起重机超静定臂架几何参数设计的研究.pdf

D．-7．f 东北大学硕士学位笙圭 !坚 ————————————————————————————————————，————————_——————_————————————————————————————————————一一 起重机超静定臂架几何参数设计研究 摘 要 随着高层建筑和大型建筑的发展，塔式起重机以其服务半径大、吊运速度快、占地 面积小、适应城市建筑施工现场狭窄的特点而被广泛应用。塔机正向着大型化、高速化 和专用化方向发展。臂架是塔机的主要构件，其设计合理与否直接影响塔机的起重性能 和整机稳定性。 小车变幅式塔机，臂架兼做小车的运行轨道，从工艺性角度考虑，设计者应保证臂 架在起吊重物后变形的平顺性，局部挠度不宜过大。因此，刚度设计及强度设计应该共 同作为臂架设计的要素。拉杆对臂架的变形起到限制作用，拉杆的刚度大小影响臂架的 整体变形情况，应该设计拉杆的合理刚度。双吊点臂架属于一次超静定，其内力与变形 的计算、吊点位置的确定都远比静定结构的单吊点水平臂架复杂。吊点位置、拉杆与臂 架的夹角影响臂架的受力情况和承载能力，确定合理的吊点位置及拉杆与臂架问的夹角 是十分必要的。 本文阐述了国内外塔式起重机的发展现状，根据弹性力学理论，建立力学模型，提 出从强度和刚度两个角度来考虑设计吊点位置。分别计算典型工况下单吊点、双吊点臂 架的受力情况，利用公式计算，依据等强度原则，初步确定等截面形式臂架吊点位置； 以吊点分界，将臂架分为三段变截面形式，调整吊点位置及拉杆与臂架的夹角，以臂架 质量最轻作为目标函数，应用有限元软件ANSYS对双吊点位置优化。在优化结果中，通 过灵敏度分析，找出了主要有实质性影响的设计变量，利于了解各设计变量对目标函数 的影响。通过列挠曲线方程，绘制臂架典型工况下的变形曲线，针对悬臂段变形较大的 特点，设计上扬角。给出不同幅度小车变幅式臂架吊点合理位置推荐值。 关键词：臂架：吊点位置；刚度与强度；优化 whichwholewithwithAbstractWithmainmodelmechanism．mechanicalAbstractunderusedbecausebebetweenbetweenbasedbeambasedbetweenbeneficialbasedbeamunderstandasaasarehavehomenotnotresultsoroneononononononview．BothreasonablerolerecommendedvariablevariablescranecurvecurvecraneTheandalsoatThisTheofofofofofofofofofarea．Towerandaffectsandafterandofofofofoforbitofofofofone．Tie—barofofofofofofoftototofullfunction．DrawandandaffectandandandandandandandandantileverGeometricconstructiondefineconditiondefineconditionandandandCranefromforforcefromforcefunctionforfortothethetie-bartowertotakethethethatthethethetowerdirectiondeflectionconsidercalculationdeformationdescribedoublecrOSS-sectiondividedcross-sectiondeflectiondifferentstressthetowardthethetowertheessentialthetowertowerthethetheelementsthanthethethetie-barthetheestablishthethethethreethethetakethethethecrane．statusstresscranecraneanddeformationsmallsiteshouldshouldofformuladeformationisitsisisisisitisisinissubstantiallimited．．III．．isisisinternalintoibindeterminate Abstract—