基于相似理論的龍門起重機(jī)主梁架有限元分析及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)和社會發(fā)展水平的的不斷提升，龍門起重機(jī)在實際工程應(yīng)用中的意義日益凸顯，例如大型船舶的組裝、鐵路和地鐵軌道的鋪設(shè)等。為了滿足工程建設(shè)的需求，實際當(dāng)中要求龍門起重機(jī)能夠承受較大的、復(fù)雜的載荷，并且還得具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。因此龍門起重機(jī)早已向著大型化、專業(yè)化、智能化的方向發(fā)展。但是原有的龍門起重機(jī)設(shè)計理念及其測試手段越來越不能滿足實際生產(chǎn)需求。為此，本文采用新的設(shè)計理念和設(shè)計方法對龍門起重機(jī)主梁架進(jìn)行靜、動態(tài)分析和優(yōu)化設(shè)計。

2、r>　　研究運用相似理論和量綱分析法得到龍門起重機(jī)主梁架模型和原型之間研究參數(shù)的相似準(zhǔn)則，設(shè)定選取6種相似比例的模型在2個工位下進(jìn)行有限元分析，得到相應(yīng)的分析結(jié)果。研究相似比的取值對分析結(jié)果的影響以及各個相似比之間存在的關(guān)系，并對相似比的選取做出探討。重點考察實際應(yīng)用中幾個重要的關(guān)鍵點，探究最大等效應(yīng)力等分析結(jié)果與相比選取之間的規(guī)律。通過實例證明，相似理論對于處理大型鋼結(jié)構(gòu)件有著明顯的優(yōu)越性，合理利用資源，減輕問題解決的工作量，節(jié)約時間

3、，同時得到相當(dāng)精準(zhǔn)的分析結(jié)果。
　　龍門起重機(jī)的傳統(tǒng)設(shè)計方法仍然采用傳統(tǒng)理論和多年總結(jié)經(jīng)驗相結(jié)合。通常做法是保證龍門起重機(jī)擁有足夠大的安全系數(shù)，從而使得產(chǎn)品的質(zhì)量和性能存在不足。導(dǎo)致龍門起重機(jī)某些構(gòu)件尺寸不合理，材料不能完全利用，整體結(jié)構(gòu)笨重，而且只能對起重機(jī)的某些關(guān)鍵部位的應(yīng)力和剛度做出判斷。根據(jù)起重機(jī)設(shè)計規(guī)范GB/T3811-2011，起重機(jī)驗收需要經(jīng)過不同工況工位下相應(yīng)載荷的測定。為了彌補(bǔ)上述傳統(tǒng)設(shè)計方法的不足，本文以有限元

4、軟件ANSYS下的協(xié)同仿真平臺Workbench作為分析工具，選取小車位于跨中和柔性支腿端兩個工位，在龍門起重機(jī)動態(tài)工況下對起重機(jī)進(jìn)行分析。分析結(jié)果得知龍門起重機(jī)的靜態(tài)性能和剛度均滿足設(shè)計規(guī)范要求。
　　同樣以有限元軟件ANSYS下的協(xié)同仿真平臺Workbench作為分析工具對龍門起重機(jī)主梁架進(jìn)行模態(tài)分析和預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析，對龍門起重機(jī)的動態(tài)特性參數(shù)進(jìn)行求解和分析，得出龍門起重機(jī)主梁架前6階的振動頻率及其相對應(yīng)的振型。以自然頻率來衡

5、量龍門起重機(jī)主梁架的動剛性，根據(jù)結(jié)果找到起重機(jī)主梁架動態(tài)性能的薄弱環(huán)節(jié)?？芍堥T起重機(jī)的第3、4階固有頻率較為接近，從第3階到第4階起重機(jī)主梁架振型發(fā)生突變，容易引起起重機(jī)工作故障，需要加以控制和改善。
　　通過對起重機(jī)主梁架靜、動態(tài)分析得知龍門起重機(jī)存在較大的安全裕度，因此對起重機(jī)主梁架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。以減輕自重為目標(biāo)，滿足起重機(jī)設(shè)計規(guī)范中規(guī)定的參數(shù)值為約束條件?？紤]到實際情況，以主梁和柔性支腿為重點，定義了9個設(shè)計變量，以Wor