浅谈移动塔台系统抗风能力分析.docVIP

浅谈移动塔台系统抗风能力分析 　　摘 要：移动塔台多采用多塔节套装式结构，在民航、气象、通信、军事等领域得到了广泛应用；移动塔台系统采用5节塔节套装式塔架结构，文章对该系统总体结构进行说明，同时对其抗风能力进行分析计算。 　　关键词：移动塔台系统；结构说明；抗风能力分析；有限元计算 　　前言 　　移动塔台多采用多塔节套装式结构，采用专用车辆运输，并设有举升及锁定机构，在设备到达预定阵地后，可以迅速展开工作；该结构具有高机动自行式、可快速架设及良好的环境适应性，在民航、气象、通信、军事等领域得到了广泛应用。移动塔台系统采用5节塔节套装式结构，底部设置支撑平台，可将监控设备架高至25m作业高度，并可在任意位置固定，可满足监控设备架设不同工作高度需要，同时进行设备电力供给，进行可快速展开和撤收，长期工作性能可靠。在系统展开作业时，风载荷是影响其性能稳定的最重要因素，在相应的指标中也提出具体要求，文章对移动塔台系统的结构情况进行说明，同时进行有限元分析计算。 　　1 总体结构说明 　　移动塔台系统主要由运载底盘、升降塔、液压控制单元、配电单元、支撑调平单元及附件等组成。运载底盘采用北奔1928A二类底盘运输，其最高车速可达84km/h，上装上装可利用长度为6090mm，最大越野载重可达7000kg可以满足装载需求；在底盘上加装车架总成、俯仰支架、运输支撑架、抗风支撑腿等刚性结构，形成运输及工作展开承载平台。考虑快速展开架设及工作高度要求，将塔体设计成五节伸缩式结构，采用支撑轴与运输平台上的俯仰支架安装，通过两只俯仰油缸实现运输时的水平状态与工作时的垂直状态转换；塔体采用多节联动起升方式，通过液压系统提供动力，采用举升油缸与起重链条进行举升；塔体的工作垂直状态采用液压缸推动机械锁定方式，并通过行程开关与俯仰、举升动作互锁。设置专用液压站和电气控制箱，对液压元件和电气元件进行集成安装，通过电气控制箱的控制面板进行系统操作，液压站和电气控制箱均安装在运输平台适当位置。考虑系统的抗风要求，在塔顶部设置四条揽风绳，揽风绳采用自动跟绳器进行收放，展开时安装在辅助支撑臂上，与塔节起降进行随动同步收放。如图1。 　　2 系统抗风能力分析 　　2.1 指标要求 　　抗风能力是塔台运行工作的重要指标，其具体要求为：风速≤13.8m/s时，塔顶部水平最大摆动幅度≤±80mm，允许拉揽风绳；风速≤13.8m/s塔台能够正常架设和工作；风速≤20.7m/s能够安全撤收；风速达到32.6m/s展开状态下不破坏。 　　2.2 采取方案 　　主要采用如下方案：保证塔节刚度，各塔节采用钢管焊接而成的桁架结构；考虑设置滑道及减小风载荷，将立柱设计成圆管；考虑定位准确将横梁设计矩形管，斜撑采用圆管；考虑表面质量及良好的焊接性能均采用冷拔20#钢材料，采用与已成型的塔架进行类比的设计方法，确定各截面尺寸；控制各塔节间隙：塔节采用专用工装进行保证对角误差控制在4mm之内；塔节之间的导向定位采用滚轮滑道形式，滚轮支座采用可调整方式，将滚轮与滑道间隙控制在2mm之内；设置揽风装置：在第五节顶部设置4条揽风绳，揽风绳采用不锈钢防卷钢丝绳，顶部通过卸扣安装，底部通过随动跟线盘安装在支撑腿端部，钢丝绳抗拉强度为3.12T，完全能够满足架设要求；底盘调平及设置辅助支撑：设置底盘手动调平系统，并设置6只辅助支撑千斤顶，通过支撑臂使形成更大的稳定的展开支撑工作面，保证系统展开工作的稳定性。 　　2.3 分析校核 　　2.3.1 计算工况 　　根据系统要求，设定以下四种工况进行有限元计算；工况1：重力场载荷+风速13.8m/s风压载荷，揽风绳拉紧状态，正常工作，顶部水平摆动100mm；工况2：重力场载荷+风速13.8m/s风压载荷，揽风绳松开状态，正常架设；工况3：重力场载荷+风速20.7m/s风压载荷，揽风绳松开状态，正常撤收；工况4：重力场载荷+风速32.6m/s风压载荷，揽风绳拉紧状态不破坏。 　　2.3.2 有限元分析建模 　　本次分析的任务是计算出塔架在各种工况下的应力分布和变形情况，属于固体结构的分析范畴，所以决定此次分析的前处理采用Hypermesh软件，求解计算采用Nastran软件，塔架有限元模型均以以上软件为基础进行构建。 　　由于塔架结构较复杂，为了更好地分析各部分受力及位移情况，需要在建立有限元模型时在不影响计算结果的情况下对塔体进行一些合理的简化：把塔架各节和框架之间的焊接处简化成节点连接，且假设各节点间的连接为刚性的；顶部设备简化为等效集中质量作用在塔体顶部；顶部设备可能受到的最大的风载荷分解为等效的力和力矩作用在相应的位置和质心处；由于塔架结构是由一系列界面形状和尺寸相对固定的刚梁组成的，而且考虑到计算分析的经济性，所以决定采用梁