某桥式起重机主梁结构轻量化设计.pdfVIP

2012年2月 中国制造业信息化 第4l卷 第 3期 某桥式起 机主梁结构轻量化设计 杨 真 ，李向东 ，李东波 ，童一飞 (1．南京理]大学 机械工程学院江苏 南京 210094) (2．江苏省特 设备安全监督检查院江苏 南京 210003) 摘要：研究了某桥式起重机主梁 喹量化设计，首先介绍了有限元分析过程，其次对该桥式起重 机进行了结构优化设计，最后针对 目前较先进的控制方式和小车的轻量化减轻 了主梁载荷 的情 况，对新载荷下的桥式起重机进行 了结构优化设计。根据有限元计算结果，通过结构优化使该起 重机主梁的自重减少了8．5％，在 If载荷下结构优化使其减少了10．6％，表明小车 自重以及控制 方式的改进对主梁的轻量化设计 。很大的影响。 关键词：轻量化；有限元分析；形夥 比化；尺寸优化 中图分类号：TH215 文献标 只码 ：B 文章编号：1672—1616(2012)03—0034一O5 作为严品设计的一个必要过程， 限元技术越 1．3 定义材料 来越受到学术界和工业界的重视，．成为 CAD／ 网格的属性：材料为 Q235，其弹性模量为2．1 CAE技术领域的一个研究热点…1。才。文以某桥式 ×lOsMPa，屈服强度为235MPa[3]。 起重机为研究对象，对主梁进行有限j分析以及结 1．4 定义约束 构优化设计。 桥架的主梁和端梁均处理为简支梁，一端固 定，另一端简支。定义各中心点的约束来模拟简支 1 建立有限元模型 梁 ，如图2所示。 1．1 建立模型 研究对象为双梁桥式起重机，采 ：-壳单元建立 有限元模型，以减少网格，提高计算碧率_22l。在满 足起重机强度、静刚度、模态的要求]对其进行结 Y+ 构优化。将三维模型导入hypermesh抽取中面得 I／： 到壳模型。 — — 1．2 划分 网格 图 2 桥 架示意图 在此基础上对抽取出的中面进 单元网格划 载荷约束为：位置 1约束 -z，，z方向的移动 分，由于起重机结构中最小部件胸 啊的边长是 自由度以及 方向的转动 自由度；位置2约束z，Y 50mm，因此选择边长为 50mm的正 形壳单元， 方向的移动 自由度以及 方向的转动 自由度；位置 整机总网格数为 210370，整机总质量为 37．8t，桥 3约束 方向的移动 自由度以及Y方向的转动 自由 架的有限元模型如图1所示。 度；位置4约束 ，方向的移动 自由度 以及 方向 的转动 自由度_4J。 1．5 施加载荷 起重机载荷情况如下：(1)额定起升载荷 Po=500kN，小车重 157．65kN，小车静力时轮压 分 另0为 179．70kN、161．34kN、168．38kN、