANSYS analysis jib 杨慧勇，殷晨波，姚克恒 YANG Chen—bo，YAO Hui—yong，YIN Ke-heng (南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京210009) [摘要】运用有限元分析软件ANSYS建立了QTZ40塔式起重机起重臂的实体模型，通过对臂架的应力计 算分析和各阶模态的计算，得到在三种典型工况下臂架的应力分布情况和固有频率及振型特征，对 避免起重臂架在工作频率范围内产生共振及起升卸载时产生过大变形有实际意义。 【关键词】塔式起重机；ANSYS，臂架；静力分析；模态分析 塔机工作时产生的冲击和振动易造成钢结构 建立三种计算工况下的力学模型。图l为起 的破坏，起重臂作为塔机的主要受力部件，其结 重平面计算模型，其为一次超静定混合结构；图 构强度和刚度关系着工作的可靠性和安全性。利 2为回转平面计算模型，其为悬臂梁结构。 用有限元分析软件ANSYS分析起重机臂架在典 型工况下的应力分布规律及模态特性，可在虚拟 阶段对其进行强度及稳定性校核，降低了生产成 本，缩短了开发周期，提高了产品质量，本文以 QTZ40双吊点小车变幅式塔机为例，对其臂架进 图l起重臂平面计算模型 行静力学及模态分析。 qob一起重臂自重载荷；P一变幅机构自蕈载荷；Lb一臂架长 度；n，乃一前后拉杆的拉力；L-一臂架莳端事前拉杆长度， 1臂架载荷计算分析 L2一前后拉杆间长度；厶一后拉杆至臂架根部长度 QTZ40塔机吊臂兼作小车轨道用，承受拉 杆、变幅钢丝绳、起升绳的拉力，风载荷，吊重， 变幅机构，吊臂自重及产生的惯性载荷，属双向 压弯构件，采用格构式等腰三角形截面形式。其 图2起重臂回转平面计算模型 Q-，Q：、Q3一各计算上况下的移动载荷；MA～支撑反力凡产 计算工况随工作幅度而定，一般取主要的三种工 生的弯矩；MB一后拉杆拉力n产生的弯矩；Mc一前拉杆拉力 况进行计算，该三种工况为 n产生的弯矩；^k一后拉杆拉力n产生的垂直力，Nc一前拉 工况I——起重臂头部起吊起升载荷； 杆拉力n产生的垂直力 工况Ⅱ——起重臂上长、短拉杆铰点跨中起 在起重平面内起重臂为一次超静定混合体 吊载荷； 系，将其后拉杆解除约束，并增加约束条件 工况Ⅲ——起重臂根部铰点与短拉杆铰点跨 中起吊载荷。 式中ya——各计算载荷在B点引起的位移之和； 建筑机械化2010(04)53 万方数据 yM,——MA引起的位移； 1)对结果影响不大的局部结构(如钢丝绳、 YM．——MB引起的位移； 吊钩等)，由于它们的质量和整个臂架相比显得很 yN．——NB引起的位移； 小，为建立模型方便可以不用考虑。 y坼——Mc引起的位移；